JP4672588B2 - 内燃機関の燃焼騒音算出装置および燃焼騒音制御システム - Google Patents
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Description
内燃機関の筒内圧を検出または推定する筒内圧検出手段を備え、
少なくとも、
圧縮行程から膨張行程の間における筒内圧の最大値と、
燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の最大値と、
燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の一階時間微分値の最大値と、
燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の二階時間微分値の最大値と、
圧縮行程から膨張行程に要する時間と、
に基づいて前記内燃機関における燃焼騒音を算出することを特徴とする。
CN=A×log10(Pmax)n1+B×log10(ΔPmax)n2+C×log10(dΔP/dt)n3+D×log10(d2ΔP/dt2)n4+E×log10(1/Ne)+F・・・式(1)
(ただし、AおよびB、C、D、E、F、n1、n2、n3、n4は係数)
音圧レベル=20log10(P/P0)・・・式(2)
(P:音圧、P0:基準音圧)
精度良く算出することが出来る。
CN=A×log10[(Psub) n1+(Pmain) n1]+B×log10[(ΔPsub)n2+(ΔPmain)n2]+C×log10[(dΔP/dtsub)n3+
(dΔP/dtmain)n3]+D×log10[(d2ΔP/dt2sub)n4+(d2ΔP/dt2main)n4]+E×log10(1/Ne)+F・・・(3)
(ただし、AおよびB、C、D、E、F、n1、n2、n3、n4は係数)
10[(ΔPsub)n2+(ΔPmain)n2]を圧力成分とし、C×log10[(dΔP/dtsub)n3+(dΔP/dtmain)n3]を筒内圧の上昇量の一階時間微分成分としD×log10[(d2ΔP/dt2sub)n4+(d2ΔP/dt2main)n4]を筒内圧の上昇量の二階時間微分成分とし、E×log10(1/Ne)を時間成分とし、各成分の内燃機関における燃焼騒音に対する相関度合いを算出する相関度合い算出手段を備えている。そして、圧力成分および筒内圧の上昇量の一階時間微分成分、筒内圧の上昇量の二階時間微分成分、時間成分のうち内燃機関における燃焼騒音に対する相関度合いがより高い成分を優先的に低減させることで前記燃焼騒音検出装置によって算出される燃焼騒音を所定値以下に制御することを特徴とする。
図1は、本実施例に係る内燃機関及びその燃料系の概略構成を示す図である。内燃機関1は4つの気筒2を有する車両駆動用のディーゼル機関である。内燃機関1の気筒2内にはピストン3が摺動自在に設けられている。
次に、本実施例に係る内燃機関1における燃焼騒音の算出方法について説明する。本実施例では、圧力センサ21によって検出される筒内圧に基づいて、図2に示すような燃焼騒音CNと相関のある複数のパラメータが導出される。
CN=A´×log10[(Psub) n1´+(Pmain) n1´]+B´×log10[(ΔPsub)n2´+(ΔPmain)n2´]+C´×log10[(dΔP/dt
sub)n3´+(dΔP/dtmain)n3´]+D´×log10[(d2ΔP/dt2sub)n4´+(d2ΔP/dt2main)n4´]+E´×log10(1
/Ne)+F´・・・(3)´
尚、上記においては、一燃焼サイクル中における副燃料噴射が一回の場合について説明したが、副燃料噴射は二回以上実行されても良い。この場合も、副燃料噴射が一回の場合と同様、各燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の一階時間微分値の各最大値および筒内圧の上昇量の二階時間微分値の各最大値をパラメータとして燃焼騒音を算出する。これにより、一燃焼サイクル中に副燃料噴射が複数回実行される場合においても、内燃機関1の運転状態に関わらず該燃焼騒音をより精度良く算出することが出来る。
CN=A´´×log10(Pmain)n1´´+B´´×log10(ΔPmain)n2´´+C´´×log10(dΔP/dtmain)n3´´+D´´×log10[(d2ΔP/dt2main)n4´´+E´´×log10(1/Ne)+F´´・・・(1)´
料の燃焼による筒内圧の上昇量の三階以上の高階時間微分の最大値をもパラメータとして内燃機関1における燃焼騒音を算出しても良い。
CN=A´´´×log10[(Psub) n1´´´+(Pmain)n1´´´]+B´´´×log10[(ΔPsub)n2´´´+(ΔPmain)n2´´´]+C´´´×log10[(dΔP/dtsub)n3´´´+(dΔP/dtmain)n3´´´]+D´´´×log10[(d2ΔP/dt2sub)n4´´´+(d2ΔP/dt2main)n4´´´]+G×log10[(d3ΔP/dt3sub)n5+(d3ΔP/dt3main)n5]+E´´´×log10(1/Ne)+F´´´・・・(4)
