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JP2004183657A - 内燃機関の燃料調量システムの制御方法および装置 - Google Patents

内燃機関の燃料調量システムの制御方法および装置 Download PDF

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Abstract

【課題】制御の品質を向上させ、さらにインジェクタ量の補償にかかる時間を短縮する。
【解決手段】内燃機関の少なくとも１つの駆動状態において開始値から駆動時間を増大するかまたは低減して内燃機関に一定の回転数を生じさせ、一定の回転数の生じた駆動時間を少なくとも１つの駆動状態における最小駆動時間として記憶する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電気的に操作される少なくとも１つのインジェクタの駆動時間により噴射燃料量を定めるために、所定の駆動状態でまず燃料がまさに噴射される最小駆動時間を求める、内燃機関の燃料調量システムの制御方法に関する。
本発明はまた、電気的に操作される少なくとも１つのインジェクタの駆動時間により噴射燃料量を定めるために、所定の駆動状態でまず燃料がまさに噴射される最小駆動時間を求め、内燃機関の少なくとも１つの駆動状態で開始値から駆動時間を増大するかまたは低減し、信号に変化が生じた駆動時間を最小駆動時間として記憶する手段を備えている内燃機関の燃料調量システムの制御装置に関する。
内燃機関の燃料調量システムの制御方法および装置は、例えば独国特許出願公開第１９９４５６１８号明細書に記載されている。この公知の手法では、電気的に操作される少なくとも１つのバルブの駆動時間により噴射燃料量が定められる。所定の駆動状態で燃料がまさに噴射される最小駆動時間が求められる。すなわち、開始値から出発して駆動時間が増大または低減され、ここで噴射を表す信号に変化の生じた時点までの駆動時間が最小駆動時間として記憶される。この手法によれば噴射ノズルの寿命のかぎり噴射量のドリフトをパイロット噴射の領域で補正することができる。
未公開の独国特許出願第１０２１５６１０号明細書にはインジェクタの噴射特性の補正方法およびシステムが記載されている。ここでは品質改善のためにインジェクタ量補償が複数の検査ポイントで行われる。これは有利にはパイロット噴射、アイドリング動作、放出点、全負荷動作の４つのポイントで行われる。
こうしたインジェクタ量補償は必須である。なぜならこの種のインジェクタが機械的な製造誤差のためにそれぞれ異なる量特性マップを有するからである。量特性マップとは噴射量・レール圧・駆動時間の相互関係を表すものである。これにより電気的に定義された制御を行っても個々のインジェクタからは異なる燃料量が燃焼室へ噴射されてしまう。
厳しい排気ガス基準を遵守しつつできる限り燃費を小さくしなければならないので、インジェクタには噴射量に関してきわめて小さな製造誤差しか許されない。インジェクタの誤差の小さい正確な噴射量形成を保証するために、製造後、特徴的な動作点または検査ポイントで噴射量が測定され、クラシフィケーションされる。各クラスは内燃機関の駆動モードとして機関制御装置に既知となっていなければならず、制御プロセスはインジェクタごとにクラスの特徴に適合化される。クラシフィケーション情報は種々のコード（例えばバーコード）としてインジェクタに記憶されたり、インジェクタの抵抗によって表されたり、クリアテキストとして貼付されたりする。
さらにインジェクタに電子記憶手段を設け、クラシフィケーション情報を記憶させることもできる。制御装置はこうした値をインタフェースを介してインジェクタから読み出し、後の動作に利用する。
こうしたインジェクタ量補償法（ＩＭＡ法）は基本的に相関をベースとした手段である。４つの検査ポイントで観察された量補償特性に基づいて相関および外挿により量のドリフトが特性マップとして結論される。
独国特許出願公開第１９９４５６１８号明細書 独国特許出願第１０２１５６１０号明細書（未公開）
本発明の課題は、冒頭に言及した形式のインジェクタ量を補償する方法および装置において、制御の品質を向上させたうえで、さらにインジェクタ量の補償にかかる時間を短縮することである。
この課題は、内燃機関の少なくとも１つの駆動状態において開始値から駆動時間を増大するかまたは低減して内燃機関に一定の回転数を生じさせ、一定の回転数の生じた駆動時間を少なくとも１つの駆動状態における最小駆動時間として記憶することにより解決される。
課題はまた、少なくとも１つの駆動状態で内燃機関に一定の回転数が生じるように駆動時間を増大または低減する手段が設けられていることにより解決される。
本発明のコンセプトはインジェクタ量補償の検査ポイントの数を低減して検査時間を短縮することである。すなわち内燃機関の少なくとも１つの駆動状態において当該の状態に対応する検査ポイントで噴射量を変化させることにより一定の回転数を発生させ、その回転数の生じた駆動時間を最小駆動時間として当該の状態の検査ポイントに対応して記憶する。こうした手法は、特に新しい内燃機関で一定の摩擦比が存在し、一定の回転数が達成されることは所定の噴射量が調量されたことに相応するという知識に基づいている。
