JP2001193545A - 内燃機関を運転する方法 - Google Patents
内燃機関を運転する方法Info
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- F02D41/30—Controlling fuel injection
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- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
- Control Of Electric Motors In General (AREA)
- Control Of Direct Current Motors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 可能な限り僅かな演算手間で、できるだけ正
確な噴射期間を検出することができるようにする。 【解決手段】 中間の燃料圧を検出するようにした。
確な噴射期間を検出することができるようにする。 【解決手段】 中間の燃料圧を検出するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、特に自動車の内燃
機関を運転する方法であって、燃料を、圧縮段階の間に
成層燃焼運転で燃焼室内へ噴射し、成層燃焼運転におけ
る噴射期間を、燃料に作用する燃料圧と、燃焼室内に存
在する燃焼室圧との間の圧力差に関連して検出する形式
のものに関する。さらに、本発明は、特に自動車の内燃
機関であって、燃焼室が設けられており、該燃焼室内へ
燃料が、圧縮段階の間に成層燃焼運転で噴射可能であ
り、また、成層燃焼運転における噴射期間を、燃料に作
用する燃料圧と、燃焼室内に存在する燃焼室圧との間の
圧力差に関連して検出するための制御装置が設けられて
いる形式のものに関する。さらに、本発明は、特に自動
車の内燃機関のための制御装置であって、内燃機関に燃
焼室が設けられており、該燃焼室内へ燃料が、圧縮段階
の間に成層燃焼運転で噴射可能であり、制御装置が、成
層燃焼運転における噴射期間を、燃料に作用する燃料圧
と、燃焼室内に存在する燃焼室圧との間の圧力差に関連
して検出するため設けられている形式のものに関する。
機関を運転する方法であって、燃料を、圧縮段階の間に
成層燃焼運転で燃焼室内へ噴射し、成層燃焼運転におけ
る噴射期間を、燃料に作用する燃料圧と、燃焼室内に存
在する燃焼室圧との間の圧力差に関連して検出する形式
のものに関する。さらに、本発明は、特に自動車の内燃
機関であって、燃焼室が設けられており、該燃焼室内へ
燃料が、圧縮段階の間に成層燃焼運転で噴射可能であ
り、また、成層燃焼運転における噴射期間を、燃料に作
用する燃料圧と、燃焼室内に存在する燃焼室圧との間の
圧力差に関連して検出するための制御装置が設けられて
いる形式のものに関する。さらに、本発明は、特に自動
車の内燃機関のための制御装置であって、内燃機関に燃
焼室が設けられており、該燃焼室内へ燃料が、圧縮段階
の間に成層燃焼運転で噴射可能であり、制御装置が、成
層燃焼運転における噴射期間を、燃料に作用する燃料圧
と、燃焼室内に存在する燃焼室圧との間の圧力差に関連
して検出するため設けられている形式のものに関する。
【０００２】
【従来の技術】このような形式の方法、このような形式
の内燃機関およびこのような形式の制御装置は、いわゆ
る「ガソリン直接噴射」によって、ドイツ連邦共和国特
許出願公開第１９６４５７１５号明細書に基づき公知で
ある。ガソリン直接噴射では燃料が、吸気段階の間に均
質燃焼運転でかつ圧縮段階の間に層状燃焼運転もしくは
成層燃焼運転で内燃機関の燃焼室内に噴射される。均質
燃焼運転は、有利には内燃機関の全負荷運転のために設
定されているのに対して、成層燃焼運転はアイドリング
運転または部分負荷運転のために適している。
の内燃機関およびこのような形式の制御装置は、いわゆ
る「ガソリン直接噴射」によって、ドイツ連邦共和国特
許出願公開第１９６４５７１５号明細書に基づき公知で
ある。ガソリン直接噴射では燃料が、吸気段階の間に均
質燃焼運転でかつ圧縮段階の間に層状燃焼運転もしくは
成層燃焼運転で内燃機関の燃焼室内に噴射される。均質
燃焼運転は、有利には内燃機関の全負荷運転のために設
定されているのに対して、成層燃焼運転はアイドリング
運転または部分負荷運転のために適している。
【０００３】燃焼室内に噴射したい燃料質量は、内燃機
関に加えられる負荷と、内燃機関の、その他の運転量と
に関連して、制御装置によって算出される。この噴射し
たい燃料質量は、定常の条件下で、噴射したい燃料質量
に相当することが望ましい基本噴射期間（Ｂａｓｉｓ−
Ｅｉｎｓｐｒｉｔｚｄａｕｅｒ）に換算される。しか
し、噴射弁の開放時に圧力比率が変化することに基づ
き、定常の条件から出発することができない。したがっ
て、さらに別の演算ステップで基本噴射期間が、燃焼室
圧と燃料圧との間の圧力差に関連して、修正された噴射
期間に換算される。その後、この修正された噴射期間を
用いて、内燃機関の噴射弁が作動制御される。
関に加えられる負荷と、内燃機関の、その他の運転量と
に関連して、制御装置によって算出される。この噴射し
たい燃料質量は、定常の条件下で、噴射したい燃料質量
に相当することが望ましい基本噴射期間（Ｂａｓｉｓ−
Ｅｉｎｓｐｒｉｔｚｄａｕｅｒ）に換算される。しか
し、噴射弁の開放時に圧力比率が変化することに基づ
き、定常の条件から出発することができない。したがっ
て、さらに別の演算ステップで基本噴射期間が、燃焼室
圧と燃料圧との間の圧力差に関連して、修正された噴射
期間に換算される。その後、この修正された噴射期間を
