DE102016006144A1 - Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für einen Motor, Verfahren zum Steuern bzw. Regeln einer Kraftstoffeinspritzung und Computerprogrammerzeugnis - Google Patents

Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für einen Motor, Verfahren zum Steuern bzw. Regeln einer Kraftstoffeinspritzung und Computerprogrammerzeugnis Download PDF

Info

Publication number
DE102016006144A1
DE102016006144A1 DE102016006144.8A DE102016006144A DE102016006144A1 DE 102016006144 A1 DE102016006144 A1 DE 102016006144A1 DE 102016006144 A DE102016006144 A DE 102016006144A DE 102016006144 A1 DE102016006144 A1 DE 102016006144A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
engine
injection
fuel
heat generation
time interval
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.)
Granted
Application number
DE102016006144.8A
Other languages
English (en)
Other versions
DE102016006144B4 (de
Inventor
Naotoshi Shirahashi
Tsunehiro Mori
Takahiro Yamamoto
Takeshi Matsubara
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.)
Mazda Motor Corp
Original Assignee
Mazda Motor Corp
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 Mazda Motor Corp filed Critical Mazda Motor Corp
Publication of DE102016006144A1 publication Critical patent/DE102016006144A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102016006144B4 publication Critical patent/DE102016006144B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/027—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions using knock sensors
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
    • F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
    • F02D35/025—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining temperatures inside the cylinder, e.g. combustion temperatures
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/24—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means
    • F02D41/26—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents characterised by the use of digital means using computer, e.g. microprocessor
    • F02D41/28—Interface circuits
    • F02D2041/286—Interface circuits comprising means for signal processing
    • F02D2041/288—Interface circuits comprising means for signal processing for performing a transformation into the frequency domain, e.g. Fourier transformation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/403—Multiple injections with pilot injections
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/38—Controlling fuel injection of the high pressure type
    • F02D41/40—Controlling fuel injection of the high pressure type with means for controlling injection timing or duration
    • F02D41/402—Multiple injections
    • F02D41/405—Multiple injections with post injections
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/40—Engine management systems

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

Eine bereitgestellte Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für einen Motor, bei dem Kraftstoff mehrmals in einen Zylinder eingespritzt wird, um eine Mehrzahl von Verbrennungen zu bewirken, beinhaltet eine Steuerung bzw. Regelung zum Steuern bzw. Regeln eines Zeitintervalls zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen derart, dass eine Wellenform, die eine Frequenzkennkurve einer Verbrennungsdruckwelle angibt, die von jeder aus der Mehrzahl von Verbrennungen erzeugt wird, jeweils Talpunkte bei Frequenzen innerhalb einer Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern eines Struktursystems des Motors aufweist.

