JP2004316645A - 内燃機関の駆動方法、コンピュータプログラム、制御装置および内燃機関 - Google Patents

Abstract

【課題】噴射弁を洗浄することのできる内燃機関の駆動方法を提供する。
【解決手段】噴射弁の黒化量を求め、当該の黒化量が所定の閾値を上回ったときに第１の燃料圧増大を行う。
【選択図】図１

Description

本発明は、燃料を燃料蓄圧器に所定の圧力で供給し、噴射弁を介して燃焼室内へ噴射する内燃機関の駆動方法に関する。本発明はまた、コンピュータプログラム、制御装置および内燃機関に関する。

この種の方法は、例えば直接噴射型内燃機関で知られている。

直接噴射型内燃機関では、燃焼プロセスによって噴射弁に黒化が生じることが知られている。これは噴射弁、特にその頂部に堆積物が形成されることを意味する。堆積した粒子は噴射弁を通る燃料流を阻害する。またこの堆積物が噴射によって形成された噴流の特性を変化させることもある。このようなことが起こると燃焼品質が低下し、障害物質の発生量が増大してしまう。

本発明の課題は、噴射弁を洗浄することのできる内燃機関の駆動方法を提供することである。

この課題は、噴射弁の黒化量を求め、当該の黒化量が所定の閾値を上回ったときに第１の燃料圧増大を行うことにより解決される。

課題はまた、この方法を実行するコンピュータプログラム、制御装置、または内燃機関を構成して解決される。

燃料圧を増大することにより、堆積物または堆積した粒子が剥離され除去される。これは燃料弁の洗浄に相当する。生じた堆積物の除去に加えて、燃料圧を増大すると新たな堆積物も全く生じないか、緩慢にしか生じない。

本発明の第１の有利な実施形態によれば、第１の燃料圧増大が設定された第１の時間にわたって行われる。これにより燃料圧の増大は自動的に終了される。

特に有利には、燃料圧増大は反復される。これにより第１の燃料圧増大によって完全な洗浄が達成できなかった場合にも噴射弁の洗浄の機会が与えられる。燃料圧増大を複数回行うことにより噴射弁の洗浄を効率的に行うことができる。

本発明の第２の有利な実施形態によれば、黒化量が所定の閾値を下回ったとき、および／または反復の回数が所定の閾値を上回ったときに燃料圧増大の反復が終了される。これらのケースでは燃料圧の増大が複数回行われ、しかも自動的に終了される。

本発明の他の特徴、態様および利点を図示の実施例に則して以下に詳細に説明する。ここで特許請求の範囲に示された事項のみではなく、発明の詳細な説明や図などに示された全ての事項またはこれらの任意の組み合わせもまた本発明の対象となりうる。

図１には特に車両内で使用される内燃機関１０が示されている。内燃機関１０は直接噴射型のガソリン内燃機関である。ただし以下に説明する本発明の手段はディーゼル内燃機関においても適用可能である。

内燃機関１０はシリンダ１１を有しており、シリンダ内ではピストン１２が往復運動している。シリンダ１１およびピストン１２により燃焼室１３が形成されている。燃焼室１３には吸気管１４が接続されており、これを介して燃焼室１３へ空気が供給される。さらに燃焼室１３には排気管１５が接続されており、これを介して燃焼室１３から排気ガスが放出される。空気流および排気ガス流を制御するためにバルブ１６が設けられている。また燃焼室１３には噴射弁１７およびスパークプラグ１８が配属されている。噴射弁１７を介して燃料が燃焼室１３へ噴射され、スパークプラグ１８により燃焼室１３へ噴射された燃料が点火され燃焼する。

噴射弁１７は高圧管路１９を介して燃料蓄積器２０に接続されている。燃料蓄積器２０には高圧の燃料が供給される。このために通常は燃料フィードポンプと高圧ポンプとが設けられている。燃料蓄積器２０内の圧力は所定の値となるように開制御および／または閉ループ制御される。このために燃料蓄積器２０には圧力センサおよび圧力制御弁が配属されている。燃料蓄積器２０から内燃機関１０の全てのシリンダ１１に燃料が供給される。

図２には内燃機関１０の駆動方法が示されている。この方法は制御装置によって実行される。制御装置はセンサ（例えば圧力センサ）の信号を受け取り、アクチュエータ（例えば噴射弁１７または圧力制御弁用のアクチュエータ）に対する信号を出力する。この制御装置は以下に説明する方法を実行できるように構成されている。このために制御装置はアナログ回路技術で構成されるか、および／またはメモリを備えたディジタルプロセッサとして構成される。後者のケースではこれは以下に説明する方法を実行するようにプログラミングされたコンピュータプログラムであってもよい。

