JP2004100702A - インジェクタを制御するための方法および装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】　インジェクタの温度を表す温度量が制御時に考慮される、インジェクタを制御するための方法および装置において、
　簡単に、かつ低コストでインジェクタを制御できる方法および装置を提供することである。
【解決手段】前記課題は、インジェクタに供給された電気エネルギーを表す第１の量と、熱伝導係数と、燃料温度を表す第２の量とに基づいて温度量を検出することによって解決される。
【選択図】図１

Description

　本発明は、インジェクタを制御するための方法および装置に関する。
　現時点では未開示のＥＰ１１３８９１４からは、温度が考慮される、インジェクタを制御するための方法が公知である。ここではアクチュエータの温度が、電気および熱のエネルギー平衡に基づいて検出される。このために必要な量を検出するのは、非常に面倒で高価である。
　ピエゾインジェクタは通常、油圧式連結器を有し、これによってアクチュエータと本来の制御弁とを相互に連結解除することができる。従って、両エレメントの温度特性が異なっても、制御弁の開放特性に影響が及ばないことが保証される。アクチュエータが駆動される際、前記連結器に圧力が形成され、制御弁が位置決めされる。ここではリークギャップを介して、連結器に存在する燃料の一部が該連結器から圧出される。このようなピエゾアクチュエータは、使用されるピエゾセラミックスの選択に応じて、温度依存性のストローク特性を有する。ストローク特性が変化すると、アクチュエータの駆動電圧が追従制御される。このことは、アクチュエータの駆動時に該アクチュエータの温度を考慮しなくてはならないということを意味する。問題は温度の検出である。というのも、この温度は通常、アクチュエータで直接測定できず、ないしは技術的に非常に手間をかけないと測定できないからである。
ＥＰ１１３８９１４
　それゆえ本発明の課題は、簡単に、かつ低コストでインジェクタを制御できる方法および装置を提供することである。
　前記課題は、インジェクタに供給された電気エネルギーを表す第１の量と、熱伝導係数と、燃料温度を表す第２の量とに基づいて温度量を検出することによって解決される。
　本発明の効果は、インジェクタに供給された電気エネルギーと、熱伝導係数と、燃料温度とに基づいて検出することにより、アクチュエータ温度を非常に簡単かつ確実に検出できることである。
　ここでは電気エネルギーとは、充電時に供給されたエネルギーと放電時に放出されたエネルギーとの間のエネルギーの差を指す。この差は、インジェクタが必要とする機械的エネルギーだけ減少される。
　上記の量つまり電気エネルギー、熱伝導係数および／または燃料温度を検出するために、制御ユニットに存在する別の量、ないしは別の制御タスクのために必要とされる別の量を使用すると、特に有利である。
　ここでは有利には、インジェクタに供給された電気エネルギーは、第１の動作パラメータ（ＡＮ，Ｕ，Ｎ）に基づいて検出される。これらの第１動作特性量は、有利には時間単位あたりの駆動の回数、回転数Ｎおよび／またはアクチュエータ電圧Ｕである。これらの量を個別にまたは複数で使用することの他に、別のパラメータを使用することもできる。
　熱伝導係数は第２の動作パラメータ（Ｐ）に基づいて検出される。有利にはレール圧が使用されるか、またはレール圧および別の量が使用される。
　以下に、本発明による方法をピエゾインジェクタに基づいて説明する。
　本発明では、インジェクタのリターン燃料接続部における燃料温度ＴＤとアクチュエータ温度ＴＡとの温度差と、ピエゾアクチュエータのパワー損失量ＱＺとの間に線形の関係が存在するということが認識されている。従って、周囲を燃料が流動するレールのアクチュエータモジュール領域内におけるパワー損失量ＱＺおよび燃料逆流の温度ＴＤから、アクチュエータ温度ＴＡが推定される。ここでは、以下の関係が当てはまる。
　ＴＡ＝ＱＺ／ＫＷ＋ＴＤ
　このパワー損失量ＱＺは、アクチュエータへエネルギー損失によって供給されたエネルギーに相応する。
　図１には、本発明による方法の第１の実施例が示されている。第１の特性マップ１００には、種々の入力量に依存して、アクチュエータに供給された熱エネルギーＱＺが格納されている。第２の特性マップ１１０には熱伝導係数ＫＷが、種々の動作特性量に依存して格納されている。これら２つの量は結合点１１５に到達する。結合点１１５の出力信号ＤＴは、ピエゾアクチュエータの出力とピエゾアクチュエータとの温度差に相応する。この信号は結合点１２０に到達する。この結合点１２０の第２の入力端には、第３の特性マップ１３０の出力信号が印加される。第３の特性マップ１３０の出力信号は燃料温度ＴＤに相応する。両温度値を結合することにより、アクチュエータの温度ＴＡが得られる。この信号は結合点１２０から制御部１４０に到達し、制御部１４０はこの信号ＴＡをさらに処理する。
　入力量として第１の特性マップ１００へ、とりわけアクチュエータへの時間単位あたりのエネルギー入力に影響する量が供給される。この量はエネルギー損失量に相応する。このような量として、とりわけ回転数が使用される。別の基本的な量として有利には、付加的または択一的に、アクチュエータに印加された電圧Ｕが使用される。これらの量の他に補足的に、シリンダの数、レール圧および／または部分噴射の数を第１特性マップに供給することができる。これらの量に基づいて第１特性マップ１００には、アクチュエータに供給された熱ＱＺが格納されている。この熱エネルギーＱＺは実質的に、駆動のためのエネルギー損失量と時間あたりの駆動の回数との積である。エネルギー損失量の検出時には通常、充電過程時に供給されたエネルギーと放電過程時に放出されたエネルギーとの間の差が、１回の駆動あたりの機械的なエネルギー需要だけ補正され、検出される。
　熱伝導係数は第２特性マップ１１０に、通常はレール圧Ｐおよび定数Ｋに依存して格納されている。定数Ｋは実質的に、ジオメトリおよび材料特性量を考慮する。このジオメトリおよび材料特性量は、アクチュエータモジュールと燃料との間の熱伝導を決定する。レール圧Ｐは燃料の流速に影響し、この流速もまた熱伝導に影響する。
　第３特性マップ１３０は基本的に、燃料温度に対する補正モデルを含み、この補正モデルへ燃料温度ＴＫおよび回転数が供給される。さらに、たとえば周辺温度および／または走行速度等の別の量も考慮することができる。瞬時特性マップないしは補正モデルは、燃料温度ＴＤが直接測定されるのではなく、たとえばレール内の燃料温度等の別の温度値に基づいて検出される場合に設けられる。
　特性マップ１００，１１０および１３０の他に択一的に、相応の量を別の方式で、入力量に基づいて検出することもできる。
　結合点１１５で商を形成することにより、インジェクタに供給された熱と熱伝導係数ＫＷとに基づいて、アクチュエータ温度と燃料温度との温度差が得られる。結合点１２０で結合することにより、実際のアクチュエータ温度ＴＡが得られる。このアクチュエータ温度ＴＡは制御部１４０により、アクチュエータの駆動時に考慮される。
　第１特性マップに供給される量、第２特性マップに供給される量、および第３特性マップに供給される量は、センサによって直接検出されるか、ないしは内燃機関を制御するための制御ユニット１４０内に設けられている。
　図２には、本発明による方法の別の実施形態が示されている。この実施形態は簡略化された実施形態であり、ここでは熱伝導係数ＫＷに対して一定の値が使用され、燃料の温度ＴＤに対して測定値が使用される。熱エネルギーＱＺは、時間単位あたりの駆動の回数を１回の駆動あたりのエネルギー損失量によって乗算することにより得られる。この１回の駆動あたりのエネルギー損失量は有利には、駆動電圧Ｕに依存して設定される。
　すでに図１で説明した要素は、相応の参照番号によって示されている。実質的に、第１特性マップ１００の代わりに結合点２００が設けられており、この結合点２００へ、時間あたりの駆動の回数ＡＮと、特性曲線２１０の出力信号とが供給される。この特性曲線２１０は１回の駆動あたりのエネルギー損失量を、少なくともアクチュエータ電圧Ｕに基づいて検出する。さらに、第２特性マップ１１０の代わりに固定値メモリ２２０が設けられており、第３特性マップ１３０の代わりにセンサ２３０が設けられている。センサ２３０は、アクチュエータの出力における温度を表す信号を直接的に供給する。
　これら２つの実施形態は、任意に相互に組み合わせることができる。従って選択的に、ブロック１１０の代わりに固定値メモリ２２０を、補正モジュール１３０の代わりにセンサ２３０を、および／または第１特性マップ１００の代わりにブロック２００および２１０を設けることができる。
本発明の実施形態のブロック回路図である。
本発明の別の実施形態のブロック回路図である。
符号の説明
　１００　　　　　第１特性マップ
　１１０　　　　　第２特性マップ
　１１５，１２０，２００　結合点
　１３０　　　　　第３特性マップ
　１４０　　　　　制御部
　２１０　　　　　特性曲線
　２２０　　　　　固定値メモリ
　２３０　　　　　センサ
　Ｎ　　回転数
　Ｕ　　アクチュエータに印加された電圧
　Ｋ　　定数
　Ｐ　　レール圧
　ＴＫ　燃料温度
　ＫＷ　熱伝導係数
　ＴＤ　燃料温度
　ＴＡ　アクチュエータの温度