Description

  • Hintergrund
  • Die vorliegende Erfindung betrifft Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtungen für einen Motor und insbesondere eine Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für einen Motor, der Kraftstoff mehrmals in einen Zylinder einspritzt, um darin eine Mehrzahl von Verbrennungen zu bewirken. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln einer Kraftstoffeinspritzung eines Motors sowie ein Computerprogrammerzeugnis.
  • Allgemein werden Maßnahmen verschiedener Art ergriffen, um Geräusche in Dieselmotoren zu verringern, insbesondere das Geräusch, das durch Klopfen im Motor bewirkt wird (nachstehend einfach als „Klopfgeräusch” bezeichnet). So offenbart die Druckschrift JP 3 803 903 B2 beispielsweise einen Stand der Technik mit Berechnung eines Sollwertes einer erzeugten Zeitdifferenz zwischen Verbrennungsdruckwellen, die jeweils von einer Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen erzeugt werden, und mit Steuerung bzw. Regelung eines Zeitintervalls aus der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen auf Grundlage des Sollwertes. Eine Zeitdifferenz mit wechselseitiger Interferenz der Verbrennungsdruckwellen und ein Druckniveau mit Absenkbarkeit innerhalb eines Hochfrequenzbandes wird bzw. werden als Sollwert berechnet. Bei diesem Stand der Technik wird durch Steuern bzw. Regeln des Zeitintervalls der Kraftstoffeinspritzungen eine Frequenzkomponente eines Drucks innerhalb eines Zylinders (zylinderinterner Druck) verringert, indem ein spezifisches Frequenzband (2,8 bis 3,5 kHz) herausgegriffen wird, um so das Klopfgeräusch zu verringern. Man beachte, dass der Ausdruck „Verbrennungsdruckwelle” eine Druckwelle bezeichnet, die erzeugt wird, wenn der zylinderinterne Druck infolge der Verbrennung innerhalb des Motors abrupt zunimmt, was dem Ergebnis eines Differenzierens der Wellenform des zylinderinternen Drucks nach der Zeit (Ähnliches gilt nachstehend) entspricht.
  • Das Klopfgeräusch, das in dem Motor bewirkt wird, zeigt Übertragungskennkurven eines Struktursystems des Motors und insbesondere Kennkurven, die Resonanzfrequenzen des Struktursystems des Motors entsprechen. Insbesondere nimmt das Klopfgeräusch tendenziell innerhalb eines Frequenzbandes zu, das die Resonanzfrequenzen des Struktursystems des Motors beinhaltet (Frequenzband mit gewisser Breite infolge der kombinierten Resonanzen gewisser Komponenten, die im Wesentlichen auf dem Übertragungsweg des Motors befindlich sind). Nachstehend wird ein Frequenzband im Zusammenhang mit der Resonanzfrequenz als „Resonanzfrequenzband” bezeichnet. Obwohl ein Struktursystem eines Motors im Allgemeinen eine Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern aufweist, wie dies im Stand der Technik der vorgenannten Druckschrift JP 3 803 903 B2 beschrieben ist, kann nur das Klopfgeräusch innerhalb des spezifischen Frequenzbandes von 2,8 bis 3,5 kHz verringert werden, während das Klopfgeräusch, das innerhalb der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern des Struktursystems des Motors auftritt, nicht geeignet verringert werden kann.
  • Das Klopfgeräusch weist Kennkurven auf, die zusätzlich zu den Resonanzfrequenzen des Struktursystems des vorbeschriebenen Motors einem zylinderinternen Druckniveau entsprechen, das wiederum einer Verbrennungsanregungskraft entspricht. Das zylinderinterne Druckniveau wird üblicherweise „CPL (Cylinder Pressure Level, Zylinderdruckniveau)” genannt und bezeichnet eine Hochfrequenzenergie, die man durch Fouriertransformation einer zylinderinternen Druckwellenform in Bezug auf einen Verbrennungsanregungskraftindex ermittelt. Nachstehend ist das zylinderinterne Druckniveau einfach mit „CPL” bezeichnet. Das CPL entspricht einer Wärmeerzeugungsrate, die einen Verbrennungsmodus innerhalb des Zylinders angibt. Entsprechend im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung durchgeführten Experimenten hat man herausgefunden, dass sich die Wellenform der Wärmeerzeugungsrate unter dem Einfluss von Umgebungsbedingungen, so beispielsweise von Temperatur und Druck, ändert und das Klopfgeräusch dem Einfluss einer derartigen Änderung der Wellenform der Wärmeerzeugungsrate unterliegt. Daher kam man im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung auf die Idee, dass zu einer geeigneten Verringerung des Klopfgeräusches zu bevorzugen ist, ein Zeitintervall einer Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen auf Grundlage einer Taktung zu wählen, bei der man einen höchsten Wert (Extremum) der Wärmeerzeugungsrate unter Berücksichtigung der Einflüsse durch die Umgebungsbedingungen (beispielsweise Temperatur und Druck) erhält. Bei dem Stand der Technik aus der vorgenannten Druckschrift JP 3 803 903 B2 ist jedoch, da das Zeitintervall der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen auf Grundlage einer Taktung gesteuert bzw. geregelt wird, bei der die Verbrennungsdruckwelle ansteigt (entsprechend einer Taktung, bei der die Wärmeerzeugungsrate anzusteigen beginnt), die Verringerung des Klopfgeräusches nicht ausreichend.
  • Zusammenfassung
  • Die vorliegende Erfindung wurde zur Lösung der vorbeschriebenen Probleme aus dem Stand der Technik gemacht und betrifft eine Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für einen Motor, die das Klopfgeräusch, das bei Resonanzfrequenzen eines Struktursystems des Motors auftritt, geeignet verringern kann.
  • Entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine bereitgestellte Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für einen Motor, bei dem Kraftstoff mehrmals in einen Zylinder eingespritzt wird, um eine Mehrzahl von Verbrennungen zu bewirken, eine Steuerung bzw. Regelung zum Steuern bzw. Regeln eines Zeitintervalls zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen derart, dass eine Wellenform, die eine Frequenzkennkurve einer Verbrennungsdruckwelle angibt, die von jeder aus der Mehrzahl von Verbrennungen erzeugt wird, jeweils Talpunkte bei Frequenzen innerhalb einer Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern eines Struktursystems des Motors aufweist.
  • Bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung kann, da das Zeitintervall zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen derart gesteuert bzw. geregelt wird, dass die Wellenform jeweils die Talpunkte bei Frequenzen innerhalb der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern aufweist, das Klopfgeräusch, das innerhalb der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern auftritt, geeignet verringert werden. In diesem Fall wird das Gesamtniveau (das heißt Werte der hohen und niedrigen Extrema) der Verbrennungsdruckwelle nicht geändert, und es verschlechtern sich der Kraftstoffverbrauch und das Emissionsverhalten nicht. Da zudem keine zusätzliche Komponente, so beispielsweise ein Geräuschdämpfer, hinzugefügt wird, nehmen die Kosten und das Gewicht der Einrichtung nicht zu.
  • Man beachte, dass der Ausdruck „Frequenzkennkurve der Verbrennungsdruckwelle” der Frequenzkennkurve eines zylinderinternen Druckniveaus (CPL) entspricht, das wiederum den Verbrennungen in dem Motor entspricht.
  • Die Steuerung bzw. Regelung kann das Zeitintervall zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen steuern bzw. regeln, um einen Bergpunkt einer ersten Verbrennungsdruckwelle mit einem Talpunkt einer zweiten Verbrennungsdruckwelle innerhalb eines jeden aus der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern derart zu überlappen, dass die Frequenzen der Talpunkte der Wellenform, die die Frequenzkennkurve einer jeden Verbrennungsdruckwelle angibt, jeweils in der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern beinhaltet sind, wobei die erste Verbrennungsdruckwelle und die zweite Verbrennungsdruckwelle von zweien aus der Mehrzahl von Verbrennungen erzeugt werden, die hinsichtlich der Taktung benachbart zueinander sind.
  • Bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung ist der Bergpunkt der ersten Verbrennungsdruckwelle mit dem Talpunkt der zweiten Verbrennungsdruckwelle überlappt. Hierdurch können die Frequenzen der Talpunkte der Wellenform jeweils geeignet in der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern des Struktursystems des Motors beinhaltet sein, und es kann das Klopfgeräusch effektiv verringert werden.
  • Die Steuerung bzw. Regelung kann das Zeitintervall zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen steuern bzw. regeln, um ein Sollzeitintervall zu erreichen, bei dem eine Wärmeerzeugungsrate, die von jeder aus der Mehrzahl von Verbrennungen bewirkt wird, einen höchsten Wert erreicht, sodass die Frequenzen der Talpunkte der Wellenform jeweils in der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern beinhaltet sind.
  • Bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung wird das Zeitintervall zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen auf Grundlage des Zeitintervalls, bei dem die Wärmeerzeugungsrate den höchsten Wert erreicht, unter Berücksichtigung von Einflüssen durch Umgebungsbedingungen (beispielsweise Temperatur und Druck) gewählt. Daher können die Frequenzen der Talpunkte der Wellenform jeweils sicher in der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern des Struktursystems des Motors beinhaltet sein.
  • Die Steuerung bzw. Regelung kann als Sollzeitintervall das Zeitintervall, bei dem die Wärmeerzeugungsrate den höchsten Wert erreicht, auf Grundlage einer Temperatur innerhalb des Zylinders des Motors und eines Drucks innerhalb eines Einlassrohrsystems des Motors ermitteln und das Zeitintervall zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen steuern bzw. regeln, um das Sollzeitintervall zu erreichen.
  • Bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung kann durch Verwendung der Temperatur innerhalb des Zylinders des Motors und des Drucks innerhalb des Einlassrohrsystems des Motors das Zeitintervall, bei dem die Wärmeerzeugungsrate den höchsten Wert erreicht, genau ermittelt werden.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine bereitgestellte Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für einen Motor, bei dem Kraftstoff mehrmals in einen Zylinder eingespritzt wird, um eine Mehrzahl von Verbrennungen zu bewirken, eine Steuerung bzw. Regelung zum Steuern bzw. Regeln eines Zeitintervalls zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen auf Grundlage eines Zeitintervalls, bei dem eine Wärmeerzeugungsrate, die von jeder aus der Mehrzahl von Verbrennungen bewirkt wird, einen höchsten Wert erreicht, sodass eine Wellenform, die eine Frequenzkennkurve einer Verbrennungsdruckwelle angibt, die von jeder aus der Mehrzahl von Verbrennungen erzeugt wird, jeweils Talpunkte bei Frequenzen innerhalb einer Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern eines Struktursystems des Motors aufweist.
  • Bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung wird das Zeitintervall zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen auf Grundlage des Zeitintervalls, bei dem die Wärmeerzeugungsrate den höchsten Wert erreicht, unter Berücksichtigung von Einflüssen durch Umgebungsbedingungen (beispielsweise Temperatur und Druck) derart gesteuert bzw. geregelt, dass die Wellenform jeweils Talpunkte bei Frequenzen innerhalb der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern des Struktursystems des Motors aufweist. Daher kann das Klopfgeräusch, das innerhalb der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern des Struktursystems des Motors auftritt, geeignet verringert werden.
  • Die Steuerung bzw. Regelung kann Taktungen, bei denen die Wärmeerzeugungsrate den höchsten Wert erreicht, auf Grundlage einer Temperatur innerhalb des Zylinders des Motors ermitteln, um wiederum das Intervall der Taktungen zu ermitteln, wobei jede der Taktungen vorverschoben wird, wenn die Temperatur innerhalb des Zylinders höher wird.
  • Bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung können die Taktungen, bei denen die Wärmeerzeugungsrate den höchsten Wert erreicht, auf Grundlage der Temperatur innerhalb des Zylinders des Motors genau ermittelt werden.
  • Die Steuerung bzw. Regelung kann Taktungen, bei denen die Wärmeerzeugungsrate den höchsten Wert erreicht, auf Grundlage eines Drucks innerhalb eines Einlassrohrsystems des Motors ermitteln, um wiederum das Intervall der Taktungen zu ermitteln, wobei jede der Taktungen vorverschoben wird, wenn der Druck innerhalb des Einlassrohrsystems höher wird.
  • Bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung können die Taktungen, bei denen die Wärmeerzeugungsrate den höchsten Wert erreicht, auf Grundlage des Drucks innerhalb des Einlassrohrsystems des Motors genau ermittelt werden.
  • Entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung beinhaltet eine bereitgestellte Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für einen Motor, bei dem Kraftstoff mehrmals in einen Zylinder eingespritzt wird, um eine Mehrzahl von Verbrennungen zu bewirken, eine Steuerung bzw. Regelung zum Steuern bzw. Regeln von Referenzeinspritztaktungen der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen auf Grundlage wenigstens eines Betriebszustandes des Motors. Die Steuerung bzw. Regelung ändert die Referenzeinspritztaktungen durch Steuern bzw. Regeln eines Zeitintervalls zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen derart, dass innerhalb eines Resonanzfrequenzbandes eines Struktursystems des Motors eine Verbrennungsdruckwelle, die von jeder aus der Mehrzahl von Verbrennungen erzeugt wird, einen Wert angibt, der niedriger als derjenige der Verbrennungsdruckwelle bei Anwendung der Referenzeinspritztaktungen ist.
  • Bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung wird das Zeitintervall zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen derart gesteuert bzw. geregelt, dass innerhalb des Resonanzfrequenzbandes des Struktursystems des Motors die Verbrennungsdruckwelle, die von jeder aus der Mehrzahl von Verbrennungen erzeugt wird, den Wert angibt, der niedriger als derjenige der Verbrennungsdruckwelle bei Anwendung der Referenzeinspritztaktungen ist. Daher kann das Klopfgeräusch, das innerhalb der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern des Struktursystems des Motors auftritt, geeignet verringert werden.
  • Aus einer Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzzeitintervallen, bei denen die Verbrennungsdruckwelle einen Wert angibt, der niedriger als bei Anwendung der Referenzeinspritztaktungen innerhalb des Resonanzfrequenzbandes ist, kann die Steuerung bzw. Regelung ein Zeitintervall anwenden, das am nächsten an dem Kraftstoffeinspritzzeitintervall entsprechend den Referenzeinspritztaktungen ist.
  • Bei der vorbeschriebenen Ausgestaltung wird das Zeitintervall angewendet, das am nächsten an dem Kraftstoffeinspritzzeitintervall entsprechend den Referenzeinspritztaktungen ist. Daher kann das Klopfgeräusch geeignet verringert werden, während eine Verschlechterung des Kraftstoffverbrauchs und des Emissionsverhaltens weiter effektiv verhindert wird.
  • Kurzbeschreibung der Zeichnung
  • 1 ist eine schematische Ansicht zur Darstellung einer Gesamtausgestaltung eines Dieselmotorsystems, bei dem eine Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für einen Motor entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
