DE60103785T2

DE60103785T2 - Kraftstoffeinspritzungssteuergerät

Info

Publication number: DE60103785T2
Application number: DE60103785T
Authority: DE
Inventors: Akio Toyota-shi Aichi-ken Matsunaga
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2000-02-25
Filing date: 2001-02-21
Publication date: 2005-04-28
Anticipated expiration: 2021-02-22
Also published as: EP1128050B1; JP2001234800A; EP1128050A2; EP1128050A3; JP3562422B2; DE60103785D1

Description

ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung bezieht sich auf ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät, und insbesondere auf ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät zum Ausführen einer verbrennungsgeräuschdämpfenden Steuerung, um das Verbrennungsgeräusch in einer Verbrennungskraftmaschine zu dämpfen.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Es ist bekannt, daß beim Dieselmotor ein Phänomen des Nagelns auftritt. Das Phänomen des Nagelns beim Dieselmotor bedeutet, daß der Verbrennungsgeräuschpegel aufgrund der Anstiegsrate des Verbrennungsdrucks abrupt ansteigt, der aufgrund der Zündverzögerung oder dergleichen während der Verbrennung und während in Resonanz tretender Verbrennungsgase exzessiv wird. Im allgemeinen neigt der Verbrennungsgeräuschpegel dazu, sich zu erhöhen, insbesondere wenn man den Motor bei einer so niedrigen Temperatur startet, daß eine große Zündverzögerung auftritt, oder wenn der Motor in einem Übergangsbetriebszustand ist, bei dem die Zündverzögerung von einer Verzögerung des Temperaturanstiegs beim Luftansaugen und der Brennkammern begleitet ist. Bei einem Motor, der eine Hochdruckeinspritzung ausführt, neigt der Verbrennungsgeräuschpegel dazu, sich zu erhöhen, wenn die Verbrennungsgeschwindigkeit aufgrund des Anstiegs vom Einspritzdruck ansteigt.
Allgemein bekannt ist eine Pilotkraftstoffeinspritzung, wenn nämlich eine kleine Menge an Kraftstoff in die Zylinder eingespritzt wird, bevor die Hauptkraftstoffeinspritzung erfolgt, wobei der Anstieg des Verbrennungsgeräuschpegels vermieden wird. Wenn eine Pilotkraftstoffeinspritzung vor der Hauptkraftstoffeinspritzung erfolgt, brennt der durch die Pilotkraftstoffeinspritzung eingespritzte Kraftstoff vor der Hauptkraftstoffeinspritzung. Zur Zeit der Hauptkraftstoffeinspritzung erreichen die Innenseiten der Zylinder eine Temperatur und einen Druck, der geeignet ist zum Zünden und Verbrennen des Kraftstoffs. Die Pilotkraftstoffeinspritzung verringert somit die Zündverzögerung des Kraftstoffs, der bei der Hauptkraftstoffeinspritzung eingespritzt wird, und verhindert den Anstieg des Verbrennungsgeräuschpegels bei der Verbrennungskraftmaschine. Im allgemeinen ändert sich die verbrennungsgeräuschdämpfende Wirkung, die erzielt wird durch Pilotkraftstoffeinspritzung, weitestgehend in Abhängigkeit von der Menge und der Zeitvorgabe der Pilotkraftstoffeinspritzung. Aus diesem Grund erfordert das Erzielen der besten verbrennungsgeräuschdämpfenden Wirkung das Feststellen des Verbrennungsgeräuschpegels vom Motor während seines aktuellen Betriebs und das Einstellen der Menge und der Zeit der Pilotkraftstoffeinspritzung, um so den Abfall des Verbrennungsgeräuschpegels zu maximieren.
Da jedoch der Verbrennungsgeräuschpegel sich aktuell unter den Zylindern des Motors unterscheidet, ist es schwierig, die Wirkung der Pilotkraftstoffeinspritzung genau durch einfachen Vergleich der Verbrennungsgeräuschpegel zu bewerten. In einem Zylinder (oder Motor) mit einem beispielsweise relativ hohen Verbrennungsgeräuschpegel bleibt der Verbrennungsgeräuschpegel noch hoch, selbst wenn der Verbrennungsgeräuschpegel hauptsächlich durch die Pilotkraftstoffeinspritzung reduziert wurde. Selbst wenn in einem Zylinder mit einem relativ niedrigen Verbrennungsgeräuschpegel letzterer nur geringfügig reduziert wird durch Pilotkraftstoffeinspritzung, wird anderenfalls der Verbrennungsgeräuschpegel noch niedrig. Das heißt, es ist unmöglich, genau die verbrennungsgeräuschabhängige Wirkung der Pilotkraftstoffeinspritzung zu bewerten durch einfachen Vergleich der Verbrennungsgeräuschpegel, und es wird schwierig, den Betrag der Pilotkraftstoffeinspritzung und dergleichen zu steuern, um so die verbrennungsgeräuschdämpfende Wirkung zu maximieren.
Das Erzielen der besten verbrennungsgeräuschdämpfenden Wirkung erfordert somit das genaue Feststellen des Abfalls vom Verbrennungsgeräuschpegel, der verursacht wird durch Pilotkraftstoffeinspritzung, und das Steuern des Betrages der Pilotkraftstoffeinspritzung und dergleichen.
Beispielsweise offenbart die japanische offengelegte Patentanmeldung Nr. HEI 8–246935 ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät, das im Falle, bei dem eine Sekundärkraftstoffeinspritzung ausgeführt wird in überlappender Weise mit der Hauptkraftstoffeinspritzung beim Dieselmotor die Zeit der sekundären Kraftstoffeinspritzung so gesteuert wird, daß die verbrennungsgeräuschdämpfende Wirkung maximiert wird, obwohl dieses Kraftstoffeinspritzsteuergerät den Abfall des Verbrennungsgeräuschpegels nicht feststellt, der sich aus der Pilotkraftstoffeinspritzung ergibt.
Im in dieser Veröffentlichung offenbarten Gerät werden die Zylinderdrücke als Wert verwendet, der den Verbrennungsgeräuschpegel darstellt, und die Zeit der sekundären Kraftstoffeinspritzung wird gesteuert auf der Grundlage der Drücke, die die Zylinderdrucksensoren feststellen. Um eine korrekte Verteilung unter den Verbrennungsdrücken in den jeweiligen Zylindern zu erzielen, werden Drücke der jeweiligen Zylinder in einem Bezugszustand, bei dem keine Verbrennung auftritt (zur Zeit des Fahrens) als Bezugszylinderdrücke verwendet.
Das heißt, gemäß dem in der Veröffentlichung offenbarten Gerät werden die Zylinderdrücke zur Zeit des Fahrens im voraus gemessen, und die Zeitvorgabe zur sekundären Kraftstoffeinspritzung wird gesteuert auf der Grundlage der Differenz zwischen den aktuellen Zylinderdrücken während des Betriebs des Motors und den Bezugszylinderdrücken zur Zeit des Fahrens, um so die beste verbrennungsgeräuschdämpfende Wirkung zu erzielen.