本発明の有利な実施形態によれば、駆動時間を変化させることにより一定の回転数を生じさせ、そこで得られる最小駆動時間を内燃機関のアイドリング動作時に求めることとする。この実施形態は本発明がアイドリング制御回路を有する内燃機関で使用される場合に特に有利である。このようなアイドリング制御回路によれば一定のアイドリング回転数を設定することができる。このようにして一定のアイドリング回転数のもとで求められた最小駆動時間は、インジェクタ量補償について、有利には内燃機関の放出点で求められた最小駆動時間を外挿することにより補正され、補正された値がインジェクタまたは機関制御装置に記憶される。
噴射を表す信号として例えば回転不均一性を表すパラメータ、ラムダセンサの出力信号、またはイオン流センサの出力信号などが使用される。さらに信号として量補償制御部のパラメータまたは量補償制御部の出力信号そのものを使用することもできる。
本発明の他の特徴および利点を以下に図示の実施例に則して詳細に説明する。
図１にはコモンレール蓄圧噴射システムの高圧部が示されている。以下では本発明を理解するために重要な主たるコンポーネントのみを説明する。
システムは高圧ポンプ１０を有しており、これは高圧管路１２を介して高圧蓄圧器（レール）１４へ接続されている。高圧蓄圧器１４はさらなる高圧管路１６を介してインジェクタ１８へ接続されている。インジェクタ１８は車両の内燃機関に組み込まれている。図示のシステムは機関制御装置２０によって制御される。機関制御装置２０は特にインジェクタ１８の制御を行う。
インジェクタ１８には個別のインジェクタ１８に関する情報を記憶する装置２２が設けられている。この装置２２に記憶された情報は機関制御装置２０により考慮され、各インジェクタ１８が個別に制御される。有利にはこの情報はインジェクタ１８の量特性マップに対する補正値である。情報を記憶する装置２２は例えばデータメモリであってもよいし、１つまたは複数の電気抵抗（例えばバーコード）や英数字のロックコードなどであってもよく、またインジェクタ１８に配置される半導体集積回路によって実現してもよい。機関制御装置２０は同様に装置２２に記憶された情報を評価する半導体集積回路を有している。
各インジェクタ１８から調量される噴射量はレール圧に依存して機関制御装置２０に記憶された特性マップにおいて設定される。ここでこの特性マップは内燃機関の種々の駆動状態を表す複数の検査ポイント、すなわちパイロット噴射、アイドリング動作、放出点、全負荷に基づいて求められる。これらの検査ポイントでそれぞれ１回ずつ、それ自体周知の手法で（例えば未公開の独国特許出願第１０２１５６１０号明細書に記載されている手法で）量補償が行われる。噴射量はインジェクタ１８の噴射時間、つまり噴射開始から噴射終了までの時間によって定められる。
燃料調量を内燃機関およびインジェクタ１８の全駆動領域（特性マップ）で行えるようにするために、検査ポイントによって定義されるサポート位置のあいだの補償値が補間される。検査ポイントによって定義されるサポート位置以外の補償値は外挿によって求められる。
内燃機関はアイドリング制御回路３０を有しており、その出力信号は機関制御装置２０へ供給される。アイドリング制御回路３０により一定のアイドリング回転数ｎ０が予め設定される。
例えば未公開の独国特許出願第１０２１５６１０号明細書から知られる検査ポイントの全てで量補償プロセスを行わなくてもよく、この点を以下に図２に則して説明する。
まずステップＳ１００でインジェクタ量補償ＩＭＡがそれ自体周知の手法で（例えば未公開の独国特許出願第１０２１５６１０号明細書から知られる手法で）行われる。このインジェクタ量補償は全ての検査ポイントでは行われず、例えばパイロット噴射、放出点、全負荷の３点でのみ行われる。第４の検査ポイントであるアイドリング動作は続いてステップ１２０で、インジェクタ量補償により求められた値に基づいて求められる。これは既知の相関を考慮して例えば放出点‐ＩＭＡ値を外挿することにより行われる。ここで得られた値はさしあたってアイドリング点最小駆動時間として記憶される。
さらにステップＳ１４０でアイドリング制御回路３０により一定のアイドリング回転数ｎ０が調整される。これは設定されたアイドリング回転数ｎ０に差を形成してインジェクタ１８の駆動時間を変化させることにより行われる。つまり所望の目標回転数に達するまで駆動時間が低減および／または増大される。これは特に新しい内燃機関では一定の摩擦比が存在し、一定の目標回転数に達したことによって所定の噴射量が求められるという知識に基づいている。アイドリング回転数ｎ０の生じた時点での駆動時間が求められ、この値がアイドリング点最小駆動時間として例えばインジェクタ１８または機関制御装置２０に記憶される。
このようにしてアイドリング点でのインジェクタの量補償なしにアイドリング点‐ＩＭＡ値が求められる。
一定のアイドリング回転数での最小駆動時間を求め、これを放出点‐ＩＭＡ値の外挿／相関によって補正することにより、予めアイドリング点‐ＩＭＡ値が求められる。ただし本発明はこうしたプロセスに限定されるものではなく、これに代えてまたはこれに加えて他のＩＭＡ検査ポイントを前述したように求めてもよい。これは例えば一定の回転数を形成し、これをＩＭＡ値に基づいて外挿／相関して補正することによって行われる。純粋に基本的には最小駆動時間を求める検査ポイントは一定の回転数を形成することにより特性マップの任意のポイントに置くことができる。このようにして例えば第２のパイロット噴射を補償し、インジェクタ量補償の品質をさらに向上させることができる。
本発明のコモンレールシステムの一部を示す図である。
本発明の方法の実施例のフローチャートである。
符号の説明
１０ 高圧ポンプ
１２、１６ 高圧管路
１４ レール
１８ インジェクタ
２０ 機関制御装置
２２ 情報を記憶する装置
３０ アイドリング制御回路