  • 2 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung eines Steuer- bzw. Regelsystems des Dieselmotors entsprechend der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 3 ist ein Zeitdiagramm zur Darstellung eines repräsentativen Kraftstoffeinspritzmusters, das bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung angewendet wird.
  • 4 ist ein Diagramm zur Darstellung eines Mechanismus, der ein Klopfgeräusch bewirkt.
  • 5 ist ein weiteres Diagramm zur Darstellung des Mechanismus, das ein Klopfgeräusch bewirkt.
  • 6 zeigt Diagramme zur Darstellung eines grundlegenden Konzepts eines Verfahrens zum Verringern des Klopfgeräusches durch Steuern bzw. Regeln einer Frequenzkennkurve eines CPL bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 7A und 7B sind Diagramme zur Darstellung des Einflusses, den die Frequenzkennkurve des CPL durch Änderungen der Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen erfährt (Anzahl von Malen bzw. Häufigkeit, mit der Wärme innerhalb des Motors erzeugt wird).
  • 8A und 8B sind Diagramme zur Darstellung des Einflusses, den die Frequenzkennkurve des CPL durch Änderungen der Taktungen zur Durchführung der Kraftstoffeinspritzung (was die Wärmeerzeugung bewirkt) in einem Fall erfährt, in dem der Kraftstoff zweimal oder öfter eingespritzt wird.
  • 9A und 9B sind Diagramme zur Darstellung des Mechanismus, der eine Wellenform erzeugt, die Berg- und Talpunkte aufweist, die die Frequenzkennkurve des CPL angeben.
  • 10 ist ein Diagramm zur Darstellung eines grundlegenden Konzepts eines Steuer- bzw. Regelverfahrens eines Wärmeerzeugungsintervalls bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 11 zeigt ein Beispiel eines experimentellen Ergebnisses, das man erhält, wenn die Referenzeinspritztaktungen angewendet werden.
  • 12 ist eine Tabelle zur Darstellung von spezifischen Beispielen des Wärmeerzeugungsintervalls zum Steuern bzw. Regeln der Talpunkte der Wellenform des CPL bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • 13 ist ein Diagramm zur Darstellung einer Wärmeerzeugungsrate, wenn die Wärmeerzeugungsintervalle der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung bei dieser Ausführungsform angewendet werden.
  • 14 ist ein Diagramm zur Darstellung von Änderungen der Wärmeerzeugungsratenwellenform unter dem Einfluss von Umgebungsbedingungen.
  • 15 zeigt Diagramme zur Darstellung von Betriebsvorgängen und Wirkungen der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
  • Detailbeschreibung der Ausführungsform
  • Nachstehend wird eine Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für einen Motor entsprechend einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung beschrieben.
  • Ausgestaltung der Einrichtung
  • Zunächst wird ein Dieselmotorsystem, bei dem die Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für den Motor entsprechend der vorliegenden Ausführungsform Anwendung findet, anhand 1 beschrieben, die eine schematische Ansicht zur Darstellung einer Gesamtausgestaltung des Dieselmotorsystems ist.
  • Der in 1 dargestellte Dieselmotor ist ein Vier-Takt-Dieselmotor, der an einem Fahrzeug als Bewegungsantriebsquelle montiert ist. Insbesondere beinhaltet der Dieselmotor einen Motorkörper 1, der eine Mehrzahl von Zylindern 2 aufweist, die durch das Aufnehmen von Kraftstoff, der Dieselöl bzw. Dieselkraftstoff als Hauptkomponente enthält, angetrieben werden, einen Einlassdurchlass 30 zum in den Motorkörper 1 erfolgenden Einleiten von Luft zur Verwendung bei der Verbrennung, einen Abgasdurchlass 40, durch den Abgas, das in dem Motorkörper 1 erzeugt wird, abgegeben wird, eine EGR-Vorrichtung 50 zum Rezirkulieren eines Teiles des Abgases, das durch den Abgasdurchlass 40 hindurchgeht, zurück zu dem Einlassdurchlass 30, und einen Turbolader 60, der von dem Abgas, das durch den Abgasdurchlass 40 hindurchgeht, angetrieben wird.
  • In dem Einlassdurchlass 30 sind ein Luftreiniger 31, ein Kompressor 61 des Turboladers 60, ein Drosselventil 36, ein Zwischenkühler 35 und ein Pegeltank (surge tank) (Einlassrohrsystem) 37 in dieser Reihenfolge von einer stromaufwärtigen Seite her vorgesehen. In dem Einlassdurchlass 30 sind unabhängige Durchlässe, die die jeweiligen Zylinder 2 verbinden, stromabwärts von dem Pegeltank 37 ausgebildet, und es wird Gas innerhalb des Pegeltanks 37 an die Zylinder 2 jeweils durch die unabhängigen Durchlässe verteilt.
  • In dem Abgasdurchlass 40 sind eine Turbine 62 des Turboladers 60 und ein Abgasemissionssteuer- bzw. Regelsystem 41 in dieser Reihenfolge von einer stromaufwärtigen Seite her vorgesehen.
  • In dem Turbolader 60 dreht sich die Turbine 62 in Reaktion auf die Aufnahme von Energie des Abgases, das durch den Abgasdurchlass 40 fließt, und es dreht sich der Kompressor 61 in Zusammenwirkung mit der Turbine 62. Damit komprimiert der Turbolader 60 Luft, die durch den Einlassdurchlass 30 fließt (Turboladung).
  • Der Zwischenkühler 35 kühlt die von dem Kompressor 61 komprimierte Luft.
  • Das Drosselventil 36 öffnet und schließt den Einlassdurchlass 30. Man beachte, dass bei dieser Ausführungsform das Drosselventil 36 grundsätzlich vollständig oder nahezu vollständig geöffnet gehalten wird, während der Motor in Betrieb ist, und das Drosselventil 36 dafür, den Einlassdurchlass 30 zu sperren, nur dann, wenn es notwendig ist, also beispielsweise dann, wenn der Motor angehalten wird, geschlossen wird.
  • Das Abgasemissionssteuer- bzw. Regelsystem 41 reinigt gefährliche Komponenten innerhalb des Abgases. Bei der vorliegenden Ausführungsform beinhaltet das Abgasemissionssteuer- bzw. Regelsystem 41 einen Oxidationskatalysator 41a zum Oxidieren von CO und HC innerhalb des Abgases, und einen DPF 41b zum Einfangen von Ruß innerhalb des Abgases.
  • Die EGR-Vorrichtung 50 rezirkuliert das Abgas zurück zur Einlassseite. Bei der vorliegenden Ausführungsform sind eine Hochdruck-EGR-Vorrichtung (nachstehend gegebenenfalls als „HP_EGR-Vorrichtung” bezeichnet) 51 und eine Niederdruck-EGR-Vorrichtung (nachstehend gegebenenfalls als „LP_EGR-Vorrichtung” bezeichnet) 52 als EGR-Vorrichtung 50 vorgesehen.
  • Die HP_EGR-Vorrichtung 51 beinhaltet einen HP_EGR-Durchlass 51a, der einen Teil des Abgasdurchlasses 40 stromaufwärts von der Turbine 62 mit einem Teil des Einlassdurchlasses 30 stromabwärts von dem Zwischenkühler 35 verbindet, und ein HP_EGR-Ventil 51b zum Öffnen und Schließen des HP_EGR-Durchlasses 51a. Die HP_EGR-Vorrichtung 41 rezirkuliert vergleichsweise hohen Druck aufweisendes Abgas (Hochdruck-EGR-Gas), das an den Abgasdurchlass 40 abgegeben wird, zurück zur Einlassseite.
  • Die LP-EGR-Vorrichtung 52 beinhaltet einen LP_EGR-Durchlass 52a, der einen Teil des Abgasdurchlasses 40 stromabwärts von dem DPF 41b mit einem Teil des Einlassdurchlasses 30 zwischen dem Luftreiniger 31 und dem Kompressor 61 verbindet, und ein LP_EGR-Ventil 52b zum Öffnen und Schließen des LP_EGR-Durchlasses 52a. Die LP_EGR-Vorrichtung 52 rezirkuliert vergleichsweise niedrigen Druck aufweisendes Abgas (Niederdruck-EGR-Gas), das an den Abgasdurchlass 40 abgegeben wird, zurück zur Einlassseite. Ein EGR-Kühler 52c zum Kühlen des Niederdruck-EGR-Gases, das durch den LP_EGR-Durchlass 52a hindurchgeht, ist in einem Teil des Durchlasses 52a stromaufwärts von dem LP_EGR-Ventil 52b vorgesehen (Seite des Abgasdurchlasses 40).
  • Der Motorkörper 1 beinhaltet einen Zylinderblock 3, der in ihm ausgebildet ist, wobei sich die Zylinder 2 in Oben-Unten-Richtungen des Motorkörpers 1 erstrecken, Kolben 4, die in die jeweiligen Zylinder mit der Fähigkeit zu einer Pendelbewegung (Bewegung in Oben-Unten-Richtungen) eingepasst sind, einen Zylinderkopf 5, der dafür vorgesehen ist, Endoberflächen (obere Oberflächen) der Zylinder von der Seite der Kronenflächen (crown faces) der Kolben her zu bedecken, und eine Ölwanne 6, die unter dem Zylinderblock 3 angeordnet ist und Schmieröl aufnimmt.
  • Die Kolben 4 sind mit einer Kurbelwelle 7, die eine Ausgabewelle des Motorkörpers 1 ist, jeweils über Verbindungsstangen 8 gekoppelt. Des Weiteren sind Brennkammern 9 jeweils an den Kolben 4 ausgebildet. In jeder Brennkammer 9 bewirkt der Kraftstoff, der durch einen Einspritzer 20 (nachstehend noch beschrieben) eingespritzt wird, eine Diffusionsverbrennung unter Einmischung von Luft zur Bildung eines Mischgases. Darüber hinaus bewegt sich der Kolben 4 pendelnd durch Aufnahme einer Expansionsenergie der Verbrennung, weshalb sich die Kurbelwelle 7 um ihre Zentralachse dreht.
  • Hierbei ist ein geometrisches Kompressionsverhältnis des Motorkörpers 1, insbesondere das Verhältnis eines Brennkammervolumens, wenn der Kolben 4 am unteren Totpunkt (BDC) ist, zu einem Brennkammervolumen, wenn der Kolben 4 am oberen Totpunkt (TDC) ist, zwischen annähernd 12:1 und annähernd 15:1 (beispielsweise annähernd 14:1) gewählt. Obwohl das geometrische Kompressionsverhältnis zwischen annähernd 12:1 und annähernd 15:1 für einen Dieselmotor ein merklich niedriger Wert ist, ist dieses Verhältnis derart gewählt, dass die Verbrennungstemperatur abgesenkt werden kann, um das Emissionsverhalten und die thermische Effizienz zu verbessern.
  • Versehen ist der Zylinderkopf 5 mit Einlassöffnungen 16 zum Einleiten der Luft, die von dem Einlassdurchlass 30 zugeführt wird, in die jeweiligen Brennkammern 9, Abgasöffnungen 17 zum Einleiten des Abgases, das in den jeweiligen Brennkammern 9 erzeugt wird, in den Abgasdurchlass 40, Einlassventilen 18 zum Öffnen und Schließen der jeweiligen Einlassöffnungen 16 auf der der Brennkammer 9 zu eigenen Seite und Abgasventilen 19 zum Öffnen und Schließen der jeweiligen Abgasöffnungen 17 auf der der Brennkammer 9 zu eigenen Seite.
  • Des Weiteren sind Einspritzer 20 zum Einspritzen des Kraftstoffes in die jeweiligen Brennkammern 9 an dem Zylinderkopf 5 angebracht. Jeder Einspritzer 20 ist in einer derartigen Position angebracht, dass ein Spitzenteil hiervon, der auf der dem Kolben 4 zu eigenen Seite befindlich ist, hin zu einem Zentralabschnitt eines Hohlraumes (nicht dargestellt) orientiert ist, der in der Kronenfläche des Kolbens 4 ausgebildet ist. Der Einspritzer 20 ist mit einer Drucksammelkammer (nicht dargestellt) auf einer Common-Rail-Seite über einen Kraftstofffließweg verbunden. Innerhalb der Drucksammelkammer wird hohen Druck aufweisender Kraftstoff, der von einer Kraftstoffpumpe (nicht dargestellt) druckbeaufschlagt wird, aufgenommen, und es nimmt der Einspritzer 20 den Kraftstoff aus der Drucksammelkammer auf und spritzt den Kraftstoff in die Brennkammer 9 ein. Ein Kraftstoffdruckregulator (nicht dargestellt) zum Anpassen eines Einspritzdrucks, der der Druck innerhalb der Drucksammelkammer ist, mit anderen Worten, der Druck des Kraftstoffs, der von dem Einspritzer 20 eingespritzt werden soll, ist zwischen der Kraftstoffpumpe und der Drucksammelkammer vorgesehen.
  • Als Nächstes wird ein Steuer- bzw. Regelsystem des Dieselmotors der vorliegenden Ausführungsform anhand 2 beschrieben. 2 ist ein Blockdiagramm zur Darstellung des Steuer- bzw. Regelsystems des Dieselmotors der vorliegenden Ausführungsform. Wie in 2 dargestellt ist, wird der Dieselmotor der vorliegenden Ausführungsform gänzlich von einem PCM (Powertrain Control Module, Leistungsstrangsteuer- bzw. Regelmodul) 70 gesteuert bzw. geregelt. Das PCM 70 ist ein Mikroprozessor, der aus einer CPU, ROM(s) und ROM(s) zusammengesetzt ist.
  • Das PCM 70 ist elektrisch mit verschiedenen Sensoren zum Detektieren eines Betriebszustandes des Motors verbunden.
  • Der Zylinderblock 3 ist beispielsweise mit einem Kurbelwinkelsensor SN1 zum Detektieren eines Drehwinkels (Kurbelwinkel) und einer Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 7 versehen. Der Kurbelwinkelsensor SN1 gibt Pulssignale aus, die der Drehung einer Kurbelplatte (nicht dargestellt) zum integralen Drehen mit der Kurbelwelle 7 entsprechen, wobei der Drehwinkel und die Drehgeschwindigkeit der Kurbelwelle 7 (das heißt die Motorgeschwindigkeit) auf Grundlage der Pulssignale bestimmt werden.
  • Ein Teil des Einlassdurchlasses 30 nahe an dem Luftreiniger 31 (Teil zwischen dem Luftreiniger 31 und einer Verbindungsposition des LP_EGR-Durchlasses 52a) ist mit einem Luftstromsensor SN2 zum Detektieren einer Luftmenge (Frischluftmenge), die durch den Luftreiniger 31 hindurchgeht und in die Zylinder 2 eingesaugt werden soll, versehen.
  • Der Pegeltank 37 ist mit einem Einlassrohrsystemtemperatursensor SN3 zum Detektieren einer Temperatur des Gases innerhalb des Pegeltanks 37, mit anderen Worten, des Gases, das in die Zylinder 2 eingesaugt werden soll, versehen.
  • Ein Teil des Einlassdurchlasses 30 stromabwärts von dem Zwischenkühler 35 ist mit einem Einlassrohrsystemdrucksensor SN4 zum Detektieren eines Drucks von Luft, die durch diesen Teil hindurchgeht, und des Weiteren eines Druckes von Einlassluft, die in die Zylinder 2 eingesaugt werden soll, versehen.
  • Der Motorkörper 1 ist mit einem Fluidtemperatursensor SN5 zum Detektieren einer Temperatur eines Kühlmittels (beispielsweise Kühlwasser) zum Kühlen des Motorkörpers 1 versehen.
  • Das PCM 70 steuert bzw. regelt die jeweiligen Komponenten des Motors und führt dabei verschiedene Bestimmungen und Berechnungen auf Grundlage von Eingabesignalen von den verschiedenen vorbeschriebenen Sensoren durch. Das PCM 70 steuert bzw. regelt beispielsweise hauptsächlich die Einspritzer 20, das Drosselventil 36, das HP_EGR-Ventil 51b, das LP_EGR-Ventil 52b, den Verbrennungsdruckregulator und dergleichen mehr. Bei der vorliegenden Ausführungsform steuert bzw. regelt, wie in 2 gezeigt ist, das PCM 70 die Einspritzer 20 zur Durchführung einer Steuerung bzw. Regelung im Zusammenhang mit dem Kraftstoff, der den Zylindern 2 zugeleitet wird (Kraftstoffeinspritzsteuerung bzw. Regelung). Man beachte, dass das PCM 70 die „Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung des Motors” bildet und als „Steuerung bzw. Regelung” wirkt.
  • Nachstehend wird ein grundlegendes Konzept der Kraftstoffeinspritzsteuerung bzw. Regelung, die von dem PCM 70 der vorliegenden Ausführungsform durchgeführt wird, anhand 3 beschrieben. 3 ist ein Zeitdiagramm zur Darstellung eines repräsentativen Kraftstoffeinspritzmusters, das bei der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt. Durchgeführt werden bei dieser Ausführungsform, wie in 3 dargestellt ist, durch das PCM 70 eine Haupteinspritzung, bei der Kraftstoff zum Erzeugen eines Motordrehmomentes in jede Brennkammer 9 nahe am TDC beim Kompressionshub (CTDC) eingespritzt wird, und eine Voreinspritzung, bei der weniger Kraftstoff als bei der Haupteinspritzung in die Brennkammer 9 zu einem Zeitpunkt vor der Haupteinspritzung eingespritzt wird, um die Nutzbarkeit und Zündbarkeit der Luft der Haupteinspritzung zu verbessern. Zusätzlich führt das PCM 70 eine Nacheinspritzung durch, bei der weniger Kraftstoff als bei der Haupteinspritzung in die Brennkammer 9 zu einem Zeitpunkt nach der Haupteinspritzung eingespritzt wird, um den in der Brennkammer 9 erzeugten Ruß zu verbrennen. Das PCM 70 führt die Voreinspritzung und die Nacheinspritzung beispielsweise innerhalb eines vorbestimmten Motorbetriebsbereiches, der vorab definiert wird, durch. Nachstehend werden Taktungen zur Durchführung der Voreinspritzung, der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung kollektiv als „Einspritztaktungen” bezeichnet.
