JP2003214215A - 内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を検出するための方法および装置、並びに前記検出に基づいて内燃機関のための燃料噴射システムを制御するための方法 - Google Patents
内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を検出するための方法および装置、並びに前記検出に基づいて内燃機関のための燃料噴射システムを制御するための方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料
量を検出するための方法、および前記検出の結果に基づ
いて内燃機関の燃料システムを制御するための方法にお
いて、内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を
正確に検出し、前記検出の結果に基づいて、噴射すべき
燃料を正確に調量し、一定の排ガスの質を保証できるよ
うにすることである。 【解決手段】 前記課題は、高圧形成装置と、燃料噴射
システムの少なくとも１つのインジェクタまたは噴射ノ
ズルとの間の媒体接続路に存在する燃料の流速（ｖ）な
いしは圧力脈動を検出し、それによって、媒体接続路を
通流する燃料流量を検出し、前記検出の結果に基づいて
内燃機関の燃料噴射システムを制御することによって解
決される。
量を検出するための方法、および前記検出の結果に基づ
いて内燃機関の燃料システムを制御するための方法にお
いて、内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を
正確に検出し、前記検出の結果に基づいて、噴射すべき
燃料を正確に調量し、一定の排ガスの質を保証できるよ
うにすることである。 【解決手段】 前記課題は、高圧形成装置と、燃料噴射
システムの少なくとも１つのインジェクタまたは噴射ノ
ズルとの間の媒体接続路に存在する燃料の流速（ｖ）な
いしは圧力脈動を検出し、それによって、媒体接続路を
通流する燃料流量を検出し、前記検出の結果に基づいて
内燃機関の燃料噴射システムを制御することによって解
決される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、請求項１の上位概
念による、内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料
量を検出するための方法、および請求項４の上位概念に
よる、内燃機関のための燃料噴射システムを制御するた
めの方法、並びに請求項５の上位概念による、内燃機関
の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を検出するための
装置に関する。
念による、内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料
量を検出するための方法、および請求項４の上位概念に
よる、内燃機関のための燃料噴射システムを制御するた
めの方法、並びに請求項５の上位概念による、内燃機関
の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を検出するための
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】現在公知であるのは、たとえばディーゼ
ル機関のような内燃機関のためのコモンレール燃料噴射
システムである。このシステムでは、燃料は高圧蓄積器
によって高圧管路（コモンレール）を介し、燃料を高圧
で燃焼室へ噴射する少なくとも１つのインジェクタへ供
給される。また燃料室には、噴射される燃料量に応じて
調量された空気量も供給される。この空気量は、排ガス
が所望の質を有するように調整される。しかし、空気量
が所定の燃料噴射量に対して例えば小さすぎると、この
ことは燃焼過程を悪化させる原因となり、この燃焼過程
の悪化によって、ディーゼル機関ではとりわけ、目に見
える煙の排出や排ガス内の粒子増加が引き起こされてし
まう。また、高圧蓄積器からインジェクタまでの高圧管
路内に、不所望の圧力脈動が生じるおそれがあることも
知られており、この圧力脈動は排ガスの質を悪化させる
原因になる。というのも、燃焼室へ供給される燃料量
が、燃料室へ充填される、予め調整された空気量と比較
して大きすぎるかまたは小さすぎるからである。
ル機関のような内燃機関のためのコモンレール燃料噴射
システムである。このシステムでは、燃料は高圧蓄積器
によって高圧管路（コモンレール）を介し、燃料を高圧
で燃焼室へ噴射する少なくとも１つのインジェクタへ供
給される。また燃料室には、噴射される燃料量に応じて
調量された空気量も供給される。この空気量は、排ガス
が所望の質を有するように調整される。しかし、空気量
が所定の燃料噴射量に対して例えば小さすぎると、この
ことは燃焼過程を悪化させる原因となり、この燃焼過程
の悪化によって、ディーゼル機関ではとりわけ、目に見
