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Stand der Technik
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Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine,
welche mindestens ein Kraftstoffeinspritzventil zum Einspritzen
von Kraftstoff in einen Brennraum der Brennkraftmaschine aufweist,
wobei mindestens ein Ansteuerparameter zur Ansteuerung des Einspritzventils
in Abhängigkeit von mindestens einem rückgemeldeten
Signal, das ein hörbares Betriebsgeräusch der
Brennkraftmaschine charakterisiert, variiert wird. Die Erfindung
betrifft außerdem ein Kraftstoffsystem für eine
Brennkraftmaschine.
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Aus
der
EP 0 416 265 B1 ist
ein Verfahren zum Steuern der Kraftstoffeinspritzung bekannt. Bei diesem
Verfahren wird eine minimale Ansteuerdauer eines Magnetventils einer
Kraftstoffpumpe bestimmt, bei der gerade noch eine Voreinspritzung
erzielt werden kann. Für die Bestimmung der minimalen Ansteuerdauer
wird das Magnetventil zunächst mit einer kleinen Ansteuerdauer
betrieben, die noch nicht für eine Öffnung ausreicht.
Anschließend wird die Ansteuerdauer sukzessive erhöht.
Beim Übergang zu einer Ansteuerdauer, die für
eine Einspritzung ausreichend lang ist, verändert sich
das hörbare Betriebsgeräusch und damit auch das
Rückmeldesignal. In einem Ausführungsbeispiel
wird gleichzeitig ein Rückmeldesignal unter Verwendung
eines Sensors für von einer Brennkraftmaschine erzeugten
Luftschall erfasst. Die Ansteuerdauer für die Voreinspritzung,
bei welcher sich das Rückmeldesignal verändert
hat, wird als Abgleichwert abgespeichert. Dieser Abgleichwert entspricht
der minimalen Ansteuerdauer des Magnetventils. Er kann bei einer
Steuerung der Brennkraftmaschine verwendet werden. Da zur Ermittlung
der minimalen Ansteuerdauer des Magnetventils nach diesem Verfahren
in die Steuerung der Brennkraftmaschine eingegriffen werden muss, kann
das Verfahren nur im Rahmen der Wartung oder in einem bestimmten
Betriebszustand der Brennkraftmaschine durchgeführt werden.
Mit diesem Verfahren können alterungsbedingte Veränderungen
der minimalen Ansteuerdauer des Magnetventils erkannt werden. Auf
andere Ursachen zurückgehende Veränderungen eines
Betriebsgeräusches der Brennkraftmaschine, die im Laufe
ihrer Betriebsdauer auftreten, werden jedoch nicht erkannt.
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Offenbarung der Erfindung
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Aufgabe
der Erfindung ist es, ein Verfahren zum Betreiben eines Kraftstoffsystems
einer Brennkraftmaschine anzugeben, bei dem Abweichungen eines Betriebsgeräusches
der Brennkraftmaschine und/oder eines Kraftfahrzeugs von einem vorgegebenen
Betriebsgeräusch eliminiert oder zumindest vermindert werden.
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Zur
Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren mit den Merkmalen
des Anspruchs 1 sowie ein Kraftstoffsystem mit den Merkmalen des
Anspruchs 9 vorgeschlagen.
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Die
Erfindung erlaubt insbesondere eine Kompensation alterungsbedingter Änderungen
eines Betriebsgeräusches der Brennkraftmaschine durch Eingriffe
auf Ansteuerparameter des Einspritzventils, so dass nur geringe,
im Idealfall überhaupt keine, Änderungen des Betriebsgeräuschs
der Brennkraftmaschine auftreten. Im Gegensatz zu bekannten Verfahren,
die lediglich eine Steuerung der Ansteuerparameter vorsehen, brauchen
beim erfindungsgemäßen Verfahren keine relativ
komplexen Kennfelder vorgesehen werden. Aufwändige Messreihen
in Prüfständen zur Ermittlung dieser Kennfelder
können entfallen. Darüber hinaus können
bei der Realisierung des erfindungsgemäßen Verfahrens
auch Alterungseffekte oder Fertigungstoleranzen der Brennkraftmaschine
oder des Kraftfahrzeugs ausgeglichen werden, was mittels der bekannten
Steuerverfahren nur mit hohem Aufwand oder gar nicht möglich
wäre. Das Verfahren erlaubt somit nicht nur die weitgehende
Beibehaltung des Betriebsgeräuschs über der Lebensdauer
der Brennkraftmaschine bzw. eines Kraftfahrzeugs, sondern ermöglicht
auch, dass verschiedene Brennkraftmaschinen oder Kraftfahrzeuge
derselben Serie trotz der Fertigungstoleranzen weitgehend dasselbe
Betriebsgeräusch aufweisen.