Claims (7)

  1. 電気的に操作される少なくとも１つのインジェクタの駆動時間により噴射燃料量を定めるために、所定の駆動状態でまず燃料がまさに噴射される最小駆動時間を求める、
    内燃機関の燃料調量システムの制御方法において、
    内燃機関の少なくとも１つの駆動状態において開始値から駆動時間を増大するかまたは低減して内燃機関に一定の回転数を生じさせ、
    一定の回転数の生じた駆動時間を少なくとも１つの駆動状態における最小駆動時間として記憶する
    ことを特徴とする内燃機関の燃料調量システムの制御方法。
  2. 噴射を表す信号に変化が生じるまで駆動時間を増大するかまたは低減し、当該の駆動時間を最小駆動時間として記憶する（インジェクタ量補償）、請求項１記載の方法。
  3. 噴射を表す信号は回転不均一性を表すパラメータ、ラムダセンサの出力信号、イオン流センサの出力信号、量補償制御部のパラメータ、量補償制御部の出力信号のうち１つまたは複数の信号である、請求項２記載の方法。
  4. インジェクタ量補償をパイロット噴射、放出点、全負荷の検査ポイントに対して行う、請求項２または３記載の方法。
  5. 一定の回転数の生じる最小駆動時間を内燃機関のアイドリング動作において求めることとし、駆動時間の増大または低減に用いる開始値をインジェクタ量補償で求められた少なくとも１つの最小噴射時間を外挿することにより求める、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
  6. インジェクタ量補償により内燃機関の放出点で求められた少なくとも１つの最小噴射時間を外挿することにより開始値を求める、請求項５記載の方法。
  7. 電気的に操作される少なくとも１つのインジェクタの駆動時間により噴射燃料量を定めるために、所定の駆動状態でまず燃料がまさに噴射される最小駆動時間を求め、内燃機関の少なくとも１つの駆動状態で開始値から駆動時間を増大するかまたは低減し、信号に変化が生じた駆動時間を最小駆動時間として記憶する手段を備えている
    内燃機関の燃料調量システムの制御装置において、
    少なくとも１つの駆動状態で内燃機関に一定の回転数が生じるように駆動時間を増大または低減する手段が設けられている
    ことを特徴とする内燃機関の燃料調量システムの制御装置。
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