用いて、内燃機関の噴射弁が作動制御される。
【０００４】この噴射期間の検出における手段は、制御
装置の、高い演算手間を必要とし、さらに、物理的に正
確でない。
装置の、高い演算手間を必要とし、さらに、物理的に正
確でない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、内燃
機関を運転する方法を改善して、可能な限り僅かな演算
手間で、できるだけ正確な噴射期間を検出することがで
きるようにすることである。
機関を運転する方法を改善して、可能な限り僅かな演算
手間で、できるだけ正確な噴射期間を検出することがで
きるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明の方法では、中間の燃料圧を検出するようにし
た。さらに、前記課題を解決するために本発明の内燃機
関および制御装置では、中間の燃料圧が検出可能である
ようにした。
に本発明の方法では、中間の燃料圧を検出するようにし
た。さらに、前記課題を解決するために本発明の内燃機
関および制御装置では、中間の燃料圧が検出可能である
ようにした。
【０００７】
【発明の効果】中間の燃料圧の、本発明による検出によ
って、算出された噴射期間を付加的な演算ステップで修
正することがもはや不要となる。この修正のために今ま
で必要であった、燃料圧と燃焼室圧との間の圧力差の観
測と、これに関連した演算手間とがもはや必要なくな
る。本発明において総体的に、噴射期間を中間の燃料圧
に基づき検出するための全ての演算を実施することが可
能となる。このことは、演算の著しい簡略化ひいては演
算時間の十分な節約を意味している。
って、算出された噴射期間を付加的な演算ステップで修
正することがもはや不要となる。この修正のために今ま
で必要であった、燃料圧と燃焼室圧との間の圧力差の観
測と、これに関連した演算手間とがもはや必要なくな
る。本発明において総体的に、噴射期間を中間の燃料圧
に基づき検出するための全ての演算を実施することが可
能となる。このことは、演算の著しい簡略化ひいては演
算時間の十分な節約を意味している。
【０００８】同時に、中間の燃料圧を本発明により検出
しかつこの中間の燃料圧を、内燃機関を引き続き制御し
かつ／またはコントロールするために使用する場合に、
重要な影響因子となる全ての特性量を考慮することが可
能となるので、本発明によって、噴射期間の算出時の、
高い精度が獲得される。
しかつこの中間の燃料圧を、内燃機関を引き続き制御し
かつ／またはコントロールするために使用する場合に、
重要な影響因子となる全ての特性量を考慮することが可
能となるので、本発明によって、噴射期間の算出時の、
高い精度が獲得される。
【０００９】本発明の有利な変化形では、中間の燃料圧
が、燃料アキュムレータに対応配置された圧力センサを
用いて測定される。通常、このような圧力センサはすで
に存在しているので、これによって、構成部分のための
付加的な費用を節約することができる。
が、燃料アキュムレータに対応配置された圧力センサを
用いて測定される。通常、このような圧力センサはすで
に存在しているので、これによって、構成部分のための
付加的な費用を節約することができる。
【００１０】本発明のさらに有利な変化形では、燃料に
作用する燃料圧が中間の燃料圧に制御されかつ／コント
ロールされる。これによって、本発明により噴射期間の
算出時に使用される中間の燃料圧がほぼ一定に維持され
るということが保証される。これによって、噴射期間の
算出の精度が著しく向上する。
作用する燃料圧が中間の燃料圧に制御されかつ／コント
ロールされる。これによって、本発明により噴射期間の
算出時に使用される中間の燃料圧がほぼ一定に維持され
るということが保証される。これによって、噴射期間の
算出の精度が著しく向上する。
【００１１】中間の燃料圧が噴射の中間に存在している
ように燃料圧が制御されかつ／コントロールされると特
に有利である。これによっても、本発明の精度が改善さ
れる。
ように燃料圧が制御されかつ／コントロールされると特
に有利である。これによっても、本発明の精度が改善さ
れる。
【００１２】本発明の別の有利な変化形では、燃焼室圧
がモデルに基づき検出される。このことは、有利にはポ
リトロープ圧縮に基づき実施することができる。この場
合、吸気管圧が、特に吸気管に対応配置された圧力セン
サを用いて検出されると有利であり得る。これに対して
選択的に、吸気管圧を、内燃機関の運転量に基づく、相
応するモデルを用いて検出することもできる。
がモデルに基づき検出される。このことは、有利にはポ
リトロープ圧縮に基づき実施することができる。この場
合、吸気管圧が、特に吸気管に対応配置された圧力セン
サを用いて検出されると有利であり得る。これに対して
選択的に、吸気管圧を、内燃機関の運転量に基づく、相
応するモデルを用いて検出することもできる。
【００１３】本発明の有利な変化態様では、噴射期間
が、中間の燃料圧と、燃焼室圧と、噴射したい燃料質量
とに関連して検出される。このことは、極めて僅かな演
算手間を有しかつひいては制御装置によって特に迅速に
実施することができる演算形式を成している。これによ
って、本発明により、噴射したい燃料質量を、特に迅速
であるにもかかわらず極めて正確に、対応する噴射期間
に換算することが可能となる。
が、中間の燃料圧と、燃焼室圧と、噴射したい燃料質量
とに関連して検出される。このことは、極めて僅かな演
算手間を有しかつひいては制御装置によって特に迅速に
実施することができる演算形式を成している。これによ
って、本発明により、噴射したい燃料質量を、特に迅速
であるにもかかわらず極めて正確に、対応する噴射期間
に換算することが可能となる。