  • Um eine Verbrennung unter geringer Wärmeerzeugung durch die Voreinspritzung unmittelbar vor Verbrennung des Kraftstoffes der Haupteinspritzung zu erzeugen, damit ein Zustand geschaffen wird, bei dem der Kraftstoff der Haupteinspritzung ohne Weiteres verbrennt, führt das PCM 70 die Voreinspritzung mit einer Taktung durch, bei der ein Kraftstoffsprühnebel, der durch die Voreinspritzung erzeugt wird, in dem Hohlraum, der in der Kronenfläche des Kolbens 4 ausgebildet ist, verbleibt und ein vergleichsweise fettes Mischgas im Inneren des Hohlraumes gebildet wird. Unter dieser Bedingung wählt das PCM 70 eine grundlegende Einspritztaktung der Voreinspritzung (kann nachstehend als „Referenzvoreinspritztaktung” bezeichnet werden) auf Grundlage einer angeforderten Ausgabe entsprechend einer von einem Fahrzeugfahrer gesteuerten bzw. geregelten Beschleuniger- bzw. Gaspedalöffnung, eines Betriebszustandes des Motors (Motorgeschwindigkeit und Motorlast) und dergleichen mehr. Zusätzlich wählt das PCM 70 eine grundlegende Einspritztaktung der Nacheinspritzung (kann nachstehend auch als „Referenznacheinspritztaktung” bezeichnet werden) auf Grundlage der angeforderten Ausgabe entsprechend der von dem Fahrzeugfahrer gesteuerten bzw. geregelten Beschleuniger- bzw. Gaspedalöffnung, des Betriebszustandes des Motors und dergleichen mehr derart, dass der Ruß, der innerhalb der Brennkammer 9 durch die vor der Nacheinspritzung durchgeführten Kraftstoffeinspritzungen erzeugt wird, geeignet durch die Nacheinspritzung verbrannt wird.
  • Man beachte, dass das PCM 70 zudem eine grundlegende Einspritztaktung der Haupteinspritzung (kann nachstehend als „Referenzhaupteinspritztaktung” bezeichnet werden) auf Grundlage der angeforderten Ausgabe entsprechend der von dem Fahrzeugfahrer gesteuerten bzw. geregelten Beschleuniger- bzw. Gaspedalöffnung, dem Betriebszustand des Motors und dergleichen mehr wählt. Nachstehend können die Referenzvoreinspritztaktung, die Referenzhaupteinspritztaktung und die Referenznacheinspritztaktung zusammen vereinfacht als „Referenzeinspritztaktungen” bezeichnet werden.
  • Steuer- bzw. Regelinhalte der vorliegenden Ausführungsform
  • Als Nächstes wird die Kraftstoffeinspritzsteuerung bzw. Regelung, die von dem PCM 70 zur Verringerung des Klopfgeräusches des Dieselmotors bei dieser Ausführungsform durchgeführt wird, detailiert beschrieben.
  • Zunächst wird ein Mechanismus, der das Klopfgeräusch bewirkt, anhand 4 und 5 beschrieben. Wie in 4 dargestellt ist, überträgt sich eine Verbrennungsanregungskraft, die von der Motorverbrennung erzeugt wird, über einen Hauptweg der Kraftübertragung (mit einer vorbestimmten Strukturübertragungskennkurve, die Resonanzfrequenzen des gesamten Struktursystems oder der Ausgestaltung des Motors entspricht), so beispielsweise über den Kolben, die Verbindungsstange, die Kurbelwelle und den Motorblock, und es wird das Klopfgeräusch ausgestrahlt.
  • In 5 gibt das Diagramm G11 eine Beziehung zwischen dem Kurbelwinkel und einem zylinderinternen Druck (Verbrennungsdruck) an, während das Diagramm G12 eine Frequenzkennkurve eines CPL entsprechend der Verbrennungsanregungskraft angibt, die man mittels FFT (schnelle Fourier-Transformation) an dem zylinderinternen Druck aus dem Diagramm G11 erhält (Hochfrequenzenergie von etwa 1 bis etwa 4 kHz, die man mittels FFT an der Wellenform des zylinderinternen Drucks unter Verwendung eines Verbrennungsanregungskraftindex erhält). Des Weiteren gibt das Diagramm G13 eine Strukturübertragungskennkurve des vorbeschriebenen Motors an (insbesondere eine Frequenzkennkurve der Strukturdämpfung des Motors), während das Diagramm G14 eine sich zeitlich ändernde Wellenform eines Näherungsgeräusches (proximity sound) des Motors angibt. Eine Kennkurve, die man durch Anwenden der Strukturübertragungskennkurve des Motors aus dem Diagramm G13 auf die Frequenzkennkurve des CPL in dem Diagramm G12 erhält, passt im Wesentlichen zu einer Kennkurve, die man mittels FFT an der sich zeitlich ändernden Wellenform des Näherungsgeräusches des Motors aus dem Diagramm G14, das eine Kennkurve des Klopfgeräusches (siehe Diagramm G15) angibt, erhält.
  • Man beachte, dass diejenigen Abschnitte des Diagramms G14, in denen das Näherungsgeräusch zeitlich stark variiert, so beispielsweise in den gestrichelt linierten Bereichen R11, als Klopfgeräusch wahrnehmbar sind. Des Weiteren wird in dem Diagramm G15 die Energiesumme bei 1 bis 4 kHz, die in dem gestrichelt linierten Bereich R12 angegeben ist, als repräsentativer Wert des Klopfgeräusches verwendet.
  • Wie vorstehend beschrieben worden ist, wird, da das Klopfgeräusch den Einfluss der Frequenzkennkurve des CPL erfährt, bei dieser Ausführungsform das Klopfgeräusch durch Steuern bzw. Regeln der Frequenzkennkurve des CPL verringert. Nunmehr wird ein grundlegendes Konzept des Verfahrens der Verringerung des Klopfgeräusches durch Steuern bzw. Regeln der Frequenzkennkurve des CPL bei der vorliegenden Ausführungsform anhand 6 beschrieben. Man beachte, dass der Ausdruck „Frequenzkennkurve des CPL” eine Frequenzkennkurve einer Verbrennungsdruckwelle entspricht, die durch die Verbrennung des Kraftstoffes in dem Motor erzeugt wird.
  • In 6 gibt das Diagramm G21 eine Referenzfrequenzkennkurve des CPL an (beispielsweise eine Frequenzkennkurve des CPL, wenn die vorbeschriebenen Referenzeinspritztaktungen angewendet wird), während die Diagramme G23, G24 und G25 Frequenzkennkurven der Strukturresonanzen verschiedener Komponenten des Motors angeben. Das Diagramm G23 gibt beispielsweise die Frequenzkennkurve im Zusammenhang mit der Strukturresonanz der Verbindungsstange des Motors an, das Diagramm G24 gibt die Frequenzkennkurve im Zusammenhang mit der Strukturresonanz der Kurbelwelle des Motors an, und das Diagramm G25 gibt die Frequenzkennkurve im Zusammenhang mit der Strukturresonanz des Motorblocks an. Bei der vorliegenden Ausführungsform übt die Strukturresonanz in dem Diagramm G23 einen größeren Einfluss auf das Klopfgeräusch als die Strukturresonanzen der Diagramme G24 und G25 aus. In diesem Fall tritt das Klopfgeräusch, das eine Frequenzkennkurve gemäß Angabe in dem Diagramm G26 aufweist, infolge der Frequenzkennkurve des CPL in dem Diagramm G21 der Strukturresonanzen der Motorkomponenten gemäß Angabe in den Diagrammen G23 bis G35 auf. Entsprechend dem Diagramm G26 ist einsichtig, dass das Klopfgeräusch innerhalb eines Frequenzbandes FB1 zunimmt, und es ist insbesondere ersichtlich, dass die Wellenform, die das Klopfgeräusch angibt, einen hohen Bergpunkt innerhalb des Frequenzbandes FB1 aufweist. Der Grund hierfür kann darin gesehen werden, dass die Wellenform des CPL in dem Diagramm G21 einen Bergpunkt aufweist und die Wellenform, die die Strukturresonanzen der Motorkomponente (Komponente, die das Klopfgeräusch stark beeinflusst) entsprechend dem Diagramm G23 einen Bergpunkt aufweist.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wird die Frequenzkennkurve des CPL derart gesteuert bzw. geregelt, dass ein Talpunkt der Wellenform, die das CPL angibt (kann nachstehend einfach als „CPL-Wellenform” bezeichnet werden) darin befindlich ist, mit anderen Worten, eine Frequenz entsprechend dem Talpunkt ist in dem Frequenzband FB1 beinhaltet, wo die Wellenform, die die Strukturresonanz der Motorkomponente angibt (Komponente, die das Klopfgeräusch stark beeinflusst) entsprechend dem Diagramm G23 den Bergpunkt aufweist. Insbesondere wird die Frequenzkennkurve des CPL gesteuert bzw. geregelt, um eine Frequenzkennkurve des CPL gemäß Angabe in dem Diagramm G22 zu erhalten, wo die Frequenz entsprechend dem Talpunkt der CPL-Wellenform innerhalb des Frequenzbandes FB1 beinhaltet ist. Durch Anwenden einer derartigen Frequenzkennkurve, wie sie in dem Diagramm G22 angegeben ist, verringert sich das Klopfgeräusch innerhalb des Frequenzbandes FB1, wie in dem Diagramm G27 angegeben ist, erheblich. Da in diesem Fall das CPL nicht gänzlich geändert wird und da insbesondere die Werte der hohen und niedrigen Extrema nicht geändert werden, kann das Klopfgeräusch geeignet verringert und gleichzeitig die angeforderte Motorausgabe ohne Verschlechterung bei Kraftstoffverbrauch und Emissionsverhalten sichergestellt werden. Man beachte, dass der hier verwendete „Talpunkt” ein Extremum (niedrigster Wert) eines Talabschnittes der Wellenform oder einen Punkt nahe am Extremum oder dem Talabschnitt selbst bezeichnen kann, wobei in dem Fall des Talabschnittes die „Frequenz entsprechend dem Talpunkt” ein Frequenzband des Talabschnittes angibt. Auf ähnliche Weise kann der hier verwendete „Bergpunkt” ein Extremum (höchster Wert) eines Bergabschnittes der Wellenform oder einen Punkt nahe am Extremum oder dem Bergabschnitt selbst angeben, wobei für den Fall des Bergabschnittes die „Frequenz entsprechend dem Bergpunkt” ein Frequenzband des Bergabschnittes angibt.
  • Als Nächstes wird ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln der Frequenzkennkurve des CPL auf eine gewünschte Kennkurve (beispielsweise eine Frequenzkennkurve gemäß Angabe in dem Diagramm G22) bei dieser Ausführungsform anhand 7 bis 11 beschrieben.
  • 7A und 7B sind Diagramme zur Darstellung des Einflusses, den die Frequenzkennkurve des CPL durch Änderungen der Anzahl der Kraftstoffeinspritzungen (Anzahl der Male bzw. Häufigkeit, mit der Wärme innerhalb des Motors erzeugt wird) erfährt. In 7A und 7B gibt das Diagramm G31 eine Wellenform einer Wärmeerzeugungsrate in Bezug auf den Kurbelwinkel an, wenn der Kraftstoff nur einmal eingespritzt wird (das heißt, es wird nur eine Haupteinspritzung durchgeführt), das Diagramm G32 gibt eine Wellenform einer Wärmeerzeugungsrate in Bezug auf den Kurbelwinkel an, wenn der Kraftstoff zweimal eingespritzt wird (es werden beispielsweise die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung durchgeführt), und das Diagramm G33 gibt eine Wellenform der Wärmeerzeugungsrate in Bezug auf den Kurbelwinkel an, wenn der Kraftstoff dreimal eingespritzt wird (es werden beispielsweise die Voreinspritzung, die Haupteinspritzung und die Nacheinspritzung durchgeführt.
  • Wird der Kraftstoff nur einmal eingespritzt, wie in dem Diagramm G34 angegeben ist, so erhält man eine Frequenzkennkurve, bei der sich das CPL allmählich verringert, wenn die Frequenz zunimmt. In diesem Fall weist die Wellenform, die die Frequenzkennkurve des CPL angibt, weder einen Bergpunkt noch einen Talpunkt auf. Wenn demgegenüber der Kraftstoff zweimal oder dreimal eingespritzt wird, wie in dem Diagramm G35 beziehungsweise G36 angegeben ist, so weist die Wellenform, die die Frequenzkennkurve des CPL angibt, Bergpunkte und Talpunkte auf. Auf Grundlage dieses Ergebnisses ist einsichtig, das mittels Durchführen von zwei oder mehr Kraftstoffeinspritzungen oder mit anderen Worten durch Veranlassen von zwei oder mehr Verbrennungen (Wärmeerzeugung) in dem Motor, die Wellenform, die die Frequenzkennkurve des CPL angibt, Bergpunkte und Talpunkte aufweist. Darüber hinaus ist entsprechend den Diagrammen G35 und G36 ersichtlich, dass die Anzahlen der Bergpunkte und der Talpunkte der Wellenform, die die Frequenzkennkurve des CPL angibt, wenn der Kraftstoff dreimal eingespritzt wird, im Vergleich zu einer zweimaligen Einspritzung des Kraftstoffes größer sind.
  • 8A und 8B sind Diagramme zur Darstellung des Einflusses, den die Frequenzkennkurve des CPL durch Änderungen der Taktungen zur Durchführung der Kraftstoffeinspritzung (die eine Wärmeerzeugung bewirkt) in dem Fall erfährt, in dem der Kraftstoff zweimal oder öfter eingespritzt wird. Hierbei wird ein Simulationsergebnis (und kein tatsächliches experimentelles Ergebnis) beschrieben, bei dem der Kraftstoff zweimal eingespritzt wird (es wird die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung durchgeführt), wobei die Taktung zur Durchführung der früheren Einspritzung (das heißt der Voreinspritzung) fest ist, während die Taktung der späteren Einspritzung (das heißt der Haupteinspritzung) geändert wird.
  • In 8A und 8B gibt das Diagramm G41 eine Wärmeerzeugungsrate an, wenn die unveränderte Kraftstoffeinspritztaktung (Referenzeinspritztaktung) bei der Haupteinspritzung angewendet wird, während das Diagramm G43 die Frequenzkennkurve des CPL angibt, wenn die Wärmeerzeugungsrate gemäß dem Diagramm G41 angewendet wird. Demgegenüber gibt das Diagramm G42 eine Wärmeerzeugungsrate an, wenn die Taktung der Haupteinspritzung bezüglich der Referenzeinspritztaktung geändert (genauer gesagt verzögert) ist. Insbesondere ist die Taktung, bei der die Wärmeerzeugungsrate ein Extremum (höchster Wert) durch die Haupteinspritzung erreicht, in dem Diagramm G42 bezüglich des Diagramms G41 um eine Zeitlänge T1 (von beispielsweise annähernd 0,5 ms) verzögert. Wird eine derartige Wärmeerzeugungsrate gemäß dem Diagramm G42 angewendet, so erhält man die Frequenzkennkurve des CPL so, wie sie in dem Diagramm G44 angegeben ist.
  • Entsprechend den Diagrammen G43 und G44 ist ersichtlich, dass in einem Fall, in dem der Kraftstoff zweimal eingespritzt wird, oder mit anderen Worten, die Verbrennung (Wärme) zweimal erzeugt wird, dann, wenn eine der Taktungen der Wärmeerzeugung geändert wird, die Frequenzkennkurve des CPL geändert wird und insbesondere die Anzahlen der Bergpunkte und der Talpunkte der CPL-Wellenform geändert werden, oder mit anderen Worten die Frequenzen der Bergpunkte und der Talpunkte der CPL-Wellenform geändert werden. Daher ist ersichtlich, dass die Taktung der Wärmeerzeugung, insbesondere das Zeitintervall T1 zwischen den Extrema der Wärmeerzeugungsrate bei den jeweiligen zwei Verbrennungen (nachstehend geeignet als „Wärmeerzeugungsintervall T1” bezeichnet) die Frequenzen der Bergpunkte und der Talpunkte der CPL-Wellenform beeinflusst.
  • 9A und 9B sind Diagramme zur Darstellung des Mechanismus, der die CPL-Wellenform mit den Berg- und Talpunkten erzeugt. 9A zeigt eine zeitliche Änderung einer Verbrennungsdruckwelle, die durch die Voreinspritzung bewirkt wird, eine zeitliche Änderung einer Verbrennungsdruckwelle, die durch die Haupteinspritzung bewirkt wird, und eine zeitliche Änderung einer kombinierten Druckwelle, die durch Kombinieren der Verbrennungsdruckwellen bei einer Frequenz F41 entsprechend einem der Bergpunkte der CPL-Wellenform des Diagramms G44 in 8B erzeugt wird. In diesem Fall ist das Zeitintervall zwischen den Extrema der Wärmeerzeugungsratenwellenform, die durch die Voreinspritzung beziehungsweise die Haupteinspritzung erzeugt wird (Wärmeerzeugungsintervall), gleich T21 (Ähnliches gilt nachstehend). Des Weiteren werden bei der Frequenz F41, wie vorstehend beschrieben worden ist, Verbrennungsdruckwellen mit einem Zyklus T22, der im Wesentlichen zu dem Wärmeerzeugungsintervall T21 passt, durch die Voreinspritzung beziehungsweise die Haupteinspritzung erzeugt.
  • Da bei der Frequenz F41 die erzeugte Taktung der Verbrennungsdruckwelle durch die Haupteinspritzung im Wesentlichen zu dem Zyklus T22 der Verbrennungsdruckwelle, die durch die Voreinspritzung erzeugt wird, passt, interferieren die Verbrennungsdruckwellen, die durch die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung erzeugt werden, miteinander in derselben Phase. Daher überlappt der Bergpunkt der Verbrennungsdruckwelle, die durch die Voreinspritzung erzeugt wird, mit dem Bergpunkt der Verbrennungsdruckwelle, die durch die Haupteinspritzung erzeugt wird (siehe gestrichelt linierten Bereich R21), und es überlappt der Talpunkt der Verbrennungsdruckwelle, die durch die Voreinspritzung erzeugt wird, mit dem Talpunkt der Verbrennungsdruckwelle, die durch die Haupteinspritzung erzeugt wird (siehe gestrichelt linierten Bereich R22). Damit wird die Verbrennungsdruckwelle, die man durch Kombinieren der Verbrennungsdruckwellen erhält, die durch die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung erzeugt werden, verstärkt (siehe Pfeil A21). Im Ergebnis ist, wie in dem Diagramm G44 von 8B angegeben ist, der Bergpunkt der CPL-Wellenform bei der Frequenz F41 ausgebildet.
