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発明の名称 内燃機関の制御方法および装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開2001−32742(P2001−32742A)
公開日 平成13年2月6日(2001.2.6)
出願番号 特願2000−206950(P2000−206950)
出願日 平成12年7月7日(2000.7.7)
代理人 【識別番号】100061815
【弁理士】
【氏名又は名称】矢野 敏雄 (外4名)
発明者 アンドレアス プフェーフレ / マルティン グロッサー / リューディガー フェーアマン
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 内燃機関の制御方法であって、燃料噴射を少なくとも第1の部分噴射および第2の部分噴射に分割することができ、かつ噴射すべき燃料量から出発して、電気的に操作可能な弁に対する制御持続時間を前以て決めることができ、かつ前記制御持続時間を補正するために少なくとも1つの補正値を定める形式の方法において、前記補正値から出発して、種々異なった重み付けによってすべての部分噴射に対する補正値を前以て決めることができるようにすることを特徴とする制御方法。
【請求項2】 部分噴射の1つは主噴射である請求項1記載の方法。
【請求項3】 部分噴射の1つはパイロット噴射である請求項1なたは2記載の方法。
【請求項4】 部分噴射の1つは後噴射である請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。
【請求項5】 種々異なった部分噴射に対する補正値を種々異なって重み付ける請求項1から4までのいずれか1項記載の方法。
【請求項6】 種々異なった部分噴射に対する重み付け係数を内燃機関の作動状態に依存して前以て決めることができる請求項1から5までのいずれか1項記載の方法。
【請求項7】 内燃機関の制御装置であって、燃料噴射は少なくとも第1の部分噴射および第2の部分噴射に分割することができ、かつ噴射すべき燃料量から出発して、電気的に操作可能な弁に対する制御持続時間を前以て決めることができ、かつ該制御持続時間を補正するために少なくとも1つの補正値を定める手段が設けられている形式の装置において、前記補正値から出発して、種々異なった重み付けによってすべての部分噴射に対する補正値を前以て決める手段が設けられていることを特徴とする制御装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項1の上位概念に記載の内燃機関の制御方法および請求項8の上位概念に記載の内燃機関の制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】内燃機関を制御するための方法および装置は、DE4312586号から公知である。そこには、少なくとも1つの電気的に操作される弁の制御持続時間が噴射すべき燃料量を定める形式の、内燃機関の燃料調量装置の制御方法および装置が記載されている。所定の作動状態において、まさに燃料が噴射される最小制御持続時間が求められる。このために、スタート値から出発して、パイロット噴射の制御持続時間が高められるないし低減される。行われる噴射を特徴付ける、信号の変化が発生すると、瞬時の制御持続時間が最小制御持続時間として記憶されかつ後の調量の際に制御持続時間の補正のために使用される。
【0003】内燃機関を制御するための別の方法および装置は、DE−OS3929747(US5070836)号から公知である。そこでは同様に、最小制御持続時間が突き止められる。このために、パイロット噴射の持続時間は、噴射が行われない値から出発して、応答信号に基づいて、パイロット噴射が行われることが検出されるまでの間高められる。その際主噴射の制御パルスは一定に保持される。最小制御持続時間はシリンダ個別に求められかつ記憶されかつ引き続くパイロット噴射の際に制御持続時間の補正のために使用される。
【0004】この手法で不都合なことは、補正値がパイロット噴射の際にしか求められずかつパイロット噴射の補正のためにしか使用されないと謂うことである。主噴射および後噴射に作用するばらつきはこの方法によっては補正することができない。