本発明の方法は、噴射弁１７の黒化の尺度を用いることに基づいている。この黒化の尺度を以下では黒化量ＭＶとする。また黒化量ＭＶはパーセント表示で０％〜１００％の値で表される。

黒化の尺度は例えば、黒化を生じる内燃機関１０の動作点を計数および積算するカウンタを設け、この数に依存して黒化量ＭＶを形成することにより求められる。これに代えてまたはこれに加えて、測定されたラムダ偏差から黒化量ＭＶを推論することもできる。黒化量ＭＶを別の手段で、場合によってはセンサおよび／またはモデルなどを用いて求めてもよい。さらに黒化量ＭＶが他の値領域を有するように構成してもよい。

図２の方法では３つの閾値Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３が用いられる。第１の閾値Ｓ１は第２の閾値Ｓ２よりも小さく、第２の閾値Ｓ２は第３の閾値Ｓ３よりも小さい。例えば第１の閾値Ｓ１は３％であり、第２の閾値Ｓ２は６％であり、第３の閾値Ｓ３は１５％である。

図２によればステップ２１で黒化量ＭＶが第２の閾値Ｓ２よりも大きいか否かが検査される。ＮＯであった場合、つまり黒化量ＭＶが６％よりも小さかった場合、本発明のそれ以降のステップは行われない。

黒化量ＭＶが第２の閾値Ｓ２よりも大きかった場合、ステップ２２でカウンタｎが０へセットされる。そののちステップ２３で燃料蓄積器２０内の圧力が値ＤＫＰ１だけ高められる。この第１の燃料圧増大量ＤＫＰ１の大きさは内燃機関１０の瞬時の動作点ＢＰに依存して求められる。燃料圧増大ＤＫＰ１は設定された時間ｔ１にわたって維持される。時間ｔ１の経過後に燃料圧増大ＤＫＰ１は終了し、燃料蓄積器２０内の圧力はふたたび通常値へ戻る。

次のステップ２４ではカウンタｎがインクリメントされる。カウンタｎは燃料圧増大が何回行われたか、つまり燃料圧増大の反復の回数を表している。

前述の燃料圧増大ＤＫＰ１を第１の時間ｔ１にわたって行うことにより噴射弁１７の黒化堆積物は部分的にまたは完全に剥離して除去される。燃料圧力が増大して噴射弁に堆積した粒子に機械的に作用するからである。この機械的作用により粒子は剥離し、黒化量が低減される。

ステップ２５では黒化量ＭＶが第１の閾値Ｓ１よりも小さいか否か、すなわち例えば３％よりも小さいか否かが検査される。小さい場合には燃料圧増大ＤＫＰ１により黒化量ＭＶが低減されたことになる。この場合には本発明の方法はステップ２１へ戻る。

黒化量ＭＶが第１の閾値Ｓ１よりも小さくならなかった場合には、ステップ２６でカウンタｎが設定された閾値ｎ１よりも大きいか否かが検査される。閾値ｎ１に達していない場合には本発明の方法はステップ２３〜２５を繰り返す。これにより燃料圧増大ＤＫＰ１が第１の時間ｔ１で新たに行われ、カウンタｎがインクリメントされる。黒化量ＭＶが第１の閾値Ｓ１よりも小さくならないかぎり、カウンタｎが所定の閾値ｎ１に達するまで前述のループが実行される。すなわち黒化量ＭＶが第１の閾値Ｓ１（例えば３％）よりも小さくなるまで、またはカウンタｎが所定の閾値ｎ１よりも大きくなるまで新たな第１の時間ｔ１にわたる燃料圧増大ＤＫＰ１が行われる。

前述の第１のケースでは本発明の方法はステップ２１へ戻る。前述の第２のケースで黒化量ＭＶが第１の閾値Ｓ１よりも小さくなっておらず、かつカウンタｎが所定の閾値ｎ１に達している場合には、本発明の方法はステップ２７へ移行する。このケースでは黒化量ＭＶが第１の閾値Ｓ１を下回るまでの燃料圧増大の反復は行われない。

ステップ２７では第２の燃料圧増大ＤＫＰ２が行われたか否かが検査される。第２の燃料圧増大ＤＫＰ２は第１の燃料圧増大ＤＫＰ１より小さくてもよいしまたは大きくてもよいが、その大きさは内燃機関１０の瞬時の動作点ＢＰに依存して求められる。前述したようにつねに第１の時間ｔ１にわたって行われる燃料圧増大ＤＫＰ１とは異なり、第２の燃料圧増大ＤＫＰ２は任意にオンオフ可能である。第２の燃料圧増大ＤＫＰ２は開始されると終了されるまで続く。