える煙の排出や排ガス内の粒子増加が引き起こされてし
まう。また、高圧蓄積器からインジェクタまでの高圧管
路内に、不所望の圧力脈動が生じるおそれがあることも
知られており、この圧力脈動は排ガスの質を悪化させる
原因になる。というのも、燃焼室へ供給される燃料量
が、燃料室へ充填される、予め調整された空気量と比較
して大きすぎるかまたは小さすぎるからである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、前記
の場合に、内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料
量を正確に検出し、前記検出の結果に基づいて、噴射す
べき燃料を正確に調量し、一定の排ガスの質を保証でき
るようにすることである。
の場合に、内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料
量を正確に検出し、前記検出の結果に基づいて、噴射す
べき燃料を正確に調量し、一定の排ガスの質を保証でき
るようにすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題は、高圧形成装
置と、燃料噴射システムの少なくとも１つのインジェク
タまたは噴射ノズルとの間の媒体接続路に存在する燃料
の流速ないしは圧力脈動を検出し、それによって、媒体
接続路を通流する燃料流量を検出し、前記検出の結果に
基づいて内燃機関の燃料噴射システムを制御することに
よって解決される。
置と、燃料噴射システムの少なくとも１つのインジェク
タまたは噴射ノズルとの間の媒体接続路に存在する燃料
の流速ないしは圧力脈動を検出し、それによって、媒体
接続路を通流する燃料流量を検出し、前記検出の結果に
基づいて内燃機関の燃料噴射システムを制御することに
よって解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】請求項１に記載された特徴を有す
る本発明による方法は、内燃機関の燃焼室へ噴射される
燃料量をオンラインで検出できるという利点を有する。
たとえば軽油やガソリンなどの燃料を正確に調量できる
ことにより、排ガスの一定の質を保証することができ
る。たとえば、燃料室へ燃焼過程のために供給される空
気量を、実際に燃焼室へ噴射される燃料量に相応に即座
に適合することができる。
る本発明による方法は、内燃機関の燃焼室へ噴射される
燃料量をオンラインで検出できるという利点を有する。
たとえば軽油やガソリンなどの燃料を正確に調量できる
ことにより、排ガスの一定の質を保証することができ
る。たとえば、燃料室へ燃焼過程のために供給される空
気量を、実際に燃焼室へ噴射される燃料量に相応に即座
に適合することができる。
【０００６】本発明による方法は、高圧形成装置と燃料
噴射システムの少なくとも１つのインジェクタまたは少
なくとも１つの噴射ノズルとの間の媒体供給用接続路
（以下「媒体接続路」とする）に存在する燃料の流速な
いし圧力脈動がオンラインで、換言すれば瞬時に検出さ
れるように構成されている。このようにして検出された
値によって、媒体接続路を通流する燃料流量ひいては燃
焼室内に噴射される燃料量が検出される。
噴射システムの少なくとも１つのインジェクタまたは少
なくとも１つの噴射ノズルとの間の媒体供給用接続路
（以下「媒体接続路」とする）に存在する燃料の流速な
いし圧力脈動がオンラインで、換言すれば瞬時に検出さ
れるように構成されている。このようにして検出された
値によって、媒体接続路を通流する燃料流量ひいては燃
焼室内に噴射される燃料量が検出される。
【０００７】前記方法は、たとえばコモンレール燃料噴
射システムにおいて使用することができる。この種のシ
ステムでは、高圧形成装置は高圧蓄積器（コモンレー
ル）によって形成され、この高圧蓄積器は高圧管路を介
してインジェクタと接続される。本発明はまた、たとえ
ばＰＤＥ（ポンプ‐ノズルユニット）または分配ポンプ
のような他の燃料噴射システムにおいて使用することも
できる。
射システムにおいて使用することができる。この種のシ
ステムでは、高圧形成装置は高圧蓄積器（コモンレー
ル）によって形成され、この高圧蓄積器は高圧管路を介
してインジェクタと接続される。本発明はまた、たとえ
ばＰＤＥ（ポンプ‐ノズルユニット）または分配ポンプ
のような他の燃料噴射システムにおいて使用することも
できる。
【０００８】本方法の特に有利な実施形態では、少なく
とも超音波が、燃料が通流する媒体接続路を通過するよ
うに送出され、受信された周波数と送出された周波数と
の間の周波数ずれから燃料の流速が検出されるように構
成されている。
とも超音波が、燃料が通流する媒体接続路を通過するよ
うに送出され、受信された周波数と送出された周波数と
の間の周波数ずれから燃料の流速が検出されるように構
成されている。
【０００９】有利には燃料流速は、周波数ずれに対する
以下の数式によって算出される。
以下の数式によって算出される。
【００１０】
【数２】
【００１１】ここで、ｆＥは受信された周波数、ｆＳは