【００１４】本発明による方法が、特に自動車の内燃機
関の制御装置のために設けられた制御素子の形で実現さ
れることが特に重要である。この場合、制御素子には、
演算装置、特にマイクロプロッセサで実行可能であり、
かつ本発明による方法を実施するために適しているプロ
グラムが記憶されている。すなわち、この場合、本発明
は、制御素子に記憶されたプログラムによって実現され
るので、このプログラムを備えた制御素子は、方法（こ
の方法を実施するために前記プログラムが適している）
と同様に本発明を成している。制御素子として特に、電
気的な記憶媒体、たとえばリード・オンリ・メモリまた
はフラッシュ・メモリを使用することができる。
関の制御装置のために設けられた制御素子の形で実現さ
れることが特に重要である。この場合、制御素子には、
演算装置、特にマイクロプロッセサで実行可能であり、
かつ本発明による方法を実施するために適しているプロ
グラムが記憶されている。すなわち、この場合、本発明
は、制御素子に記憶されたプログラムによって実現され
るので、このプログラムを備えた制御素子は、方法（こ
の方法を実施するために前記プログラムが適している）
と同様に本発明を成している。制御素子として特に、電
気的な記憶媒体、たとえばリード・オンリ・メモリまた
はフラッシュ・メモリを使用することができる。
【００１５】本発明のさらに別の特徴、使用可能性およ
び利点は、以下に図面につき説明する本発明の実施の形
態から明らかとなる。説明または図示した全ての特徴は
それ自体または任意の組み合わせの形で本発明の対象を
成している。
び利点は、以下に図面につき説明する本発明の実施の形
態から明らかとなる。説明または図示した全ての特徴は
それ自体または任意の組み合わせの形で本発明の対象を
成している。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。
面につき詳しく説明する。
【００１７】図１には、自動車の内燃機関１が示してあ
る。この内燃機関１では、ピストン２がシリンダ３内で
往復運動可能である。このシリンダ３には燃焼室４が設
けられており、この燃焼室４は特に、ピストン２と、吸
気弁５と、排気弁６とによって仕切られている。吸気弁
５には吸気管７が連結されており、排気弁６には排気管
８が連結されている。
る。この内燃機関１では、ピストン２がシリンダ３内で
往復運動可能である。このシリンダ３には燃焼室４が設
けられており、この燃焼室４は特に、ピストン２と、吸
気弁５と、排気弁６とによって仕切られている。吸気弁
５には吸気管７が連結されており、排気弁６には排気管
８が連結されている。
【００１８】吸気弁５および排気弁６の領域では、噴射
弁９と点火プラグ１０とが燃焼室４内へ突入している。
噴射弁９を介して、燃料を燃焼室４内へ噴射することが
できる。点火プラグ１０を用いて、燃焼室４内の燃料を
点火することができる。
弁９と点火プラグ１０とが燃焼室４内へ突入している。
噴射弁９を介して、燃料を燃焼室４内へ噴射することが
できる。点火プラグ１０を用いて、燃焼室４内の燃料を
点火することができる。
【００１９】吸気管７内には、旋回可能なスロットルバ
ルブ１１が収納されており、このスロットルバルブ１１
を介して吸気管７に空気が供給可能である。供給される
空気の量はスロットルバルブ１１の角度位置に関連して
いる。排気管８内には、触媒１２が収納されており、こ
の触媒１２は、燃料の燃焼によって発生した排ガスを清
浄するために働く。
ルブ１１が収納されており、このスロットルバルブ１１
を介して吸気管７に空気が供給可能である。供給される
空気の量はスロットルバルブ１１の角度位置に関連して
いる。排気管８内には、触媒１２が収納されており、こ
の触媒１２は、燃料の燃焼によって発生した排ガスを清
浄するために働く。
【００２０】排気管８からは、排ガス戻し案内管１３が
吸気管７に戻し案内されている。排ガス戻し案内管１３
内には、排ガス戻し案内弁１４が収納されており、この
排ガス戻し案内弁１４を用いて、吸気管７に戻し案内さ
れる排ガスの量を調整することができる。排ガス戻し案
内管１３と排ガス戻し案内弁１４とは、いわゆる「排ガ
ス再循環装置」を形成している。この排ガス再循環装置
は、それ自体設けられていてよいが、必ずしも設けられ
ている必要はない。
吸気管７に戻し案内されている。排ガス戻し案内管１３
内には、排ガス戻し案内弁１４が収納されており、この
排ガス戻し案内弁１４を用いて、吸気管７に戻し案内さ
れる排ガスの量を調整することができる。排ガス戻し案
内管１３と排ガス戻し案内弁１４とは、いわゆる「排ガ
ス再循環装置」を形成している。この排ガス再循環装置
は、それ自体設けられていてよいが、必ずしも設けられ
ている必要はない。
【００２１】燃料タンク１５からは、タンク空気抜き管
路１６が吸気管７に通じている。タンク空気抜き管路１
６内には、タンク空気抜き弁１７が収納されており、こ
のタンク空気抜き弁１７を用いて、燃料タンク１５から
吸気管７に供給される燃料蒸気の量が調整可能である。
タンク空気抜き管路１６とタンク空気抜き弁１７とは、
いわゆる「タンク空気抜き装置」、つまり「燃料蒸気排
出防止装置」を形成している。この燃料蒸気排出防止装
置は、それ自体設けられていてよいが、必ずしも設けら
れている必要はない。
路１６が吸気管７に通じている。タンク空気抜き管路１
６内には、タンク空気抜き弁１７が収納されており、こ
のタンク空気抜き弁１７を用いて、燃料タンク１５から
吸気管７に供給される燃料蒸気の量が調整可能である。
タンク空気抜き管路１６とタンク空気抜き弁１７とは、
いわゆる「タンク空気抜き装置」、つまり「燃料蒸気排
出防止装置」を形成している。この燃料蒸気排出防止装