【0005】内燃機関を制御するための別の方法および装置は、DE−OS3336028号から公知である。そこではそれぞれのシリンダに、調整部が配属されており、該調整部は個別シリンダから送出されたモーメントを共通の平均値に調整設定する。制御器は実質的に積分部を含んでおり、その際積分部の値が補正値と見なすことができる。もしくはこの求められた積分値から出発して、補正値を求めることができる。
【0006】この補正値は所定の作動状態においてしか求められないもしくは求めることができないこと、およびこれらは主噴射を補正するためにしか使用されないことは不都合である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、噴射系、殊にコモンレール噴射弁の許容偏差を低減することである。
【0008】
【課題を解決するための手段および発明の効果】この課題は請求項1の特徴部分に記載の構成を有する装置および請求項8の特徴部分に記載の構成を有する装置によって解決される。
【0009】本発明の方法および本発明の装置は、従来技術に比して、噴射系における許容偏差が著しく低減されるという利点を有している。許容偏差のこの低減はすべての部分噴射、すなわち殊にパイロット噴射、主噴射および後噴射に作用する。殊に、エージング効果による許容偏差を補償することができる。噴射系の、比較的大きな許容偏差を有している構成要素を使用することができることは特別有利である。というのは、許容偏差は本発明の手法によって補正されるからである。
【0010】本発明の有利でかつ効果的な実施形態および改良例は従属請求項に記載されている。
【0011】
【実施例】次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説明する。
【0012】図1には、内燃機関の燃料調量装置の重要な構成要素がブロック線図にて示されている。内燃機関10には燃料調量ユニット30から所定の燃料量が所定の時点において調量される。種々のセンサ40が内燃機関の作動状態を特徴付けている測定値15を検出し、かつこれらを制御装置20に導く。制御装置20には更に、別のセンサ45の種々異なった出力信号25が供給される。これらは、燃料調量ユニットの状態および/または環境条件を特徴付ける量を検出する。このような量の1つは例えば運転者の希望である。制御装置20は測定値15および別の量25に基づいて、燃料調量ユニット30に印加される制御パルス35を計算する。
【0013】内燃機関は有利には直接噴射および/または自己点火形内燃機関である。燃料調量ユニット30は種々に構成されていて構わない。すなわち例えば燃料調量ユニットとして分配器ポンプを使用することができる。この場合、1つの電磁弁が燃料噴射の時点および/または持続時間を決定する。
【0014】更に、燃料調量ユニットはコモンレールシステムとして実現されていてもよい。ここではポンプが蓄積器にある燃料を圧縮する。この蓄積器から燃料はインジェクタを介して内燃機関の燃焼室に達する。燃料噴射の持続時間および/または開始はインジェクタを用いて制御される。その際インジェクタは有利には電磁弁ないし圧電式アクチュエータを含んでいる。
【0015】シリンダ毎にそれぞれ1つの電気的に操作可能な弁が設けられている。以下、燃料調量に影響を及ぼす電磁弁および/または圧電式アクチュエータは電気的に操作可能な弁と表される。
【0016】制御装置20は公知の方法で、内燃機関に噴射すべき燃料量を計算する。この計算は、例えば回転数n、機関温度、実際の噴射開始および場合によっては、車両の作動状態を特徴付けている更に別の量25のような種々の測定値15に依存して行われる。これら別の量は例えば、走行ペダルの位置または周囲空気の圧力および温度である。更に、例えば変速機制御部のような別の制御ユニットによって、所望のモーメントを前以て定められるようにすることができる。この所望のモーメントは燃料量信号に換算(変換)される。
【0017】それから制御装置20は所望の燃料量を制御パルスに変換する。それからこれらの制御パルスは、燃料調量ユニットの量決定素子に供給される。量決定素子として、電気的に操作される弁が用いられる。この電気的に操作される弁は、弁の開放持続時間によってないし閉鎖持続時間によって噴射すべき燃料量が確定されるように配置されている。
