JP2003184690A - 内燃機関の運転方法 - Google Patents
内燃機関の運転方法Info
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関の運転期間中排気ガス放出特性及び
燃費を最適化すること。 【解決手段】 内燃機関の運転方法において、制御エネ
ルギの特定のために、ピエゾアクチュエータを用いて検
出することができる典型的な負荷データ集合(Lastkolle
ktiv)を求める。
燃費を最適化すること。 【解決手段】 内燃機関の運転方法において、制御エネ
ルギの特定のために、ピエゾアクチュエータを用いて検
出することができる典型的な負荷データ集合(Lastkolle
ktiv)を求める。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ピエゾアクチュエ
ータを有する、少なくとも１つの燃料噴射装置を介し
て、少なくとも１つの燃焼室内に燃料を供給し、ピエゾ
アクチュエータの所定の行程に必要な制御エネルギを、
行程、制御エネルギ及びピエゾアクチュエータの作動時
間を相互に結合する少なくとも１つの関数から求める、
内燃機関の運転方法に関する。
ータを有する、少なくとも１つの燃料噴射装置を介し
て、少なくとも１つの燃焼室内に燃料を供給し、ピエゾ
アクチュエータの所定の行程に必要な制御エネルギを、
行程、制御エネルギ及びピエゾアクチュエータの作動時
間を相互に結合する少なくとも１つの関数から求める、
内燃機関の運転方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】そのような方法は、従来技術から公知で
あり、例えば、ピエゾ電気式アクチュエータと、電気制
御電圧の作用下で長さが変わってバルブ部材に作用する
ピエゾスタックを持った、燃料噴射バルブを有する内燃
機関が記載されている（例えば、特許文献１参照）。こ
の従来技術では、制御電圧が高くなればなる程、長さの
変化量が長くなるか、又は、短くなる。しかし、長さの
変化量（Ｈｕｂ）と制御電圧との関連は、エージングに
依存している。従って、この従来技術では、作動時間を
センサによって検出して、ピエゾアクチュエータのエー
ジング作用を補償することが提案されている。
あり、例えば、ピエゾ電気式アクチュエータと、電気制
御電圧の作用下で長さが変わってバルブ部材に作用する
ピエゾスタックを持った、燃料噴射バルブを有する内燃
機関が記載されている（例えば、特許文献１参照）。こ
の従来技術では、制御電圧が高くなればなる程、長さの
変化量が長くなるか、又は、短くなる。しかし、長さの
変化量（Ｈｕｂ）と制御電圧との関連は、エージングに
依存している。従って、この従来技術では、作動時間を
センサによって検出して、ピエゾアクチュエータのエー
ジング作用を補償することが提案されている。
【０００３】このために、燃料噴射バルブにピエゾアク
チュエータが用いられている内燃機関の実際の使用−及
び運転状況をセンサを用いて検出し、このセンサの信号
に依存して、コンピュータ支援により回転特性がパラメ
ータ選定される。結局、行程、制御エネルギ及びピエゾ
アクチュエータの作動時間を相互に結合する関数が得ら
れる。
チュエータが用いられている内燃機関の実際の使用−及
び運転状況をセンサを用いて検出し、このセンサの信号
に依存して、コンピュータ支援により回転特性がパラメ
ータ選定される。結局、行程、制御エネルギ及びピエゾ
アクチュエータの作動時間を相互に結合する関数が得ら
れる。
【０００４】この手段は、内燃機関の燃焼室内に供給す
べき燃料量を、できる限り高い精度で調量するのに使わ
れる。特に、ピエゾアクチュエータの行程によって、燃
料噴射装置によって形成される燃料量流が制御される。
燃料噴射時に燃料を正確に調量することによって、内燃
機関の排気ガス放出特性及び内燃機関の燃費を最適化す
ることができる。
べき燃料量を、できる限り高い精度で調量するのに使わ
れる。特に、ピエゾアクチュエータの行程によって、燃
料噴射装置によって形成される燃料量流が制御される。
燃料噴射時に燃料を正確に調量することによって、内燃
機関の排気ガス放出特性及び内燃機関の燃費を最適化す
ることができる。
【０００５】所定の手段にも拘わらず、内燃機関の寿命
に亘って、内燃機関の排気ガス特性及び燃費が劣化す
る。
に亘って、内燃機関の排気ガス特性及び燃費が劣化す
る。
【０００６】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許公開第１９８４８
９５０号公報
９５０号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に記載したような方法を、内燃機関の出来る限り運転期
間中排気ガス放出特性及び燃費を最適化するように改善
することにある。
に記載したような方法を、内燃機関の出来る限り運転期
間中排気ガス放出特性及び燃費を最適化するように改善
することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】課題を解決するため、本
発明は、制御エネルギの特定のために、ピエゾアクチュ
エータを用いて検出する(ausgesetzt)ことができる典型
的な負荷データ集合(Lastkollektiv)を求めることを提
案するものである。
発明は、制御エネルギの特定のために、ピエゾアクチュ
エータを用いて検出する(ausgesetzt)ことができる典型
的な負荷データ集合(Lastkollektiv)を求めることを提
案するものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明によると、ピエゾアクチュ