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Hierbei
ist besonders bevorzugt, dass aus dem rückgemeldeten Signal
ein Istparametersatz ermittelt wird, der das mindestens eine Geräuschmerkmal
des hörbaren Betriebsgeräuschs charakterisiert. Auf
diese Weise werden in dem rückgemeldeten Signal enthaltene
Rohdaten zu dem verhältnismäßig kompakten
Istparametersatz verdichtet. Unter Verwendung des Istparametersatzes
kann dann mit geringem Rechenaufwand überprüft
werden, ob und inwieweit das Betriebsgeräusch von dem gewünschten Betriebsgeräusch
abweicht, bzw. ob und inwieweit das Geräuschmerkmal des
gewünschten Betriebsgeräuschs im tatsächlich
vorhandenen Betriebsgeräusch enthalten ist.
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Weiter
ist bevorzugt, dass ein Sollparametersatz vorgegeben wird, der das
mindestens eine vorgegebene Geräuschmerkmal des gewünschten
Betriebsgeräuschs charakterisiert, und bei einem Unterschied
zwischen dem Sollparametersatz und dem Istparametersatz der mindestens
eine Ansteuerparameter variiert wird. Der Istparametersatz wird
also einem entsprechenden Sollparametersatz gegenüber gestellt,
so dass auf einfache Weise eine Abweichung des gewünschten
Betriebsgeräusches von dem tatsächlichen Betriebsgeräusch
bzw. eine Abweichung der entsprechenden Geräuschmerkmale voneinander
festgestellt werden kann. Zum Vergleichen des Istparametersatzes
mit dem Sollparametersatz können geeignete Rechenoperationen
auf die einzelnen Parameter der Parametersätze angewendet
werden. Beispielsweise kann ein Ähnlichkeitsmaß berechnet
werden, das den Unterschied zwischen dem Sollparametersatz und dem
Istparametersatz charakterisiert. Bei Vorliegen eines Unterschieds
wird der mindestens eine Ansteuerparameter so lange variiert, bis
der Unterschied eliminiert ist oder auf ein akzeptables Maß zurückgegangen
ist.
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Um
ein schnelles Wechseln zwischen verschiedenen gewünschten
Betriebsgeräuschen zu ermöglichen, kann vorgesehen
werden, dass der Sollparametersatz aus einer Menge verschiedener
vordefinierter Sollparametersätze ausgewählt wird.
Hierbei kann der Sollparametersatz beispielsweise am Ende der Montage
eines Kraftfahrzeugs in Abhängigkeit von einer Modellvariante
des Kraftfahrzeugs ausgewählt werden. Die Auswahl kann
aber auch dem Fahrer überlassen werden, so dass er beispielsweise zwischen
einem sportlichen Betriebsgeräusch und einem ruhigeren
Betriebsgeräusch umschalten kann.
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Um
einen Istparametersatz mit Parametern zu erhalten, die das Geräuschmerkmal
präzise beschreiben, ist in einer bevorzugten Ausführungsform der
Erfindung vorgesehen, dass zum Ermitteln des Istparametersatzes
- – das rückgemeldete Signal
gefiltert wird,
- – mindestens ein Zeit-Frequenz-Muster mittels einer
Wavelet-Analyse detektiert wird,
- – mindestens eine bestimmte Frequenz mittels einer
Spektralanalyse detektiert wird und/oder
- – mindestens ein Muster im Zeitbereich des Signals
detektiert wird.