置は、それ自体設けられていてよいが、必ずしも設けら
れている必要はない。
【００２２】ピストン２は、燃焼室４内での燃料の燃焼
によって往復運動にもたらされ、この往復運動はクラン
クシャフト（図示せず）に伝達され、そして、クランク
シャフトにトルクを加える。
によって往復運動にもたらされ、この往復運動はクラン
クシャフト（図示せず）に伝達され、そして、クランク
シャフトにトルクを加える。
【００２３】制御装置１８は、内燃機関１の、複数のセ
ンサによって測定された運転量を表す入力信号１９によ
って負荷される。たとえば、制御装置１８は、空気質量
センサ、λセンサ（空気過剰率センサ）、回転数センサ
等に接続されている。さらに、制御装置１８はアクセル
ペダルセンサに接続されている。このアクセルペダルセ
ンサは、運転者によって操作可能なアクセルペダルの位
置、ひいては要求されたトルクを表す信号を発生させ
る。制御装置１８は出力信号２０を形成し、この出力信
号２０によって、アクチュエータもしくは作動装置を介
して内燃機関１の特性に影響を与えることができる。た
とえば、制御装置１８は、噴射弁９と、点火プラグ１０
と、スロットルバルブ１１等に接続されていて、これら
の構成部分を制御するために必要となる信号を発生させ
る。
ンサによって測定された運転量を表す入力信号１９によ
って負荷される。たとえば、制御装置１８は、空気質量
センサ、λセンサ（空気過剰率センサ）、回転数センサ
等に接続されている。さらに、制御装置１８はアクセル
ペダルセンサに接続されている。このアクセルペダルセ
ンサは、運転者によって操作可能なアクセルペダルの位
置、ひいては要求されたトルクを表す信号を発生させ
る。制御装置１８は出力信号２０を形成し、この出力信
号２０によって、アクチュエータもしくは作動装置を介
して内燃機関１の特性に影響を与えることができる。た
とえば、制御装置１８は、噴射弁９と、点火プラグ１０
と、スロットルバルブ１１等に接続されていて、これら
の構成部分を制御するために必要となる信号を発生させ
る。
【００２４】特に制御装置１８は、内燃機関１の種々の
運転量を制御しかつ／またはコントロールするために設
けられている。たとえば、噴射弁９によって燃焼室４内
に噴射された燃料質量は制御装置１８によって特に、少
ない燃料消費量および／または少ない有害物質発生量が
達成されるように制御されかつ／またはコントロールさ
れる。この目的のためには、制御装置１８にマイクロプ
ロッセサが設けられている。このマイクロプロッセサは
記憶媒体、特にフッラシュメモリ内に、前記制御および
／または前記コントロールを実施するために適したプロ
グラムを記憶している。
運転量を制御しかつ／またはコントロールするために設
けられている。たとえば、噴射弁９によって燃焼室４内
に噴射された燃料質量は制御装置１８によって特に、少
ない燃料消費量および／または少ない有害物質発生量が
達成されるように制御されかつ／またはコントロールさ
れる。この目的のためには、制御装置１８にマイクロプ
ロッセサが設けられている。このマイクロプロッセサは
記憶媒体、特にフッラシュメモリ内に、前記制御および
／または前記コントロールを実施するために適したプロ
グラムを記憶している。
【００２５】図１の内燃機関１は、複数の運転モードで
運転することができる。つまり、内燃機関１を均質燃焼
運転、層状燃焼運転もしくは成層燃焼運転、均質なリー
ン燃焼運転等で運転することが可能である。
運転することができる。つまり、内燃機関１を均質燃焼
運転、層状燃焼運転もしくは成層燃焼運転、均質なリー
ン燃焼運転等で運転することが可能である。
【００２６】均質燃焼運転では、燃料が、吸気段階の間
に噴射弁９によって内燃機関１の燃焼室４内へ直接噴射
される。これによって、燃料には、点火に到達するまで
になおも十分に渦流が付与されるので、燃焼室４内には
ほぼ均質な燃料・空気混合物が形成される。この場合、
主として、形成したいトルクは、制御装置１８によるス
ロットルバルブ１１の位置によって調整される。均質燃
焼運転では、内燃機関１の運転量は、λ（空気過剰率）
が１に等しいように制御されかつ／またはコントロール
される。均質燃焼運転は特に全負荷時に使用される。
に噴射弁９によって内燃機関１の燃焼室４内へ直接噴射
される。これによって、燃料には、点火に到達するまで
になおも十分に渦流が付与されるので、燃焼室４内には
ほぼ均質な燃料・空気混合物が形成される。この場合、
主として、形成したいトルクは、制御装置１８によるス
ロットルバルブ１１の位置によって調整される。均質燃
焼運転では、内燃機関１の運転量は、λ（空気過剰率）
が１に等しいように制御されかつ／またはコントロール
される。均質燃焼運転は特に全負荷時に使用される。
【００２７】均質なリーン燃焼運転は均質燃焼運転に十
分に相応しているが、λが１よりも小さな値に調整され
る。
分に相応しているが、λが１よりも小さな値に調整され
る。
【００２８】成層燃焼運転では、燃料が、圧縮段階の間
に噴射弁９によって内燃機関１の燃焼室４内へ直接噴射
される。これによって、点火プラグ１０による点火時に
燃焼室４内には均質な混合物（混合気）ではなく、燃料
層が形成される。スロットルバルブ１１は、たとえば排
ガス再循環装置および／または燃料蒸気排出防止装置の
要求は別として、完全に開放することができ、ひいては
内燃機関１を、絞られることなしに運転することができ
る。成層燃焼運転では、形成したいトルクは燃料質量に
よって十分に調整される。成層燃焼運転によって、内燃
機関１を特にアイドリング中にかつ部分負荷時に運転す
ることができる。
に噴射弁９によって内燃機関１の燃焼室４内へ直接噴射