エータの特性曲線、つまり、制御エネルギと行程との関
連が、作動時間（操作の時間、回数等）にのみ依存する
のではなく、ピエゾアクチュエータを用いて検出するこ
とができる負荷データ集合にも依存するようにすること
ができる。ここで言う負荷データ集合（Ｌａｓｔｋｏｌ
ｌｅｋｔｉｖ）とは、ピエゾアクチュエータを用いて検
出することができる少なくとも１つの外部負荷の経過特
性のことである。その作動期間の経過に連れて、ピエゾ
アクチュエータには外部負荷がほんの僅かしか作用しな
くなるので、所定作動時間経過後、ピエゾアクチュエー
タの所定の行程を行わせるのに、先行時間中比較的大き
な負荷がピエゾアクチュエータに作用していた場合とは
別の制御エネルギを必要とする。
エータの特性曲線、つまり、制御エネルギと行程との関
連が、作動時間（操作の時間、回数等）にのみ依存する
のではなく、ピエゾアクチュエータを用いて検出するこ
とができる負荷データ集合にも依存するようにすること
ができる。ここで言う負荷データ集合（Ｌａｓｔｋｏｌ
ｌｅｋｔｉｖ）とは、ピエゾアクチュエータを用いて検
出することができる少なくとも１つの外部負荷の経過特
性のことである。その作動期間の経過に連れて、ピエゾ
アクチュエータには外部負荷がほんの僅かしか作用しな
くなるので、所定作動時間経過後、ピエゾアクチュエー
タの所定の行程を行わせるのに、先行時間中比較的大き
な負荷がピエゾアクチュエータに作用していた場合とは
別の制御エネルギを必要とする。
【００１０】燃料噴射装置、乃至、燃料噴射装置内に組
み込まれたピエゾアクチュエータを用いる大抵の場合
に、典型的な負荷データ集合が分かっている。行程、制
御エネルギ、作動時間を相互に結合する関数を決める
際、特定の用途にとって典型的な負荷データ集合も考慮
すると、燃料噴射装置乃至ピエゾアクチュエータの特定
の用途のために、ピエゾアクチュエータの特定の行程の
ために必要な制御エネルギを、作動時間に依存して極め
て高い精度で求めることができる。
み込まれたピエゾアクチュエータを用いる大抵の場合
に、典型的な負荷データ集合が分かっている。行程、制
御エネルギ、作動時間を相互に結合する関数を決める
際、特定の用途にとって典型的な負荷データ集合も考慮
すると、燃料噴射装置乃至ピエゾアクチュエータの特定
の用途のために、ピエゾアクチュエータの特定の行程の
ために必要な制御エネルギを、作動時間に依存して極め
て高い精度で求めることができる。
【００１１】従って、ピエゾアクチュエータ及び燃料噴
射装置の作動期間全体（寿命）に亘って、高い精度で、
内燃機関の燃焼室内に燃料を供給することができる。こ
うすることによって、そのようにして運転される内燃機
関の排気ガス特性を最適化して、燃費を低減することが
できるという利点を達成することができる。本発明は、
ガソリン式内燃機関及びディーゼル式内燃機関並びに吸
気管側噴射又は燃料直接噴射式内燃機関で、同じように
用いることができる。
射装置の作動期間全体（寿命）に亘って、高い精度で、
内燃機関の燃焼室内に燃料を供給することができる。こ
うすることによって、そのようにして運転される内燃機
関の排気ガス特性を最適化して、燃費を低減することが
できるという利点を達成することができる。本発明は、
ガソリン式内燃機関及びディーゼル式内燃機関並びに吸
気管側噴射又は燃料直接噴射式内燃機関で、同じように
用いることができる。
【００１２】従属請求項記載の手段によって、本発明の
方法及び本発明の装置の有利な実施例及び改善が可能で
ある。
方法及び本発明の装置の有利な実施例及び改善が可能で
ある。
【００１３】第１の実施例では、負荷データ集合を、所
定内燃機関でピエゾアクチュエータを用いるため、及び
／又は、所定状況下で内燃機関を用いるために典型的な
ものにすることが提案されている。例えば、種々異なる
個数のシリンダを有する、及び／又は、種々異なる構成
のシリンダを有する内燃機関の典型的な負荷データ集合
が区別される。また、ディーゼル式内燃機関の負荷デー
タ集合は、ガソリン式内燃機関の負荷データ集合とは別
である。内燃機関のエンジンブロックに燃料噴射装置を
取り付ける形式のものも、負荷データ集合に作用を及ぼ
す。
定内燃機関でピエゾアクチュエータを用いるため、及び
／又は、所定状況下で内燃機関を用いるために典型的な
ものにすることが提案されている。例えば、種々異なる
個数のシリンダを有する、及び／又は、種々異なる構成
のシリンダを有する内燃機関の典型的な負荷データ集合
が区別される。また、ディーゼル式内燃機関の負荷デー
タ集合は、ガソリン式内燃機関の負荷データ集合とは別
である。内燃機関のエンジンブロックに燃料噴射装置を
取り付ける形式のものも、負荷データ集合に作用を及ぼ
す。
【００１４】更に、内燃機関が、例えば、乗用車、貨物
自動車、機関車、又は、飛行機で使われるのかに応じ
て、負荷データ集合が異なる。使用領域及び相応の道路
状況、内燃機関が組み込まれている車両の走行機構、又
は、自動車の種類（例えば、スポーツカー又は高級サル
ーン）も、典型的な負荷データ集合に作用することがあ
る。ここで提案している区別により、更に、内燃機関の
燃焼室内に燃料を供給する精度を高めることができる。
自動車、機関車、又は、飛行機で使われるのかに応じ
て、負荷データ集合が異なる。使用領域及び相応の道路
状況、内燃機関が組み込まれている車両の走行機構、又
は、自動車の種類（例えば、スポーツカー又は高級サル
ーン）も、典型的な負荷データ集合に作用することがあ
る。ここで提案している区別により、更に、内燃機関の
燃焼室内に燃料を供給する精度を高めることができる。
【００１５】多数の関数を設けてもよく、その際、種々