Die Verbrennungsgeräuschwerte, die die Zylinderdrucksensoren während des aktuellen Betriebs feststellen, enthalten jedoch verschiedene Störkomponenten, die unter jeweiligen Zylindern abweichen. Aufgrund der Störung der Geräuschkomponenten haben die abgegebenen Sensorsignale während des Betriebs schlechte Störabstände. Wenn insbesondere die Unterschiede zwischen den Bezugszylinderdrücken und den aktuellen Zylinderdrücken relativ gering sind, ist es schwierig, die Änderungen der Zylinderdrücke genau festzustellen. Im Falle, bei dem der Unterschied zwischen dem Verbrennungsgeräuschpegel im Bezugszustand und dem aktuellen Verbrennungsgeräuschpegel einfach in diesem Falle verwendet wird als Verbrennungsgeräuschmittelwert, um eine Pilotkraftstoffeinspritzsteuerung auszuführen, wie in der japanischen offengelegten Patentanmeldung Nr. HEI 8–246935, wird es unmöglich, die verbrennungsgeräuschdämpfende Wirkung der Pilotkraftstoffeinspritzung genau zu bewerten. Dies läßt das Problem aufkommen, daß die verbrennungsgeräuschdämpfende Steuerung nicht in geeigneter Weise durchführbar ist.
Im Dokument JP 63 147956 ist eine Kraftstoffeinspritzratensteuereinrichtung für einen Dieselmotor offenbart, bei dem die Pilotkraftstoffeinspritzung so erfolgt, daß das Verbrennungsgeräusch reduziert wird durch Feststellen des Verbrennungsgeräuschs. Das Verbrennungsgeräuschfeststellmittel gemäß diesem Dokument ist zusammengesetzt aus einem Mikrophon, einer Bandfilterschaltung zum Durchlassen des Ausgangssignals vom Mikrophon nur in einem bedeutenden Frequenzbereich, und mit einer Spitzenwerthalteschaltung. Ein analoges Signal aus dem Verbrennungsgeräuschfeststellmittel wird an einen A/D-Umsetzer in einem Mikrocomputer geliefert, der ein Kraftstoffeinspritzzeitsteuermittel steuert, um so den Zündzeitpunkt des Motors auf eine gewünschte Zündzeitvorgabe zu bringen, und empfängt ein Signal aus dem Kraftstoffgeräuschfeststellmittel, um ein Piloteinspritzmittel zu steuern. Das Pilotkraftstoffeinspritzmittel empfängt ein Steuersignal aus einem Mikrocomputer, so daß eine Piezotreiberschaltung ein Piezostellglied belastet und entlastet, wodurch es möglich wird, die Pilotkraftstoffeinspritzmenge und die Restzeit aus der Piloteinspritzung und der Haupteinspritzung zu steuern.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät zu schaffen, das in der Lage ist, die verbrennungsgeräuschdämpfende Wirkung von der Pilotkraftstoffeinspritzung genau zu bewerten und den Verbrennungsgeräuschpegel in geeigneter Weise zu dämpfen.
Nach einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Kraftstoffeinspritzsteuergerät ausgestattet mit einem Verbrennungsgeräuschfeststellmittel zum Feststellen von Verbrennungsgeräuschen in Zylindern eines Verbrennungskraftmotors und mit einem Kraftstoffeinspritzmittel zum Ausführen einer Hauptkraftstoffeinspritzung in die Zylinder und einer Pilotkraftstoffeinspritzung vor der Hauptkraftstoffeinspritzung in die Zylinder, mit: einem Auslesemittel zum Auslesen aus Frequenzkomponenten der in den jeweiligen Zylindern festgestellten Geräusche von Frequenzkomponenten spezifischer Frequenzen, bei denen die Differenz zwischen einem Schalldruck während des Ausführens der Pilotkraftstoffeinspritzung und einem Schalldruck während des Stopps der Pilotkraftstoffeinspritzung lokal maximiert ist; einem Rechenmittel für den Verbrennungsgeräuschmittenwert zum Errechnen eines Verbrennungsgeräuschmittenwertes, der die Stärke der Verbrennungsgeräusche in den jeweiligen Zylindern auf der Grundlage von Bezugsverbrennungsgeräuschwerten darstellt, die Schalldrücke der spezifischen Frequenzkomponenten von in den jeweiligen Zylindern in einem vorbestimmten Bezugszustand festgestellten Verbrennungsgeräuschen aufzeigen, und von Verbrennungsgeräuschwerten, die Schalldrücke der spezifischen Frequenzkomponenten jeweiliger Zylinder während des Ausführens der Pilotkraftstoffeinspritzung aufzeigen; und mit einem Korrekturmittel für Pilotkraftstoffeinspritzmengen zum Korrigieren einer Menge oder einer Zeitvorgabe der Pilotkraftstoffeinspritzung auf der Grundlage des errechneten Verbrennungsgeräuschmittenwertes.
Das heißt, nach dem zuvor genannten Aspekt werden die Schalldrücke spezifischer Frequenzkomponenten der Verbrennungsgeräusche benutzt als Verbrennungsgeräuschwerte, anstelle direkter Verwendung der festgestellten Verbrennungsgeräusche als Verbrennungsgeräuschwerte. Die spezifischen Frequenzkomponenten verursachen eine drastischere Änderung im Schalldruck, abhängig davon, ob eine Pilotkraftstoffeinspritzung erfolgt, im Vergleich zu anderen Frequenzkomponenten. Durch Verwenden derartiger spezifischer Frequenzkomponenten als Verbrennungsgeräuschwerte ändern sich diese weitestgehend gemäß den Änderungen des Betrages der Pilotkraftstoffeinspritzung. Die Verwendung der spezifischen Frequenzkomponenten von den Verbrennungsgeräuschen als Verbrennungsgeräuschwerte ermöglicht es, das Störverhältnis der Verbrennungsgeräuschwerte und relatives Abschwächen der Wirkung von Störkomponenten zu erhöhen, die ausgeübt werden auf die Verbrennungsgeräuschwerte. Dadurch wird es möglich, die verbrennungsgeräuschdämpfende Wirkung der Pilotkraftstoffeinspritzung genau zu bewerten.
Zylinderdrucksensoren, die die Drücke der jeweiligen Zylinder feststellen, lassen sich verwenden als das Verbrennungsgeräuschfeststellmittel. Ein Zustand, der frei ist von der Wirkung der Pilotkraftstoffeinspritzung, wie der Zustand des Stopps von der Pilotkraftstoffeinspritzung während des Maschinenmotorbetriebs, oder ein Zustand zur Zeit des Fahrens läßt sich verwenden als Bezugszustand.
Im zuvor genannten Aspekt können die spezifischen Frequenzen sich entsprechend der Motorgeschwindigkeit und der Motorbelastung ändern.
Im zuvor genannten Aspekt können sich die spezifischen Frequenzen gemäß dem Pilotkraftstoffeinspritzintervall ändern, womit ein Zeitintervall zwischen Pilotkraftstoffeinspritzung und Hauptkraftstoffeinspritzung aufgezeigt wird.
Im zuvor genannten Aspekt können die spezifischen Frequenzen ausgedrückt werden als f × (n + (1/2)), wobei f das inverse Pilotkraftstoffeinspritzintervall bedeutet und n 0 oder eine positive Ganzzahl bedeutet.
Das heißt, die spezifischen Frequenzen ändern sich mit der Motorgeschwindigkeit und der Motorbelastung oder dem Pilotkraftstoffeinspritzintervall.