される。これによって、点火プラグ１０による点火時に
燃焼室４内には均質な混合物（混合気）ではなく、燃料
層が形成される。スロットルバルブ１１は、たとえば排
ガス再循環装置および／または燃料蒸気排出防止装置の
要求は別として、完全に開放することができ、ひいては
内燃機関１を、絞られることなしに運転することができ
る。成層燃焼運転では、形成したいトルクは燃料質量に
よって十分に調整される。成層燃焼運転によって、内燃
機関１を特にアイドリング中にかつ部分負荷時に運転す
ることができる。
【００２９】内燃機関１の前記各運転モードの間で、そ
れぞれ切換を行うことができる。このような切換は制御
装置１８によって実施される。
れぞれ切換を行うことができる。このような切換は制御
装置１８によって実施される。
【００３０】さらに、成層燃焼運転では制御装置１８に
よって、噴射したい燃料質量ｍが内燃機関１の運転量、
たとえば内燃機関１に加えられる負荷および／または存
在する運転者の意志等に関連して検出される。前記燃料
質量ｍは制御装置１８によって噴射期間ｔｉに換算さ
れ、この噴射期間ｔｉの間に噴射弁９が、開放された状
態へ制御される。
よって、噴射したい燃料質量ｍが内燃機関１の運転量、
たとえば内燃機関１に加えられる負荷および／または存
在する運転者の意志等に関連して検出される。前記燃料
質量ｍは制御装置１８によって噴射期間ｔｉに換算さ
れ、この噴射期間ｔｉの間に噴射弁９が、開放された状
態へ制御される。
【００３１】噴射弁９の、開放された状態では、噴射弁
９の開口を通る燃料の、以下のような通流がほぼ獲得さ
れる：すなわち、
９の開口を通る燃料の、以下のような通流がほぼ獲得さ
れる：すなわち、
【００３２】
【数１】
【００３３】である。
【００３４】ただし：「ｍｐｕｎｋｔ」は噴射弁９を通
る質量流を表しており、「Ａ」は噴射弁９の開口の横断
面を表しており、「ｒｏｈ」は燃料の密度を表してお
り、「ｄｅｌｔａｐ」は圧力差を表しており、「ｔｅｔ
ａ」は通流係数を表している。
る質量流を表しており、「Ａ」は噴射弁９の開口の横断
面を表しており、「ｒｏｈ」は燃料の密度を表してお
り、「ｄｅｌｔａｐ」は圧力差を表しており、「ｔｅｔ
ａ」は通流係数を表している。
【００３５】圧力差ｄｅｌｔａｐは、燃料に作用する燃
料圧と、燃焼室４内に存在している燃料室圧とから獲得
される。燃料圧は、機械式の燃料ポンプおよび／または
電気式の燃料ポンプによって形成されるのに対して、燃
焼室圧は、シリンダ３内でのピストン２の運動によって
形成される。
料圧と、燃焼室４内に存在している燃料室圧とから獲得
される。燃料圧は、機械式の燃料ポンプおよび／または
電気式の燃料ポンプによって形成されるのに対して、燃
焼室圧は、シリンダ３内でのピストン２の運動によって
形成される。
【００３６】前記方程式を積分することによって以下の
式が成立する：すなわち、
式が成立する：すなわち、
【００３７】
【数２】
【００３８】である。
【００３９】ただし：「ｍ」は燃料質量を表しており、
「ｔ１」は時点１を表しており、「ｔ２」は時点２を表
しており、「ｔｉ＝ｔ２−ｔ１」は噴射期間を表してお
り、「ｔ」は時間を表している。
「ｔ１」は時点１を表しており、「ｔ２」は時点２を表
しており、「ｔｉ＝ｔ２−ｔ１」は噴射期間を表してお
り、「ｔ」は時間を表している。
【００４０】前記方程式では、噴射期間ｔｉに関連した
積分が実施され得る。さらに、積分下でのパラメータは
全て時間に関連している。このことは、噴射弁９が開放
されている噴射期間ｔｉの間に、燃料に作用する燃料圧
がより小さくなり、これによって、圧力差ｄｅｌｔａｐ
が時間ｔに関連して変化することから明らかである。同
様に、燃料圧が低下することに基づき、燃料の密度ｒｏ
ｈも時間ｔに関連して変化する。さらに、シリンダ３内
でのピストン２の運動に基づき燃焼室圧が変化するの
で、この場合においても、圧力差ｄｅｌｔａｐの変化が
時間ｔに関連して生ぜしめられる。圧力差ｄｅｌｔａｐ
が変化したことに基づき、通流係数ｔｅｔａも時間ｔに
関連して変化する。
積分が実施され得る。さらに、積分下でのパラメータは
全て時間に関連している。このことは、噴射弁９が開放
されている噴射期間ｔｉの間に、燃料に作用する燃料圧
がより小さくなり、これによって、圧力差ｄｅｌｔａｐ
が時間ｔに関連して変化することから明らかである。同
様に、燃料圧が低下することに基づき、燃料の密度ｒｏ
ｈも時間ｔに関連して変化する。さらに、シリンダ３内
でのピストン２の運動に基づき燃焼室圧が変化するの
で、この場合においても、圧力差ｄｅｌｔａｐの変化が
時間ｔに関連して生ぜしめられる。圧力差ｄｅｌｔａｐ
が変化したことに基づき、通流係数ｔｅｔａも時間ｔに
関連して変化する。
【００４１】制御装置１８によって、引き続き算出を行
う場合に基準となる特徴的な時点ｔｃが選択される。こ
の時点ｔｃによって、以下の方程式が獲得される：すな
わち、
う場合に基準となる特徴的な時点ｔｃが選択される。こ
の時点ｔｃによって、以下の方程式が獲得される：すな
わち、
【００４２】
【数３】
【００４３】である。
【００４４】特徴的な時点ｔｃとして噴射の中間が選択
される。すなわち、制御装置１８によって、噴射の中間
の時点が噴射時点として算出され、引き続き処理され
る。これによって、前記方程式が以下のように簡略化さ
れる：すなわち、
される。すなわち、制御装置１８によって、噴射の中間
の時点が噴射時点として算出され、引き続き処理され
る。これによって、前記方程式が以下のように簡略化さ
れる：すなわち、
【００４５】
【数４】
【００４６】である。
【００４７】ただし：「Ａ／（ｔｅｔａ）１／２」は噴
射弁９の定数を表しており、「ｒｏｈｍ」は燃料の、中