ステップ２７では第２の燃料圧増大ＤＫＰ２が行われていないことが検出されると、ステップ２８で黒化量ＭＶが第３の閾値Ｓ３よりも大きいか否かが検査される。小さい場合には本発明の方法はステップ２１へ進行し、第２の燃料圧増大ＤＫＰ２は開始されない。

黒化量ＭＶが第３の閾値Ｓ３、例えば１５％よりも大きい場合には、ステップ２９で再度の第２の燃料圧増大が開始される。燃料圧増大が開始されたのち本発明の方法はステップ２１へ戻る。

第２の燃料圧増大ＤＫＰ２により、噴射弁１７で生じた粒子には持続的に機械的な圧力が加えられる。それにもかかわらず黒化量ＭＶが第２の閾値Ｓ２よりも大きいままである場合には、ステップ２１〜２６にしたがった第１の燃料圧増大ＤＫＰ１が付加的に行われ、燃料圧がさらに高められる。このようにすればほぼ２倍の圧力が噴射弁１７の黒化堆積物にかかり、黒化量ＭＶは低減される。

ステップ２７で第２の燃料圧増大ＤＫＰ２が開始されたことが検出されると、ステップ３０で黒化量ＭＶが第２の閾値Ｓ２よりも小さくなったか否かが検査される。小さくなっていない場合には本発明の方法はステップ２１へ戻るが、行われている燃料圧増大は終了されない。この場合、第１の燃料圧増大ＤＫＰ１および第２の燃料圧増大ＤＫＰ２の加法的結合により黒化量ＭＶの低減が試みられる。

黒化量ＭＶが第２の閾値Ｓ２、例えば６％よりも小さくなっていれば、第２の燃料圧増大ＤＫＰ２はステップ３１で終了される。ここでは黒化量ＭＶＢが低減されたので、本発明の方法はステップ２１へ戻る。

第２の燃料圧増大ＤＫＰ２をステップ２９で開始したのち、ただちにステップ２１で前述のプロシージャを進行させるのではなく、先にステップ３０ないしは場合によりステップ３１を行ってから進行させることもできる。

本発明の内燃機関を示す図である。

図１の内燃機関を駆動する方法の実施例を示すフローチャートである。

符号の説明

１０ 内燃機関
１１ シリンダ
１２ ピストン
１３ 燃焼室
１４ 吸気管
１５ 排気管
１６ バルブ
１７ 噴射弁
１８ スパークプラグ
１９ 高圧管路
２０ 燃料蓄積器

Claims (11)

1. 燃料を燃料蓄圧器（２０）に所定の圧力で供給し、噴射弁（１７）を介して燃焼室（１３）内へ噴射する
   内燃機関（１０）の駆動方法において、
   噴射弁（１７）の黒化量（ＭＶ）を求め、
   当該の黒化量（ＭＶ）が所定の閾値（Ｓ２）を上回ったときに第１の燃料圧増大（ＤＫＰ１）を行う
   ことを特徴とする内燃機関の駆動方法。
2. 第１の燃料圧増大（ＤＫＰ１）を設定された第１の時間（ｔ１）にわたって行う、請求項１記載の方法。
3. 第１の燃料圧増大（ＤＫＰ１）を反復する、請求項１記載の方法。
4. 黒化量（ＭＶ）が所定の閾値（Ｓ１）を下回ったときに第１の燃料圧増大（ＤＫＰ１）の反復を終了する、請求項１記載の方法。
5. 反復の回数（ｎ）が所定の閾値（ｎ１）を上回ったときに第１の燃料圧増大（ＤＫＰ１）の反復を終了する、請求項３または４記載の方法。
6. 黒化量（ＭＶ）が所定の閾値（Ｓ３）を上回ったときに第２の燃料圧増大（ＤＫＰ２）を開始する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 黒化量（ＭＶ）が所定の閾値（Ｓ２）を下回ったときに第２の燃料圧増大（ＤＫＰ２）を終了する、請求項６記載の方法。
8. 第１の燃料圧増大（ＤＫＰ１）の反復の回数が所定の閾値（ｎ１）を上回って第１の燃料圧増大（ＤＫＰ１）が終了された場合にのみ第２の燃料圧増大（ＤＫＰ２）を開始する、請求項５から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 請求項１から８までのいずれか１項記載の内燃機関の駆動方法を実行するようにプログラミングされていることを特徴とするコンピュータプログラム。
10. 請求項１から８までのいずれか１項記載の内燃機関の駆動方法を実行することを特徴とする制御装置。
11. 請求項１から８までのいずれか１項記載の内燃機関の駆動方法を実行する制御装置を備えたことを特徴とする内燃機関。

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