Wie später zu beschreiben ist, demonstriert die Analyse von Frequenzen aktueller Verbrennungsgeräusche während der Pilotkraftstoffeinspritzung, daß es eine Frequenzkomponente gibt, bei der Schalldruckpegel auf Intervalle gewisser Frequenzen absinkt. Diese spezifischen Frequenzen ändern sich gemäß dem Intervall zwischen der Pilotkraftstoffeinspritzung und der Hauptkraftstoffeinspritzung. Offenbart ist, daß die Beziehung F = (n + (1/2)) × f eingerichtet wird und vorgegeben ist, daß F die spezifische Frequenz bedeutet, daß f das inverse Pilotkraftstoffeinspritzintervall bedeutet, und daß n eine positive Ganzzahl bedeutet. Allgemein gesagt, das Pilotkraftstoffeinspritzintervall wird eingestellt entsprechend den Betriebsbedingungen, wie der Motorgeschwindigkeit, der Motorbelastung usw. Folglich ändert sich das Pilotkraftstoffeinspritzintervall gemäß Betriebsbedingungen, wie der Motorgeschwindigkeit, der Motorbelastung und dergleichen, und die zuvor genannten spezifischen Frequenzen ändern sich auch entsprechend.
Während der Motor mit der Pilotkraftstoffeinspritzung betrieben wird, und dann angehalten wird, fallen die Schwingungskomponenten nicht häufig ab, wie zuvor beschrieben.
Die zuvor genannten spezifischen Frequenzkomponenten der Verbrennungsgeräusche verursachen einen drastischeren Anstieg des Schalldruckpegels während des Ausführens der Pilotkraftstoffeinspritzung im Vergleich mit anderen Frequenzkomponenten. Mit anderen Worten, der Abfall des Schalldruckpegels während der Pilotkraftstoffeinspritzung ist weniger auffällig als die Wirkung der Geräuschkomponenten für diese spezifischen Frequenzkomponenten als für andere Frequenzkomponenten. Die Verwendung der Schalldrücke spezifischer Frequenzkomponenten als Verbrennungsgeräuschwerte ermöglicht es folglich, die verbrennungsgeräuschdämpfende Wirkung der Pilotkraftstoffeinspritzung genau zu bewerten.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG
1 zeigt schematisch die Struktur eines Ausführungsbeispiels der Erfindung im Falle eines Dieselmotors für ein Kraftfahrzeug;
2 zeigt Schalldruckpegeländerungen gemäß der Frequenzkomponente des Verbrennungsgeräuschs;
3 veranschaulicht das Prinzip des Errechnens vom Pegel des Verbrennungsgeräuschs im Ausführungsbeispiel, das in 1 gezeigt ist; und
4 zeigt schematisch die Struktur eines weiteren Ausführungsbeispiels nach der vorliegenden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Nachstehend beschrieben sind Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung.
1 zeigt schematisch die Struktur eines Ausführungsbeispiels nach der Erfindung im Falle eines Dieselmotors für ein Kraftfahrzeug. Unter Bezug auf 1 bedeutet das Bezugszeichen 1 eine Verbrennungskraftmaschine (ein Vier-Zylinder-Vier-Takt-Dieselmotor mit vier Zylindern #1 bis #4, die in diesem Ausführungsbeispiel verwendet werden), Bezugszeichen 10a bis 10d bedeuten Kraftstoffeinspritzventile zum direkten Einspritzen von Kraftstoff in die Zylinder #1 bis #4 des jeweiligen Motors 1, und Bezugszeichen 3 bedeutet einen gemeinsamen Akkumulator (mechanisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzung aus gemeinsamer Druckleitung), mit der die Kraftstoffeinspritzventile 10a bis 10d verbunden sind. Die mechanisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 3 hat die Funktion des Speichern des unter Druck gesetzten Kraftstoffs, der aus einer Einspritzpumpe 5 für Hochdruck geliefert wird, und verteilt den Hochdruckkraftstoff auf die Kraftstoffeinspritzventile 10a bis 10d.
In diesem Ausführungsbeispiel ist die Hochdruckkraftstoffeinspritzpumpe 5 ausgelegt beispielsweise als Plungerkolbenpumpe mit einem Ausstoßmengenjustiermechanismus. Die Hochdruckkraftstoffeinspritzpumpe 5 setzt den Kraftstoff unter Druck, der aus einem Kraftstofftank (nicht dargestellt) geliefert wird, auf einen vorbestimmten Druck und liefert diesen an die mechanisch gesteuerte Kraftstoffeinspritzung aus gemeinsamer Druckleitung 3. Eine ECU 20 führt die Rückkopplungssteuerung der Menge des Kraftstoffs aus zwangsweise aus der Pumpe 5 auf die gemeinsame Druckleitung mechanisch gesteuerter Kraftstoffeinspritzung, so daß der Druck in der Druckleitung 3 mechanisch gesteuerter Einspritzung gleich einem Zieldruck wird.
Bezugszeichen 20 in 1 bedeutet eine elektrische Steuereinheit (ECU), die den Motor steuert. Die ECU 20 ist aufgebaut aus einem allgemein bekannten Digitalcomputer, bei dem ein Nurlesespeicher (ROM), ein Direktzugriffsspeicher (RAM), ein Mikroprozessor (CPU) und I/O-Ports miteinander durch einen bidirektionalen Bus verbunden sind. Die ECU 20 steuert die Öffnungsbewegungen der Kraftstoffeinspritzventile 10a bis 10d, nämlich die Zeitvorgaben, zu denen zu öffnen ist, die Perioden, während der sie offenbleiben, und dergleichen. Die ECU führt die grundlegende Steuerung des Motors aus, wie Kraftstoffeinspritzsteuerung zum Steuern der Zeitvorgaben und der Mengen der Kraftstoffeinspritzung.
In diesem Ausführungsbeispiel ist zu diesem Zwecke die mechanische Druckleitung 3 gemeinsam gesteuerter Kraftstoffeinspritzung mit einem Kraftstoffdrucksensor 31 vorgesehen, der den Kraftstoffdruck in der gemeinsamen Druckleitung gemeinsam gesteuerter Kraftstoffeinspritzung feststellt, sowie einen Gaspedalsensor 21, der die Betätigung des Gaspedals in Grad feststellt (den vom Fahrer bestimmten Betätigungsbetrag eines Gaspedals), ist in der Nähe des Gaspedals (nicht dargestellt) vom Motor 1 vorgesehen. Ein Kammwinkelsensor 23 zum Feststellen der Drehphase einer Kammwelle des Motors 1 befindet sich in dessen Nähe und gibt einen Bezugsimpuls ab, immer wenn eine Anlasserwelle des Motors um 720°CA gedreht hat. Ein Anlasserwinkelsensor 25 zum Feststellen der Drehphase der Anlasserwelle befindet sich in der Nähe und gibt einen Anlasserwinkelimpuls ab, immer wenn sich die Anlasserwelle um einen vorbestimmten Winkel gedreht hat (beispielsweise um 15°CA).
Die Zylinder des Motors 1 von diesem Ausführungsbeispiel sind mit Verbrennungsgeräuschsensoren 15a bis 15d jeweils ausgestattet. Die in diesem Ausführungsbeispiel verwendeten Verbrennungsgeräuschsensoren sind ausgelegt als Zylinderdrucksensor zum Feststellen des Drucks in jedem Zylinder.