間の密度を表しており、「ｐｍ」は中間の燃料圧を表し
ており、「ｐＢｒ」は噴射の中間における燃焼室圧を表
している。
射弁９の定数を表しており、「ｒｏｈｍ」は燃料の、中
間の密度を表しており、「ｐｍ」は中間の燃料圧を表し
ており、「ｐＢｒ」は噴射の中間における燃焼室圧を表
している。
【００４８】噴射弁９の前記定数は一度だけ検出され
て、制御装置１８に記憶され得る。燃料に作用する燃料
圧は制御装置１８によって、噴射の中間において中間の
燃料圧ｐｍが存在しているように制御されかつ／または
コントロールされる。したがって、噴射の中間における
燃料圧は一定の数値、つまり中間の燃料圧ｐｍに制御さ
れかつ／またはコントロールされる。この中間の燃料圧
ｐｍと同時に制御装置１８によって、燃料の、中間の密
度ｒｏｈｍが算出される。
て、制御装置１８に記憶され得る。燃料に作用する燃料
圧は制御装置１８によって、噴射の中間において中間の
燃料圧ｐｍが存在しているように制御されかつ／または
コントロールされる。したがって、噴射の中間における
燃料圧は一定の数値、つまり中間の燃料圧ｐｍに制御さ
れかつ／またはコントロールされる。この中間の燃料圧
ｐｍと同時に制御装置１８によって、燃料の、中間の密
度ｒｏｈｍが算出される。
【００４９】噴射の中間における中間の燃料圧ｐｍが一
定であることに基づき、制御装置１８によって燃焼室圧
が検出される。このことは、モデルを用いて、たとえば
ポリトロープ圧縮に基づく方法によって実施することが
できる。この場合、このポリトロープ圧縮のための出発
圧は、吸気管７内での、既知の吸気管圧に相当してい
る。
定であることに基づき、制御装置１８によって燃焼室圧
が検出される。このことは、モデルを用いて、たとえば
ポリトロープ圧縮に基づく方法によって実施することが
できる。この場合、このポリトロープ圧縮のための出発
圧は、吸気管７内での、既知の吸気管圧に相当してい
る。
【００５０】噴射の中間が特徴的な時点ｔｃとして選択
されたことに基づき、噴射弁９の運動ひいては噴射自体
が、噴射の開始時と終了時との非定常の状態から十分に
引き離される。したがって、この限りにおいては、定常
の条件が存在しているということから出発することがで
きる。
されたことに基づき、噴射弁９の運動ひいては噴射自体
が、噴射の開始時と終了時との非定常の状態から十分に
引き離される。したがって、この限りにおいては、定常
の条件が存在しているということから出発することがで
きる。
【００５１】すでに述べたように、制御装置１８によっ
て、噴射の中間の時点が噴射時点として算出される。こ
のことは、たとえば検出された噴射開始時点に基づき行
うことができる。このためにはまず、仮の噴射期間ｔｉ
が経験値等に基づき推測され得る。これに基づき、近似
値を用いて噴射の中間が、内燃機関１の回転数に関連し
て算出される。選択的に、噴射の中間は代用値を用いて
演算されてもよい。任意の１回の噴射から次の噴射まで
の噴射時点は比較的緩慢にしか変化しないので、前記代
用値は、直前に実施された噴射の中間に基づいている。
て、噴射の中間の時点が噴射時点として算出される。こ
のことは、たとえば検出された噴射開始時点に基づき行
うことができる。このためにはまず、仮の噴射期間ｔｉ
が経験値等に基づき推測され得る。これに基づき、近似
値を用いて噴射の中間が、内燃機関１の回転数に関連し
て算出される。選択的に、噴射の中間は代用値を用いて
演算されてもよい。任意の１回の噴射から次の噴射まで
の噴射時点は比較的緩慢にしか変化しないので、前記代
用値は、直前に実施された噴射の中間に基づいている。
【００５２】次いで、最後に示した方程式に基づき、制
御装置１８よる換算によって噴射期間ｔｉを、噴射した
い燃料質量ｍと、燃料に作用する中間の燃料圧ｐｍと、
吸気管圧とから検出することができる。このことを、以
下に、図２につき詳しく説明する。
御装置１８よる換算によって噴射期間ｔｉを、噴射した
い燃料質量ｍと、燃料に作用する中間の燃料圧ｐｍと、
吸気管圧とから検出することができる。このことを、以
下に、図２につき詳しく説明する。
【００５３】図２に示したブロック２１では、中間の燃
料圧ｐｍが測定される。このことは、たとえば圧力セン
サを用いて実施することができる。この圧力センサは、
燃料調整システムに対応配置されている。特に、圧力セ
ンサは、噴射弁９に前置された燃料アキュムレータに対
応配置されていてよい。この燃料アキュムレータ内には
燃料が、電気式のポンプおよび／または機械式のポンプ
によって燃料タンクから圧送される。前記燃料アキュム
レータ内の圧力は、制御装置１８による電気式のポンプ
および／または機械式のポンプおよび／または付加的な
弁の、相応する制御によって、前述した中間の燃料圧に
制御されかつ／またはコントロールされる。
料圧ｐｍが測定される。このことは、たとえば圧力セン
サを用いて実施することができる。この圧力センサは、
燃料調整システムに対応配置されている。特に、圧力セ
ンサは、噴射弁９に前置された燃料アキュムレータに対
応配置されていてよい。この燃料アキュムレータ内には
燃料が、電気式のポンプおよび／または機械式のポンプ
によって燃料タンクから圧送される。前記燃料アキュム
レータ内の圧力は、制御装置１８による電気式のポンプ
および／または機械式のポンプおよび／または付加的な
弁の、相応する制御によって、前述した中間の燃料圧に
制御されかつ／またはコントロールされる。
【００５４】ブロック２２では、制御装置１８によって
中間の燃料圧ｐｍから、燃料の、中間の密度ｒｏｈｍが
算出される。
中間の燃料圧ｐｍから、燃料の、中間の密度ｒｏｈｍが
算出される。
【００５５】その後、ブロック２３で制御装置１８によ
