JP2000054903A - 燃料調量システムの監視方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 燃料調量の精度、特に圧力信号の検出精度を
さらに向上させること。 【解決手段】 圧力に影響する特性量の変化のもとでの
圧力信号の変化に基づいて、エラーの含まれた圧力信号
を識別するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、燃料がポンプを用
いて蓄積器内へ供給され、そこから、制御可能な噴射器
によって内燃機関の燃焼室へ配分され、蓄積器内の圧力
を特徴付ける圧力信号がセンサによって供給される、燃
料調量システムの監視方法および装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ドイツ連邦共和国特許出願 DE-OS 195 4
7 647 明細書からは、燃料がポンプを用いて蓄積器内へ
供給される内燃機関の燃料調量システムの監視方法およ
び装置が公知である。この蓄積器からは燃料が、制御可
能な噴射器を介して内燃機関の燃焼室内へ達する。セン
サは、蓄積器内の圧力を特徴付ける圧力信号を供給して
いる。蓄積器内の圧力は、噴射器の制御のもとで考慮さ
れる。正確な燃料調量は、蓄積器内の圧力の正確な値が
わかっている場合にしか不可能である。

【０００３】通常のコモンレール式システムでは圧力
は、数１００バール〜ほぼ２０００バールの間の範囲に
ある。この範囲内で圧力センサは確実に信号を提供しな
ければならない。圧力センサの欠陥ないしは圧力センサ
のエラーを含んだ信号は、不正確な燃料調量に結び付
く。

【０００４】公知の手法のもとではいわゆるオフセット
エラーのみが識別されるだけである。このことは、測定
された値が全ての作動領域において実際の値から一定の
値だけ偏差することを引き起こすエラーとなり得る。セ
ンサ特性曲線の勾配の変化を引き起こすようなエラー
は、公知のこのような装置を用いて識別することはでき
ない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に述べたような形式の方法および装置において、燃料調
量の精度、特に圧力信号の検出精度をさらに向上させる
ことである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によ
り、圧力に影響する特性量の変化のもとでの圧力信号の
変化に基づいて、エラーの含まれた圧力信号を識別する
ようにして解決される。

【０００７】

【発明の実施の形態】圧力に影響する特性量の変化のも
とでの圧力信号の変化に基づいて、エラーの含まれた圧
力信号が識別されることによって、正確な燃料の調量が
可能となる。圧力センサのドリフトの兆候やエラー、特
にセンサ特性曲線の勾配の変化は確実に識別され、必要
に応じて補正可能である。

【０００８】特に有利には、圧力信号の変化と、圧力に
影響する特性量の変化との間の比が、所定の値の閾値を
越えて偏差している場合には、エラーが識別される。

【０００９】特に、圧力を制御する調整部材に対する制
御信号が、圧力に影響する特性量として利用されると有
利である。なぜならこれらの特性量は、既に制御機器内
に存在するものだからである。

【００１０】２つの閾値を用いることにより、補正の可
能なエラー信号と重大なエラーとの間の区別が可能とな
る。

【００１１】本発明の別の有利な実施例は従属請求項に
記載される。

【００１２】

【実施例】次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳
細に説明する。

【００１３】図１にはコモンレール式システムがブロッ
ク回路図で示されている。符号１００で示されているの
は制御部である。この制御部は、圧力制御回路１０１を
含んでおり、該制御回路はスイッチング手段１０２を起
動制御し、電流測定手段１０３の出力信号が印加されて
いる。電流制御回路１０１は、さらに圧力センサ１１０
の出力信号とさらなるセンサ１０５の出力信号を処理す
る。スイッチング手段１０２の第１の入力側は、電流測
定手段１０３を介して作動電圧源に接続されている。こ
のスイッチング手段１０２の第２の端子は、コイル１１
５にコンタクトしており、その第２の入力側はアースに
接続されている。

【００１４】前記さらなるセンサ１０５とは、内燃機関
の種々の動作状態と、この内燃機関から駆動される車両
の種々の動作状態を検出するセンサである。具体的には
例えば内燃機関の回転数Ｎや、ドライバの意志を特徴付
けるアクセルペダル位置などである。

【００１５】圧力センサ１１０は、レールとも称される
蓄積器１１２内の圧力を検出する。このレールは燃料調
量システムの高圧領域に対応付けられている。レール１
１２は、種々の噴射器（インジェクタ）に接続されてお
り、高圧管路１２２を介して高圧ポンプ１２５にも接続
されている。高圧管路１２２はさらに圧力制御弁１２０
を介して戻し管路１２１にも接続されている。高圧ポン
プ１２５は、予備ポンプ１２７とフィルタ１２９と共に
タンクに接続されている。このタンクは戻し管路１２１
にも接続されている。