異なった負荷データ集合用の関数にするとよく、内燃機
関の運転中センサを用いて、実際の負荷データ集合を検
出し、この実際の負荷データ集合を用いて、多数の関数
の中から、その負荷データ集合が実際の負荷データ集合
に最も類似した関数を選択するとよい。この実施例で
は、実際の負荷データ集合と、予測された元の負荷デー
タ集合との偏差にフレキシブルに応動するようにすると
よい。従って、内燃機関の全運転期間（寿命）中、ピエ
ゾアクチュエータを用いて検出されていた実際の負荷デ
ータ集合を考慮して、ピエゾアクチュエータのエージン
グ効果を出来る限り最良に考慮した関数を使用すること
ができる。こうすることによって、内燃機関の排気ガス
特性を更に改善して、燃費を下げることができる。
異なった負荷データ集合用の関数にするとよく、内燃機
関の運転中センサを用いて、実際の負荷データ集合を検
出し、この実際の負荷データ集合を用いて、多数の関数
の中から、その負荷データ集合が実際の負荷データ集合
に最も類似した関数を選択するとよい。この実施例で
は、実際の負荷データ集合と、予測された元の負荷デー
タ集合との偏差にフレキシブルに応動するようにすると
よい。従って、内燃機関の全運転期間（寿命）中、ピエ
ゾアクチュエータを用いて検出されていた実際の負荷デ
ータ集合を考慮して、ピエゾアクチュエータのエージン
グ効果を出来る限り最良に考慮した関数を使用すること
ができる。こうすることによって、内燃機関の排気ガス
特性を更に改善して、燃費を下げることができる。
【００１６】特に有利には、負荷データ集合に、ピエゾ
アクチュエータの温度の典型的な経過特性、及び／又
は、ピエゾアクチュエータの制御時間の典型的な経過特
性、及び／又は、ピエゾアクチュエータを用いて検出さ
れる加速度の典型的な経過特性を含ませるとよい。その
種の負荷データ集合は、ピエゾアクチュエータのエージ
ング特性に最大の作用を及ぼすパラメータを含む。制御
エネルギの特定のために、その種の負荷データ集合用に
予め求められた関数を用いる場合、ピエゾアクチュエー
タのエージング特性を非常に正確に記憶することができ
る。
アクチュエータの温度の典型的な経過特性、及び／又
は、ピエゾアクチュエータの制御時間の典型的な経過特
性、及び／又は、ピエゾアクチュエータを用いて検出さ
れる加速度の典型的な経過特性を含ませるとよい。その
種の負荷データ集合は、ピエゾアクチュエータのエージ
ング特性に最大の作用を及ぼすパラメータを含む。制御
エネルギの特定のために、その種の負荷データ集合用に
予め求められた関数を用いる場合、ピエゾアクチュエー
タのエージング特性を非常に正確に記憶することができ
る。
【００１７】本発明の有利な実施例では、ピエゾアクチ
ュエータの少なくとも１つの定格行程用に形成された関
数を用い、該関数から、少なくとも１つの定格行程とは
異なったピエゾアクチュエータの行程用の制御エネルギ
を導出することができる。これは、例えば、相応の減少
係数（Ａｂｍｅｓｓｕｎｇｓｆａｋｔｏｒｅｎ）によっ
て行うことができる。こうすることによって、メモリの
ロケーションと計算時間を節約することができ、それに
より、内燃機関を構成する際にコストに有利に作用す
る。
ュエータの少なくとも１つの定格行程用に形成された関
数を用い、該関数から、少なくとも１つの定格行程とは
異なったピエゾアクチュエータの行程用の制御エネルギ
を導出することができる。これは、例えば、相応の減少
係数（Ａｂｍｅｓｓｕｎｇｓｆａｋｔｏｒｅｎ）によっ
て行うことができる。こうすることによって、メモリの
ロケーションと計算時間を節約することができ、それに
より、内燃機関を構成する際にコストに有利に作用す
る。
【００１８】負荷データ集合にとって特徴的な特性領域
を有するようにし、この特性領域内に、所望の行程及び
作動時間を記憶しておき、所望の行程及び作動時間に必
要な制御エネルギを出力するようにしてもよい。このた
めに、多くのメモリロケーションと、場合によっては計
算時間も必要であるが、特定の行程に必要な制御エネル
ギを特定する際の精度は向上する。
を有するようにし、この特性領域内に、所望の行程及び
作動時間を記憶しておき、所望の行程及び作動時間に必
要な制御エネルギを出力するようにしてもよい。このた
めに、多くのメモリロケーションと、場合によっては計
算時間も必要であるが、特定の行程に必要な制御エネル
ギを特定する際の精度は向上する。
【００１９】本発明の方法で、関数を経験的に求めると
特に有利である。このために、例えば、ベンチテスト
で、内燃機関にピエゾアクチュエータを有する燃料噴射
装置を設けるとよい。その際、内燃機関の運転中、種々
異なる外部負荷と負荷特性を使用することができる。し
かし、ピエゾアクチュエータを直接、例えば、振動形成
用の装置に取り付けて、外部負荷の特定の経過特性で、
ピエゾアクチュエータのエージング特性を記録してもよ
い。その際、外部負荷の他の経過特性のためには、新し
いピエゾアクチュエータを用いて同じテストを実行する
必要がある。
特に有利である。このために、例えば、ベンチテスト
で、内燃機関にピエゾアクチュエータを有する燃料噴射
装置を設けるとよい。その際、内燃機関の運転中、種々
異なる外部負荷と負荷特性を使用することができる。し
かし、ピエゾアクチュエータを直接、例えば、振動形成
用の装置に取り付けて、外部負荷の特定の経過特性で、
ピエゾアクチュエータのエージング特性を記録してもよ
い。その際、外部負荷の他の経過特性のためには、新し
いピエゾアクチュエータを用いて同じテストを実行する
必要がある。
【００２０】関数を経験的に特定するために使用される
ピエゾアクチュエータを先ず予め構成すると、関数を経
験的に求めた結果が一層良好になる。こうすることによ