って、噴射の中間の時点が算出される。このことは、す
でに説明した実施例に相応して実施される。この噴射の
中間の時点は内燃機関１の回転数に関連して、目標値特
性マップを介して中間の噴射角度に換算される。
って、噴射の中間の時点が算出される。このことは、す
でに説明した実施例に相応して実施される。この噴射の
中間の時点は内燃機関１の回転数に関連して、目標値特
性マップを介して中間の噴射角度に換算される。
【００５６】ブロック２４では、吸気管７内の吸気管圧
が１つの圧力センサを用いて測定される。この吸気管圧
は、ブロック２５で制御装置１８によって、ポリトロー
プ圧縮に基づき燃焼室圧ｐＢｒを算出するために使用さ
れる。
が１つの圧力センサを用いて測定される。この吸気管圧
は、ブロック２５で制御装置１８によって、ポリトロー
プ圧縮に基づき燃焼室圧ｐＢｒを算出するために使用さ
れる。
【００５７】すでに述べたように、定数Ａ／（ｔｅｔ
ａ）１／２は周知であって、制御装置１８に記憶されて
いる。さらに、ブロック２６で制御装置１８によって、
特に目標値燃料質量としての燃料質量ｍが内燃機関１の
運転量から検出される。
ａ）１／２は周知であって、制御装置１８に記憶されて
いる。さらに、ブロック２６で制御装置１８によって、
特に目標値燃料質量としての燃料質量ｍが内燃機関１の
運転量から検出される。
【００５８】これによって、制御装置１８はいまやブロ
ック２７で、前記運転量から噴射期間ｔｉを、最後に示
した方程式に基づき算出することができる。この噴射期
間ｔｉを用いて、ブロック２８で噴射弁９が作動制御さ
れる。図２の方法は全て、燃料の噴射が圧縮段階の間に
行われる成層燃焼運転のために設定されている。
ック２７で、前記運転量から噴射期間ｔｉを、最後に示
した方程式に基づき算出することができる。この噴射期
間ｔｉを用いて、ブロック２８で噴射弁９が作動制御さ
れる。図２の方法は全て、燃料の噴射が圧縮段階の間に
行われる成層燃焼運転のために設定されている。
【図１】本発明による内燃機関の実施例を示す概略的な
ブロック回路図である。
ブロック回路図である。
【図２】本発明による、図１の内燃機関を運転する方法
の実施例の概略的な実行プランを示す図である。
の実施例の概略的な実行プランを示す図である。
１ 内燃機関、 ２ ピストン、 ３ シリンダ、 ４
燃焼室、 ５ 吸気弁、 ６ 排気弁、 ７ 吸気
管、 ８ 排気管、 ９ 噴射弁、 １０ 点火プラ
グ、 １１ スロットルバルブ、 １２ 触媒、 １３
排ガス戻し案内管、 １４ 排ガス戻し案内弁、 １
５ 燃料タンク、 １６ タンク空気抜き管路、 １７
タンク空気抜き弁、 １８ 制御装置、 １９ 入力
信号、 ２０出力信号、 ２１，２２，２３，２４，２
５，２６，２７，２８ ブロック
燃焼室、 ５ 吸気弁、 ６ 排気弁、 ７ 吸気
管、 ８ 排気管、 ９ 噴射弁、 １０ 点火プラ
グ、 １１ スロットルバルブ、 １２ 触媒、 １３
排ガス戻し案内管、 １４ 排ガス戻し案内弁、 １
５ 燃料タンク、 １６ タンク空気抜き管路、 １７
タンク空気抜き弁、 １８ 制御装置、 １９ 入力
信号、 ２０出力信号、 ２１，２２，２３，２４，２
５，２６，２７，２８ ブロック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３７４ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３７４Ａ ３７６ ３７６Ｂ 41/02 ３３０ 41/02 ３３０Ａ ３３０Ｆ ３４５ ３４５ 41/32 41/32 Ａ 41/34 41/34 Ｖ
Claims (11)
- 【請求項１】 特に自動車の内燃機関（１）を運転する
方法であって、燃料を、圧縮段階の間に成層燃焼運転で
燃焼室（４）内へ噴射し、成層燃焼運転における噴射期
間（ｔｉ）を、燃料に作用する燃料圧と、燃焼室（４）
内に存在する燃焼室圧（ｐＢｒ）との間の圧力差（ｄｅ
ｌｔａｐ）に関連して検出する形式のものにおいて、中
間の燃料圧（ｐｍ）を検出することを特徴とする、内燃
機関を運転する方法。 - 【請求項２】 中間の燃料圧（ｐｍ）を、燃料アキュム
レータに対応配置された圧力センサを用いて測定する、
請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 燃料に作用する燃料圧を中間の燃料圧
（ｐｍ）に制御しかつ／コントロールする、請求項１ま
たは２記載の方法。 - 【請求項４】 中間の燃料圧（ｐｍ）が噴射の中間に存
在しているように燃料圧を制御しかつ／コントロールす
る、請求項３記載の方法。 - 【請求項５】 燃焼室圧（ｐＢｒ）をモデルに基づき検
出する、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】 燃焼室圧（ｐＢｒ）をポリトロープ圧縮
に基づき検出する、請求項５記載の方法。 - 【請求項７】 燃焼室圧（ｐＢｒ）を検出するために、
吸気管圧を、特に吸気管（７）に対応配置された圧力セ
ンサを用いて検出する、請求項５または６記載の方法。 - 【請求項８】 噴射期間（ｔｉ）を、中間の燃料圧（ｐ
ｍ）と、燃焼室圧（ｐＢｒ）と、噴射したい燃料質量
（ｍ）とに関連して検出する、請求項１から７までのい
ずれか１項記載の方法。 - 【請求項９】 特に自動車の内燃機関（１）の制御装置
（１８）のための制御素子、特にリード・オンリ・メモ
リまたはフラッシュ・メモリにおいて、当該制御素子
に、演算装置、特にマイクロプロセッサで実行可能であ
り、かつ請求項１から８までのいずれか１項記載の方法
を実施するために適しているプログラムが記憶されてい
ることを特徴とする、内燃機関の制御装置のための制御