【００１６】この装置は以下に述べるように動作する。
予備ポンプ１２７は、燃料をフィルタ１２９を介してタ
ンクから高圧ポンプ１２５へ供給する。この領域は、低
圧領域と称される。高圧ポンプ１２５は、高圧下で燃料
を高圧管路１２２を介してレール１１２に供給する。レ
ール１１２内の圧力とそれに伴う高圧領域内の圧力は、
圧力センサ１１０を用いて検出され、制御部１００に供
給される。

【００１７】圧力センサ１１０から供給された圧力信号
Ｐとさらなるセンサの出力信号に依存して、制御部１０
０は、噴射器１１１に燃料調量を制御する制御信号を印
加する。

【００１８】高圧管路１２２とレール１１２内の圧力は
圧力制御弁１２０を用いて所定の値に設定可能である。
この圧力制御弁１２０は、次のように構成されている。
すなわち高圧領域内の所定の圧力のもとで、戻し管路１
２１までの接続がイネーブルされ、所定の圧力値以下に
低減するまで圧力が減圧されるように構成されている。
この圧力制御弁１２０が接続をイネーブルしている際の
圧力値はコイル１１５によって設定可能である。このコ
イル１１５を流れる電流Ｉおよび/またはこのコイル１
１５に印加される電圧に依存して高圧領域内で種々異な
る圧力値が生じる。

【００１９】圧力の制御は、他の調整部材によっても実
施可能である。そのため選択的にまたは補足的に圧力が
高圧ポンプ１２５の作用によって制御および/または調
整されるようにしてもよい。

【００２０】図に示されているシステムは１例として選
択されたものであり、本願の手法はそれ以外のシステム
においてももちろん用いることができる。

【００２１】レール１１２内の燃料の圧力Ｐは、燃料調
量の精度に対して大きな影響力を有しているので、エラ
ーおよびドリフトに対する圧力センサ１１０の出力信号
Ｐの監視は重要である。

【００２２】センサ特性曲線（これには圧力Ｐの圧力制
御弁１２０の制御信号への依存性も含まれている）の例
は図２に示されている。理想的な特性曲線は、実線で示
されている。実際の特性曲線はヒステリシスを含んでお
りこれは破線で示されている。信号のもとでは測定誤差
に基づいて一点鎖線で示したようなエラーが生じ得る。

【００２３】所定の電流値Ｉ１のもとで許容されるか否
かに関する測定値の妥当性検査が実施されるならば、誤
差が考慮されなければならない。このことは、圧力Ｐの
値が値Ｐ＋ΔＰと値Ｐ−ΔＰの間の許容領域にあること
を意味する。

【００２４】圧力センサの監視は、次のことによって行
われ得る。すなわち所定の電流値のもとでの最小値と最
大値に対し２つの値Ｐ−ΔＰ、Ｐ＋ΔＰを設定すること
によって行われ得る。センサによって測定された圧力Ｐ
はこれらの値と比較される。測定した値が値Ｐ＋ΔＰを
上回るかないしは値Ｐ−ΔＰを下回った場合には、当該
装置が障害のある圧力センサを識別する。特に有利には
前記値Ｐ−ΔＰ、Ｐ＋ΔＰが動作点に依存して、特に内
燃機関の回転数に依存して設定される。この手法の欠点
は、大きな許容偏差に基づいて、誤った診断の回避のた
めに前記値Ｐ−ΔＰ、Ｐ＋ΔＰの間の値範囲を非常に大
きく選択しなければならないことである。

【００２５】圧力センサの変化はこの方法ではほとんど
識別できない。故に圧力センサのエラー監視のための特
に有利な方法が図３に示されている。

【００２６】圧力制御弁の制御信号は、所定の値だけ変
更され、圧力の変化が測定される。この方法のもとでは
差分の大きさのみが監視され、それによって全体の許容
偏差が大幅に低減される。圧力制御弁に対する制御信号
の代わりに、圧力に影響するその他の特性量も変更可能
である。

【００２７】ステップ３００では、検査を実施すること
のできる作動状態が存在しているか否が検査される。そ
のような作動状態とは例えば内燃機関が定常的な作動状
態にある場合に存在する。この場合は作動パラメータが
時間に関してさほど変化しない。