本実施例では、燃焼騒音を許容範囲の上限値以下に抑えるべく燃焼騒音低減制御が行われる。本実施例に係る燃焼騒音低減制御が実行される場合、上記式(3)´における、
A´×log10[(Psub) n1´+(Pmain)n1´]+B´×log10[(ΔP
sub)n2´+(ΔPmain)n2´]を圧力成分とし、
C´×log10[(dΔP/dtsub)n3´+(dΔP/dtmain)n3´]を筒内圧の上昇量の一階時間微分成分とし、
D´×log10[(d2ΔP/dt2sub)n4´+(d2ΔP/dt2main)n4´]を筒内圧の上昇量の二階時間微分成分とし、
E´×log10(1/Ne)を時間成分として、
各成分の燃焼騒音に対する相関度合いが算出される。
時間微分成分の燃焼騒音に対する相関度合いが37%、筒内圧の上昇量の二階時間微分成分の燃焼騒音に対する相関度合いが21.8%、時間成分の燃焼騒音に対する相関度合いが27.5%である場合、筒内圧の上昇量の一階時間微分成分を優先的に低減させるように燃料噴射弁10による燃料噴射パターンを制御する。
次に、本実施例に係る燃焼騒低減制御の制御ルーチンについて図6に示すフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンはECU20に予め記憶されており、内燃機関1の運転中、所定間隔で繰り返されるルーチンである。
尚、内燃機関1での燃料噴射が主燃料噴射のみよって実行される場合、上記式(1)´における、
A´´×log10(Pmain)n1´´+B´´×log10(ΔPmain)n2´´を圧力成分とし、
C´´×log10(dP/dtmain)n3´´を筒内圧の上昇量の一階時間微分成分とし、
D´´×log10[(dP2/dt2main)n4´´を筒内圧の上昇量の二階時間微分成分とし、
E´´×log10(1/Ne)を時間成分として、
各成分の燃焼騒音に対する相関度合いが算出される。
G×log10[(d3ΔP/dt3sub)n5+(d3ΔP/dt3main)n5]を筒内圧の上昇量の三階時間微分成分とする。そして、この三階時間微分成分をも含めて各成分の燃焼騒音に対する相関度合いを算出する。
2・・・気筒
10・・燃料噴射弁
11・・燃料供給枝管
12・・コモンレール
13・・燃料供給管
14・・燃料タンク
15・・燃料ポンプ
20・・ECU
21・・圧力センサ
23・・クランクポジションセンサ
Claims (8)
- 内燃機関の筒内圧を検出または推定する筒内圧検出手段を備え、
少なくとも、
圧縮行程から膨張行程の間における筒内圧の最大値と、
燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の最大値と、
燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の一階時間微分値の最大値と、
燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の二階時間微分値の最大値と、
圧縮行程から膨張行程に要する時間と、
に基づいて前記内燃機関における燃焼騒音を算出することを特徴とする内燃機関の燃焼騒音算出装置。 - 前記内燃機関おける燃焼騒音をCNとし、
圧縮行程から膨張行程の間における筒内圧の最大値をPmaxとし、
燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の最大値をΔPmaxとし、
燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の一階時間微分値の最大値をdΔP/dtとし、
燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の二階時間微分値の最大値をd2ΔP/dt2とし、
前記内燃機関の機関回転数をNeとしたときに、
CN=A×log10(Pmax)n1+B×log10(ΔPmax)n2+C×log10(dΔP/dt)n3+D×log10(d2ΔP/dt2)n4+E×log10(1/Ne)+F
(ただし、AおよびB、C、D、E、F、n1、n2、n3、n4は係数)
で表される式から前記内燃機関における燃焼騒音を算出することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の燃焼騒音算出装置。 - 前記内燃機関において一燃焼サイクル中に燃料噴射が複数回実行される場合、各燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の一階時間微分値の各最大値および筒内圧の上昇量の二階時間微分値の各最大値に基づいて、前記内燃機関における燃焼騒音を算出することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の燃焼騒音算出装置。
