JP2005090503A - Internal combustion engine driving method, computer program for internal combustion engine control device, data carrier and injection device for internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば燃料が直接噴射されるN個のシリンダを備えた車両での内燃機関の駆動方法および相応のコンピュータプログラムに関する。本発明はまた、前述のコンピュータプログラムを含むデータ担体および前述の方法を実行する内燃機関用の噴射装置に関する。 The present invention relates to a method for driving an internal combustion engine, for example in a vehicle with N cylinders into which fuel is directly injected, and a corresponding computer program. The invention also relates to a data carrier comprising the aforementioned computer program and an injection device for an internal combustion engine for carrying out the aforementioned method.
独国公開第19645715号公報から直接噴射型内燃機関用の制御装置が公知である。ここに記載されている制御装置は内燃機関の所定のシリンダに対する基本噴射時間を計算する。この基本噴射時間は燃料蓄積器(以下レールとも称する)およびシリンダの燃焼室において定常的と見なされる圧力特性のもとで所望の噴射燃料量が得られるように計算される。ただし実際には圧力特性は定常的ではなく、特にシリンダの燃焼室で変動しやすい。したがって前掲の独国公開第19645715号公報では、前計算された基本噴射時間をシリンダの燃焼室内の圧力特性に依存して計算されたクランク角度位置で補正し、噴射時間を出力するタイマをこうして補正された噴射時間の値に合わせて調整することが提案されている。しかしここで提案されている噴射時間の補正計算ではレール圧は依然として定常的(つまり一定)であると見なされている。 A control device for a direct injection internal combustion engine is known from German Offenlegungsschrift 19645715. The control device described here calculates the basic injection time for a given cylinder of the internal combustion engine. This basic injection time is calculated so that a desired amount of injected fuel can be obtained under pressure characteristics that are considered to be steady in the fuel accumulator (hereinafter also referred to as rail) and the combustion chamber of the cylinder. In practice, however, the pressure characteristics are not steady, and tend to fluctuate particularly in the combustion chamber of the cylinder. Therefore, in the above-mentioned German Offenlegungsschrift 19645715, the previously calculated basic injection time is corrected with the calculated crank angle position depending on the pressure characteristics in the combustion chamber of the cylinder, and the timer for outputting the injection time is corrected in this way. It has been proposed to adjust to the value of the injection time. However, in the injection time correction calculation proposed here, the rail pressure is still considered to be stationary (that is, constant).
実際には燃焼室内の圧力だけでなくレール内の圧力も時間的に変動している。そのため定常的な圧力特性に基づいて計算を行うとエラーのおそれがつねに生じる。しかもレール内の圧力特性は多数の影響量によってダイナミックに変化するので、その前計算はきわめて煩雑であり不正確にしか行えなかった。 Actually, not only the pressure in the combustion chamber but also the pressure in the rail fluctuates with time. For this reason, if calculation is performed based on steady pressure characteristics, there is always a risk of error. Moreover, since the pressure characteristics in the rail dynamically change depending on a large number of influences, the previous calculation is extremely complicated and can be performed only inaccurately.
これらのことがらを踏まえて、独国特許第19726756号公報では、内燃機関を駆動する別の方法およびシステムが提案されている。ここではレール圧の検出が噴射過程の進行中に行われ、検出されたこのレール圧に基づいて噴射開始からどれだけの燃料が噴射されたかが連続的に計算される。目下の噴射中に噴射される燃料量が設定された目標値を上回る場合には噴射は中断される。 In view of these facts, German Patent No. 19726756 proposes another method and system for driving an internal combustion engine. Here, the rail pressure is detected while the injection process is in progress, and the amount of fuel injected from the start of injection is continuously calculated based on the detected rail pressure. If the amount of fuel injected during the current injection exceeds the set target value, the injection is interrupted.