【００２８】そのような作動状態が存在している場合に
は、ステップ３１０において圧力Ｐ１に対する第１の値
が検出される（これは圧力制御弁に対する制御信号Ｉ１
のもとで存在する）。引続きステップ３２０では、制御
によって制御信号に対する第２の値Ｉ２が設定され、圧
力Ｐ２がこの制御信号のもとで検出される。ステップ３
３０では当該装置によって特性曲線の勾配ＳＰが以下の
式に従って算出される。

【００２９】ＳＰ＝(Ｐ２−Ｐ１)／(Ｉ２−Ｉ１) この場合新旧の圧力値の差分は、新旧の制御信号に対す
る比に置かれる。

【００３０】ブロック３４０では勾配に対する目標値Ｓ
ＰＳが種々の作動パラメータ、例えば圧力制御弁の制御
信号に依存して設定される。問合せステップ３５０では
測定された勾配ＳＰと勾配に対する目標値ＳＰＳの間の
偏差の絶対値が第１の閾値Ｓ１よりも大きいか否かが検
査される。第１の閾値Ｓ１よりも大きくない場合には、
問合せステップ３００が新たに行われる。第１の閾値Ｓ
１よりも大きい場合、すなわち勾配が第１の閾値Ｓ１を
越えて期待値ＳＰＳからずれている場合には当該装置が
エラーを識別する。引続き問合せステップ３６０では、
測定された勾配ＳＰと勾配に対する目標値ＳＰＳとの間
の偏差の絶対値が第２の閾値Ｓ２よりも大きいか否かが
検査される。

【００３１】大きい場合には重大なエラーが存在する。
ステップ３８０では相応の手段が講じられ、有利には緊
急モードが導入される。その他のさらなる手段が講じら
れてもよい。それにより例えばエラーメモリがセットさ
れたり、および/またはエラー表示が活動化される。

【００３２】偏差の絶対値が第２の閾値よりも小さいこ
とが問合せによって識別された場合には、ドリフトに由
来する圧力信号が送出される。このことはステップ３７
０において相応の手段が導入されることを意味する。

【００３３】特に有利には、２つの閾値Ｓ１とＳ２が設
けられる。この場合第１の閾値Ｓ１の上回りの際にはセ
ンサのドリフトが識別され、第２の閾値Ｓ２の下回りの
際には、センサの欠陥が識別される。その際第２の閾値
は、絶対値の点で第１の閾値よりも大きな値をとる。

【００３４】簡単な実施形態では１つの閾値Ｓ１のみが
設けられる。この場合には、問合せステップ３６０とス
テップ３７０および３８０が省かれる。

【００３５】特に有利には、センサ特性曲線がいわゆる
オフセットエラーを有しているか否かの付加的な検査が
行われる。これに対しては所定の動作状態において、圧
力信号が期待値と比較される。この比較に依存してエラ
ーの含まれた圧力信号が識別される。この検査は有利に
は、燃料がレール内で完全に緩和されている動作状態に
おいて行われる。これは例えば始動前および/または始
動の際の制御装置の初期化フェーズや、アフターランニ
ングまたはオーバーラン動作状態である。さらにこの検
査は、圧力制御弁が完全に開かれるように制御されてい
る時に行われてもよい。この状態で生じる圧力は既知で
ある。有利には、圧力に作用する調整部材が可及的に小
さな圧力を生じるように制御される。有利には圧力が大
気圧に相応するように制御が行われる。期待値よりも著
しく大きな圧力信号値を受け取った場合には、当該装置
がいわゆるオフセットエラーを識別する。

【００３６】特に有利には既知のドリフトのもとで補正
値が定められる。この補正値は、ドリフトが補償される
ように定められる。これに対して有利には以下に記載す
るような手法が取り入れられる。

【００３７】理論的に期待される基準特性曲線に対して
は以下の関係式が成り立つ。

【００３８】 ＵＮ＝ＵＤＮ＋ＳＰＳ＊Ｐ (１） 前記ＵＮは、圧力Ｐを設定するのに理論的に必要とされ
る制御信号に相応する。この依存性は、勾配ＳＰＳとオ
フセットＵＤＮによって定められる直線によって近似さ
れる。

【００３９】実際の特性曲線に対しては以下の関係式が
成り立つ。

【００４０】 ＵＳ＝ＵＤＳ＋ＳＰ＊Ｐ (２) 前記ＵＳは、圧力Ｐを設定するのに実際に必要とされる
制御信号に相応する。この依存性は、勾配ＳＰとオフセ
ットＵＤＳによって定められる直線によって近似され
る。勾配ＳＰは前述したように求められる。オフセット
の検出に対しては調整部材１２０が次のように制御され
る。すなわち圧力が値０をとるように制御される。これ
に必要な制御信号はオフセット値ＵＤＳとして用いられ
る。