Claims (6)

  1. 　インジェクタを制御するための方法であって、
    　インジェクタの温度を表す温度量（ＴＡ）を制御時に考慮する形式の方法において、
    　インジェクタに供給された電気エネルギーを表す第１の量（ＱＺ）と、熱伝導係数（ＫＷ）と、燃料温度（ＴＤ）を表す第２の量とに基づいて温度量（ＴＡ）を検出することを特徴とする方法。
  2. 　第１の動作パラメータ（ＡＮ，Ｕ，Ｎ）に基づいて前記第１の量（ＱＺ）を検出する、請求項１記載の方法。
  3. 　第２の動作パラメータ（Ｐ）に基づいて熱伝導係数（ＫＷ）を検出する、請求項１または２記載の方法。
  4. 　前記第３の量を、燃料温度（ＴＫ）の測定値と少なくとも１つの別の動作パラメータ（Ｎ）とに基づいて検出する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
  5. 　前記第３の量（ＴＤ）をセンサによって検出する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
  6. 　インジェクタを制御するための装置であって、
    　インジェクタの温度を表す温度量（ＴＡ）が制御時に考慮される形式のものにおいて、
    　インジェクタに供給された電気エネルギーを表す第１の量（ＱＺ）と、燃料温度（ＴＤ）を表す第２の量（ＫＷ）とに基づいて温度量（ＴＡ）を検出する手段が設けられていることを特徴とする装置。
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