  • Demgegenüber zeigt 9B eine zeitliche Änderung einer Verbrennungsdruckwelle, die durch die Voreinspritzung bewirkt wird, eine zeitliche Änderung einer Verbrennungsdruckwelle, die durch die Haupteinspritzung bewirkt wird, und eine zeitliche Änderung einer kombinierten Druckwelle, die durch Kombinieren der Verbrennungsdruckwellen bei einer Frequenz F42 entsprechend dem Talpunkt der CPL-Wellenform des Diagramms G44 von 8B erzeugt wird. Bei der Frequenz F42 werden die Verbrennungsdruckwellen mit einem Zyklus T23 im Wesentlichen entsprechend dem Doppelten des Wärmeerzeugungsintervalls T21 durch die Voreinspritzung beziehungsweise Haupteinspritzung erzeugt.
  • Da bei der Frequenz F42 die Verbrennungsdruckwelle durch die Haupteinspritzung mit einer Taktung erzeugt wird, die im Wesentlichen einem Median des Zyklus T23 der Verbrennungsdruckwelle, die bei der Voreinspritzung erzeugt wird, entspricht, interferieren die Verbrennungsdruckwellen, die durch die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung erzeugt werden, miteinander in entgegengesetzter Phase. Daher überlappt der Talpunkt der Verbrennungsdruckwelle, die durch die Voreinspritzung erzeugt wird, mit dem Bergpunkt der Verbrennungsdruckwelle, die durch die Haupteinspritzung erzeugt wird (siehe gestrichelt linierten Bereich R23), und es überlappt der Bergpunkt der Verbrennungsdruckwelle, die durch die Voreinspritzung erzeugt wird, mit dem Talpunkt der Verbrennungsdruckwelle, die durch die Haupteinspritzung erzeugt wird (siehe gestrichelt linierten Bereich R24). Daher wird die kombinierte Druckwelle, die man durch Kombinieren der Verbrennungsdruckwellen erhält, die durch die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung erzeugt werden, gedämpft (siehe Pfeil A22). Im Ergebnis ist, wie in dem Diagramm G44 von 8B angegeben ist, der Talpunkt der CPL-Wellenform bei der Frequenz F42 ausgebildet.
  • Hierbei können bei der Frequenzkennkurve des CPL Beziehungen der Positionen der Berg- und Talpunkte mit dem Wärmeerzeugungsintervall durch die nachfolgenden Gleichungen 1 und 2 ausgedrückt werden. In Gleichungen 1 und 2 ist „Δt” das Wärmeerzeugungsintervall und „n” ist „1, 2, 3, ...”. Zyklus des Bergpunktes fn = (1/n) × Δt (1) Zyklus des Talpunktes fn = [2/{2(n – 1) + 1}] × Δt (2)
  • Man beachte, dass ungeachtet dessen, dass die Ergebnisse des zweimaligen Einspritzens des Kraftstoffes (Voreinspritzung und Haupteinspritzung) in 8A und 8B dargestellt sind, bestätigt worden ist, dass man ähnliche Ergebnisse auch in einem Fall erhält, in dem der Kraftstoff dreimal (Voreinspritzung, Haupteinspritzung und Nacheinspritzung) eingespritzt wird. Insbesondere dann, wenn der Kraftstoff dreimal eingespritzt wird, ändern sich die Frequenzen der Berg- und Talpunkte der CPL-Wellenform ebenfalls entsprechend dem Zeitintervall (Wärmeerzeugungsintervall) der Extrema der Wärmeerzeugungsrate, die durch die drei Verbrennungen erzeugt wird. Obwohl die Simulationsergebnisse unter Verwendung vorbestimmter Modelle (beispielsweise Verbrennungsmodelle) in 8A und 8B dargestellt sind, wurde zudem bestätigt, dass man derartige Ergebnisse auch mittels Durchführen von Experimenten unter Verwendung eines tatsächlichen Struktursystems erhalten kann. Obwohl darüber hinaus der Einfluss, den die Frequenzkennkurve des CPL durch das Wärmeerzeugungsintervall erfährt, durch Ändern des Wärmeerzeugungsintervalls, wenn der Kraftstoff mehrmals, wie vorstehend erläutert worden ist, eingespritzt wird, zusätzlich zu dem Wärmeerzeugungsintervall untersucht wurde, hat man im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung auch den Einfluss untersucht, den die Frequenzkennkurve des CPL durch Ändern der Höhe und Steigerung der Wärmeerzeugungsratenwellenform erfährt. Als Ergebnis hat man herausgefunden, dass sich sogar dann, wenn sich die Höhe und Steigung der Wärmeerzeugungsratenwellenform ändern, der Wert der CPL ohne Weiteres ändert, die Anzahl der Berg- und Talpunkte der CPL-Wellenform und die Frequenzen hiervon sich indes kaum ändern.
  • Auf Grundlage der vorstehenden Beschreibung hat man herausgefunden, dass das Wärmeerzeugungsintervall dann, wenn der Kraftstoff mehrmals eingespritzt wird, die Frequenzkennkurve des CPL beeinflusst. Damit wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Wärmeerzeugungsintervall, wenn der Kraftstoff mehrmals eingespritzt wird, gesteuert bzw. geregelt, um eine gewünschte Frequenzkennkurve des CPL (beispielsweise die Frequenzkennkurve gemäß Angabe in dem Diagramm G22) zu erhalten. Insbesondere wählt bei der vorliegenden Ausführungsform das PCM 70 das Zeitintervall der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen zur Erreichung eines gewünschten Wärmeerzeugungsintervalls, bei dem man die gewünschte Frequenzkennkurve des CPL erhalten kann. Um insbesondere eine Frequenzkennkurve des CPL zu erreichen, bei der die Frequenz entsprechend dem Talpunkt der Wellenform in dem Resonanzfrequenzband des Struktursystems des Motors (siehe beispielsweise 6) beinhaltet ist, wählt das PCM 70 das Zeitintervall der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen auf Grundlage des Wärmeerzeugungsintervalls, um eine derartige Frequenzkennkurve des CPL zu erhalten.
  • 10 ist ein Diagramm zur Darstellung eines grundlegenden Konzepts eines Steuer- bzw. Regelverfahrens des Wärmeerzeugungsintervalls bei der vorliegenden Ausführungsform. 10 zeigt schematisch eine Wärmeerzeugungsrate, die durch die Voreinspritzung bewirkt wird, eine Wärmeerzeugungsrate, die durch die Haupteinspritzung bewirkt wird, und eine Wärmeerzeugungsrate, die durch die Nacheinspritzung bewirkt wird, und zwar in dieser Reihenfolge von links her. Bei der vorliegenden Ausführungsform wählt das PCM 70 die Zeitintervalle der Voreinspritzung, der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung, um ein Wärmeerzeugungsintervall T31 zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung und ein Wärmeerzeugungsintervall T32 zwischen der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung zu erhalten, bei denen die gewünschte Frequenzkennkurve des CPL erhalten werden kann. Des Weiteren steuert bzw. regelt das PCM 70 jeden Einspritzer 20 derart, dass dieser die Voreinspritzung, die Haupteinspritzung und die Nacheinspritzung bei Kraftstoffeinspritztaktungen entsprechend den Zeitintervallen, die gemäß vorstehender Beschreibung gewählt sind, ausführt.
  • Als Nächstes wird ein spezifisches Beispiel der Anwendung der vorbeschriebenen Steuerung bzw. Regelung der vorliegenden Ausführungsform anhand 11 bis 15 beschrieben.
  • 11 zeigt ein Beispiel eines experimentellen Ergebnisses, das man erhält, wenn die Referenzeinspritztaktungen bei der Voreinspritzung, der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung angewendet werden. In 11 gibt das Diagramm G51 die Frequenzkennkurve des CPL an, das Diagramm G52 gibt die Frequenzkennkurve der Strukturdämpfung des Motors an, und das Diagramm G53 gibt die Frequenzkennkurve des Geräusches (entsprechend dem Klopfgeräusch) an, das an einer Position von 1 m rechts von dem Motor erzeugt wird. Man beachte, dass dann, wenn der Wert der Strukturdämpfung des Motors gemäß Darstellung in der Mitte von 11 niedriger wird, der Einfluss des Struktursystems des Motors zum Bewirken eines lauteren Klopfgeräusches größer wird, oder mit anderen Worten, wenn der Wert der Strukturdämpfung höher wird, wird der Einfluss des Struktursystems des Motors zum Bewirken eines lauteren Klopfgeräusches (Ähnliches gilt nachstehend) verringert.
  • Wie in dem Diagramm G52 angegeben ist, sollte einsichtig sein, dass innerhalb eines Frequenzbandes FB21 nahe 1300 Hz, eines Frequenzbandes FB22 nahe 1700 Hz und eines Frequenzbandes FB23 nahe 2500 Hz die Strukturdämpfung des Motors kleiner wird. Insbesondere wird der Einfluss des Struktursystems zum Bewirken eines lauteren Klopfgeräusches größer. Es ist davon auszugehen, dass jedes von den Frequenzbändern FB21, FB22 und FB23 dem Resonanzfrequenzband des Struktursystems des Motors entspricht. Innerhalb der Resonanzfrequenzbänder FB21, FB22 und FB23 wird das Klopfgeräusch, wie in dem Diagramm G53 angegeben ist, vergleichsweise laut.
  • Auf Grundlage dieses Ergebnisses werden bei der vorliegenden Ausführungsform die Zeitintervalle zur Durchführung der Voreinspritzung, der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung auf Grundlage des Wärmeerzeugungsintervalls, das bezüglich desjenigen Wärmeerzeugungsintervalls geändert ist, das verwendet wird, wenn die Referenzeinspritztaktungen angewendet werden, derart gewählt, dass das CPL innerhalb aller Resonanzfrequenzbänder FB21, FB22 und FB23 im Vergleich zu dem Fall, in dem die Referenzeinspritztaktungen angewendet werden, kleiner wird. Um bei der vorliegenden Ausführungsform insbesondere eine Frequenzkennkurve des CPL zu erreichen, bei der eine Frequenz entsprechend einem Talpunkt der Wellenform in jedem aus der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern FB21, FB22 und FB23 beinhaltet ist, werden die Zeitintervalle zur Durchführung der Voreinspritzung, der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung auf Grundlage des Wärmeerzeugungsintervalls gewählt, um eine derartige Frequenzkennkurve des CPL zu erhalten.
  • Man beachte, dass das Struktursystem des Motors ein weiteres Resonanzfrequenzband auf der Seite aufweist, die höher als das Resonanzfrequenzband FB23 ist (beispielsweise ein Frequenzband nahe 3600 Hz). Das Klopfgeräusch innerhalb dieses Resonanzfrequenzbandes kann unter Verwendung eines Glätters bzw. Vergleichmäßigers (smoother) von natürlichen Geräuschen, der in jedem Kolbenstift vorgesehen ist, verringert werden.
  • 12 ist eine Tabelle zur Darstellung von spezifischen Beispielen des Wärmeerzeugungsintervalls zum Steuern bzw. Regeln des Talpunktes der CPL-Wellenform bei der vorliegenden Ausführungsform. Insbesondere sind in 12 Beziehungen einer Mehrzahl von Zyklusarten (ms) des Talpunktes der CPL-Wellenform zu dem Wärmeerzeugungsintervall (°) bei 1300 Hz, was innerhalb des Resonanzfrequenzbandes FB21 ist, in dem oberen Abschnitt dargestellt, Beziehungen einer Mehrzahl von Zyklusarten (ms) des Talpunktes der CPL-Wellenform zu dem Wärmeerzeugungsintervall (°) bei 1700 Hz, was innerhalb des Resonanzfrequenzbandes FB22 ist, in dem mittleren Abschnitt dargestellt, und Beziehungen einer Mehrzahl von Zyklusarten (ms) des Talpunktes der CPL-Wellenform zu dem Wärmeerzeugungsintervall (°) bei 2500 Hz, was innerhalb des Resonanzfrequenzbandes FB3 ist, in dem unteren Abschnitt dargestellt. Jede Beziehung des Zyklus des Talpunktes zu dem Wärmeerzeugungsintervall ermittelt man unter Verwendung von vorbeschriebener Gleichung 2.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform kann von der Mehrzahl von Wärmeerzeugungsintervallen ein Wärmeerzeugungsintervall, das nahe an dem Wärmeerzeugungsintervall entsprechend den Referenzeinspritztaktungen ist und bei dem die CPL-Wellenform Talpunkte im selben Zyklus innerhalb einer Mehrzahl von Frequenzbändern aufweisen kann, angewendet werden. Als Ergebnis ist ersichtlich, dass für 1700 und 2500 Hz, wie in 12 durch dicke Linien hervorgehoben ist, Wärmeerzeugungsintervalle (8,1 und 9,0°) vorhanden sind, bei denen die CPL-Wellenform Talpunkte im Wesentlichen im selben Zyklus (0,9 und 1,0 ms) innerhalb der Resonanzfrequenzbänder, die jeweils die zwei Frequenzen beinhalten, aufweisen kann. Daher wird bei der vorliegenden Ausführungsform ein Wärmeerzeugungsintervall von 8,5°, das nahe an 8,1 und 9,0° ist, für 1700 und 2500 Hz angewendet, sodass die CPL-Wellenform Talpunkte innerhalb der Resonanzfrequenzbänder, die jeweils die zwei Frequenzen beinhalten, aufweist. Mit Blick auf die andere Frequenz von 1300 Hz wird, wie in 12 durch die dicke Linie hervorgehoben ist, ein Wärmeerzeugungsintervall (17,3°), das am nächsten an dem Wärmeerzeugungsintervall entsprechend den Referenzeinspritztaktungen ist, und vorzugsweise ein Wärmeerzeugungsintervall von 17,5°, angewendet, sodass die CPL-Wellenform einen Talpunkt innerhalb des Resonanzfrequenzbandes, das 1300 Hz beinhaltet, aufweist.
  • 13 zeigt ein spezifisches Beispiel für eine Wärmeerzeugungsrate, wenn die vorbeschriebenen Wärmeerzeugungsintervalle bei der vorliegenden Ausführungsform eingesetzt werden. In 13 gibt das Diagramm G61 eine Wärmeerzeugungsratenwellenform an, wenn die Referenzeinspritztaktungen angewendet werden, und das Diagramm G62 gibt eine Wärmeerzeugungsratenwellenform entsprechend der vorliegenden Ausführungsform an, wenn die Wärmeerzeugungsintervalle von den Intervallen aus, die den Referenzeinspritztaktungen entsprechen, geändert werden.
  • Bei der vorliegenden Ausführungsform wird ein Wärmeerzeugungsintervall von 8,5°, bei dem die CPL-Wellenform Talpunkte innerhalb der Resonanzfrequenzbänder, die 1700 beziehungsweise 2500 Hz beinhalten, aufweisen kann, für die Voreinspritzung und die Haupteinspritzung angewendet. In diesem Fall wird durch Verzögerung der Taktung der Voreinspritzung bei gleichzeitiger Fixierung der Taktung der Haupteinspritzung das Wärmeerzeugungsintervall entsprechend den Referenzeinspritztaktungen verschmälert (siehe Pfeil A31). Des Weiteren wird bei der vorliegenden Ausführungsform das Wärmeerzeugungsintervall von 17,5°, bei dem die CPL-Wellenform den Talpunkt innerhalb des Resonanzfrequenzbandes, das 1300 Hz beinhaltet, aufweisen kann, für die Haupteinspritzung und die Nacheinspritzung angewendet. In diesem Fall wird durch Verzögern der Taktung der Nacheinspritzung bei gleichzeitiger Fixierung der Taktung der Haupteinspritzung das Wärmeerzeugungsintervall entsprechend den Referenzeinspritztaktungen erweitert (siehe Pfeil A32).
  • Nachstehend wird ein spezifisches Beispiel für ein Verfahren zum Steuern bzw. Regeln der Taktungen der Voreinspritzung, der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung entsprechend den vorbeschriebenen gewünschten Wärmeerzeugungsintervallen beschrieben. Grundsätzlich ist bei der vorliegenden Ausführungsform die Taktung der Haupteinspritzung fest (es wird beispielsweise die Referenzhaupteinspritztaktung angewendet), die Taktung der Voreinspritzung wird von der Referenzvoreinspritztaktung aus geändert, und die Taktung der Nacheinspritzung wird von der Referenznacheinspritztaktung aus geändert. In diesem Fall wählt das PCM 70 das Intervall zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung derart, dass das gewünschte Wärmeerzeugungsintervall, das von der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung bewirkt wird, erreicht wird. Das PCM 70 wählt des Weiteren das Intervall zwischen der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung derart, dass das gewünschte Wärmeerzeugungsintervall, das von der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung bewirkt wird, erreicht wird. Des Weiteren steuert bzw. regelt das PCM 70 die Einspritzer 20 derart, dass jede von der Voreinspritzung, der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung bei Taktungen entsprechend den Kraftstoffeinspritzintervallen, die gemäß vorstehender Beschreibung gewählt sind, durchgeführt wird.