素子。 - 【請求項１０】 特に自動車の内燃機関（１）であっ
て、燃焼室（４）が設けられており、該燃焼室（４）内
へ燃料が、圧縮段階の間に成層燃焼運転で噴射可能であ
り、また、成層燃焼運転における噴射期間（ｔｉ）を、
燃料に作用する燃料圧と、燃焼室（４）内に存在する燃
焼室圧（ｐＢｒ）との間の圧力差（ｄｅｌｔａｐ）に関
連して検出するための制御装置（１８）が設けられてい
る形式のものにおいて、制御装置（１８）によって、中
間の燃料圧（ｐｍ）が検出可能であることを特徴とす
る、内燃機関。 - 【請求項１１】 特に自動車の内燃機関（１）のための
制御装置（１８）であって、内燃機関（１）に燃焼室
（４）が設けられており、該燃焼室（４）内へ燃料が、
圧縮段階の間に成層燃焼運転で噴射可能であり、制御装
置（１８）が、成層燃焼運転における噴射期間（ｔｉ）
を、燃料に作用する燃料圧と、燃焼室（４）内に存在す
る燃焼室圧（ｐＢｒ）との間の圧力差（ｄｅｌｔａｐ）
に関連して検出するため設けられている形式のものにお
いて、制御装置（１８）によって、中間の燃料圧（ｐ
ｍ）が検出可能であることを特徴とする、内燃機関のた
めの制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE19958465A DE19958465C2 (de) | 1999-12-04 | 1999-12-04 | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
| DE19958465.6 | 1999-12-04 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001193545A true JP2001193545A (ja) | 2001-07-17 |
| JP4991045B2 JP4991045B2 (ja) | 2012-08-01 |
Family
ID=7931400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000367380A Expired - Fee Related JP4991045B2 (ja) | 1999-12-04 | 2000-12-01 | 内燃機関を運転する方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6508227B2 (ja) |
| JP (1) | JP4991045B2 (ja) |
| DE (1) | DE19958465C2 (ja) |
| FR (1) | FR2801933B1 (ja) |
| IT (1) | IT1319152B1 (ja) |
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| EP1477651A1 (en) * | 2003-05-12 | 2004-11-17 | STMicroelectronics S.r.l. | Method and device for determining the pressure in the combustion chamber of an internal combustion engine, in particular a spontaneous ignition engine, for controlling fuel injection in the engine |
| DE10353434A1 (de) | 2003-11-15 | 2005-06-16 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Steuergerät zur Bildung einer Einspritzimpulsbreite |
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| DE102012002030B3 (de) | 2012-02-03 | 2013-08-08 | Iav Gmbh Ingenieurgesellschaft Auto Und Verkehr | Verfahren zur Bestimmung des Anteils an gasförmigem Arbeitsmedium im Zylinder einer Brennkraftmaschine |
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-
1999
- 1999-12-04 DE DE19958465A patent/DE19958465C2/de not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-11-30 IT IT2000MI002585A patent/IT1319152B1/it active
- 2000-12-01 JP JP2000367380A patent/JP4991045B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-12-04 FR FR0015658A patent/FR2801933B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 2000-12-04 US US09/727,495 patent/US6508227B2/en not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
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