送出された周波数、ｖは流速、ｃは媒体（燃料（軽油；
ガソリン））内の音速である。この数式から、瞬時に燃
焼室内へ噴射される燃料量が検出され、有利にはここに
は記載されていない数式によって算出される。また、制
御ユニットにファイルされたグラフによって、燃料量を
流速に依存して求めることも考えられる。前記グラフ
は、たとえば実験に基づいて検出される。
送出された周波数、ｖは流速、ｃは媒体（燃料（軽油；
ガソリン））内の音速である。この数式から、瞬時に燃
焼室内へ噴射される燃料量が検出され、有利にはここに
は記載されていない数式によって算出される。また、制
御ユニットにファイルされたグラフによって、燃料量を
流速に依存して求めることも考えられる。前記グラフ
は、たとえば実験に基づいて検出される。
【００１２】本方法の別の有利な実施形態は、従属項に
記載された構成を組み合わせることによって得られる。
記載された構成を組み合わせることによって得られる。
【００１３】本発明はまた、請求項４の特徴を有する、
内燃機関のための燃料噴射システムを制御するための方
法にも関する。この方法は、少なくとも実質的に一定の
排ガスの質が得られるように、ディーゼル機関のような
内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量に依存し
て、燃料量および/または燃焼過程のために燃焼室へ供
給される空気量が調整される。この場合の前提は、実際
に噴射される燃料量がオンラインで検出されることであ
る。
内燃機関のための燃料噴射システムを制御するための方
法にも関する。この方法は、少なくとも実質的に一定の
排ガスの質が得られるように、ディーゼル機関のような
内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量に依存し
て、燃料量および/または燃焼過程のために燃焼室へ供
給される空気量が調整される。この場合の前提は、実際
に噴射される燃料量がオンラインで検出されることであ
る。
【００１４】また本発明は、請求項５の特徴を有する、
内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を検出す
るための装置にも関する。この装置は、燃料の流速を検
出するための装置を特徴とし、これは高圧形成装置と燃
料噴射システムの少なくとも１つのインジェクタまたは
少なくとも１つの噴射ノズルとの間に設けられた媒体接
続路に配属されている。さらに本装置は、前記のように
して検出された流速から燃料量を算出するための評価装
置を有している。本装置によって、とりわけ高圧管路の
ような媒体接続路における燃料脈動を識別し、実際に噴
射される燃料量をオンラインで求めることができる。少
なくともほぼ一定の排ガスの質を保証するため、たとえ
ば燃焼室へ供給される空気量を相応に増加または減少さ
せることができる。また択一的に、噴射される既知の燃
料量を、供給される空気量に整合することもできる。
内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を検出す
るための装置にも関する。この装置は、燃料の流速を検
出するための装置を特徴とし、これは高圧形成装置と燃
料噴射システムの少なくとも１つのインジェクタまたは
少なくとも１つの噴射ノズルとの間に設けられた媒体接
続路に配属されている。さらに本装置は、前記のように
して検出された流速から燃料量を算出するための評価装
置を有している。本装置によって、とりわけ高圧管路の
ような媒体接続路における燃料脈動を識別し、実際に噴
射される燃料量をオンラインで求めることができる。少
なくともほぼ一定の排ガスの質を保証するため、たとえ
ば燃焼室へ供給される空気量を相応に増加または減少さ
せることができる。また択一的に、噴射される既知の燃
料量を、供給される空気量に整合することもできる。
【００１５】特に有利には、本装置の実施例では、媒体
接続路における燃料の流速を検出するための装置が少な
くとも１つの超音波源および少なくとも１つの超音波検
出器を有している。前記超音波源および超音波検出器
は、媒体接続路の領域内に相互に対向して配置されてい
る。送信された周波数と受信された周波数との間の周波
数ずれはドップラー効果に起因し、この周波数ずれは燃
料流速に対する基準である。この周波数ずれは、前記数
式によって算出することができる。
接続路における燃料の流速を検出するための装置が少な
くとも１つの超音波源および少なくとも１つの超音波検
出器を有している。前記超音波源および超音波検出器
は、媒体接続路の領域内に相互に対向して配置されてい
る。送信された周波数と受信された周波数との間の周波
数ずれはドップラー効果に起因し、この周波数ずれは燃
料流速に対する基準である。この周波数ずれは、前記数
式によって算出することができる。
【００１６】本装置の有利な発展形態は、従属項に記載
された構成を組み合わせることによって得られる。
された構成を組み合わせることによって得られる。
【００１７】
【実施例】実施例の説明