Anstelle von Zylinderdrucksensoren können in diesem Ausführungsbeispiel Akustiksensoren mit einer Torschaltung zum Feststellen des Erzeugen von Verbrennungsgeräusch in jeweiligen Zylindern und dergleichen vorgesehen sein in einem Motorraum, als Verbrennungsgeräuschsensoren, so daß das Erzeugen des Maschinengeräuschs feststellbar ist. Alternativ kann dieses Ausführungsbeispiel auch Stoßsensoren (Schwingungssensoren) zum Feststellen der Schwingung in den jeweiligen Zylindern verwenden, die sich in einem Zylinderblock des Motors 1 während eines Explosionshubs befinden. In 1 ist jeder der Zylinder mit einem Verbrennungsgeräuschsensor versehen. Beispielsweise im Falle, bei dem ein Verformungssensor in einer Zylinderdichtung vorgesehen ist, und bei dem Zylinderdrucksensoren zum Feststellen der Verformung der Dichtung verwendet werden, die sich aus den Drücken in den Zylindern ergibt, und es ist vorstellbar, einen Sensor zwischen benachbarten Zylindern anzuordnen und die Torschaltung gemäß den Verbrennungsperioden der jeweiligen Zylinder zu öffnen. Dadurch wird es möglich, das Verbrennungsgeräusch in zwei oder mehr Zylindern unter Verwendung des Verbrennungsgeräuschsensors festzustellen.
Die analogen Ausgangssignale aus dem Kraftstoffdrucksensor 31 und dem Gaspedalbetätigungssensor 21 werden geliefert an Eingabeports der ECU 20 über A/D-Umsetzer (nicht dargestellt) Die Impulssignale aus dem Kammwinkelsensor 23 und dem Anlaßwinkelsensor 25 werden direkt in die Ports der ECU 20 eingegeben. Die ECU 20 errechnet die Drehgeschwindigkeit der Antriebswelle auf der Grundlage des Intervalls von Anlaßwinkelimpulsen, die vom Anlaßwinkelsensor 25 kommen, und errechnet die Phase der Anlaßwelle aus der Anzahl von Anlasserwinkelimpulsen nach der Eingabe des Bezugsimpulses aus dem Anlaßwinkelsensor 23. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Ausgangssignale der Verbrennungsgeräuschsensoren 15a bis 15d an einen Eingabeport der ECU 20 über die Torschaltung 18 und einen Hochgeschwindigkeits-A/D-Umsetzer 16 geliefert. Der Hochgeschwindigkeits-A/D-Umsetzer 16 ist in der Lage, eine Hochgeschwindigkeitsabtastung durchzuführen. Dieses Ausführungsbeispiel verwendet einen A/D-Umsetzer, der in der Lage ist, mit Intervallen von 1kHz oder mehr abzutasten, etwa 5 kHz.
Die ECU 20 gibt ein Toröffnungssignal an die Torschaltung 18 für eine vorbestimmte Zeitdauer aus einer Zeitvorgabe ab, die errechnet ist aus den Kraftstoffeinspritzzeitvorgaben der jeweiligen Zylinder gemäß einem später zu beschreibenden Verfahren. Während das Toröffnungssignal in die Torschaltung 18 eingegeben wird, werden die analogen Signale aus dem Verbrennungsgeräuschsensor 15 eines relevanten der Zylinder aus der Torschaltung 18 in den Hochgeschwindigkeits-A/D-Umsetzer 16 eingegeben, umgesetzt in ein digitales Signal und an den Eingangsport von der ECU 20 geliefert. Die Toröffnungsperiode wird eingestellt auf eine Dauer, während der die Verbrennung durch Hauptkraftstoffeinspritzung verursacht wird. Die Torschaltung 18, die in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, kann einen bekannten Aufbau haben.
Andere Ports der ECU 20 sind verbunden mit der Hochdruckkraftstoffeinspritzpumpe 5 und den Kraftstoffeinspritzventilen 10a bis 10d jeweiliger Zylinder über Treiberschaltungen (nicht dargestellt). Ein anderer Ausgangsport der ECU 20 ist mit der Torschaltung 18 verbunden, so daß das Toröffnungssignal an die Torschaltung 18 gelangt.
In diesem Ausführungsbeispiel führt die ECU 20 eine Pilotkraftstoffeinspritzung aus, bevor die Hauptkrafteinspritzung in die jeweiligen Zylinder erfolgt. Wie zuvor beschrieben, ändert sich das Verbrennungsgeräusch in jedem jeweiligen Zylinder gemäß dem Betrag der Pilotkraftstoffeinspritzung. Um die beste verbrennungsgeräuschdämpfende Wirkung durch die Pilotkraftstoffeinspritzung zu erzielen, ist es erforderlich, die Änderungen von den Verbrennungsgeräuschen in jeweiligen Zylindern genau festzustellen, die verursacht werden durch die Pilotkraftstoffeinspritzung, und die Beträge und Zeitvorgaben der Pilotkraftstoffeinspritzung zu justieren, um die Verbrennungsgeräuschpegel zu minimieren. In diesem Ausführungsbeispiel werden die Verbrennungsgeräuschpegel (in diesem Ausführungsbeispiel die Verbrennungsdrücke), die von den Verbrennungsgeräuschsensoren 15a bis 15d für den jeweiligen Zylinder festgestellt wurden, der Signalverarbeitung unterzogen, um einen Verbrennungsgeräuschmittenwert zu errechnen. Basierend auf diesem Verbrennungsgeräuschmittenwert wird die Rückkopplungssteuerung zum Ändern des Betrages der Menge der Pilotkraftstoffeinspritzung ausgeführt, um so die Verbrennungsgeräuschpegel in den jeweiligen Zylindern zu minimieren.
Nachstehend beschrieben ist das Errechnen des Verbrennungsgeräuschmittenwertes gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
In diesem Ausführungsbeispiel wird der Verbrennungsgeräuschmittenwert, der den Pegel des Verbrennungsgeräuschs repräsentiert, unter Verwendung jener festgestellten Frequenzkomponenten vom Verbrennungsgeräusch errechnet, bei denen sich der Schalldruckpegel weitestgehend ändert (in diesem Ausführungsbeispiel ändert sich der Verbrennungsdruck weitestgehend), abhängig davon, ob die Pilotkraftstoffeinspritzung erfolgt.
2 zeigt ein Ergebnis der Analyse der Frequenzen des Zylinderdrucks während der Verbrennung vom Kraftstoff auf der Grundlage der Hauptkraftstoffeinspritzung. Unter Bezug auf 2 stellt die Ordinate die Schalldruckpegel (Verbrennungsdruckpegel) (dB) der jeweiligen Frequenzkomponenten dar, und die Abszisse stellt die Frequenzen dar. Eine in 2 gezeigte Kurve stellt die Verbrennungsdruckpegel der jeweiligen Frequenzkomponenten im Falle dar, bei dem die Pilotkraftstoffeinspritzung nicht erfolgt (Pilotkraftstoffeinspritzung ist gestoppt). Eine Kurve II, gezeigt in 2, stellt die Verbrennungsdruckpegel der jeweiligen Frequenzkomponenten in dem Falle dar, bei dem die Pilotkraftstoffeinspritzung unter derselben Bedingung wie bei Kurve I erfolgt. Eine Kurve III, gezeigt in 2, stellt die Verbrennungsdruckpegel der jeweiligen Frequenzkomponenten zur Zeit des Fahrens mit derselben Drehgeschwindigkeit dar (wenn die Kraftstoffeinspritzung angepaßt ist).