【0018】しばしば、小さな燃料量が、本来の噴射の直前にシリンダに与えられる。これにより、機関の騒音状態を著しく改善することができる。この噴射はパイロット噴射と表されかつ本来の噴射は主噴射と表される。更に、主噴射の後に小さな燃料量が調量されるように設定することができる。その場合これは後噴射と表される。更に、個々の噴射がこれ以上の部分噴射に分割されているように設定することができる。このことは、主噴射、パイロット噴射および/または後噴射がそれぞれ更に複数の部分噴射に分割することができることを意味している。
【0019】このような燃料調量装置において問題なのは、電気的に操作される弁が制御信号が同じである場合に異なった燃料量を調量する可能性があるということである。殊に、燃料がまさに調量されて供給される制御持続時間は種々のファクターに依存している。この極めて短い制御持続時間は最小制御持続時間AD0とも称される。この最小制御持続時間では噴射が行われるが、この最小制御持続時間より短い制御持続時間では噴射は行われない。この最小制御持続時間は、種々のファクター、例えば温度、燃料の種類、寿命および別の影響に依存している。正確な燃料調量を実現することができるようにするために、この最小制御持続時間はわかっていなければならない。
【0020】通例、最小制御持続時間は部分噴射に対する所定の作動状態において求められかつ後続の部分噴射において補正のために使用される。補正値が求められないないし求めることができない部分噴射では通例、補正は行われない。
【0021】本発明によれば、補正値が求められかつすべての部分噴射において使用されるように設定されている。個々の部分噴射における補正値が種々異なって重み付けられるようにすると特別有利である。補正値が内燃機関の作動状態に依存して前以て定めることができるようにすると特別有利である。内燃機関の作動状態は殊に、内燃機関の回転数および/または負荷量および/またはモーメント量および/または噴射すべき燃料量を特徴付けている量によって突き止められる。
【0022】その際噴射すべき燃料量は、主噴射における量または全体の噴射量、すなわちパイロット噴射、主噴射および後噴射から成る和である。燃料量に代わって、制御持続時間を使用することもできる。
【0023】噴射が更なる部分噴射に分割されるとき、この手法は特別有利である。すなわち例えば、主噴射が2つまたは複数の部分噴射に分割されるように設定することができる。相応の手法は、後噴射およびパイロット噴射において設定されているようにすることもできる。更に、補正値の重み付けは同様に内燃機関の作動状態に依存して前以て定めることができるようにすれば有利である。
【0024】本発明の手法は図2に詳細に示されている。
【0025】図1において既に説明した構成要素は対応する参照符号が付されている。センサ40は量予設定部22および補正値予設定部並びに第1の重み付け部221,第2の重み付け部222および第3の重み付け部223に、内燃機関の作動状態を特徴付けている信号を供給する。
【0026】この信号は殊に、内燃機関の回転数nでありかつ噴射すべき燃料量を特徴付けている量である。この量は、例えば負荷信号および/またはモーメント量である。その際この負荷信号ないし噴射すべき燃料量を特徴付けている量は通例、センサによって検出されない。この量は、有利には、制御部20の内部量である。
【0027】センサ40の量に代わって、別のセンサ45の出力信号を、量予設定部22、補正値予設定部24および重み付け部221ないし223に供給することもできる。
【0028】図2に図示の構成要素、殊に補正値予設定部24および量予設定部22は、制御装置20の構成要素である。
【0029】量予設定部22は、パイロット噴射の際に調量されるべき燃料量に相応する信号QVEを第1の換算部201に送出する。更に、量予設定部22は、主噴射の際の燃料の量に相応する信号QHEを第2の換算部202に送出する。更に、量予設定部22は、後噴射の際の燃料量に相応する信号QNEを第3の換算部203に送出する。
【0030】第1の換算部201は論理結合点211に、パイロット噴射の制御持続時間に相応する信号VEを供給する。第2の換算部202は論理結合点212に、主噴射の制御持続時間に相応する信号HEを供給する。第3の換算部203は論理結合点213に、後噴射の制御持続時間に相応する信号NEを供給する。