  • Bei einem weiteren Beispiel erhält man Kraftstoffeinspritzintervalle zum Erreichen der gewünschten Wärmeerzeugungsintervalle gemäß vorstehender Beschreibung durch vorab durchgeführte Experimente und Simulationen, und es werden die ermittelten Kraftstoffeinspritzintervalle in einer Karte bzw. Abbildung (map) gespeichert. Insbesondere ermittelt man das Intervall zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung, wo das Wärmeerzeugungsintervall von annähernd 8,5° erreicht wird, und speichert es in einer Karte bzw. Abbildung, und man ermittelt das Kraftstoffeinspritzintervall zwischen der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung, wo ein Wärmeerzeugungsintervall von annähernd 17,5° erreicht wird, und speichert es in der Karte bzw. Abbildung. Des Weiteren steuert bzw. regelt das PCM 70 die Taktungen der Voreinspritzung, der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung auf Grundlage des Intervalls zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung und des Intervalls zwischen der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung (die Referenzhaupteinspritztaktung wird bei der Haupteinspritzung vorzugsweise angewendet).
  • Indes ändert sich die Wärmeerzeugungsratenwellenform zum Definieren des Wärmeerzeugungsintervalls unter Einflüssen durch verschiedene Umgebungsbedingungen, was nachstehend anhand 14 beschrieben wird. 14 ist ein Diagramm zur Darstellung von Änderungen der Wärmeerzeugungsratenwellenform unter den Einflüssen durch verschiedene Umgebungsbedingungen. Die Wärmeerzeugungsratenwellenform ist schematisch in 14 dargestellt. Die Wärmeerzeugungsratenwellenform ändert sich beispielsweise entsprechend einer zylinderinternen Temperatur in dem Motor und dem Einlassrohrsystemdruck. Insbesondere wird, wenn die zylinderinterne Temperatur zunimmt, eine Taktung der Wärmeerzeugungsratenwellenform, die ihr Extremum erreicht, vorverschoben (siehe Pfeil A41), wohingegen dann, wenn die zylinderinterne Temperatur abnimmt, die Taktung der Wärmeerzeugungsratenwellenform, die ihr Extremum erreicht, verzögert wird (siehe Pfeil A42). Die zylinderinterne Temperatur spiegelt Einflüsse der Einlassrohrsystemtemperatur, der Temperatur innerhalb der Brennkammer (Zylinderwandtemperatur), der Motorkühlmitteltemperatur, der Einlasslufttemperatur, der EGR-Gastemperatur, der Arbeitslast des Turboladers und dergleichen mehr wider. Wenn zudem der Einlassrohrsystemdruck zunimmt, wird die Taktung der Wärmeerzeugungsratenwellenform, die ihr Extremum erreicht, vorverschoben (siehe Pfeil A41), wohingegen dann, wenn der Einlassrohrsystemdruck verringert wird, die Taktung der Wärmeerzeugungsratenwellenform, die ihr Extremum erreicht, verzögert wird (siehe Pfeil A42). Der Einlassrohrsystemdruck gibt die Einflüsse des atmosphärischen Drucks, des Turboladedrucks und dergleichen mehr wieder.
  • Wird die Taktung der Wärmeerzeugungsratenwellenform, die ihr Extremum erreicht, entsprechend der zylinderinternen Temperatur, dem Einlassrohrsystemdruck und dergleichen mehr, wie vorstehend ausgeführt worden ist, geändert, so ändert sich auch das Wärmeerzeugungsintervall. Daher können die Wärmeerzeugungsintervalle zum Erreichen der gewünschten Frequenzkennkurve des CPL unter Berücksichtigung der Taktung gewählt werden, bei der die Wärmeerzeugungsratenwellenform ihr Extremum erreicht, wobei eine Änderung entsprechend der zylinderinternen Temperatur, dem Einlassrohrsystemdruck und dergleichen mehr erfolgt, oder mit anderen Worten, die Intervalle müssen auf Grundlage der zylinderinternen Temperatur, des Einlassrohrsystemdrucks und dergleichen mehr gewählt werden. Es können bei dem Verfahren der Verwendung der vorbeschriebene Karte bzw. Abbildung beispielsweise das Kraftstoffeinspritzintervall zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung und das Kraftstoffeinspritzintervall zwischen der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung zum Erreichen der gewünschten Wärmeerzeugungsintervalle für jedes von der zylinderinternen Temperatur und dem Einlassrohrsystemdruck in der Karte bzw. Abbildung definiert werden.
  • Das Verfahren zum Steuern bzw. Regeln der Kraftstoffeinspritzintervalle unter Verwendung der Karte bzw. Abbildung ist vorstehend beschrieben worden. Man kann jedoch bei einem weiteren Beispiel auch tatsächliche Wärmeerzeugungsintervalle auf Grundlage eines Detektionswertes/von Detektionswerten eines Sensors/von Sensoren ermitteln, und es können das Kraftstoffeinspritzintervall zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung und das Kraftstoffeinspritzintervall zwischen der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung mittels Rückkopplung derart gesteuert bzw. geregelt werden, dass sie Sollwärmeerzeugungsintervalle zum Erreichen der gewünschten Frequenzkennkurve des CPL (nachstehend geeignet als „Sollwärmeerzeugungsintervalle” bezeichnet) sind. In diesem Fall kann eine Wellenform des zylinderinternen Drucks in Bezug auf den Kurbelwinkel unter Verwendung eines Zylinderinterndrucksensors ermittelt werden, es kann eine Wärmeerzeugungsrate durch Differenzieren der Wellenform des zylinderinternen Drucks ermittelt werden, und es können die tatsächlichen Wärmeerzeugungsintervalle auf Grundlage der Wärmeerzeugungsrate ermittelt werden. Die Sollwärmeerzeugungsintervalle können des Weiteren Werte sein, die man auf Grundlage der zylinderinternen Temperatur, des Einlassrohrsystemdrucks und dergleichen mehr erhält.
  • Bei wieder einem anderen Beispiel können die tatsächlichen Wärmeerzeugungsintervalle unter Verwendung eines vorbestimmten Modells und nicht unter Verwendung des Sensors/der Sensoren geschätzt werden, und es können das Kraftstoffeinspritzintervall zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung und das Kraftstoffeinspritzintervall zwischen der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung mittels Rückkopplung derart gesteuert bzw. geregelt werden, dass sie Sollwärmeerzeugungsintervalle sind. In diesem Fall kann man beispielsweise unter Verwendung eines Verbrennungsmodells eine Zündverzögerung des eingespritzten Kraftstoffes erhalten, es können Neigung und Höhe der Wärmeerzeugungsratenwellenform vorhergesagt werden, und es können die tatsächlichen Wärmeerzeugungsintervalle auf Grundlage von Zündverzögerung, Neigung und Höhe geschätzt werden. Des Weiteren können die Sollwärmeerzeugungsintervalle Werte sein, die man auf Grundlage der zylinderinternen Temperatur, des Einlassrohrsystemdrucks und dergleichen mehr erhält.
  • Man beachte, dass der Grund dafür, warum das Wärmeerzeugungsintervall zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung derart gesteuert bzw. geregelt wird, dass die CPL-Wellenform den Talpunkt innerhalb des Resonanzfrequenzbandes, das annähernd 1700 Hz beinhaltet, aufweist (also innerhalb des Resonanzfrequenzbandes, das annähernd 2500 Hz beinhaltet), wie vorstehend beschrieben, folgender ist. Wird das Wärmeerzeugungsintervall zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung gesteuert bzw. geregelt, so ist der Effekt der Verringerung des Klopfgeräusches höher als dann, wenn das Wärmeerzeugungsintervall zwischen der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung gesteuert bzw. geregelt wird. Dies rührt daher, dass ungeachtet dessen, dass die Haupteinspritzung die größte Verbrennungsenergie von der Voreinspritzung, der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung bewirkt, bei der Taktung bzw. zum Zeitpunkt zur Durchführung der Nacheinspritzung die Energie, die durch die Haupteinspritzung bewirkt wird, niedrig wird (da die Verbrennungsenergie mit der Zeit allmählich gedämpft wird), was bewirkt, dass die gesamte Verbrennungsenergie niedrig ist, wohingegen bei der Taktung bzw. zum Zeitpunkt zur Durchführung der Haupteinspritzung nach der Voreinspritzung eine hohe Energie, die durch die Haupteinspritzung bewirkt wird, sichergestellt ist, was bewirkt, dass die gesamte Verbrennungsenergie sehr hoch ist. Demgegenüber wird bei der vorliegenden Ausführungsform dem Klopfgeräusch bei annähernd 1700 Hz zum Zwecke der Geräuschverringerung bei den Klopfgeräuschen bei annähernd 1300, annähernd 1700 und annähernd 2500 Hz Vorrang gegeben. Daher weist bei der vorliegenden Ausführungsform durch Steuern bzw. Regeln des Wärmeerzeugungsintervalls zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung, was einen starken Effekt der Verringerung des Klopfgeräusches bewirkt, die CPL-Wellenform den Talpunkt innerhalb des Resonanzfrequenzbandes, das annähernd 1700 Hz beinhaltet, auf, was bei der Verringerung des Klopfgeräusches bevorzugt wird.
  • Als Nächstes werden Betriebsvorgänge und Wirkungen der vorstehend beschriebenen Ausführungsform anhand 15 beschrieben. 15 ist ein Beispiel für ein experimentelles Ergebnis, das man erhält, wenn die Kraftstoffeinspritzintervalle entsprechend den Wärmeerzeugungsintervallen zum Erreichen der gewünschten Frequenzkennkurve des CPL bei dem vorstehend anhand 12 bis 14 beschriebenen Verfahren angewendet werden. In 15 gibt das Diagramm G54 die Frequenzkennkurve des CPL bei der vorliegenden Ausführungsform an, das Diagramm G55 gibt die Frequenzkennkurve der Strukturdämpfung bei der vorliegenden Ausführungsform an, und das Diagramm G56 gibt die Frequenzkennkurve des Geräusches (entsprechend dem Klopfgeräusch) an, das an einer Position von 1 m rechts von dem Motor bei der vorliegenden Ausführungsform erzeugt wird. Demgegenüber sind die Diagramme G51 und G53 ähnlich zu denjenigen von 11, oder mit anderen Worten, es ist das Ergebnis desjenigen Falles angegeben, in dem die Referenzeinspritztaktungen gemäß Angabe angewendet werden.
  • Entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ist ersichtlich, dass die Frequenzkennkurve des CPL, bei der die Frequenz entsprechend dem Talpunkt der Wellenform in jedem der Resonanzfrequenzbänder FB21, FB22 und FB23 beinhaltet ist, was den Resonanzfrequenzbändern des Struktursystems des Motors entspricht, gemäß Angabe in dem Diagramm G54 erreicht wird. Mit anderen Worten, es ist entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ersichtlich, dass das CPL innerhalb der Frequenzbänder FB21, FB22 und FB23 im Vergleich zu dem Diagramm G51, bei dem die Referenzeinspritztaktungen angewendet werden, niedriger ist. Daher ist entsprechend der vorliegenden Ausführungsform ersichtlich, dass das Klopfgeräusch innerhalb der Resonanzfrequenzbänder FB21, FB22 und FB23 im Vergleich zu dem Diagramm G53, bei dem die Referenzeinspritztaktungen angewendet werden, wie in dem Diagramm G56 angegeben ist, geeignet verringert ist. In diesem Fall kann entsprechend der vorliegenden Ausführungsform, da die Frequenzkennkurve des CPL gesteuert bzw. geregelt wird und das CPL nicht gänzlich geändert wird, das Klopfgeräusch geeignet verringert werden, ohne den Kraftstoffverbrauch und das Emissionsverhalten zu verschlechtern und zudem ohne Kosten und Gewicht der Einrichtung zu vergrößern. Des Weiteren kann entsprechend der vorliegenden Ausführungsform die Frequenzkennkurve des CPL geeignet gesteuert bzw. geregelt werden. Insbesondere kann eine Mehrzahl von Frequenzen im Zusammenhang mit dem CPL gleichzeitig gesteuert bzw. geregelt werden, während der herkömmliche Verbrennungsmodus eingesetzt wird, der die Voreinspritzung, die Haupteinspritzung und die Nacheinspritzung beinhaltet.
  • Abwandlungen
  • Nachstehend werden Abwandlungen der vorliegenden Ausführungsform beschrieben.
  • Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform werden die Taktungen der Voreinspritzung und der Nacheinspritzung geändert und dabei die Taktung der Haupteinspritzung fixiert, um das gewünschte Wärmeerzeugungsintervall zu erreichen. Bei einem weiteren Beispiel kann jedoch auch die Taktung der Haupteinspritzung geändert werden, so beispielsweise dann, wenn es schwierig ist, das gewünschte Wärmeerzeugungsintervall durch einfaches Ändern der Taktungen der Voreinspritzung und der Nacheinspritzung zu erreichen.
  • Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform werden das Wärmeerzeugungsintervall zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung und das Wärmeerzeugungsintervall zwischen der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung derart gesteuert bzw. geregelt, dass man die gewünschte Frequenzkennkurve des CPL erreicht. Bei einem weiteren Beispiel kann das Wärmeerzeugungsintervall zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung auch allein gesteuert bzw. geregelt werden, ohne das Wärmerzeugungsintervall zwischen der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung zu steuern bzw. zu regeln (in diesem Fall kann die Nacheinspritzung zuvörderst weggelassen werden), oder es kann das Wärmeerzeugungsintervall zwischen der Haupteinspritzung und der Nacheinspritzung allein gesteuert bzw. geregelt werden, ohne das Wärmeerzeugungsintervall zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung zu steuern bzw. zu regeln (in diesem Fall kann die Voreinspritzung zuvörderst weggelassen werden). Bei wieder einem anderen Beispiel kann der Kraftstoff wenigstens zweimal vor der Haupteinspritzung eingespritzt werden, und es kann die gewünschte Frequenzkennkurve des CPL durch Steuern bzw. Regeln des Wärmeerzeugungsintervalls der wenigstens zwei Kraftstoffeinspritzungen erreicht werden. Darüber hinaus kann bei wieder einem anderen Beispiel der Kraftstoff wenigstens zweimal nach der Haupteinspritzung eingespritzt werden, und es kann die gewünschte Frequenzkennkurve des CPL durch Steuern bzw. Regeln von Wärmeerzeugungsintervallen der wenigstens zwei Kraftstoffeinspritzungen erreicht werden. Zusammengefasst bedeutet dies, dass die gewünschte Frequenzkennkurve des CPL durch mehrmaliges Einspritzen von Kraftstoff, um eine Mehrzahl von Verbrennungen zu bewirken, und Steuern bzw. Regeln des Wärmeerzeugungsintervalls, das durch die Mehrzahl von Verbrennungen bewirkt wird, erreicht werden kann.
  • Bei der vorbeschriebenen Ausführungsform wird die Frequenzkennkurve des CPL auf Grundlage der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern des Struktursystems des Motors gesteuert bzw. geregelt. Mit anderen Worten, es wird die Frequenzkennkurve des CPL derart gesteuert bzw. geregelt, dass die Frequenzen entsprechend den Talpunkten der Wellenform, die die Frequenzkennkurve des CPL angeben, jeweils in der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern des Struktursystems des Motors beinhaltet sind. Bei einem anderen Beispiel kann zunächst die Frequenzkennkurve des CPL (beispielsweise die Taktungen der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen) bestimmt werden, woraufhin das Struktursystem des Motors derart ausgestaltet werden kann, dass eine Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern des Struktursystems des Motors innerhalb von Frequenzbändern entsprechend den Talpunkten einer Wellenform, die die Frequenzkennkurve des CPL angibt, befindlich ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Motorkörper
    2
    Zylinder
    4
    Kolben
    7
    Kurbelwelle
    8
    Verbindungsstange
    20
    Einspritzer
    30
    Einlassdurchlass
    40
    Abgasdurchlass
    60
    Turbolader
    70
    PCM
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • JP 3803903 B2 [0002, 0003, 0004]