ただし上述の独国特許第19726756号公報の発明においても噴射燃料量の計算はきわめて煩雑であり、かつ進行中の噴射過程におけるバルブの遅延時間をバルブの開閉とは別個に計算しなければならないという欠点が存在している。さらにこの計算はきわめて高い時間周波数で、つまり1msパターンよりも格段に頻繁に行わなければならない。そうでないと噴射時間が短いとき(例えば0.5msのとき)噴射燃料量に重大な誤差が発生したり、プロセス全体にエラーが生じたりしてしまう。またこの発明の方法は変化する燃焼室圧力は全く考慮していない。
したがって上述のような従来技術から出発して、本発明は、レール圧の任意の変化にともなって変化する燃焼室圧力を考慮して目標燃料量を正確に噴射することができるように、公知の内燃機関の駆動方法、相応のコンピュータプログラム、および直接噴射型内燃期間用の噴射装置を改善することである。 Therefore, starting from the prior art as described above, the present invention is known in the art so that the target fuel amount can be accurately injected in consideration of the combustion chamber pressure that changes with any change in rail pressure. To improve the driving method of the internal combustion engine, the corresponding computer program and the injection device for the direct injection internal combustion period.
この課題は、噴射過程の直前および/または噴射過程中に検出された少なくとも1つのレール圧値および場合により他のパラメータに基づいて、前計算された噴射時間の値を動作前に少なくとも1回補正し、進行中の噴射に対するシリンダnの噴射時間の補正値ti_Kを形成する構成により解決される。 The task is to correct the pre-calculated injection time value at least once before operation based on at least one rail pressure value and / or possibly other parameters detected immediately before and / or during the injection process. This is solved by the configuration in which the correction value ti_K of the injection time of the cylinder n with respect to the ongoing injection is formed.
有利には本発明の方法では、レール圧の検出を噴射過程の直前に1回行うだけでなく、これを前計算された噴射時間の進行中に繰り返し、例えば狭い時間パターンでできるだけ頻繁に行う。持続的に更新されるレール圧値に基づいて、レール圧の時間的変動とそこから生じる噴射燃料量の変動とがきわめて正確に捉えられ、目下進行中の噴射時間に対する補正計算において考慮される。これにより最終的にはシリンダ内への全噴射燃料量がきわめて正確に出力される。 Advantageously, the method according to the invention not only detects the rail pressure once just before the injection process, but also repeats it during the precalculated injection time, eg as often as possible in a narrow time pattern. Based on the continuously updated rail pressure value, the temporal variation in rail pressure and the variation in the amount of injected fuel resulting therefrom are captured very accurately and taken into account in the correction calculation for the currently ongoing injection time. As a result, the total amount of fuel injected into the cylinder is finally output very accurately.
本発明の方法の前述の実施形態によれば、レール圧の任意の変調またはグラジエント設定が可能である。再始動時にも高圧ポンプの最大の圧送力に相応するレール圧が迅速に形成され、混合気調製の改善と原排出物質の低減とが達成される。内燃機関の駆動中の正または負の負荷変化からレール圧の迅速な増大または低減が必要となる場合にも、所望のラムダ値または調整されたラムダ値からの偏差が最小化される。これは本発明によってつねに目標燃料量が噴射されるように噴射時間が補正されるからである。ポンプの圧送量の許容差または他の影響量は噴射過程の進行中にレール圧を検出することにより消去される。 According to the above-described embodiments of the method of the present invention, any modulation or gradient setting of the rail pressure is possible. The rail pressure corresponding to the maximum pumping force of the high-pressure pump is quickly formed even at the restart, and the mixture preparation is improved and the raw emissions are reduced. Deviations from the desired or adjusted lambda values are also minimized if a rapid increase or decrease in rail pressure is required due to positive or negative load changes during the operation of the internal combustion engine. This is because the injection time is corrected so that the target fuel amount is always injected by the present invention. Pump pumping tolerances or other influences are eliminated by detecting rail pressure during the course of the injection process.
有利には、前計算された噴射時間の第1回目の補正は噴射過程が始まってからではなく、噴射過程の開始直前に行われる。これにより噴射時間がレール圧検出の時間パターンよりも小さい場合にも補正が行われることが保証される。 Advantageously, the first correction of the pre-calculated injection time is made immediately before the start of the injection process, not after the injection process starts. This ensures that correction is performed even when the injection time is shorter than the rail pressure detection time pattern.
有利には、レール圧の検出は噴射過程前および/または噴射過程中に固定の時間パターンで、例えば1msごとに行われる。またこの検出の直後に噴射時間の補正計算を実行することが推奨される。 Advantageously, the detection of the rail pressure takes place in a fixed time pattern, for example every 1 ms, before and / or during the injection process. It is also recommended that the injection time correction calculation be performed immediately after this detection.