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Je
nachdem, welche Geräuschmerkmale des Betriebsgeräuschs
bei der Ausführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens berücksichtigt werden sollen, wird eine Auswahl
oder werden alle der oben genannten Verfahrensschritte verwendet,
wobei in verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung
die Reihenfolge dieser Schritte auch variieren kann. Beispielsweise
wird ein Betriebsgeräusch, das in seinem Spektrum höher
frequente Anteile in einem vergleichsweise hohen Ausmaß aufweist,
als hartes Betriebsgeräusch empfunden. Ein Geräuschmerkmal, das
einem harten Betriebsgeräusch entspricht, kann beispielsweise über
einen Anteil dieser relativ hohen Frequenzen am rückgemeldeten
Signal quantifiziert werden. Dies erfolgt vorzugsweise mit einer
Spektralanalyse beispielsweise unter Verwendung einer Fouriertransformation.
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Bevorzugt
ist auch, dass der mindestens eine Ansteuerparameter einem Ansteuerbeginn und/oder
einer Ansteuerdauer beim Ansteuern des Einspritzventils für
mindestens einen Einspritzvorgang, vorzugsweise einen Voreinspritzvorgang,
entspricht. So kann beispielsweise durch zeitliches Vorverlegen
des Ansteuerbeginns unter Beibehaltung der Ansteuerdauer ein zeitlicher
Abstand zwischen einer Voreinspritzung und einer Haupteinspritzung vergrößert
werden. Dadurch werden zumindest in bestimmten Betriebszuständen
der Brennkraftmaschine die für das harte Betriebsgeräusch
charakteristischen hohen Frequenzanteile verringert. Ist ein weiches
Betriebsgeräusch vorgegeben, das relativ geringe hochfrequente
Anteile in seinem Spektrum aufweist, dann kann der zeitliche Abstand
zwischen der Voreinspritzung und der Haupteinspritzung erhöht
werden, wenn beispielsweise mittels der Spektralanalyse ein hoher
Anteil an hohen Frequenzen im rückgemeldeten Signal erkannt
worden ist. Umgekehrt kann, wenn ein hartes Betriebsgeräusch
vorgegeben ist, bei Fehlen dieser hochfrequenten Anteile im Spektrum
des rückgemeldeten Signals der Abstand zwischen der Voreinspritzung
und der Haupteinspritzung verringert werden.
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Zur
Erfassung des rückgemeldeten Signals eignet sich prinzipiell
jeder Sensor, mit dem von der Brennkraftmaschine oder dem Kraftfahrzeug
erzeugter Luftschall erfasst werden kann. Bevorzugt ist jedoch,
dass das rückgemeldete Signal mit mindestens einem Mikrofon
erfasst wird. Dieses Mikrofon kann in einem Motorraum, vorzugsweise
in der Nähe der Brennkraftmaschine, platziert werden und/oder
in einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs angebracht werden.
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Um
auch Einflüsse auf das Betriebsgeräusch zu eliminieren,
die nicht direkt mit dem Betrieb der Brennkraftmaschine zusammenhängen,
kann vorgesehen werden, dass der mindestens eine Ansteuerparameter
in Abhängigkeit von einem weiteren Betriebsgeräusch
und/oder Umgebungsgeräusch eines Kraftfahrzeugs geregelt
wird. Bei einem solchen weiteren Geräusch kann es sich
beispielsweise um ein Fahrtwindgeräusch handeln. Das weitere
Geräusch und/oder das Umgebungsgeräusch, insbesondere das
Fahrtwindgeräusch, werden vorzugsweise zumindest überwiegend
mittels des zweiten Mikrofons erfasst.
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Als
weitere Lösung der Aufgabe wird ein Kraftstoffsystem für
eine Brennkraftmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 9 vorgeschlagen.
Das erfindungsgemäße Verfahren lässt
sich mithilfe einer derartig programmierten Steuer- oder Regeleinrichtung
besonders einfach durchführen. Zudem kann der Sollparametersatz,
der das mindestens eine vorgegebene Geräuschmerkmal des
gewünschten Betriebsgeräuschs charakterisiert,
durch einfaches Umprogrammieren der Steuer- oder Regeleinrichtung geändert
werden. In entsprechender Weise können die vordefinierten
Sollparametersätze verändert werden.