Wie in 2 gezeigt, sind die Verbrennungsdruckpegel der jeweiligen Frequenzkomponenten am höchsten, wenn die Pilotkraftstoffeinspritzung gestoppt ist (Kurve I), und sie sind am niedrigsten zur Zeit des Fahrens (Kurve III). Wird die Pilotkraftstoffeinspritzung ausgeführt (Kurve II), sinken die Verbrennungsdruckpegel der jeweiligen Frequenzkomponenten aufgrund der Wirkung der Piloteinspritzung und nehmen Werte zwischen jenen während des Stoppens der Pilotkraftstoffeinspritzung (Kurve I) und jeden während der Zeit des Fahrens (Kurve III) an. Wie durch die Kurve II in 2 aufgezeigt, müssen die Verbrennungsdruckpegel aller Frequenzkomponenten nicht notwendigerweise einheitlich sinken, wenn die Pilotkraftstoffeinspritzung erfolgt. Mit anderen Worten, es ist offenbart, daß es eine Frequenzkomponente gibt, bei der der Verbrennungsdruckpegel im Vergleich zu anderen Frequenzkomponenten drastischer sinkt. Es hat sich auch gezeigt, daß diese Frequenzkomponente eine Frequenz besitzt, die gleich dem Produkt von (n + (1/2)) (n = 0 oder eine positive Ganzzahl) und gleich dem inversen f der Periode (das Pilotkraftstoffeinspritzintervall) (Sekunden) zwischen der Zeit zur Pilotkraftstoffeinspritzung und der Zeit zur Hauptkraftstoffeinspritzung ist. Das heißt, wenn ein Vergleich zwischen dem Fall gemacht wird, bei dem die Pilotkraftstoffeinspritzung gestoppt ist (Kurve I in 2), und dem Fall, bei dem die Pilotkraftstoffeinspritzung erfolgt (Kurve II in 2), dann sinkt der Schalldruckpegel im letzteren Fall im Vergleich zum ersteren Fall. Hinsichtlich der Frequenzkomponente mit der Frequenz von (n + (1/2)) × f nimmt der Schalldruckpegel insbesondere dann lokal minimale Werte an, wenn die Pilotkraftstoffeinspritzung erfolgt (das heißt, unter Bezug auf Kurve II fällt der Schalldruckpegel immer dann, wenn die Frequenz gleich (n + (1/2)) × f) ist). Es ist folglich offensichtlich, daß die Differenz zwischen dem Schalldruckpegel während des Stoppens der Pilotkraftstoffeinspritzung und dem Schalldruckpegel während des Ausführens der Pilotkraftstoffeinspritzung bei jenen Frequenzen lokal maximal ausfällt.
Die Schalldruckpegel sinken solchermaßen jedesmal, wenn die Frequenz gleich (n + (1/2)) × f während des Ausführens der Pilotkraftstoffeinspritzung ist, vermutlich aus folgendem Grund.
Das heißt, wenn die Pilotkraftstoffeinspritzung erfolgt, verbrennt der eingespritzte Kraftstoff in Brennkammern, und die Verbrennung des Kraftstoffs erzeugt Druckwellen. Nach Ablauf des Pilotkraftstoffeinspritzintervalls wird die Hauptkraftstoffeinspritzung ausgeführt. Die Verbrennung des während der Hauptkrafteinspritzung eingespritzten Kraftstoffs erzeugt Druckwellen. Die Druckwellen, erzeugt durch Pilotkraftstoffeinspritzung, und die Druckwellen, erzeugt durch Hauptkraftstoffeinspritzung, reflektieren in den Verbrennungskammern und überlagern sich einander. Aus diesem Grund wird angenommen, daß gemäß dem Intervall zwischen der Pilotkraftstoffeinspritzung und der Hauptkraftstoffeinspritzung der Schalldruckpegel bei einer Frequenzkomponente verstärkt ist, die gleich n × f ist, und gedämpft ist bei einer Frequenzkomponente, die gleich (n + (1/2)) × f ist.
Wenn die Pilotkraftstoffeinspritzung ausgeführt wird, wie zuvor beschrieben, sinkt der Schalldruckpegel bei einer Frequenzkomponente gleich (n + (1/2)) × f im Vergleich mit anderen Frequenzkomponenten drastischer. Wenn beispielsweise ein Vergleich gemacht wird bei der zuvor genannten Frequenzkomponente zwischen dem Fall, bei dem die Pilotkraftstoffeinspritzung gestoppt ist, und dem Fall, bei dem die Pilotkraftstoffeinspritzung erfolgt, wird die Differenz im Schalldruckpegel somit größer als bei anderen Frequenzkomponenten. Selbst wenn eine Geräuschkomponente vermischt ist mit Meßwerten der Schalldruckpegel, fällt der Schalldruckpegel drastisch in Hinsicht auf die Geräuschkomponente. Das heißt, das Messen des Schalldruckpegels der Frequenzkomponente gleich (n + (1/2)) × f ermöglicht es, ein Signal mit großem Störabstand zu gewinnen, wenn die verbrennungsgeräuschdämpfende Wirkung der Pilotkraftstoffeinspritzung quantitativ errechnet. In der nachstehenden Beschreibung wird die Frequenz gleich (n + (1/2)) × f als spezifische Frequenz bezeichnet.
Durch Bewerten der Verbrennungsgeräuschdämpfungswirkung einer Pilotkraftstoffeinspritzung auf der Grundlage der spezifischen Frequenzkomponente des Schalldruckpegels (Verbrennungsdruckpegel), festgestellt vom Verbrennungsdrucksensor 15 während der Pilotkraftstoffeinspritzung, wird es möglich, die Verbrennungsgeräuschdämpfungssteuerung mit hoher Genauigkeit auszuführen. Der Verbrennungsdruck unter den jeweiligen Zylindern differiert jedoch aktuell. Wenn die Schalldruckpegel der spezifischen Frequenzkomponenten der jeweiligen Zylinder direkt zur Ausführung der Steuerung herangezogen werden, kann folglich die Steuerungsabweichung der Zylinder größer werden. Gemäß diesem Ausführungsbeispiel werden für jeden Zylinder der Schalldruckpegel der spezifischen Frequenzkomponente des Verbrennungsgeräuschs in einem Bezugsbetriebszustand und der Schalldruckpegel der spezifischen Frequenzkomponenten des Verbrennungsgeräuschs während der Pilotkraftstoffeinspritzung verwendet zum Errechnen eines dimensionslosen Verbrennungsgeräuschmittenwertes. Die Pilotkraftstoffeinspritzmenge wird gesteuert auf der Grundlage des Verbrennungsgeräuschmittenwertes.
3 veranschaulicht ein Verfahren des Errechnens vom Verbrennungsgeräuschmittenwert gemäß diesem Ausführungsbeispiel.
3 zeigt vergrößert den Schalldruckpegel in einem relativ schmalen Frequenzbereich um eine der spezifischen Frequenzen, die in 2 gezeigt sind. Wie im Falle von 2 stellen die Kurven I, II und III in 3 die Schalldruckpegel der Frequenzkomponenten während des Stopps der Pilotkraftstoffeinspritzung während der Pilotkraftstoffeinspritzung beziehungsweise zur Zeit des Fahrens dar.