有利には、噴射時間の前計算は、前述の時間パターンではなく固定のクランク角度のパターンに依存するトリガ時点で行われる。このトリガマークは、噴射開始に対して種々の時間幅だけ先行するクランク角度位置に依存している。 Advantageously, the pre-calculation of the injection time is performed at a trigger time that depends on a fixed crank angle pattern rather than the aforementioned time pattern. This trigger mark depends on the crank angle position preceding the start of injection by various time widths.
また有利には、噴射時間の前計算は、角度に同期したトリガ時点前に所定の時間パターンで最後に検出されたレール圧値に基づき、前計算された燃焼室圧力値を考慮して所定のクランク角度位置で行われる。 Also advantageously, the pre-calculation of the injection time is based on the rail pressure value last detected in a predetermined time pattern before the trigger time synchronized with the angle, and takes into account the pre-calculated combustion chamber pressure value. This is done at the crank angle position.
噴射時間の補正計算は、レール圧だけでなく、その時点で噴射が行われているシリンダの燃焼室圧力をレール圧検出の時点で補正計算の考慮に入れることにより、いっそう正確となる。 The correction calculation of the injection time becomes more accurate by taking into account the correction calculation at the time of rail pressure detection, not only the rail pressure but also the combustion chamber pressure of the cylinder in which injection is being performed at that time.
有利には、本発明によれば、簡単かつ迅速な噴射時間の補正計算が可能となる手法または数学的アルゴリズムが得られる。アルゴリズムは通常の噴射タイミングの計算に対しては付加的な計算項目となるので、内燃機関の回転数が高く動作時間の問題が発生しうる場合には省略して簡単化してしまってもかまわない。そのつど最後に計算された噴射時間、つまり噴射時間の最新の補正値が適用されるとき、噴射過程は中断される。これにより有利には、出力タイマが計算の時間パターン中にそのつど噴射時間の最新の補正値で連続的に更新される。 Advantageously, the present invention provides a technique or mathematical algorithm that allows simple and quick injection time correction calculations. Since the algorithm is an additional calculation item for normal injection timing calculation, it may be omitted and simplified if the internal combustion engine speed is high and an operation time problem may occur. . Each time the last calculated injection time, i.e. the latest correction value of the injection time, is applied, the injection process is interrupted. This advantageously allows the output timer to be continuously updated with the latest correction value of the injection time each time during the calculation time pattern.
有利には、噴射時間の前計算および補正計算に対して、高周波数の変動を有するレール内の真の圧力特性を使用するのではなく、例えばローパスフィルタリングによって減衰されたレール圧力値が使用される。 Advantageously, for the pre-calculation and correction calculations of the injection time, rather than using true pressure characteristics in the rail with high frequency fluctuations, for example rail pressure values attenuated by low-pass filtering are used. .
上述の課題はさらに、前述の方法を実行する噴射装置、コンピュータプログラム、および当該のコンピュータプログラムを含むデータ担体によっても解決される。これらの解決手段の利点は前述の方法から得られる利点に相応する。 The above-mentioned problem is further solved by an injection device, a computer program, and a data carrier comprising the computer program for carrying out the method described above. The advantages of these solutions correspond to the advantages obtained from the method described above.
本発明を以下に種々の実施例に則して図を参照しながら詳細に説明する。 The present invention will be described in detail below with reference to the drawings in accordance with various embodiments.