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In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform weist das Kraftstoffsystem
erste Schallaufnahmemittel zur Aufnahme einer hörbaren
Betriebsgeräusches der Brennkraftmaschine auf. Mittels
dieser Schallaufnahmemittel kann das rückgemeldete Signal
erfasst werden.
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Es
kann vorgesehen werden, dass das Kraftstoffsystem zweite Schallaufnahmemittel
zur Aufnahme mindestens eines weiteren Betriebsgeräuschs und/oder
mindestens eines Umgebungsgeräuschs eines Kraftfahrzeugs
aufweist. Hierbei kann vorgesehen werden, dass die zweiten Schallaufnahmemittel sich
in einem Fahrgastraum des Kraftfahrzeugs befinden.
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Zur
einfachen und kostengünstigen Erfassung des rückgemeldeten
Signals ist bevorzugt, dass zumindest eines der beiden Schallaufnahmemittel mindestens
ein Mikrofon und/oder mindestens eine Signalaufbereitungsanordnung
zur Aufbereitung eines vom Mikrofon aufgenommenen Mikrofonsignals aufweisen.
Die Signalaufbereitungsanordnung kann einen Verstärker
und/oder einen Analog-Digital-Wandler umfassen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere
Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden
Beschreibung, in welcher exemplarische Ausführungsformen
anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.
Dabei zeigen:
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1 ein
Kraftstoffsystem einer Brennkraftmaschine in schematischer Darstellung,
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2 ein
Flussdiagramm eines erfindungsgemäßen Verfahrens;
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3 eine
detaillierte Darstellung eines Schritts des Flussdiagramms aus 2;
und
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4 eine
grafische Darstellung eines Druckverlaufs in einer Brennkammer sowie
eines Ansteuersignals eines Einspritzventils über der Zeit.
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Ausführungsformen
der Erfindung
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In 1 ist
in stark schematischer Darstellung ein Kraftstoffsystem 11 für
eine Brennkraftmaschine 14 gezeigt. Das Kraftstoffsystem 11 ist
größtenteils in einem Motorraum 13 untergebracht.
Es weist eine Steuer- oder Regeleinrichtung 15 auf, die mit
Einspritzventilen 17 der Brennkraftmaschine 19 anzusteuern
ist. Jedes Einspritzventil 17 ist dazu eingerichtet, Kraftstoff
in genau einen Brennraum (nicht gezeigt) der Brennkraftmaschine 19 einzuspritzen.
In der gezeigten Ausführungsform weist die Brennkraftmaschine 19 vier
Brennräume und damit auch vier Einspritzventile 17 auf.
Die Erfindung ist jedoch auch in Verbindung mit Brennkraftmaschinen 19 anwendbar,
die eine abweichende Anzahl an Brennräumen bzw. Einspritzventilen 17 aufweisen.
Die Einspritzventile 17 sind hydraulisch an einem gemeinsamen Kraftstoffhochdruckspeicher 21 (Common
Rail) angeschlossen. Der Kraftstoffhochdruckspeicher 21 ist mit
einer Hochdruckseite einer Kraftstoffhochdruckpumpe (nicht gezeigt)
verbunden.
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Im
Motorraum 13 sind erste Schallaufnahmemittel in Form eines
ersten Mikrofons 23 angeordnet. Das erste Mikrofon 23 ist
mit einer ersten Signalaufbereitungsanordnung in Form eines ersten
Analog-Digital-Wandlers 25 verbunden, welcher mit Rechenmitteln 26 der
Steuer- oder Regeleinrichtung 15 verbunden ist. Des Weiteren
weist das Kraftstoffsystem 11 durch ein zweites Mikrofon 27 gebildete
zweite Schallaufnahmemittel auf, die über eine zweite Signalaufbereitungsanordnung,
die in der gezeigten Ausführungsform als ein zweiter Analog-Digital-Wandler 29 ausgeführt
ist, mit den Rechenmitteln 26 der Steuer- oder Regeleinrichtung 15 verbunden ist.