Claims (10)

  1. Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für einen Motor, bei dem Kraftstoff mehrmals in einen Zylinder (2) eingespritzt wird, um eine Mehrzahl von Verbrennungen zu bewirken, umfassend: eine Steuerung bzw. Regelung (70) zum Steuern bzw. Regeln eines Zeitintervalls zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen derart, dass eine Wellenform, die eine Frequenzkennkurve einer Verbrennungsdruckwelle angibt, die von jeder aus der Mehrzahl von Verbrennungen erzeugt wird, jeweils Talpunkte bei Frequenzen innerhalb einer Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern (FB21, FB22; FB23) eines Struktursystems des Motors aufweist.
  2. Einrichtung nach Anspruch 1, wobei die Steuerung bzw. Regelung (70) das Zeitintervall zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen steuert bzw. regelt, um einen Bergpunkt einer ersten Verbrennungsdruckwelle mit einem Talpunkt einer zweiten Verbrennungsdruckwelle innerhalb eines jeden aus der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern (FB21, FB22; FB23) derart zu überlappen, dass die Frequenzen der Talpunkte der Wellenform, die die Frequenzkennkurve einer jeden Verbrennungsdruckwelle angibt, jeweils in der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern (FB21, FB22; FB23) beinhaltet sind, wobei die erste Verbrennungsdruckwelle und die zweite Verbrennungsdruckwelle von zweien aus der Mehrzahl von Verbrennungen erzeugt werden, die hinsichtlich der Taktung benachbart zueinander sind.
  3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Steuerung bzw. Regelung (70) das Zeitintervall zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen steuert bzw. regelt, um ein Sollzeitintervall zu erreichen, bei dem eine Wärmeerzeugungsrate, die von jeder aus der Mehrzahl von Verbrennungen bewirkt wird, einen höchsten Wert erreicht, sodass die Frequenzen der Talpunkte der Wellenform jeweils in der Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern (FB21, FB22; FB23) beinhaltet sind.
  4. Einrichtung nach Anspruch 3, wobei die Steuerung bzw. Regelung (70) als Sollzeitintervall das Zeitintervall, bei dem die Wärmeerzeugungsrate den höchsten Wert erreicht, auf Grundlage einer Temperatur innerhalb des Zylinders (2) des Motors und eines Drucks innerhalb eines Einlassrohrsystems (37) des Motors ermittelt und das Zeitintervall zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen steuert bzw. regelt, um das Sollzeitintervall zu erreichen.
  5. Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für einen Motor, bei dem Kraftstoff mehrmals in einen Zylinder (2) eingespritzt wird, um eine Mehrzahl von Verbrennungen zu bewirken, umfassend: eine Steuerung bzw. Regelung (70) zum Steuern bzw. Regeln eines Zeitintervalls zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen auf Grundlage eines Zeitintervalls, bei dem eine Wärmeerzeugungsrate, die von der Mehrzahl von Verbrennungen bewirkt wird, einen höchsten Wert erreicht, sodass eine Wellenform, die eine Frequenzkennkurve einer Verbrennungsdruckwelle angibt, die von jeder aus der Mehrzahl von Verbrennungen erzeugt wird, jeweils Talpunkte bei Frequenzen innerhalb einer Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern (FB21, FB22; FB23) eines Struktursystems des Motors aufweist.
  6. Einrichtung nach Anspruch 5, wobei die Steuerung bzw. Regelung (70) Taktungen, bei denen die Wärmeerzeugungsrate den höchsten Wert erreicht, auf Grundlage einer Temperatur innerhalb des Zylinders (2) des Motors ermittelt, um das Intervall der Taktungen zu ermitteln, wobei jede der Taktungen vorverschoben wird, wenn die Temperatur innerhalb des Zylinders (2) höher wird, und/oder die Steuerung bzw. Regelung (70) Taktungen, bei denen die Wärmeerzeugungsrate den höchsten Wert erreicht, auf Grundlage eines Drucks innerhalb eines Einlassrohrsystems (37) des Motors ermittelt, um das Intervall der Taktungen zu ermitteln, wobei jede der Taktungen vorverschoben wird, wenn der Druck innerhalb des Einlassrohrsystems (37) höher wird.
  7. Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für einen Motor, bei dem Kraftstoff mehrmals in einen Zylinder (2) eingespritzt wird, um eine Mehrzahl von Verbrennungen zu bewirken, umfassend: eine Steuerung bzw. Regelung (70) zum Steuern bzw. Regeln von Referenzeinspritztaktungen der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen auf Grundlage wenigstens eines Betriebszustandes des Motors, wobei die Steuerung bzw. Regelung (70) die Referenzeinspritztaktungen durch Steuern bzw. Regeln eines Zeitintervalls zur Durchführung der Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzungen derart ändert, dass innerhalb eines Resonanzfrequenzbandes (FB21, FB22; FB23) eines Struktursystems des Motors eine Verbrennungsdruckwelle, die von jeder aus der Mehrzahl von Verbrennungen erzeugt wird, einen Wert angibt, der niedriger als derjenige der Verbrennungsdruckwelle bei Anwendung der Referenzeinspritztaktungen ist.
  8. Einrichtung nach Anspruch 7, wobei von einer Mehrzahl von Kraftstoffeinspritzzeitintervallen, bei denen die Verbrennungsdruckwelle einen Wert angibt, der niedriger als bei Anwendung der Referenzeinspritztaktungen innerhalb des Resonanzfrequenzbandes ist, die Steuerung bzw. Regelung (70) ein Zeitintervall anwendet, das am nächsten an dem Kraftstoffeinspritzzeitintervall entsprechend den Referenzeinspritztaktungen ist.
  9. Verfahren zum Steuern bzw. Regeln einer Kraftstoffeinspritzung eines Motors, wobei das Verfahren die nachfolgenden Schritte umfasst: Bewirken von Verbrennungen durch Einspritzen von Kraftstoff in einen Zylinder (2) des Motors, und Steuern bzw. Regeln eines Zeitintervalls zwischen wenigstens zwei benachbarten Kraftstoffeinspritzungen derart, dass eine Wellenform, die eine Frequenzkennkurve einer Verbrennungsdruckwelle angibt, die von jeder der Verbrennungen erzeugt wird, jeweils Talpunkte bei Frequenzen innerhalb einer Mehrzahl von Resonanzfrequenzbändern (FB21, FB22; FB23) eines Struktursystems des Motors aufweist.
  10. Computerprogrammerzeugnis, umfassend computerlesbare Anweisungen, die dann, wenn sie in ein geeignetes System geladen und dort ausgeführt werden, die Schritte des Verfahrens nach Anspruch 9 durchführen können.
DE102016006144.8A 2015-05-18 2016-05-18 Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für einen Motor, Verfahren zum Steuern bzw. Regeln einer Kraftstoffeinspritzung und Computerprogrammerzeugnis Active DE102016006144B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015101196A JP6135875B2 (ja) 2015-05-18 2015-05-18 エンジンの燃料噴射制御装置
JP2015-101196 2015-05-18