図1には図示しない4つのシリンダを備えた内燃機関用の本発明の噴射装置100が示されている。この噴射装置は、燃料を蓄積しかつ4つの噴射弁120を介してシリンダの燃焼室へ燃料を噴射する燃料蓄積器(以下レールと称する)110を有している。さらに噴射装置100は燃料を高圧でレール110へポンピングする高圧ポンプ130を有している。高圧ポンプ130には電気式燃料ポンプ105を介して燃料が供給される。高圧ポンプ130の内部では電気式燃料ポンプ105から供給された燃料がまずダンパエレメント134へ供給される。そこから燃料はアクチュエータである燃料量調整弁132がオン状態のとき、つまりバルブが阻止されているときに第1の逆止弁136を介して圧送エレメント138へ達する。この圧送エレメント138はピストン139を有しており、このピストンは内燃機関のカムシャフト160を介して駆動される。図1に示されている状態ではピストン139は最も低い位置にあり、圧送エレメント138には逆止弁136を介して供給される燃料を収容するためのチャンバ137が生じている。後の時点で図1のピストン139が相応のカムシャフト160の回転に基づいて上方へ運動すると、チャンバ137の容積は低減し、そこに収容されている燃料は圧縮される。圧縮された燃料は第2の逆止弁136を介してレール110へ供給される。そこで燃料は高圧をかけられた状態で蓄積される。
FIG. 1 shows an
レール内に蓄積されている燃料の圧力、すなわちレール圧は、噴射装置100を介して設定された目標圧へ閉ループ制御される。このために噴射装置100は制御装置150を有している。この制御装置には実際のレール圧がレール圧センサ140,140’から実際量として供給される。設定された目標圧と検出された実際圧との制御偏差が検出されると、制御装置は高圧ポンプ130内の燃料量調整弁132を駆動し、レール圧が所望の目標値となるように閉ループ制御する。正確に言えば、この閉ループ制御は、レール圧が大きすぎて低減しなければならない場合に、燃料量調整弁132をオフ状態とし、図1に示されている圧送エレメント138とダンパ134とのあいだの接続管路133を開放することにより行われる。このとき開放された接続管路133によりチャンバ137からの燃料流がダンパエレメント134へ流れ、所望の圧力低下が達成される。逆にレール圧の増大が所望される場合には、燃料量調整弁132を相応にオン状態とし、接続管路133を閉鎖する。
The pressure of the fuel accumulated in the rail, that is, the rail pressure, is closed-loop controlled to a target pressure set via the
噴射弁120の開放によりレール110内に高周波数の圧力脈流がトリガされるが、これには緩慢な圧力変動が重畳される。この圧力脈流が圧力センサ140,140’によって検出され、検出された実際圧の成分として制御装置150へ供給されると、誤った測定結果が生じ、レール圧の閉ループ制御にとっても望ましくない。ただしこの脈流の時定数は、高圧ポンプ130の圧送エレメント138内のピストン139の圧送ストロークによる圧力上昇の時定数または噴射燃料量による圧力低下の時定数よりも格段に小さく、当該の脈流を適切なフィルタ手段を介して除去することができる。その第1の手段として、制御装置150の入力側にレール圧センサ140に対するRC素子の形態のローパスフィルタ142が設けられる。このローパスフィルタは高周波数成分を除去する相応の時定数を有している。
The opening of the
障害的な圧力脈流の周波数はレールの共振周波数、特にレールのジオメトリおよび容積によって定まる。レールは蓄圧効果を達成するために大きく構成されることが多く、低い共振周波数を有する。これにより障害的な圧力脈流の時定数は上昇し、高圧ポンプ130の圧送ストロークに起因する圧力変化の時定数および噴射に起因する時定数のほうへオフセットされる。したがって前述の第1の手段に代えてまたは加えて、第2の手段として、障害的な圧力脈流の高周波数を除去する液圧式ローパスフィルタが実現される。この第2の手段は図1では破線で示されている。この第2の手段によりレールは絞り部144を介して付加容積部となる燃料蒸気中間蓄積器146へ接続されるので、固有のレール容積は最小限に維持される。レール圧センサ140’は直接にレール110に接続されるのではなく、付加容積部となる燃料蒸気中間蓄積器146に接続される。付加容積部では有利には制御装置150で用いられる実際量よりも大幅に減衰されたレール圧特性が取り出される。こうした装置のことを液圧式ローパスフィルタと称する。
The frequency of the disturbing pressure pulsation is determined by the rail resonance frequency, in particular the rail geometry and volume. Rails are often configured large to achieve a pressure accumulation effect and have a low resonant frequency. As a result, the time constant of the disturbing pressure pulsating flow increases and is offset toward the time constant of the pressure change caused by the pumping stroke of the high-
図1に示されている噴射装置100を用いた本発明の内燃機関の駆動方法を以下に図2〜図4を参照しながら詳細に説明する。
A method of driving the internal combustion engine of the present invention using the