Im Gegensatz zum im Motorraum 13 angeordneten ersten Mikrofon 23 ist
das zweite Mikrofon 27 in einem Fahrgastraum 31 eines
Kraftfahrzeugs angeordnet. In der gezeigten Ausführungsform
sind die beiden Analog-Digital-Wandler 25, 29 als
separate Baugruppen ausgeführt. Jedes Mikrofon 23, 27 kann jedoch
auch mit dem zugehörigen Analog-Digital-Wandler 25, 29 zu
einer integrierten Baugruppe zusammengefasst werden. Alternativ
dazu können die Analog-Digital-Wandler 25, 29 auch
in die Steuer- oder Regeleinrichtung 15 integriert werden.
Eine nicht gezeigte Ausführungsform weist lediglich das erste
Mikrofon 23 sowie den ersten Analog-Digital-Wandler 25 auf,
während eine weitere nicht gezeigte Ausführungsform
lediglich das zweite Mikrofon 27 sowie den zweiten Analog-Digital-Wandler 29 umfasst.
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Die
Steuer- oder Regeleinrichtung 15 weist ein Speicherelement 33 auf,
in dem mehrere – in der gezeigten Ausführungsform
drei – vordefinierte Sollparametersätze 35 abgelegt
sind. Ferner weist die Steuer- oder Regeleinrichtung 15 Auswahlmittel 37 zur
Auswahl eines Sollparametersatzes Y aus einem der vorgegebenen Sollparametersätze 35 auf.
Der Sollparametersatz Y bildet eine Eingangsgröße
eines Regelelements 39 der Steuer- oder Regeleinrichtung 15.
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Beim
Betrieb des Kraftstoffsystems 11 wird im Kraftstoffhochdruckspeicher 21 gespeicherter Kraftstoff
von der Kraftstoffhochdruckpumpe unter einen hohen Druck gesetzt,
so dass bei einem geöffneten Einspritzventil 17 Kraftstoff
in den zugeordneten Brennraum der Brennkraftmaschine 19 eingespritzt wird.
Die Steuer- oder Regeleinrichtung 15 erzeugt für
jedes Einspritzventil 17 individuelle Ansteuersignale x,
mit welchen die Einspritzventile 17 angesteuert werden.
Hierbei wird das Ansteuersignal x derart gewählt, dass
sich zu einem geeigneten Zeitpunkt eine relativ lang andauernde
Haupteinspritzung ergibt, der eine im Vergleich zur Haupteinspritzung
kurz andauernde Voreinspritzung zeitlich vorgelagert ist. In einer
nicht gezeigten Ausführungsform werden mehrere Voreinspritzungen
durchgeführt.
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In
Abhängigkeit von der zeitlichen Lage der Voreinspritzung
und der Haupteinspritzung ergibt sich ein bestimmtes Betriebsgeräusch
der Brennkraftmaschine 19 bzw. des Kraftfahrzeugs. Mittels der
Mikrofone 23, 27 werden Mikrofonsignale s1, s2 erzeugt, die
den Analog-Digital-Wandlern 25, 29 zugeführt
werden. Die Analog-Digital-Wandler 25, 29 wandeln
die Mikrofonsignale s1, s2 in
entsprechende digitale Signale s1', s2' um, die den Rechenmitteln 26 der
Steuer- oder Regeleinrichtung 15 zugeführt werden.
Hierbei werden von dem ersten Mikrofon 23 insbesondere
die von der Brennkraftmaschine 19 unmittelbar erzeugten
Betriebsgeräusche erfasst, während das zweite
Mikrofon 27 insbesondere Betriebsgeräusche erfasst,
die von Personen im Fahrgastraum 31 wahrnehmbar sind. Vor
allem die vom zweiten Mikrofon 27 erfassten Betriebsgeräusche
werden in vielen Fällen nicht ausschließlich von
der Brennkraftmaschine 19 verursacht. Beispielsweise kann
das vom zweiten Mikrofon 27 erfasste Betriebsgeräusch
außer einer von der Brennkraftmaschine 19 hervorgerufenen
Komponente auch eine von einem Fahrtwind verursachte weitere Komponente
aufweisen. Die Rechenmittel 26 ermitteln in Abhängigkeit
von den digitalen Signalen s1', s2' einen Istparametersatz V, der das Geräuschmerkmal
charakterisiert.
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Die
Auswahlmittel 37 der Steuer- oder Regeleinrichtung 15 wählen
aus den vordefinierten Sollparametersätzen 35 den
Sollparametersatz Y aus und führen diesen dem Regelelement 39 zu.