って、ピエゾアクチュエータ用の同じ開始状況にするこ
とができ、そうすることによって、結果を改善し、従っ
て、この関数を用いると、内燃機関の燃焼室内に供給さ
れる燃料を更に一層良好に調量することができるように
なる。
ピエゾアクチュエータを先ず予め構成すると、関数を経
験的に求めた結果が一層良好になる。こうすることによ
って、ピエゾアクチュエータ用の同じ開始状況にするこ
とができ、そうすることによって、結果を改善し、従っ
て、この関数を用いると、内燃機関の燃焼室内に供給さ
れる燃料を更に一層良好に調量することができるように
なる。
【００２１】本発明は、コンピュータ上で実行するよう
にした、上述の形式の方法を実行するように適合されて
いるコンピュータプログラムにも関する。その際、特に
有利には、コンピュータプログラムを、メモリ、例え
ば、フラッシュメモリ上に記憶されているようにすると
よい。
にした、上述の形式の方法を実行するように適合されて
いるコンピュータプログラムにも関する。その際、特に
有利には、コンピュータプログラムを、メモリ、例え
ば、フラッシュメモリ上に記憶されているようにすると
よい。
【００２２】本発明は、内燃機関の運転用の制御及び／
又は調整装置にも関する。内燃機関の排気ガス特性を最
適化して、内燃機関の燃費を低減するために、制御及び
／又は調整装置が、メモリを有していて、このメモリ
に、上述の形式のコンピュータプログラムが記憶されて
いるようにすることが提案されている。
又は調整装置にも関する。内燃機関の排気ガス特性を最
適化して、内燃機関の燃費を低減するために、制御及び
／又は調整装置が、メモリを有していて、このメモリ
に、上述の形式のコンピュータプログラムが記憶されて
いるようにすることが提案されている。
【００２３】本発明の対象は、少なくとも１つの燃料噴
射装置と、制御及び／又は調整装置を有しており、燃料
噴射装置を介して、燃料が少なくとも１つの燃焼室内に
供給され、燃料噴射装置は、ピエゾアクチュエータを有
しており、制御及び／又は調整装置は、ピエゾアクチュ
エータの所定の行程に必要な制御エネルギを、ピエゾア
クチュエータの行程、制御エネルギ及び作動時間を相互
に結合する少なくとも１つの関数から求めるようにした
内燃機関にも関する。
射装置と、制御及び／又は調整装置を有しており、燃料
噴射装置を介して、燃料が少なくとも１つの燃焼室内に
供給され、燃料噴射装置は、ピエゾアクチュエータを有
しており、制御及び／又は調整装置は、ピエゾアクチュ
エータの所定の行程に必要な制御エネルギを、ピエゾア
クチュエータの行程、制御エネルギ及び作動時間を相互
に結合する少なくとも１つの関数から求めるようにした
内燃機関にも関する。
【００２４】内燃機関の排気ガス特性を改善して、燃費
を下げるために、制御及び／又は調整装置は、ピエゾア
クチュエータを用いて検出することができる典型的な負
荷データ集合用に予め求められた関数を用いて特定する
ことが提案されている。
を下げるために、制御及び／又は調整装置は、ピエゾア
クチュエータを用いて検出することができる典型的な負
荷データ集合用に予め求められた関数を用いて特定する
ことが提案されている。
【００２５】特に有利には、内燃機関が上述の形式の制
御及び／又は調整装置を有するようにするとよい。
御及び／又は調整装置を有するようにするとよい。
【００２６】
【実施例】以下、図示の実施例を用いて、本発明につい
て詳細に説明する。
て詳細に説明する。
【００２７】図１には、自動車全体が参照番号１０で示
されている。図１の自動車１０は、一点鎖線によって略
示されているにすぎず、車輪１２を介して地面１４につ
ながっている。自動車１０は、内燃機関１６によって駆
動される。この内燃機関は、ガソリン直接噴射式の自動
車である。つまり、燃料がインジェクタ１８によって直
接燃焼室２０内に噴射される。インジェクタ１８は、ピ
エゾアクチュエータ２１を有している。燃焼室２０内で
燃料を燃焼することによってクランクシャフト２２が回
転させられて、図１に示されていない形式でパワートレ
ーンを介して、結局、各車輪１２の少なくとも１つが駆
動される。
されている。図１の自動車１０は、一点鎖線によって略
示されているにすぎず、車輪１２を介して地面１４につ
ながっている。自動車１０は、内燃機関１６によって駆
動される。この内燃機関は、ガソリン直接噴射式の自動
車である。つまり、燃料がインジェクタ１８によって直
接燃焼室２０内に噴射される。インジェクタ１８は、ピ
エゾアクチュエータ２１を有している。燃焼室２０内で
燃料を燃焼することによってクランクシャフト２２が回
転させられて、図１に示されていない形式でパワートレ
ーンを介して、結局、各車輪１２の少なくとも１つが駆
動される。
【００２８】クランクシャフト２２の回転数は、回転数
センサ２４によって検出される。内燃機関１６の温度
は、温度センサ２６によって検出される。内燃機関１６
のサイクルによって生じる加速度は、加速度センサ２８
によって検出される。更に、時間信号発生器３０が設け
られており、この時間信号発生器によって、内燃機関１
６が駆動されている全時間が検出される。回転数センサ
２４、温度センサ２６、加速度センサ２８及び時間信号
発生器３０は、相応の信号を制御及び調整装置３２に供
給する。制御及び調整装置３２は、インジェクタ１８の
ピエゾアクチュエータ２１を制御する。
センサ２４によって検出される。内燃機関１６の温度
は、温度センサ２６によって検出される。内燃機関１６
のサイクルによって生じる加速度は、加速度センサ２８
によって検出される。更に、時間信号発生器３０が設け
られており、この時間信号発生器によって、内燃機関１
６が駆動されている全時間が検出される。回転数センサ