【0031】論理結合点211の第2入力側には第1の重み付け部221の出力信号KVEが加わる。論理結合点212の第2入力側には第2の重み付け部222の出力信号KHEが加わる。論理結合点213の第2入力側には第3の重み付け部223の出力信号KNEが加わる。重み付け部221ないし223には、補正値予設定部24によって前以て決められる補正値Kが供給される。更に、重み付け部221ないし223には、種々のセンサの出力信号が印加される。
【0032】パイロット噴射の補正された制御持続時間に相応する出力信号VEKは燃料調量ユニット30に達する。相応に、主噴射の補正された制御持続時間に相応する、第2の論理結合点212の出力信号HEKも燃料調量ユニット30に達する。更に、後噴射の補正された制御持続時間に相応する、第3の論理結合点213の出力信号NEKも同様に燃料調量ユニット30に達する。
【0033】図2において、本発明の手法は、燃焼サイクルの噴射が3つの部分噴射に分割されている例に基づいて図示されている。これらは例えばパイロット噴射、主噴射および後噴射である。その際本発明の手法は、示した数の部分噴射に適用されるということではない。これは任意のいずれの数の噴射にも、すなわち2つの部分噴射またはもっと多くの部分噴射にも使用することができる。その際、換算部、論理結合点および重み付け部の数が部分噴射の数に整合されればよいだけである。
【0034】種々の作動特性量から出発して、補正値予設定部24は補正値Kを求める。こ補正値によって噴射持続時間を補正することができる。これら補正値は補正値予設定部24によって求められかつ有利には持続的に記憶される。その際有利には、各シリンダに対して個別の補正値が記憶されるようになっている。特別有利な形態において、補正値は内燃機関の作動状態に依存してファイルされているようになっている。有利には、補正値は回転数nおよび負荷信号に依存して記憶されている。
【0035】補正値の算出は有利には、従来技術に記載されているように行われる。すなわち、例えば噴射が行われない制御持続時間の値から出発して、制御持続時間は、応答信号を用いて噴射が行われることが検出されるまでの間高められる。このようにして求められた、ちょうど噴射が行われる制御持続時間は最小制御持続時間と称される。それからこの最小制御持続時間から出発して、補正値を求めることができる。簡単な実施の形態では、最小制御持続時間は補正値Kであるようになっている。
【0036】量予設定部22は種々の作動特性量から出発して、信号QVE,QHEおよびQNEを計算する。これらはそれぞれ、パイロット噴射、主噴射および後噴射の量を特徴付けるものである。パイロット噴射、主噴射および後噴射に対するこれら量信号は、第1,第2および第3の換算部において制御データに換算される。これら制御持続時間が、パイロット噴射、主噴射および後噴射に対する燃料噴射の持続時間を規定する。
【0037】有利にはここでそれは、燃料調量ユニット30の電気的に操作される弁の制御持続時間である。その際制御持続時間VE,HEおよびNEはそれぞれの論理結合点で補正値Kによって補正される。
【0038】例えば、計算された制御持続時間に更に最小制御持続時間が加算されるようになっている。このようにして求められかつ補正された、パイロット噴射に対する制御持続時間VEK、主噴射に対する制御持続時間HEKおよび後噴射に対する制御持続時間NEKはそれから燃料調量ユニット30に達する。
【0039】許容偏差およびばらつきは個々の部分噴射に対して種々異なって作用するので、本発明によれば、種々の部分噴射に対する補正値は種々異なって重み付けられるようになっている。このことは第1、第2および第3の重み付け部において行われる。このようにして重み付けられた補正値はそれから種々の論理結合点に達する。
【0040】後噴射に対する重み付け係数WN、主噴射に対する重み付け係数WHおよびパイロット噴射に対する重み付け係数WVが内燃機関の殊に回転数および負荷に依存して前以て決められるようになっていることは特別有利である。
【0041】これにより、個々の部分噴射および/または種々異なった作動状態におけるシリンダ背圧の影響を考慮することができる。シリンダ背圧は調量された燃料量に対して大きな影響を持っている。例えば制御持続時間のようなその他のパラメータが同じであっても、シリンダ背圧が大きければ噴射量は比較的小さくなる。




 

 


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