In diesem Ausführungsbeispiel wird ein Frequenzbereich der Breite W um die spezifische Frequenz eines jeden Zylinders eingestellt, und das Verhältnis R des Bereichs, der durch die Kurven II, III (der Bereich, der mit B in 3 aufgezeigt ist) umgeben ist, zu dem Bereich, der durch die Kurven I, III (der Bereich, der in 3 mit A aufgezeigt ist) umgeben ist (R = B/A) wird als Verbrennungsgeräuschmittenwert für jeden der Zylinder verwendet. Die Kurve I stellt den Verbrennungsgeräuschpegel während des Stopps der Pilotkraftstoffeinspritzung dar, und wird von daher als Darstellung des maximalen Verbrennungsgeräuschpegels im jeweiligen Zylinder angesehen. Die Kurve III stellt den Verbrennungsgeräuschpegel zur Zeit des Fahrens dar (wenn die Verbrennung in den Zylindern nicht erfolgt), und stellt von daher den Schalldruckpegel dar, der kein Verbrennungsgeräusch enthält, nämlich die Geräuschstärke. Folglich wird der Bereich A angesehen als Maximalwert jener Schalldruckpegel in den jeweiligen Zylindern, die ausschließlich vom Verbrennungsgeräusch herrühren. Unter dieser Annahme stellt der Bereich, der die Kurven II, III umgibt, den Schalldruckpegel dar, der ausschließlich aus dem Verbrennungsgeräusch während des Ausführens der Pilotkraftstoffeinspritzung hervorgeht. Die Kurven I, III sind für jeden der Zylinder feststehend, wenn einmal die Betriebsbedingung bestimmt ist (Motorgeschwindigkeit und Motorbelastung). Der Bereich A nimmt somit einen konstanten Wert an, der für jeden Zylinder charakteristisch ist, wenn die Motorbetriebsbedingung bestimmt ist. Das Verhältnis (B/A) des Bereichs B zum Bereich A zeigt folglich auf, in welchem Umfang der Verbrennungsgeräuschpegel in jedem der Zylinder während der Pilotkraftstoffeinspritzung in Hinsicht auf den Maximalwert gefallen ist.
Während des aktuellen Betriebs wird das Pilotkraftstoffeinspritzintervall optimal entsprechend dem Maschinenbetriebszustand eingestellt (Motorgeschwindigkeit und –belastung). Wenn sich die Motorbetriebsbedingung ändert, ändert sich somit auch das Pilotkraftstoffeinspritzintervall und folglich auch die spezifische Frequenz. Wenn sich die Motorbetriebsbedingung ändert, ändern sich des weiteren ebenfalls der Schalldruckpegel des Verbrennungsgeräuschs während des Stopps der Pilotkraftstoffeinspritzung in den jeweiligen Zylindern (Kurve I in den 2, 3) und der Schalldruckpegel zur Zeit des Fahrens (Kurve III in den 2, 3).
In diesem Ausführungsbeispiel errechnet die ECU 20 den Verbrennungsgeräuschmittenwert R in jedem der Zylinder gemäß einer Prozedur, die nachstehend zu beschreiben ist, und justiert die Kraftstoffeinspritzmenge in jeden der Zylinder so, daß der solchermaßen errechnete Verbrennungsgeräuschmittenwert R minimiert wird.
Das heißt, die ECU 20 gibt ein Toröffnungssignal an die Torschaltung 18 während einer Periode ab, wenn der Kraftstoff aufgrund der Hauptkraftstoffeinspritzung in der Nähe der oberen Kompressionsdämpfungsmitte in jedem der Zylinder verbrennt. Der A/D-Umsetzer 16 setzt dann ein analoges Ausgangssignal aus dem Verbrennungsgeräuschsensor des relevanten Zylinders (einer der Sensoren 15a bis 15d) um in ein digitales Signal, das der ECU 20 eingegeben wird. Die ECU 20 errechnet die spezifische Frequenz (n + (1/2)) × f auf der Grundlage des Pilotkraftstoffeinspritzintervalls (1/f), das aus der Motorbetriebsbedingung (Motorgeschwindigkeit und -belastung) bestimmt ist, führt FFT-Verarbeitungen (Schnelle Fouriertransformationsverarbeitungen) für das Schalldrucksignal aus, das in der zuvor beschriebenen Weise eingegeben wurde, und errechnet den Schalldruckpegel im Frequenzbereich, der die Breite W (3) hat, und weitet eine vorbestimmte der spezifischen Frequenzen aus (beispielsweise 2,5 f).
Die Schalldruckpegel des zuvor genannten spezifischen Frequenzbereichs W werden errechnet aus den Kurven I, III unter der jeweiligen Motorbetriebsbedingung, die im ROM der ECU 20 gespeichert ist, und die Bereiche A, B, die in 3 gezeigt sind, werden aus diesen Schalldruckpegeln errechnet. Unter Verwendung der Bereiche A, B wird der Verbrennungsgeräuschmittenwert R als R = B/A errechnet.
In diesem Ausführungsbeispiel wird das Pilotkraftstoffeinspritzintervall im ROM der ECU 20 als numerische Tabelle vorgespeichert unter Verwendung von Gaspedalbetätigungsgraden, die die Motorbelastung und die Motorgeschwindigkeit aufzeigen. Bei dieser Annahme werden die Kurven I, III unter den jeweiligen Betriebsbedingungen der jeweiligen Zylinder im ROM der ECU 20 als Frequenzkomponentenwerte der Schalldruckpegel gespeichert, die gemessen worden sind von den Verbrennungsschallsensoren 15a bis 15d auf der Grundlage aktueller Operationen und jeweiligen Betriebsbedingungen während des Stopps der Pilotkraftstoffeinspritzung und zur Zeit des Fahrens.
Die zuvor beschriebenen Prozedur hilft beim Errechnen des Verbrennungsgeräuschmittenwertes, der die verbrennungsgeräuschdämpfende Wirkung während des Ausführens der Pilotkraftstoffeinspritzung qualitativ repräsentiert.
Die ECU 20 korrigiert dann die Pilotkraftstoffeinspritzmenge, um so den Verbrennungsgeräuschmittenwert R zu minimieren, der in der zuvor beschriebenen Weise errechnet wurde. Die Pilotkraftstoffeinspritzmenge hat einen Bezugswert QPL für jede Motorbetriebsbedingung. Wie im Falle mit dem Pilotkraftstoffeinspritzintervall wird die Pilotkraftstoffeinspritzmenge im ROM der ECU 20 als numerische Tabelle gespeichert, unter Verwendung der Motorgeschwindigkeiten und der Gaspedalbetätigungsgrade. In diesem Ausführungsbeispiel wird die Summe des Bezugswertes QPL und eines Korrekturbetrages ΔQPL eingesetzt als aktuelle Pilotkraftstoffeinspritzmenge, und der Wert ΔQPL für einen jeden Zylinder wird korrigiert, um so den Verbrennungsgeräuschmittenwert R zu minimieren.