Dem Regelelement 39 wird außerdem der Istparametersatz
V, der von den Mikrofonsignalen s1 und s2 abhängt, zugeführt. In
Abhängigkeit von den digitalen Signalen s1',
s2' und somit auch in Abhängigkeit
von den Mikrofonsignalen s1, s2 regelt
das Regelelement 39 der Steuer- oder Regeleinrichtung 15 einen
Ansteuerparameter beispielsweise derart, dass sich das Geräuschmerkmal
des Betriebsgeräuschs möglichst wenig von dem
vorgegebenen Geräuschmerkmal unterscheidet. Wie weiter
unten noch genauer dargestellt wird, ist der Ansteuerparameter in
einer Ausgestaltung ein Ansteuerbeginn für die Voreinspritzung. Die
Steuer- oder Regeleinrichtung 15, die Brennkraftmaschine 19 mit
ihren Einspritzventilen 17 sowie die Mikrofone 23, 27 und
die ihnen zugeordnete Analog-Digital-Wandler 25, 29 bilden
also eine geschlossene Regelschleife, wobei die Mikrofonsignale
s1 und s2 bzw. die
entsprechenden digitalen Signale s1', s2' rückgemeldete Signale sind, die
die Regelschleife schließen.
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Im
Folgenden wird anhand der 2 und 3 ein
Verfahren zum Betreiben des Kraftstoffsystems 11, bei dem
die Brennkraftmaschine 19 in Abhängigkeit von
den rückgemeldeten Mikrofonsignalen s1,
s2 geregelt wird, näher erläutert.
Das Verfahren trägt insgesamt das Bezugszeichen 51 und
ist in 2 als Flussdiagramm dargestellt. Nach einem Start 53 des
Verfahrens 51 wird in einem Schritt 55 der Sollwertparametersatz
Y aus den vordefinierten Sollwertparametersätzen 35 mittels
der Auswahlmittel 37 ausgewählt und für
den weiteren Ablauf des Verfahrens 51 vorgegeben. Danach
werden in einem Schritt 57 die Mikrofonsignale s1, s2 erfasst. In
einem nachfolgenden Schritt 59 wird aus den Mikrofonsignalen
s1, s2 der Istparametersatz
V ermittelt, der ein Geräuschmerkmal des tatsächlich
von der Brennkraftmaschine 19 erzeugten Betriebsgeräuschs
ermittelt. Anschließend wird in einem Schritt 61 überprüft,
ob ein Unterschied zwischen dem Istparametersatz V und dem Sollparametersatz
Y vorliegt. Dazu kann eine Größe berechnet werden,
die den Unterschied zwischen dem Istparametersatz V und dem Sollparametersatz
Y charakterisiert. Falls sich der Istparametersatz vom Sollparametersatz
nicht unterscheidet (N), wird zum Schritt 57 verzweigt.
Es kann auch vorgesehen werden, dass auch dann zum Schritt 57 verzweigt
wird, wenn der Unterschied zwischen dem Istparametersatz V und dem
Sollparametersatz Y geringer ist als ein vorgegebener Mindestwert.
Andernfalls (Y) wird in einem Schritt 63 der Ansteuerparameter
zur Ansteuerung des Einspritzventils in Abhängigkeit von
den rückgemeldeten Signalen, nämlich den beiden
Mikrofonsignalen s1, s2,
variiert. Man erkennt anhand der 2, dass
die Schritte 57, 59, 61 und 63 eine
Schleife bilden, die während des Betriebs der Brennkraftmaschine
abgearbeitet wird, wobei der Schritt 63 zum Variieren des
Ansteuerparameters nur dann ausgeführt wird, wenn eine Abweichung
zwischen dem Istparametersatz V und dem Sollparametersatz Y vorliegt
oder – je nach genauer Ausgestaltung des Verfahrens 51 – die
Abweichung größer ist als der Mindestwert oder
dem Mindestwert entspricht. Auf diese Weise wird eine Regelung für
die Brennkraftmaschine 19 bereitgestellt, die eine ständige
Anpassung des Ansteuerparameters während des Betriebs der
Brennkraftmaschine 19 sowohl an alterungsabhängige
oder verschließbedingte Veränderungen der Brennkraftmaschine 19 oder
des Kraftfahrzeugs als auch an sich ändernde Umweltbedingungen
ermöglicht.