２４、温度センサ２６、加速度センサ２８及び時間信号
発生器３０は、相応の信号を制御及び調整装置３２に供
給する。制御及び調整装置３２は、インジェクタ１８の
ピエゾアクチュエータ２１を制御する。
【００２９】ピエゾアクチュエータ２１は、図示されて
いないバルブ部材に作用し、このバルブ部材は、同様に
図示していない、インジェクタ１８の燃焼室側の端に設
けられた出口開口部を開けたり閉じたりする。バルブ部
材が実行する行程に応じて、燃料噴射時に相応の燃焼室
２０内に燃料が多く、又は、少なく供給される。燃費を
出来る限り少なくするため、及び、内燃機関１６の運転
時に排気ガス放出を出来る限り少なくするために、燃料
を出来る限り高い精度で個別燃焼室２０に調量する必要
がある。
いないバルブ部材に作用し、このバルブ部材は、同様に
図示していない、インジェクタ１８の燃焼室側の端に設
けられた出口開口部を開けたり閉じたりする。バルブ部
材が実行する行程に応じて、燃料噴射時に相応の燃焼室
２０内に燃料が多く、又は、少なく供給される。燃費を
出来る限り少なくするため、及び、内燃機関１６の運転
時に排気ガス放出を出来る限り少なくするために、燃料
を出来る限り高い精度で個別燃焼室２０に調量する必要
がある。
【００３０】このために、バルブ部材乃至バルブ部材に
結合されたピエゾアクチュエータ２１の行程を出来る限
り大きな精度で調整することができるようにする必要が
ある。ピエゾアクチュエータ２１の行程は、ピエゾアク
チュエータ２１に印加される制御電圧に依存する。制御
電圧が低いと、相応に行程も、制御電圧が大きい場合よ
りも小さくなる。しかし、制御電圧Ｕとピエゾアクチュ
エータ２１の行程ｈとの比は、ピエゾアクチュエータ２
１の作動時間ｔに亘って変化する。その際、この変化の
形式は、内燃機関１６乃至自動車１０の運転中にピエゾ
アクチュエータ２１を用いて検出される外部負荷に依存
する。この関連を考慮するために、以下のように構成さ
れる：先ず、テスト台（図示していない）上に内燃機関
１６のインジェクタ１８内に組み込まれるタイプのピエ
ゾアクチュエータが設置される。ピエゾアクチュエータ
は、予めプリエージングされている。テスト台は、持続
テスト中、ピエゾアクチュエータに、内燃機関１６の正
常運転時の場合の通常の周波数で、所定の行程ｈ１とな
るような電圧パルスが印加されるように構成されてい
る。ピエゾアクチュエータの制御中、このピエゾアクチ
ュエータに、負荷データ集合Ｌ１を全て形成する（図２
参照）外部負荷が作用する。この外部負荷は、温度Ｔの
経過特性、加速度ａの経過特性、及び、ピエゾアクチュ
エータの平均実効制御時間ｔｖの経過特性である。負荷
データ集合Ｌ１を形成する、これらの経過特性は、高級
サルーンで使用されるガソリン直接噴射式多気筒内燃機
関で典型的な、主に通常、運転手によって制御されるよ
うな経過特性である。
結合されたピエゾアクチュエータ２１の行程を出来る限
り大きな精度で調整することができるようにする必要が
ある。ピエゾアクチュエータ２１の行程は、ピエゾアク
チュエータ２１に印加される制御電圧に依存する。制御
電圧が低いと、相応に行程も、制御電圧が大きい場合よ
りも小さくなる。しかし、制御電圧Ｕとピエゾアクチュ
エータ２１の行程ｈとの比は、ピエゾアクチュエータ２
１の作動時間ｔに亘って変化する。その際、この変化の
形式は、内燃機関１６乃至自動車１０の運転中にピエゾ
アクチュエータ２１を用いて検出される外部負荷に依存
する。この関連を考慮するために、以下のように構成さ
れる：先ず、テスト台（図示していない）上に内燃機関
１６のインジェクタ１８内に組み込まれるタイプのピエ
ゾアクチュエータが設置される。ピエゾアクチュエータ
は、予めプリエージングされている。テスト台は、持続
テスト中、ピエゾアクチュエータに、内燃機関１６の正
常運転時の場合の通常の周波数で、所定の行程ｈ１とな
るような電圧パルスが印加されるように構成されてい
る。ピエゾアクチュエータの制御中、このピエゾアクチ
ュエータに、負荷データ集合Ｌ１を全て形成する（図２
参照）外部負荷が作用する。この外部負荷は、温度Ｔの
経過特性、加速度ａの経過特性、及び、ピエゾアクチュ
エータの平均実効制御時間ｔｖの経過特性である。負荷
データ集合Ｌ１を形成する、これらの経過特性は、高級
サルーンで使用されるガソリン直接噴射式多気筒内燃機
関で典型的な、主に通常、運転手によって制御されるよ
うな経過特性である。
【００３１】テスト期間ｔの経過に連れて、ピエゾアク
チュエータが経年変化し、その結果、行程ｈを達成する
のに制御電圧Ｕを高くする必要がある。このことから、
図３に参照番号３４で示した、特殊且つ典型的な負荷デ
ータ集合Ｌ１用の制御電圧Ｕ、行程ｈ、作動時間ｔを相
互に結合する関数が得られる。同様に内燃機関１６内で
使用されるタイプに相応する、同様にプリエージングさ
れた他のピエゾアクチュエータを用いて、同じ負荷デー
タ集合Ｌ１で、行程ｈ２を形成するような制御電圧がピ
エゾアクチュエータに印加されるテストが実行される。
このテストの結果は、図３に参照番号３６で示した関数
である。
チュエータが経年変化し、その結果、行程ｈを達成する
のに制御電圧Ｕを高くする必要がある。このことから、
図３に参照番号３４で示した、特殊且つ典型的な負荷デ
ータ集合Ｌ１用の制御電圧Ｕ、行程ｈ、作動時間ｔを相
互に結合する関数が得られる。同様に内燃機関１６内で
使用されるタイプに相応する、同様にプリエージングさ
れた他のピエゾアクチュエータを用いて、同じ負荷デー
タ集合Ｌ１で、行程ｈ２を形成するような制御電圧がピ
エゾアクチュエータに印加されるテストが実行される。
このテストの結果は、図３に参照番号３６で示した関数
である。