Genauer gesagt, die ECU 20 erhöht den Wert ΔQPL um einen konstanten Wert für jeden Zyklus, und die Änderung des Verbrennungsgeräuschmittenwertes R aus dem vorherigen Zyklus wird festgestellt, um so den Wert ΔQPL für jeden Zylinder zu bestimmen, bei dem der Verbrennungsgeräuschmittenwert R auf seinem Minimum ist. Das heißt, wenn der Verbrennungsgeräuschmittenwert R einheitlich als Reaktion auf einen Anstieg des Korrekturbetrages ΔQPL absinkt, setzt die ECU 20 das Erhöhen des Korrekturbetrages ΔQPL für jeden Zyklus fort, und der Korrekturbetrag ΔQPL zur Zeit, bei der der Verbrennungsgeräuschmittenwert R im Vergleich zum vorherigen Zyklus ansteigt, wird errechnet. Dieser wird als optimaler Pilotkraftstoffeinspritzkorrekturbetrag unter der aktuellen Betriebsbedingung des relevanten Zylinders gespeichert. Wenn der Verbrennungsgeräuschmittenwert R einheitlich als Reaktion auf einen Anstieg des Korrekturbetrages ΔQPL ansteigt, dann reduziert die ECU 20 den Korrekturbetrag ΔQPL um einen konstanten Wert für jeden Zyklus, und der Korrekturbetrag ΔQPL zur Zeit, wenn der Verbrennungsgeräuschmittenwert R zu steigen beginnt, wird gespeichert als optimaler Pilotkraftstoffeinspritzkorrekturbetrag unter der aktuellen Betriebsbedingung des relevanten Zylinders. Durch Ausführen dieser Prozedur für jeden Zylinder wird es möglich, den optimalen Korrekturbetrag ΔQPL zu errechnen, der den Verbrennungsgeräuschpegel unter der aktuellen Motorbetriebsbedingung minimiert.
Der solchermaßen errechnete optimale Korrekturbetrag wird gemeinsam mit den Motorbetriebsbedingungen in einem Sicherungs-RAM gespeichert, der seine Speicherfähigkeit nicht verliert, selbst wenn der Zündschalter ausgeschaltet ist. Wird der Betrieb das nächste Mal unter derselben Bedingung ausgeführt, wird der optimale Korrekturbetrag als Anfangswert des Korrekturbetrages ΔQPL verwendet. Die aktuelle Pilotkraftstoffeinspritzmenge wird dadurch so gesteuert, daß der Verbrennungsgeräuschpegel in jedem der Zylinder minimiert wird.
In der vorstehenden Beschreibung des Ausführungsbeispiels wird mit dem unverändert gebliebenen Pilotkraftstoffeinspritzintervall die Pilotkraftstoffeinspritzmenge korrigiert, um so den Verbrennungsgeräuschpegel zu minimieren. Jedoch kann eine gleiche Prozedur angewandt werden, um das Pilotkraftstoffeinspritzintervall zu korrigieren, damit der Verbrennungsgeräuschpegel minimiert ist mit unverändert gebliebener Pilotkraftstoffeinspritzmenge. Die zuvor beschriebene Prozedur kann des weiteren auch angewandt werden, um zuerst die Pilotkraftstoffeinspritzmenge (oder das -intervall) zu korrigieren, um so den Verbrennungsgeräuschpegel mit dem unverändert gebliebenen Pilotkraftstoffeinspritzintervall (oder -menge) zu minimieren, und dann das Pilotkraftstoffeinspritzintervall (oder -menge) zu korrigieren, damit der Verbrennungsgeräuschpegel mit der unverändert gebliebenen Pilotkraftstoffeinspritzmenge (oder – intervall) weiter zu reduzieren.
Wie zuvor beschrieben, wird in diesem Ausführungsbeispiel der Verbrennungsgeräuschmittenwert R errechnet auf der Grundlage der spezifischen Frequenzkomponente des Schalldruckpegels, wodurch es möglich wird, die verbrennungsgeräuschdämpfende Wirkung der Pilotkraftstoffeinspritzung genau zu bewerten. Selbst wenn die Kraftstoffeinspritzmengeneigenschaften (die Beziehung zwischen aktuellen Lieferperioden und Kraftstoffeinspritzmengen) geändert werden, beispielsweise aufgrund der Verschlechterung von Kraftstoffeinspritzventilen, wird die Pilotkraftstoffeinspritzmenge immer optimal gesteuert.
Selbst im Falle, der einen Verbrennungsmodus erfordert, bei dem beispielsweise ein Vormischgas in den Verbrennungskammern gebildet wird, ohne daß eingespritzter Kraftstoff bei der Pilotkraftstoffeinspritzung verbrennt, wird das Pilotkraftstoffeinspritzintervall so gesteuert, daß der Verbrennungsgeräuschmittenwert R basierend auf der zuvor beschriebenen spezifischen Frequenzkomponente 1 annimmt (daß sich der Verbrennungsgeräuschpegel die Kurve I in 2 annähert). Dies ermöglicht es, das Pilotkraftstoffeinspritzintervall so zu justieren, daß die Bildung eines Vormischgases ohne Abbrennen des durch die Pilotkraftstoffeinspritzung eingespritzten Kraftstoffs sichergestellt ist.
Wenn des weiteren die spezifische Frequenz, die der Frequenz am nächsten liegt, die am unvorteilhaftesten ist (beispielsweise 3 KHz), beispielsweise beim Errechnen des Verbrennungsgeräuschmittenwertes R verwendet wird, wird es möglich, die Verbrennungsgeräuschkomponenten mit unbequemen Frequenzen intensiv zu reduzieren.
Das zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel erfordert des weiteren die Hochgeschwindigkeits-A/D-Umsetzung und die FFT-Verarbeitungen, um die Ausgangssignale aus den Verbrennungsgeräuschsensoren zu verarbeiten. Gleiche Verarbeitungen lassen sich jedoch ausführen unter Verwendung eines Bandpaßfilters mit einer variablen Durchlaßbreite (variables Bandpaßfilter) und einer Spitzenwerthalteschaltung.
4 zeigt in gleicher Weise wie 1 die Struktur eines anderen Ausführungsbeispiels, das ein variables Bandpaßfilter und eine Spitzenwerthalteschaltung verwendet.
Das in 4 gezeigte Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem in 1 gezeigten dadurch, daß ein variables Bandpaßfilter 41 und eine Spitzenwerthalteschaltung 43 anstelle des Hochgeschwindigkeits-A/D-Umsetzers 16 verwendet wird. Das variable Bandpaßfilter 41 hat ein Durchlaßband, das gemäß dem Steuersignal aus der ECU 20 variabel ist. In diesem Ausführungsbeispiel wird das Durchlaßband des variablen Bandpaßfilters 41 in einen ziemlich schmalen Bereich eingestellt. Die ECU 20 errechnet die spezifische Frequenz aus der Motorbetriebsbedingung gemäß dem zuvor beschriebenen Verfahren und stellt den Mittenwert des Bandpasses vom variablen Bandpaßfilter 41 auf die solchermaßen errechnete spezifische Frequenz ein. Das Öffnen der Torschaltung 18 ermöglicht somit nur jenen Frequenzkomponenten, die in den ziemlich schmalen Bereich in der Nähe der spezifischen Frequenz fallen, das variable Bandpaßfilter 41 zu durchlaufen, und der Schalldruckpegel der spezifischen Frequenzkomponente wird festgestellt ohne Ausführen der FFT- Umsetzung. In diesem Ausführungsbeispiel stellt die Spitzenwerthalteschaltung 43 den Maximalwert des Schalldruckpegels der spezifischen Frequenzkomponente fest, während das Tor geöffnet ist, und der Verbrennungsgeräuschmittenwert R wird errechnet auf der Grundlage des Maximalwertes, und zwar in derselben Weise wie in
3. Dies ermöglicht es, leicht den Verbrennungsgeräuschmittenwert R zu errechnen, ohne daß es eines Hochgeschwindigkeits-A/D-Umsetzers oder der FFT-Verarbeitungen bedarf.