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3 zeigt
im Detail, wie in der gezeigten Ausführungsform der Istparametersatz
V aus den rückgemeldeten Mikrofonsignalen s1,
s2 ermittelt wird. In einem Schritt 65 werden
zunächst die beiden Mikrofonsignale s1 und
s2 (bzw. die entsprechenden digitalen Signale
s1' und s2') gefiltert.
Anschließend wird in einem Schritt 67 eine Wavelet-Analyse
zum Detektieren von Zeit-Frequenz-Mustern durchgeführt.
Danach folgt ein Schritt 69, in dem eine Spektralanalyse
unter Verwendung einer Fourier-Transformation durchgeführt
wird, um bestimmte Frequenzanteile zu detektieren. Schließlich
werden im Schritt 71 mittels geeigneter Mustererkennungsverfahren Muster
im Zeitbereich der rückgemeldeten Mikrofonsignale s1, s2 detektiert.
Abweichend hiervon können in einer nicht gezeigten Ausführungsform
alle oder ein Teil der in 3 gezeigten
Schritte 65, 67, 69, 71 vorgesehen
werden, wobei die Reihenfolge der vorgesehenen Schritte an Anforderungen
angepasst werden kann, die sich aus einer konkreten Anwendung des
Verfahrens ergeben.
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Durch
geeignete Ausgestaltung des gezeigten Ausführungsbeispiels
kann eine Vielzahl an Geräuschmerkmalen bei der Regelung
berücksichtigt werden, und es können prinzipiell
beliebige Ansteuerparameter in Abhängigkeit von dem rückgemeldeten
Signal variiert werden. Im Folgenden wird unter Bezug auf die 4 näher
erläutert, wie ein im Folgenden als „Rauheit"
bezeichnetes Geräuschmerkmal in die Regelung einbezogen
werden kann, wobei der Ansteuerbeginn t1 für
die Voreinspritzung als zu variierender Ansteuerparameter dient.
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In
einem oberen Diagramm der 4 ist ein erster
zeitlicher Verlauf 81 eines Drucks p in einem Brennraum
der Brennkraftmaschine 19 dargestellt. Der erste Druckverlauf 81 weist
in der Darstellung von 4 vor und nach einem Zeitpunkt
tZOT, zu dem ein Kolben des Brennraums sich
in einem oberen Totpunkt im Arbeitstakt (Zünd-OT) befindet,
jeweils einen Abschnitt mit relativ hoher Steigung auf. Auch in einem
Bereich zwischen dem Zeitpunkt tZOT des
oberen Totpunkts und einem Maximum 84 ist die Steigung
des ersten Verlaufs 81 relativ hoch. Weiterhin weist der
erste Verlauf 81 in einem schnell fallenden Abschnitt,
der dem Maximum 84 folgt, eine betragsmäßig
hohe Steigung auf. Dahingegen ist die Steigung des ersten Druckverlaufs 81 im
Bereich des oberen Totpunktes tZOT und am
Maximum 84 relativ gering.
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Im
mittleren Diagramm der 4 ist über derselben
Zeitskala das Ansteuersignal x dargestellt. Zum Zeitpunkt t1 wechselt das Ansteuersignal x von einem
inaktiven Zustand L in einen aktiven Zustand H, wodurch das Einspritzventil 17 öffnend
angesteuert wird. Der Zeitpunkt t1 entspricht
einem Ansteuerbeginn für eine Voreinspritzung. Während
der Ansteuerdauer τ für die Voreinspritzung bleibt
das Signal aktiv (H) und wird nach Ablauf der Ansteuerdauer τ zum
Zeitpunkt t2 eines Ansteuerendes für
die Voreinspritzung deaktiviert (L). In einem zeitlichen Abstand Δt
= t3 – t2 nach
dem Ansteuerende t2 wird das Ansteuersignal
x beginnend mit einem Zeitpunkt t3 bis zu
einem Zeitpunkt t4 wieder aktiviert (H),
um das Einspritzventil 17 zur Haupteinspritzung anzusteuern.