- 前記内燃機関において、主燃料噴射および該主燃料噴射より前の時期であって噴射された燃料が燃焼に供される時期に実行される副燃料噴射によって燃料噴射が行われ、
前記内燃機関おける燃焼騒音をCNとし、
副燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼による筒内圧の最大値をPsubとし、
主燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼による筒内圧の最大値をPmainとし、
副燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の最大値をΔPsubとし、
主燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の最大値をΔPmainとし、
副燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の一階時間微分値の最大値をdΔP/dtsubとし、
主燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の一階時間微分値の最大値をdΔP/dtmainとし、
副燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の二階時間微分値の最大値をd2ΔP/dt2subとし、
主燃料噴射によって噴射された燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の二階時間微分値の最大値をd2ΔP/dt2mainとし、
前記内燃機関の機関回転数をNeとしたときに、
CN=A×log10[(Psub) n1+(Pmain) n1]+B×log10[(ΔPsub)n2+(ΔPmain)n2]+C×log10[(dΔP/dtsub)n3+(dΔP/dt
main)n3]+D×log10[(d2ΔP/dt2sub)n4+(d2ΔP/dt2main)n4]+E×log10(1/Ne)+F
(ただし、AおよびB、C、D、E、F、n1、n2、n3、n4は係数)
で表される式から前記内燃機関における燃焼騒音を算出することを特徴とする請求項3記載の内燃機関の燃焼騒音算出装置。 - さらに、燃料の燃焼による筒内圧の上昇量の三階以上の高階時間微分値の最大値に基づいて前記内燃機関における燃焼騒音を算出することを特徴とする請求項1または3記載の内燃機関の燃焼騒音算出装置。
- 請求項2記載の内燃機関の燃焼騒音算出装置と、
A×log10(Pmax)n1+B×log10(ΔPmax)n2を圧力成分とし、
C×log10(dΔP/dt)n3を筒内圧の上昇量の一階時間微分成分とし、
D×log10(d2ΔP/dt2)n4を筒内圧の上昇量の二階時間微分成分とし、
E×log10(1/Ne)を時間成分とし、
各成分の前記内燃機関における燃焼騒音に対する相関度合いを算出する相関度合い算出手段と、を備え、
前記圧力成分および前記筒内圧の上昇量の一階時間微分成分、前記筒内圧の上昇量の二階時間微分成分、前記時間成分のうち前記内燃機関における燃焼騒音に対する相関度合いがより高い成分を優先的に低減させることで、前記燃焼騒音検出装置によって算出される燃焼騒音を所定値以下に制御することを特徴とする内燃機関の燃焼騒音制御システム。 - 請求項4記載の内燃機関の燃焼騒音算出装置と、
A×log10[(Psub) n1+(Pmain) n1]+B×log10[(ΔPsub)n2+(ΔPmain)n2]を圧力成分とし、
C×log10[(dΔP/dtsub)n3+(dΔP/dtmain)n3]を筒内圧の上昇量の一階時間微分成分とし、
D×log10[(d2ΔP/dt2sub)n4+(d2ΔP/dt2main)n4]を筒内圧の上昇量の二階時間微分成分とし、
E×log10(1/Ne)を時間成分とし、
各成分の前記内燃機関における燃焼騒音に対する相関度合いを算出する相関度合い算出手段と、を備え、
前記圧力成分および前記筒内圧の上昇量の一階時間微分成分、前記筒内圧の上昇量の二階時間微分成分、前記時間成分のうち前記内燃機関における燃焼騒音に対する相関度合いがより高い成分を優先的に低減させることで前記燃焼騒音検出装置によって算出される燃焼騒音を所定値以下に制御することを特徴とする内燃機関の燃焼騒音制御システム。 - 前記時間成分を除いた前記各成分のうち前記内燃機関における燃焼騒音に対する相関度合いがより高い成分を優先的に低減させることで前記燃焼騒音検出装置によって算出される燃焼騒音を前記所定値以下に制御することを特徴とする請求項6または7記載の内燃機関の燃焼騒音制御システム。
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