Verbrennungsgeräuschsensoren (15a – 15d) sind in jeweiligen Zylindern eines Motors (1) vorgesehen, und eine Torschaltung 18 stellt Verbrennungsgeräusche in den jeweiligen Zylindern fest. Die Verbrennungsgeräusche werden der A/D-Umsetzung durch einen Hochgeschwindigkeits-A/D-Umsetzer (18) unterzogen und in eine ECU (20) als Verbrennungsgeräuschsignale für die jeweiligen Zylinder eingegeben. Die ECU (20) führt FFT-Verarbeitungen zur Eingabe von Verbrennungsgeräuschsignalen aus und errechnet einen Verbrennungsgeräuschmittenwert auf der Grundlage von Schalldruckpegeln spezifischer Frequenzkomponenten. Die spezifischen Frequenzkomponenten werden dargestellt mit (n+ (1/2)) × f, wobei f das inverse des Pilotkraftstoffeinspritzintervalls (Sekunden) bedeutet. Die spezifischen Frequenzkomponenten verursachen einen drastischen Abfall der Schalldruckpegel während des Ausführens einer Pilotkraftstoffeinspritzung in Hinsicht auf den Schalldruckpegel während des Stops der Pilotkraftstoffeinspritzung im Vergleich mit anderen Frequenzkomponenten. Der errechnete Verbrennungsgeräuschmittelwert ist folglich unanfällig gegenüber Geräuschen, und gibt von daher genau die verbrennungsgeräuschdämpfende Wirkung wider.
Aus der Zeichnung ausgewählt: 1

Claims

Kraftstoffeinspritzsteuergerät mit einem Verbrennungsgeräuschfeststellmittel (15a bis 15d) zum Feststellen von Verbrennungsgeräuschen in Zylindern eines Verbrennungskraftmotors (1) und mit einem Kraftstoffeinspritzmittel (10a bis 10d) zum Ausführen einer Hauptkraftstoffeinspritzung in die Zylinder und einer Pilotkraftstoffeinspritzung vor der Hauptkraftstoffeinspritzung in die Zylinder, mit: einem Auslesemittel zum Auslesen aus Frequenzkomponenten der in den jeweiligen Zylindern festgestellten Geräusche von Frequenzkomponenten spezifischer Frequenzen, bei denen die Differenz zwischen einem Schalldruck während des Ausführens der Pilotkraftstoffeinspritzung und einem Schalldruck während des Stopps der Pilotkraftstoffeinspritzung lokal maximiert ist; einem Rechenmittel für den Verbrennungsgeräuschmittenwert zum Errechnen eines Verbrennungsgeräuschmittenwertes, der die Stärke der Verbrennungsgeräusche in den jeweiligen Zylindern auf der Grundlage von Bezugsverbrennungsgeräuschwerten darstellt, die Schalldrücke der spezifischen Frequenzkomponenten von in den jeweiligen Zylindern in einem vorbestimmten Bezugszustand festgestellten Verbrennungsgeräuschen aufzeigen, und von Verbrennungsgeräuschwerten, die Schalldrücke der spezifischen Frequenzkomponenten jeweiliger Zylinder während des Ausführens der Pilotkraftstoffeinspritzung aufzeigen; und mit einem Korrekturmittel für Pilotkraftstoffeinspritzmengen zum Korrigieren einer Menge oder einer Zeitvorgabe der Pilotkraftstoffeinspritzung auf der Grundlage des errechneten Verbrennungsgeräuschmittenwertes.
Kraftstoffeinspritzsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung der spezifischen Frequenzen gemäß der Motorgeschwindigkeit und der Motorbelastung erfolgt.
Kraftstoffeinspritzsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der spezifischen Frequenzen gemäß einem Pilotkraftstoffeinspritzintervall erfolgt, das ein Zeitintervall zwischen Pilot- und Hauptkraftstoffeinspritzung aufzeigt.
Kraftstoffeinspritzsteuergerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die spezifischen Frequenzen darstellbar sind mit f × (n + (1/2)), wobei f das inverse Pilotkraftstoffeinspritzintervall bedeutet, und n bedeutet 0 oder eine positive Ganzzahl.
Kraftstoffeinspritzsteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Verbrennungsgeräuschfeststellmittel (15a bis 15d) Zylinderdrucksensoren sind, die Drücke in den jeweiligen Zylindern feststellen.
Kraftstoffeinspritzsteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugszustand wenigstens einen Zustand des Stoppens der Pilotkraftstoffeinspritzung während des Motorbetriebs und/oder einen Zustand des Fahrens darstellt.
Kraftstoffeinspritzsteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenmittel für den Verbrennungsgeräuschmittenwert bei Errechnen des Verbrennungsgeräuschmittenwertes eine Hochgeschwindigkeits-A/D-Umsetzung und FFT-Verarbeitungen ausführt.
Kraftstoffeinspritzsteuergerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Rechenmittel für den Verbrennungsgeräuschmittenwert bei Errechnen des Verbrennungsgeräuschmittenwertes ein variables Bandpaßfilter (41) und eine Spitzenwerthalteschaltung (43) benutzt.
Kraftstoffeinspritzsteuerverfahren für einen Verbrennungskraftmotor mit einem Kraftstoffeinspritzmittel (10a bis 10d) zum Ausführen einer Hauptkraftstoffeinspritzung in die Zylinder und einer Pilotkraftstoffeinspritzung vor der Hauptkraftstoffeinspritzung in die Zylinder, mit den Verfahrensschritten: Feststellen von Verbrennungsgeräuschen in den jeweiligen Zylindern des Verbrennungskraftmotors; Auslesen aus Frequenzkomponenten der in den jeweiligen Zylindern festgestellten Geräusche von Frequenzkomponenten spezifischer Frequenzen, bei denen der Unterschied zwischen einem Schalldruck während des Ausführens der Pilotkraftstoffeinspritzung und einem Schalldruck während des Stoppens der Pilotkraftstoffeinspritzung lokal maximiert ist; Errechnen eines Verbrennungsgeräuschmittenwertes, der die Stärke der Verbrennungsgeräusche in den jeweiligen Zylindern repräsentiert, auf der Grundlage von Bezugsverbrennungsgeräuschwerten, die Schalldrücke der spezifischen Frequenzkomponenten von den in den jeweiligen Zylindern in einem vorbestimmten Bezugszustand festgestellten Verbrennungsgeräuschen und von Verbrennungsgeräuschwerten aufzeigen, die Schalldrücke spezifischer Frequenzkomponenten der jeweiligen Zylinder während des Ausführens der Pilotkraftstoffeinspritzung aufzeigen; und Korrigieren von Menge oder Zeitvorgabe der Pilotkraftstoffeinspritzung auf der Grundlage des errechneten Verbrennungsgeräuschmittenwertes.