図１は、たとえばディーゼル機関のような内燃機関のた
めのコモンレール燃料噴射システム１の一部を示してい
る。このコモンレール燃料噴射システムは自動車におい
て使用される。
めのコモンレール燃料噴射システム１の一部を示してい
る。このコモンレール燃料噴射システムは自動車におい
て使用される。
【００１８】コモンレール燃料噴射システム１は、高圧
形成装置（高圧蓄積器）と、内燃機関の燃焼室内へ燃料
を噴射するためのインジェクタを少なくとも１つと、高
圧形成装置とインジェクタの間の媒体接続路を少なくと
も１つ有している。この種の噴射システムの構成および
機能は公知であるから、ここでは詳細に説明しない。
形成装置（高圧蓄積器）と、内燃機関の燃焼室内へ燃料
を噴射するためのインジェクタを少なくとも１つと、高
圧形成装置とインジェクタの間の媒体接続路を少なくと
も１つ有している。この種の噴射システムの構成および
機能は公知であるから、ここでは詳細に説明しない。
【００１９】図１には、媒体接続路３の部分のみが示さ
れている。この媒体接続路３は、ここでは高圧管路５か
ら形成されている。この図では、高圧下にある燃料はこ
の高圧管路を左から右へ矢印７の方向に通流する。
れている。この媒体接続路３は、ここでは高圧管路５か
ら形成されている。この図では、高圧下にある燃料はこ
の高圧管路を左から右へ矢印７の方向に通流する。
【００２０】さらに、燃焼室内へ実際に噴射される燃料
量をオンラインで、換言すれば内燃機関の通常動作中に
検出できる装置９が設けられている。装置９は、高圧管
路５における燃料の流速を検出するための装置１１と、
このようにして検出された流速から燃料量を算出するた
めの評価装置１３とを有している。この場合装置１１お
よび評価装置１３は、たとえば燃料噴射システム１の制
御ユニット内に組み込まれる。しかしこれらは、簡単に
別個のユニットとして構成することもできる。
量をオンラインで、換言すれば内燃機関の通常動作中に
検出できる装置９が設けられている。装置９は、高圧管
路５における燃料の流速を検出するための装置１１と、
このようにして検出された流速から燃料量を算出するた
めの評価装置１３とを有している。この場合装置１１お
よび評価装置１３は、たとえば燃料噴射システム１の制
御ユニット内に組み込まれる。しかしこれらは、簡単に
別個のユニットとして構成することもできる。
【００２１】図１に示された装置１１の実施例では、超
音波源１５および超音波検出器１７が設けられている。
これらは媒体接続路の領域内に、相互に正反対に配置さ
れている。矢印によって示されているように、超音波源
１５によって超音波１９は高圧管路５を通過して送出さ
れ、この超音波１９は超音波検出器１７によって検出さ
れる。超音波１９はここでは、燃料の流動方向７に対し
て横方向に通過する。
音波源１５および超音波検出器１７が設けられている。
これらは媒体接続路の領域内に、相互に正反対に配置さ
れている。矢印によって示されているように、超音波源
１５によって超音波１９は高圧管路５を通過して送出さ
れ、この超音波１９は超音波検出器１７によって検出さ
れる。超音波１９はここでは、燃料の流動方向７に対し
て横方向に通過する。
【００２２】燃料流によって引き起こされるドップラー
効果に基づいて、送出された周波数と受信された周波数
との間に周波数ずれが生じる。この周波数ずれから、前
記数式によって高圧管路５における燃料の流速が算出さ
れる。このように算出された流速から、燃焼室へ実際に
噴射される燃料量が求められる。前記ステップは評価装
置１３によって実行される。
効果に基づいて、送出された周波数と受信された周波数
との間に周波数ずれが生じる。この周波数ずれから、前
記数式によって高圧管路５における燃料の流速が算出さ
れる。このように算出された流速から、燃焼室へ実際に
噴射される燃料量が求められる。前記ステップは評価装
置１３によって実行される。
【００２３】オンライン、換言すれば内燃機関の動作中
に検出される、瞬時に燃焼室へ噴射される燃料量に基づ
いて、場合によっては少なくとも燃焼過程に供給される
空気量を相応に変更し、それによって一定の排ガスの質
を得ることができる。このことは、ここに述べられてい
ない適切な手段によって実施される。
に検出される、瞬時に燃焼室へ噴射される燃料量に基づ
いて、場合によっては少なくとも燃焼過程に供給される
空気量を相応に変更し、それによって一定の排ガスの質
を得ることができる。このことは、ここに述べられてい
ない適切な手段によって実施される。
【００２４】図１に基づいて説明した装置９の実施例
は、コンパクトに、大きなスペースを必要とせずに構成
することができるので、簡単に車両内に収納することが
できる。
は、コンパクトに、大きなスペースを必要とせずに構成
することができるので、簡単に車両内に収納することが
できる。
【００２５】有利な実施形態では、超音波源１５および
超音波検出器１７はそれぞれ１つの圧電セラミックスを
有する。もちろん、別の超音波源および超音波検出器も
使用することができる。
超音波検出器１７はそれぞれ１つの圧電セラミックスを