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102016006144A1 true DE102016006144A1 (de) 2016-11-24
DE102016006144B4 DE102016006144B4 (de) 2020-08-06

Family

ID=57231243

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE102016006144.8A Active DE102016006144B4 (de) 2015-05-18 2016-05-18 Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für einen Motor, Verfahren zum Steuern bzw. Regeln einer Kraftstoffeinspritzung und Computerprogrammerzeugnis

Country Status (3)

Country Link
US (1) US10024250B2 (de)
JP (1) JP6135875B2 (de)
DE (1) DE102016006144B4 (de)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016015251B4 (de) * 2015-12-24 2021-06-02 Mazda Motor Corporation Verfahren zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung und Vorrichtung zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung für einen Selbstzündungsmotor
DE102016015143B4 (de) * 2015-12-24 2021-06-02 Mazda Motor Corporation Verfahren zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung und Vorrichtung zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung für einen Selbstzündungsmotor
DE102016015138B4 (de) * 2015-12-24 2021-06-02 Mazda Motor Corporation Verfahren zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung und Vorrichtung zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung für einen Selbstzündungsmotor

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6229598B2 (ja) * 2014-06-11 2017-11-15 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
KR101765590B1 (ko) * 2015-09-08 2017-08-07 현대자동차 주식회사 엔진 제어 장치 및 방법
JP6218123B2 (ja) * 2015-12-24 2017-10-25 マツダ株式会社 圧縮自己着火式エンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置
JP6218124B2 (ja) * 2015-12-24 2017-10-25 マツダ株式会社 圧縮自己着火式エンジン
JP6288067B2 (ja) * 2015-12-24 2018-03-07 マツダ株式会社 圧縮自己着火式エンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置
JP6218122B2 (ja) * 2015-12-24 2017-10-25 マツダ株式会社 圧縮自己着火式エンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置
JP6838654B2 (ja) 2017-05-17 2021-03-03 マツダ株式会社 ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置
WO2018211631A1 (ja) 2017-05-17 2018-11-22 マツダ株式会社 ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置
JP2018193915A (ja) 2017-05-17 2018-12-06 マツダ株式会社 ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置
JP2018193916A (ja) 2017-05-17 2018-12-06 マツダ株式会社 ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置
JP2018193914A (ja) 2017-05-17 2018-12-06 マツダ株式会社 ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置
JP6716101B2 (ja) 2017-05-17 2020-07-01 マツダ株式会社 ディーゼルエンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置
EP3608527A4 (de) 2017-05-17 2020-04-15 Mazda Motor Corporation Verfahren zur kraftstoffeinspritzsteuerung und vorrichtung zur kraftstoffeinspritzsteuerung für dieselmotor
JP6583380B2 (ja) * 2017-10-12 2019-10-02 マツダ株式会社 ディーゼルエンジンの制御装置及び制御方法
JP6555323B2 (ja) * 2017-11-10 2019-08-07 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置
JP6915577B2 (ja) 2018-04-03 2021-08-04 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6975890B2 (ja) 2018-04-09 2021-12-01 株式会社豊田自動織機 内燃機関の制御装置
JP7068021B2 (ja) 2018-04-27 2022-05-16 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
JP6958496B2 (ja) 2018-06-27 2021-11-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の制御装置
CN109282937B (zh) * 2018-08-28 2021-02-19 西安科技大学 基于压力波的矿井通风在线监测及事件定位方法
JP7145044B2 (ja) * 2018-11-12 2022-09-30 株式会社豊田中央研究所 圧縮着火式エンジン
JP7143757B2 (ja) * 2018-12-25 2022-09-29 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置
JP7143759B2 (ja) * 2018-12-25 2022-09-29 マツダ株式会社 圧縮着火式エンジンの制御装置

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3803903B2 (ja) 2000-07-28 2006-08-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3378957B2 (ja) * 1999-08-10 2003-02-17 株式会社ダイワ 位 牌
JP3562422B2 (ja) * 2000-02-25 2004-09-08 トヨタ自動車株式会社 燃料噴射制御装置
JP4165751B2 (ja) 2003-07-03 2008-10-15 株式会社デンソー 内燃機関のノック検出装置
DE10352860B4 (de) 2003-11-10 2013-10-31 Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr Verfahren zur Auswertung miteinander korrelierender Messdaten
JP2006226967A (ja) 2005-02-21 2006-08-31 Toyota Motor Corp 内燃機関のノッキング判定装置
JP5821367B2 (ja) * 2011-07-28 2015-11-24 日産自動車株式会社 燃料噴射制御装置
JP5554295B2 (ja) * 2011-07-28 2014-07-23 日立オートモティブシステムズ株式会社 内燃機関の燃焼騒音検出方法及び燃焼騒音検出装置並びに内燃機関の制御装置
US10443535B2 (en) * 2012-09-28 2019-10-15 Wayne State University Ion current use for combustion resonance detection, reduction and engine control
JP5873059B2 (ja) * 2013-09-30 2016-03-01 株式会社豊田中央研究所 圧縮着火式内燃機関
JP6414003B2 (ja) * 2015-10-07 2018-10-31 株式会社デンソー エンジン制御装置
JP6222622B2 (ja) * 2015-12-24 2017-11-01 マツダ株式会社 圧縮自己着火式エンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置
JP6222623B2 (ja) * 2015-12-24 2017-11-01 マツダ株式会社 圧縮自己着火式エンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置
JP6288066B2 (ja) * 2015-12-24 2018-03-07 マツダ株式会社 圧縮自己着火式エンジンの燃料噴射制御方法及び燃料噴射制御装置

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3803903B2 (ja) 2000-07-28 2006-08-02 トヨタ自動車株式会社 内燃機関の燃料噴射制御装置

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102016015251B4 (de) * 2015-12-24 2021-06-02 Mazda Motor Corporation Verfahren zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung und Vorrichtung zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung für einen Selbstzündungsmotor
DE102016015143B4 (de) * 2015-12-24 2021-06-02 Mazda Motor Corporation Verfahren zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung und Vorrichtung zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung für einen Selbstzündungsmotor
DE102016015138B4 (de) * 2015-12-24 2021-06-02 Mazda Motor Corporation Verfahren zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung und Vorrichtung zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung für einen Selbstzündungsmotor
DE102016015138B8 (de) 2015-12-24 2021-08-05 Mazda Motor Corporation Verfahren zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung und Vorrichtung zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung für einen Selbstzündungsmotor

Also Published As

Publication number Publication date
US10024250B2 (en) 2018-07-17
JP6135875B2 (ja) 2017-05-31
JP2016217215A (ja) 2016-12-22
DE102016006144B4 (de) 2020-08-06
US20160341135A1 (en) 2016-11-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102016006144B4 (de) Kraftstoffeinspritzsteuer- bzw. Regeleinrichtung für einen Motor, Verfahren zum Steuern bzw. Regeln einer Kraftstoffeinspritzung und Computerprogrammerzeugnis
DE102016015251B4 (de) Verfahren zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung und Vorrichtung zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung für einen Selbstzündungsmotor
DE102016015138B4 (de) Verfahren zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung und Vorrichtung zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung für einen Selbstzündungsmotor
DE102016015143B4 (de) Verfahren zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung und Vorrichtung zur Steuerung von Kraftstoffeinspritzung für einen Selbstzündungsmotor
DE102011109336B4 (de) Dieselmotor und Verfahren zum Steuern desselben
DE102011105110B4 (de) Dieselmotor für ein Fahrzeug
DE102011104996A1 (de) Dieselmotor und verfahren zum regeln bzw. steuern des dieselmotors
DE102013013619A1 (de) Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotor, Verfahren zum Steuern eines Funkenzündungs-Direkteinspritzungsmotors und Computerprogrammprodukt
DE112007003296T5 (de) Verbrennungsausgleich in einem HCCI-Motor
DE102017202830B4 (de) Verbrennungsmotor mit direkter Kraftstoffeinspritzung
DE102013001112B4 (de) Steuervorrichtung eines Dieselmotors mit Turbolader, Dieselmotor, Verfahrenzum Steuern eines Dieselmotors und Computerprogrammprodukt
DE102014013884A1 (de) Kompressionszündungsmotor, Regel- bzw. Steuervorrichtung hierfür, Verfahren zum Regeln bzw. Steuern eines Motors und Computerprogrammprodukt
DE102007056216A1 (de) Verfahren und Steuergerät zum beschleunigten Aufheizen eines Katalysators im Abgassystem eines aufgeladenen Verbrennungsmotors mit variabler Ventilsteuerung
DE102018003645A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung eines Dieselmotors und Computerprogrammprodukt
DE102013013527A1 (de) Funkenzündungs-direkteinspritzungsmotor
DE102011109487A1 (de) Verfahren zum Schätzen und Steuern eines akustischen Geräuschs während der Verbrennung
DE102013113645A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer einen Ansaugluftkompressor nutzenden Brennkraftmaschine
DE102011121641A1 (de) Dieselmotor für ein Fahrzeug und Verfahren zum Regeln bzw. Steuern desselben
DE102006022321A1 (de) System und Verfahren zum Reduzieren von NOx-Emissionen bei einer einen Dieselmotor aufweisenden Vorrichtung
DE102016010309A1 (de) Direkteinspritzender Verbrennungsmotor, Steuervorrichtung für einen derartigen Motor, Verfahren zum Steuern eines Motors und Computerprogrammprodukt
EP3034842A1 (de) Verfahren zum steuern einer motorbremsvorrichtung sowie motorbremsvorrichtung
DE102013214039A1 (de) Spülgasmenge-Berechnungseinrichtung und Interne-AGR-Menge-Berechnungseinrichtung für Verbrennungsmotor
DE102018003647A1 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung eines Dieselmotors und Computerprogrammprodukt
DE112009002454T5 (de) Zündzeitpunkt-Steuervorrichtung und -Verfahren für Verbrennungsmotor
DE102018003656B4 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Steuern einer Kraftstoffeinspritzung eines Dieselmotors und Computerprogrammprodukt

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R082 Change of representative

Representative=s name: MUELLER-BORE & PARTNER PATENTANWAELTE PARTG MB, DE

R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final