【００３２】内燃機関１６で使用されるようなタイプの
プリエージングされた別のピエゾアクチュエータを用い
て、前のピエゾアクチュエータを用いた場合と同様のテ
ストが実行される。ピエゾアクチュエータの制御は、行
程ｈ１が再び達成されるように行われる。しかし、ピエ
ゾアクチュエータに作用される負荷データ集合は異な
る。それは、図２にＬ２で示されている。テスト結果と
して、図３に３８で示した関数曲線が形成される。別の
ピエゾアクチュエータを用いて、行程ｈ２で同じテスト
が実行され、それにより、図３の関数曲線４０が形成さ
れる。負荷データ集合Ｌ２は、基本的に負荷データ集合
Ｌ１に相応するが、自動車１０の運転手は、「スポーツ
カーのように」運転し、つまり、加速度が比較的強く形
成されて、温度も比較的高くなり、ピエゾアクチュエー
タの平均実効制御時間で比較的大きな差異が生じるよう
になる。
プリエージングされた別のピエゾアクチュエータを用い
て、前のピエゾアクチュエータを用いた場合と同様のテ
ストが実行される。ピエゾアクチュエータの制御は、行
程ｈ１が再び達成されるように行われる。しかし、ピエ
ゾアクチュエータに作用される負荷データ集合は異な
る。それは、図２にＬ２で示されている。テスト結果と
して、図３に３８で示した関数曲線が形成される。別の
ピエゾアクチュエータを用いて、行程ｈ２で同じテスト
が実行され、それにより、図３の関数曲線４０が形成さ
れる。負荷データ集合Ｌ２は、基本的に負荷データ集合
Ｌ１に相応するが、自動車１０の運転手は、「スポーツ
カーのように」運転し、つまり、加速度が比較的強く形
成されて、温度も比較的高くなり、ピエゾアクチュエー
タの平均実効制御時間で比較的大きな差異が生じるよう
になる。
【００３３】関数グラフ３４，３６，３８，４０は、制
御及び調整装置３２に記憶される。標準的に、自動車１
０は通常のように運転手によって利用されるものとす
る。所定の行程ｈに必要な制御エネルギＵは、先ず標準
的に、負荷データ集合Ｌ１の場合に該当する曲線３４及
び３６に基づいて求められる。その際、行程ｈ１及びｈ
２とは異なった行程の場合の制御エネルギＵは、線形補
間乃至線形外挿によって求められる。内燃機関１６の時
間信号発生器３０によって求められた作動時間に依存し
て、特定の負荷データ集合Ｌ１に依存する、ピエゾアク
チュエータ２１のエージング特性を考慮して決められる
制御電圧Ｕが形成される。
御及び調整装置３２に記憶される。標準的に、自動車１
０は通常のように運転手によって利用されるものとす
る。所定の行程ｈに必要な制御エネルギＵは、先ず標準
的に、負荷データ集合Ｌ１の場合に該当する曲線３４及
び３６に基づいて求められる。その際、行程ｈ１及びｈ
２とは異なった行程の場合の制御エネルギＵは、線形補
間乃至線形外挿によって求められる。内燃機関１６の時
間信号発生器３０によって求められた作動時間に依存し
て、特定の負荷データ集合Ｌ１に依存する、ピエゾアク
チュエータ２１のエージング特性を考慮して決められる
制御電圧Ｕが形成される。
【００３４】自動車１０及び内燃機関１６の運転中、回
転数センサ２４、温度センサ２６及び加速度センサ２８
の各信号が評価される。これらの各信号から、内燃機関
１６の運転中ピエゾアクチュエータ２１を用いて検出さ
れる実際の負荷データ集合が求められる。この負荷デー
タ集合は、同様に制御及び調整装置３２に記憶された負
荷データ集合Ｌ１及びＬ２と比較される。この比較によ
り、センサ２４−２８によって検出された実際の負荷デ
ータ集合が、むしろ、負荷データ集合Ｌ２に相応するこ
とが分かった場合、特定の行程ｈに必要な制御エネルギ
Ｕが、それ以降は、負荷データ集合Ｌ２の場合に該当す
る曲線３８及び４０に基づいて特定される。
転数センサ２４、温度センサ２６及び加速度センサ２８
の各信号が評価される。これらの各信号から、内燃機関
１６の運転中ピエゾアクチュエータ２１を用いて検出さ
れる実際の負荷データ集合が求められる。この負荷デー
タ集合は、同様に制御及び調整装置３２に記憶された負
荷データ集合Ｌ１及びＬ２と比較される。この比較によ
り、センサ２４−２８によって検出された実際の負荷デ
ータ集合が、むしろ、負荷データ集合Ｌ２に相応するこ
とが分かった場合、特定の行程ｈに必要な制御エネルギ
Ｕが、それ以降は、負荷データ集合Ｌ２の場合に該当す
る曲線３８及び４０に基づいて特定される。
【００３５】制御及び調整装置３２に記憶されていて、
予め求められた負荷データ集合Ｌ１及びＬ２と、実際の
負荷データ集合とは、規則的な間隔で比較することがで
きる。こうすることによって、例えば、自動車１０のオ
ーナが変わることによって運転スタイルが長期的に変化
する場合も考慮することができる。負荷データ集合Ｌ１
に基づく関数グラフ３４及び３６を標準的に用いること
により、所定の行程ｈに必要な制御エネルギＵを特定す
る際に精度が改善される。つまり、ピエゾアクチュエー
タ２１に作用する負荷用の負荷データ集合Ｌ１では、不
変化量が既に考慮されているからである。この不変化量
には、例えば、内燃機関１６のシリンダの個数、車両１
０の種類等が属する。しかし、負荷データ集合Ｌ１から
負荷データ集合Ｌ２に切り換えたり、負荷データ集合Ｌ
２から負荷データ集合Ｌ１に切り換えたりする手段によ
って、内燃機関１６乃至自動車１０の寿命につれて変化
することがあるピエゾアクチュエータ２１のエージング
特性を制御することができるような量も考慮することが
できる。
予め求められた負荷データ集合Ｌ１及びＬ２と、実際の
負荷データ集合とは、規則的な間隔で比較することがで
きる。こうすることによって、例えば、自動車１０のオ
ーナが変わることによって運転スタイルが長期的に変化