有する。もちろん、別の超音波源および超音波検出器も
使用することができる。
【００２６】また有利には、本発明によって検出された
燃料量に基づいて、内燃機関のための燃料噴射システム
を制御することもできる。
燃料量に基づいて、内燃機関のための燃料噴射システム
を制御することもできる。
【００２７】総じて本発明による方法および装置は、コ
モンレール燃料噴射システムだけでなくＰＤＥ（ポンプ
‐ノズルユニット）および分配ポンプにおいても使用で
きることが理解できる。
モンレール燃料噴射システムだけでなくＰＤＥ（ポンプ
‐ノズルユニット）および分配ポンプにおいても使用で
きることが理解できる。
【図１】内燃機関のための燃料噴射システムの一部を概
略的に示した図である。
略的に示した図である。
１ 燃料噴射システム
３ 媒体接続路
５ 高圧管路
７ 燃料の通流方向
９ 燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を検出するた
めの装置 １１ 高圧管路５における燃料の流速を検出するための
装置 １３ 装置１１によって検出された流速から燃料量を算
出するための評価装置 １５ 超音波源 １７ 超音波検出器 １９ 超音波
めの装置 １１ 高圧管路５における燃料の流速を検出するための
装置 １３ 装置１１によって検出された流速から燃料量を算
出するための評価装置 １５ 超音波源 １７ 超音波検出器 １９ 超音波
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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）
Ｇ０１Ｆ 1/66 １０３ Ｇ０１Ｆ 1/66 １０３
9/00 9/00 Ｚ
Ｆターム(参考） 2F030 CA03 CB09 CC03 CE04 CF08
2F035 AA02 DA12 GA03
3G084 AA01 BA13 DA04 DA10 EA04
EB08 EC01 EC03 FA13
Claims (7)
- 【請求項１】 内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される
燃料量を検出するための方法において、 高圧形成装置と、燃料噴射システムの少なくとも１つの
インジェクタまたは噴射ノズルとの間の媒体接続路
（３）における燃料の流速（ｖ）ないしは圧力脈動を検
出または測定し、 前記検出または測定の結果から、媒体接続路（３）を通
流する燃料流量を検出または算出することを特徴とする
方法。 - 【請求項２】 少なくとも超音波（１９）を、燃料が通
流する媒体接続路（３）を通るように送出し、 受信された周波数（ｆＥ）と送出された周波数（ｆＳ）
との間の周波数ずれから流速（ｖ）を求める、請求項１
記載の方法。 - 【請求項３】 流速（ｖ）を、数式 【数１】 によって算出し、 ｆＥは受信された周波数、ｆＳは送出された周波数、ｖ
は流速、ｃは媒体（燃料）における音速である、請求項
１または２記載の方法。 - 【請求項４】 請求項１から３までのいずれか１項記載
の方法に基づいて検出された、内燃機関の燃焼室内に実
際に噴射される燃料量に依存して、燃焼過程のために燃
焼室に供給される空気量および/または燃料量自体を調
整し、少なくとも実質的に一定の排ガスの質が得られる
ようにすることを特徴とする、内燃機関のための燃料噴
射システム（１）を制御するための方法。 - 【請求項５】 内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される
燃料量を検出するための装置であって、 請求項１から４までのいずれか１項記載の方法を実施す
るための装置において、 燃料の流速（ｖ）を検出するための装置（１１）が、高
圧形成装置と、燃料噴射システム（１）の少なくとも１
つのインジェクタまたは噴射ノズルとの間に設けられた
媒体接続路に配属されており、 前記装置（１１）によって検出された流速（ｖ）から燃
料量を算出するための評価装置（１３）が設けられてい
ることを特徴とする装置。 - 【請求項６】 少なくとも１つの超音波源（１５）およ
び少なくとも１つの超音波検出器（１７）が設けられて
おり、 前記超音波源（１５）および超音波検出器（１７）は媒
体接続路（３）の領域内に、相互に対向して配置されて
いる、請求項５記載の装置。 - 【請求項７】 超音波源（１５）および超音波検出器
（１７）は、それぞれ少なくとも１つの圧電素子を有し
ている、請求項５または６記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
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|---|---|
| JP2003214215A true JP2003214215A (ja) | 2003-07-30 |
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