Der Zeitpunkt t3 entspricht also einem Ansteuerbeginn
für die Haupteinspritzung, während der Zeitpunkt
t4 einem Ansteuerende für die Haupteinspritzung
entspricht.
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Der
Verlauf des Ansteuersignals x beeinflusst den Druckverlauf in der
Brennkammer. Das Ansteuersignal x führt somit zu dem oben
beschriebenen ersten Druckverlauf 81. Die steil verlaufenden Abschnitte
des ersten Druckverlaufs 81 verursachen einen relativ hohen
Anteil hoher Frequenzen im Spektrum des Betriebsgeräuschs
der Brennkraftmaschine. Ein relativ hoher Anteil an diesen hohen
Frequenzen wird als hartes Betriebsgeräusch der Brennkraftmaschine
wahrgenommen. Je höher der Anteil dieser hohen Frequenzen
am Betriebsgeräusch der Brennkraftmaschine ist, desto ausgeprägter
ist das Merkmal des harten Betriebsgeräuschs vorhanden.
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Ist
dieses Geräuschmerkmal zu stark ausgeprägt, dann
wird der Ansteuerparameter t1, also der Ansteuerbeginn
t1 für die Voreinspritzung unter
Beibehaltung der Ansteuerdauer τ auf einen früheren Zeitpunkt
t1' verschoben, so dass sich ein im unteren Diagramm
dargestellte veränderte erste Ansteuersignal x' ergibt.
Um die Ansteuerdauer τ konstant zu halten, wird auch das
Ansteuerende t2 auf einen früheren
Zeitpunkt t2' verschoben. Daraus ergibt
sich ein vergrößerter zeitlicher Abstand Δt' > Δt zwischen dem
verschobenen Ansteuerende t2' der Voreinspritzung
und dem Ansteuerbeginn t3 der Haupteinspritzung.
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Diese Änderung
des Ansteuerbeginns t1 unter Beibehaltung
der Ansteuerdauer τ für die Voreinspritzung resultiert
in einem zweiten Druckverlauf 89 in der Brennkammer, der
im oberen Diagramm der 4 gestrichelt eingezeichnet
ist. Man erkennt, dass der zweite Druckverlauf 89 insbesondere
im Bereich seines Maximums eine betragsmäßig geringere Steigung
aufweist als der erste Druckverlauf 81. Aufgrund dieser
betragsmäßig geringeren Steigungen wird der Anteil
der hohen Frequenzen am Spektrum des durch den zweiten Druckverlauf 89 hervorgerufenen
Betriebsgeräuschs der Brennkraftmaschine 19 verringert.
Das Betriebsgeräusch wird somit als weniger hartes, d.
h. als weicheres Betriebsgeräusch wahrgenommen. Das Geräuschmerkmal „Rauheit" ist
weniger stark ausgeprägt. Die im erfindungsgemäßen
Verfahren vorgesehene Regelung erlaubt, dass der Anfangszeitpunkt
t1 der Voreinspritzung immer so gewählt
wird, dass das Merkmal der Rauheit des Betriebsgeräuschs
der Brennkraftmaschine unabhängig von den Umweltbedingungen
und dem Alter der Brennkraftmaschine im gewünschten Ausmaß im
Betriebsgeräusch vorhanden ist.
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In
der gezeigten Ausführungsform greift das Verfahren 51 lediglich
in den Ansteuerbeginn t1 und – um
die Ansteuerdauer τ für die Voreinspritzung beizubehalten – in
das Ansteuerende t2 für die Voreinspritzung
ein. Abweichend hiervon kann in einer anderen Ausführungsform
auch die Dauer τ der Voreinspritzung verändert
werden. Weiterhin können auch die Zeitpunkte t3 und/oder
t4 in Abhängigkeit von den rückgemeldeten
Mikrofonsignalen s1 und s2 variiert werden,
so dass sich ein Anfangszeitpunkt und eine Dauer der Haupteinspritzung
verändern. Weiterhin können auch mehrere Voreinspritzungen
vorgesehen werden, deren Anfangszeitpunkte und Dauern mit Hilfe
des Verfahrens 51 geregelt werden können.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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