する場合も考慮することができる。負荷データ集合Ｌ１
に基づく関数グラフ３４及び３６を標準的に用いること
により、所定の行程ｈに必要な制御エネルギＵを特定す
る際に精度が改善される。つまり、ピエゾアクチュエー
タ２１に作用する負荷用の負荷データ集合Ｌ１では、不
変化量が既に考慮されているからである。この不変化量
には、例えば、内燃機関１６のシリンダの個数、車両１
０の種類等が属する。しかし、負荷データ集合Ｌ１から
負荷データ集合Ｌ２に切り換えたり、負荷データ集合Ｌ
２から負荷データ集合Ｌ１に切り換えたりする手段によ
って、内燃機関１６乃至自動車１０の寿命につれて変化
することがあるピエゾアクチュエータ２１のエージング
特性を制御することができるような量も考慮することが
できる。
【００３６】関数グラフ３４，３６，３８，４０の代わ
りに、制御及び調整装置３２に、種々の特性領域を記憶
してもよい。その際、各負荷データ集合用に固有の特性
領域が記憶される。この特性領域は、図４に示されてい
る。図４に参照番号４２及び４４で示された特性領域に
は、所望の行程ｈ及び経過した作動時間ｔが記憶されて
いる。その際、特性領域４２乃至４４の出力側では、行
程ｈに必要な制御エネルギＵが得られる。ここでも、内
燃機関１６のセンサ２４−２８によって検出される、実
際の負荷データ集合に依存して、特性領域４２から特性
領域４４に切り換えたり、特性領域４４から特性領域４
２に切り換えたりすることができる。
りに、制御及び調整装置３２に、種々の特性領域を記憶
してもよい。その際、各負荷データ集合用に固有の特性
領域が記憶される。この特性領域は、図４に示されてい
る。図４に参照番号４２及び４４で示された特性領域に
は、所望の行程ｈ及び経過した作動時間ｔが記憶されて
いる。その際、特性領域４２乃至４４の出力側では、行
程ｈに必要な制御エネルギＵが得られる。ここでも、内
燃機関１６のセンサ２４−２８によって検出される、実
際の負荷データ集合に依存して、特性領域４２から特性
領域４４に切り換えたり、特性領域４４から特性領域４
２に切り換えたりすることができる。
【００３７】ここまで説明した実施例で、「作動時間」
とは、例えば、時間によって表現できる時間値のことで
ある。しかし、インジェクタ１８乃至ピエゾアクチュエ
ータ２１の作動回数から得られる値を作動時間に対して
用いることもできる。場合によっては、そのような値
で、ピエゾアクチュエータ２１によって形成される平均
的な行程も考慮するとよい。所定の行程ｈに必要な制御
電圧Ｕを、関数グラフ３４〜４０又は特性領域４２又は
４４から求める際、更に、どの周辺条件（温度、圧力な
ど）が実際に生じるのかも考慮するとよい。このパラメ
ータも、行程ｈとこのために必要な制御電圧Ｕとの関係
を制御することができる。
とは、例えば、時間によって表現できる時間値のことで
ある。しかし、インジェクタ１８乃至ピエゾアクチュエ
ータ２１の作動回数から得られる値を作動時間に対して
用いることもできる。場合によっては、そのような値
で、ピエゾアクチュエータ２１によって形成される平均
的な行程も考慮するとよい。所定の行程ｈに必要な制御
電圧Ｕを、関数グラフ３４〜４０又は特性領域４２又は
４４から求める際、更に、どの周辺条件（温度、圧力な
ど）が実際に生じるのかも考慮するとよい。このパラメ
ータも、行程ｈとこのために必要な制御電圧Ｕとの関係
を制御することができる。
【図１】自動車内に組み込まれた、各々１つのピエゾア
クチュエータを有する複数の燃料噴射装置を有する内燃
機関の略図
クチュエータを有する複数の燃料噴射装置を有する内燃
機関の略図
【図２】行程、制御エネルギ、及び、この負荷データ集
合用の図１のようなピエゾアクチュエータの作動時間を
結合する２つの関数を求めるために、ピエゾアクチュエ
ータを用いて検出される時間、制御時間及び加速度を有
する２つの負荷データ集合を示す図
合用の図１のようなピエゾアクチュエータの作動時間を
結合する２つの関数を求めるために、ピエゾアクチュエ
ータを用いて検出される時間、制御時間及び加速度を有
する２つの負荷データ集合を示す図
【図３】図１のピエゾアクチュエータの第１の行程及び
第２の行程用の制御エネルギを、当該ピエゾアクチュエ
ータの作動時間に亘って、及び、図２の負荷データ集合
に依存して示した図
第２の行程用の制御エネルギを、当該ピエゾアクチュエ
ータの作動時間に亘って、及び、図２の負荷データ集合
に依存して示した図
【図４】行程、制御エネルギ及びピエゾアクチュエータ
の作動時間を相互に結合する、図２の２つの負荷データ
集合用の２つの特性領域を示す図
の作動時間を相互に結合する、図２の２つの負荷データ
集合用の２つの特性領域を示す図
１０ 自動車
１２ 車輪
１４ 地面
１６ 内燃機関
１８ インジェクタ
２０ 燃焼室
２１ ピエゾアクチュエータ
２２ クランクシャフト
２４ 回転数センサ
２６ 温度センサ
２８ 加速度センサ
３０ 時間信号発生器
３２ 制御及び調整装置
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｈ０２Ｎ 2/00 Ｈ０２Ｎ 2/00 Ｂ
Ｆターム(参考） 3G066 AA01 AA02 AA07 AB02 AD10
AD12 BA17 BA23 BA43 CC06U
CE27 DC00 DC09 DC14
3G084 BA13 DA04 EA07 EB02 EB08
EC03 EC04 FA00 FA20 FA33
FA38
3G301 HA01 HA04 JA14 JA15 KA12
LB04 LC00 MA11 NA08 NA09
NB06 NC04 NC06 NE16 PE01Z
PE02Z PE03Z PE08Z PF02Z
Claims (13)