【００４１】エラーＵＦに対しては以下の関係式が成り
立つ。

【００４２】 ＵＦ＝ＵＳ−ＵＮ＝（ＵＤＳ−ＵＮＤ)＋(ＳＰ−ＳＰＳ)＊Ｐ (３) 補正されたセンサ電圧ＵＫＯＲに対しては以下の関係式
が成り立つ。

【００４３】ＵＫＯＲ=ＵＳ−(ＵＤＳ−ＵＤＮ)−(ＳＰ
Ｓ−ＳＰ)*(ＵＳ−ＵＤＳ)/mS 補正されたセンサ電圧と共に圧力Ｐは、センサ基準特性
曲線を用いて制御信号ＵＮＤに基づいて以下の関係式に
従って算出される。

【００４４】Ｐ＝(ＵＫＯＲ−ＵＤＮ)／ＳＰＳ このことは、圧力信号の変化と圧力に作用する特性量の
変化の間の比と、オフセット誤差に基づいて、少なくと
も圧力信号かまたは圧力に作用する特性量の補正が行わ
れることを意味する。

【図面の簡単な説明】

【図１】コモンレールシステムを示したブロック回路図
である。

【図２】圧力センサの特性曲線を示した図である。

【図３】本発明による方法を示したフローチャートであ
る。

【符号の説明】

１００ 制御部 １０１ 圧力制御回路 １０２ スイッチング手段 １０３ 電流測定手段 １０５ センサ １１０ 圧力センサ １１１ 噴射器 １１２ 蓄積器（レール） １２０ 圧力制御弁 １２２ 高圧管路 １２５ 高圧ポンプ １２７ 予備ポンプ １２９ フィルタ １３０ タンク

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ユルゲン ビースター ドイツ連邦共和国 ベーブリンゲン ブン トシューシュトラーセ 21

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の燃料調量システムの監視方法
   であって、燃料がポンプを用いて蓄積器内へ供給され、
   そこから、制御可能な噴射器によって内燃機関の燃焼室
   へ配分され、蓄積器内の圧力を特徴付ける圧力信号がセ
   ンサによって供給される形式のものにおいて、 圧力に影響する特性量の変化のもとでの圧力信号の変化
   に基づいて、エラーの含まれた圧力信号を識別すること
   を特徴とする、燃料調量システムの監視方法。
2. 【請求項２】 圧力信号の変化と、圧力に影響する特性
   量の変化との間の比が、所定の値の閾値を越えて偏差し
   ている場合に、エラーの含まれた圧力信号の識別がなさ
   れる、請求項１記載の燃料調量システムの監視方法。
3. 【請求項３】 圧力を制御する調整部材に対する制御信
   号を、圧力に影響を及ぼす特性量として利用する、請求
   項１または２記載の燃料調量システムの監視方法。
4. 【請求項４】 第１の閾値を超えて偏差している場合に
   はドリフトを識別し、第２の閾値を超えて偏差している
   場合にはセンサの欠陥を識別する、請求項１〜３いずれ
   か１項記載の燃料調量システムの監視方法。
5. 【請求項５】 第１の閾値を超えて偏差している場合
   に、圧力信号が補正される、請求項４記載の燃料調量シ
   ステムの監視方法。
6. 【請求項６】 圧力信号の変化と圧力に影響する特性量
   の変化との間の比と、オフセットエラーに基づいて、少
   なくとも圧力信号かまたは圧力に影響する特性量の補正
   を行う、請求項１〜５いずれか１項記載の燃料調量シス
   テムの監視方法。
7. 【請求項７】 第２の閾値を超えて偏差している場合
   に、緊急作動モードかまたは緊急遮断が実施される、請
   求項４記載の燃料調量システムの監視方法。
8. 【請求項８】 内燃機関の燃料調量システムの監視装置
   であって、燃料を蓄積器に供給するポンプと、燃料を内
   燃機関の燃焼室へ配分する制御可能な噴射器とを有して
   おり、センサによって蓄積器内の圧力を特徴付ける圧力
   信号が供給される形式のものにおいて、 圧力に影響する特性量の変化のもとでの圧力信号の変化
   に基づいて、エラーの含まれた圧力信号を識別する手段
   が設けられていることを特徴とする、燃料調量システム
   の監視装置。