- 【請求項１】 ピエゾアクチュエータ（２１）を有す
る、少なくとも１つの燃料噴射装置（１８）を介して、
少なくとも１つの燃焼室（２０）内に燃料を供給し、前
記ピエゾアクチュエータ（２１）の所定の行程（ｈ）に
必要な制御エネルギ（Ｕ）を、前記行程（ｈ）、前記制
御エネルギ（Ｕ）及び前記ピエゾアクチュエータ（２
１）の作動時間（ｔ）を相互に結合する少なくとも１つ
の関数（３４−４０；４２，４４）から求める、内燃機
関（１６）の運転方法において、制御エネルギ（Ｕ）の
特定のために、ピエゾアクチュエータ（２１）を用いて
検出する(ausgesetzt)ことができる典型的な負荷データ
集合(Lastkollektiv)（Ｌ１，Ｌ２）を求めることを特
徴とする方法。 - 【請求項２】 負荷データ集合（Ｌ１，Ｌ２）を、所定
内燃機関（１６）でピエゾアクチュエータ（２１）を用
いるため、及び／又は、所定状況（１０）下で内燃機関
（１６）を用いるために典型的なものにする請求項１記
載の方法。 - 【請求項３】 多数の関数（３４−４０；４２，４４）
を設け、該関数（３４−４０；４２，４４）を、種々異
なる負荷データ集合（Ｌ１，Ｌ２）用に適用し、内燃機
関（１６）の運転中センサ（２４−２８）を用いて、実
際の負荷データ集合を求め、該実際の負荷データ集合を
用いて、前記多数の関数（３４−４０；４２，４４）か
ら、当該関数の負荷データ集合（Ｌ１，Ｌ２）が実際の
負荷データ集合に最も類似している関数（３４−４０；
４２，４４）を選択する請求項１又は２記載の方法。 - 【請求項４】 負荷データ集合（Ｌ１，Ｌ２）に、ピエ
ゾアクチュエータ（２１）の温度（Ｔ）の典型的な経過
特性、及び／又は、前記ピエゾアクチュエータ（２１）
の制御時間（ｔｖ）の典型的な経過特性、及び／又は、
前記ピエゾアクチュエータ（２１）を用いて検出される
加速度（ａ）の典型的な経過特性を含ませる請求項１か
ら３迄の何れか１記載の方法。 - 【請求項５】 ピエゾアクチュエータ（２１）の少なく
とも１つの定格行程（ｈ１，ｈ２）用に形成された関数
（３４−４０）を用い、該関数（３４−４０）から、少
なくとも１つの前記定格行程（ｈ１，ｈ２）とは異なっ
た前記ピエゾアクチュエータ（２１）の行程（ｈ）用の
制御エネルギ（Ｕ）を導出する請求項１から４迄の何れ
か１記載の方法。 - 【請求項６】 関数に、負荷データ集合（Ｌ１，Ｌ２）
にとって特徴的な特性領域（４２，４４）を含ませ、該
特性領域に所望の行程（ｈ）及び作動時間（ｔ）を記憶
し、該所望の行程（ｈ）及び該作動時間（ｔ）のために
必要な制御エネルギ（Ｕ）を前記特性領域から出力する
請求項１から４迄の何れか１記載の方法。 - 【請求項７】 関数（３４−４０；４２，４４）を経験
的に求める請求項１から６迄の何れか１記載の方法。 - 【請求項８】 関数（３４−４０；４２，４４）を経験
的に求めるために用いるピエゾアクチュエータ（２１）
を予めプリエージングさせる請求項７記載の方法。 - 【請求項９】 コンピュータ上で実行するようにした、
請求項１から８迄の何れか１記載の方法を実行するよう
に適合されていることを特徴とするコンピュータプログ
ラム。 - 【請求項１０】 メモリ、例えば、フラッシュメモリ上
に記憶されている請求項９記載のコンピュータプログラ
ム。 - 【請求項１１】 請求項９又は１０記載のコンピュータ
プログラムが記憶されているメモリを有することを特徴
とする内燃機関（１６）の運転用の制御及び／又は調整
装置（３２）。 - 【請求項１２】 少なくとも１つの燃料噴射装置（１
８）と、制御及び／又は調整装置（３２）を有してお
り、前記燃料噴射装置（１８）を介して、燃料が少なく
とも１つの燃焼室（２０）内に供給され、前記燃料噴射
装置（１８）は、ピエゾアクチュエータ（２１）を有し
ており、前記制御及び／又は調整装置（３２）は、前記
ピエゾアクチュエータ（２１）の所定の行程（ｈ）に必
要な制御エネルギ（Ｕ）を、前記ピエゾアクチュエータ
（２１）の前記行程（ｈ）、前記制御エネルギ（Ｕ）及
び作動時間（ｔ）を相互に結合する少なくとも１つの関
数（３４−４０；４２，４４）から求めるようにした内
燃機関（１６）において、制御及び／又は調整装置（３
２）は、ピエゾアクチュエータ（２１）を用いて検出す
ることができる典型的な負荷データ集合（Ｌ１，Ｌ２）
用に予め求められた関数（３４−４０；４２，４４）を
用いて特定することを特徴とする内燃機関（１６）。 - 【請求項１３】 請求項１１記載の制御及び／又は調整
装置（３２）を有する請求項１２記載の内燃機関（１
６）。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10149960A DE10149960C1 (de) | 2001-10-10 | 2001-10-10 | Verfahren, Computerprogramm, Steuer- und/oder Regelgerät zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, sowie Brennkraftmaschine |
| DE10149960.4 | 2001-10-10 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003184690A true JP2003184690A (ja) | 2003-07-03 |
Family
ID=7702030
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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