図2には時間的に並行して行われる種々の過程が示されている。まず横軸の参照記号t1_1...4は例えば図示しない4つのシリンダを備えた内燃機関の噴射タイミングを表している。噴射タイミングはその上方に示されたトリガマークtrに関連している。トリガマークは噴射タイミングと同様に個々のシリンダ1〜4に相応しており、インクリメント信号とクランクシャフトセンサの基準マークとから得られる。噴射タイミングは例えばシリンダ1,3の上死点OTの前方の角度位置60°を表すクランクシャフトの基準マークBMに関連している。トリガマークは本発明の噴射時間の計算のための各シリンダごとの計算パターンを送出する。これについては以下に詳述する。
FIG. 2 shows various processes performed in parallel in time. First, reference symbols t1_1. . . For example, 4 represents the injection timing of an internal combustion engine having four cylinders (not shown). The injection timing is related to the trigger mark tr shown above. The trigger mark corresponds to each
図2にはさらに基準マークBMを介して図1の高圧ポンプ130のHDPストロークのストローク曲線が示されている。これは圧送エレメント138のピストン139が内燃機関のカムシャフト160を介して駆動される様子を表している。ストローク曲線の上方には制御装置150から送出された、燃料量調整弁132を駆動する調整信号MSVが示されている。この信号の高レベルは燃料量調整弁のオン状態、すなわち接続管路133が閉鎖されていることを表す。逆にこの信号の低レベルは燃料量調整弁のオフ状態、すなわち接続管路133が開放されていることを表す。燃料量調整弁132の開閉は制御装置により検出されたレール圧p_Rの応答として設定され、設定された目標値p_R_sollとなるように制御が行われる。
FIG. 2 further shows the stroke curve of the HDP stroke of the high-
図2の燃料量調整弁132に対する調整信号MSVの上方には、内燃機関の回転数が高く燃料の流量が大きいときのレール圧p_Rが示されている。図示のレール圧特性は燃料量調整弁132に対する調整信号MSVに関連しており、ここから前述の閉ループ制御の作用が見てとれる。高圧ポンプのピストンのストローク中、燃料量調整弁のオン状態、すなわち接続管路133が閉鎖されている状態で、設定されたレール圧の目標値p_R_sollが達成される時点まで圧力上昇が生じていることがわかる。その後、燃料量調整弁132が制御装置150によって駆動され、つまり接続管路133が開放されて、不要な燃料がチャンバ137から低圧回路、特にダンパエレメント134へ戻る。図2〜図4に示されている圧力特性は理論的な値であり、レールでの減衰作用は考慮していない。実際にはこれらの圧力特性の線は折れずに正弦波状となる。
Above the adjustment signal MSV for the fuel
図2に示されているように、高い回転数のもとで燃料量調整弁がオンとなり、すなわち接続管路133が閉鎖され、例えばシリンダ1に対する噴射時間t1_1でピストンのストロークのフェーズ中に長い噴射が行われると、レール圧p_Rは噴射がない場合または噴射時間が短い場合の1)よりも緩慢に3)へ上昇する。目標レール圧p_R_sollが達成され、燃料量調整弁132が所定のピストンストローク位置でオフになると、レール圧はこの時点から進行中の噴射ti_1にわたって、また次に続くシリンダ2の噴射t1_2において、図2に示された特性4)に相応に低下する。これはピストン139のこのフェーズで吸入が行われ、燃料がレール110内に圧送されないからである。
As shown in FIG. 2, the fuel adjustment valve is turned on under high rotational speed, ie the connecting
基本噴射時間tiの計算はトリガマークtrの時点ごとに行われる。これは図2では垂直の破線のトリガマークとこれを指示する下方向きの矢印とで示されている。噴射時間の計算は、目下使用されているレール圧値、つまり所定の時間パターンの最後に測定されたレール圧値に基づいて行われる。レール圧は有利には内燃機関の6000min−1にしたがって1msごとに検出される。図2に示されているレール圧特性は、具体的には例えば、トリガマークtr_4でシリンダ2に対する噴射時間ti_2が目下使用されているレール圧値、つまりレール圧値p_R_R2に基づいて計算されることを表している。相応にシリンダ3に対する噴射時間はレール圧値p_R_R3に基づいて計算される。図2からわかるように、この計算に使用されるレール圧値はシリンダiに対する噴射時間ti_iの中間の圧力値p_R_Miには一致しない。
The calculation of the basic injection time ti is performed for each trigger mark tr. This is indicated in FIG. 2 by a vertical dashed trigger mark and a downward pointing arrow pointing thereto. The injection time is calculated based on the currently used rail pressure value, that is, the rail pressure value measured at the end of a predetermined time pattern. The rail pressure is preferably detected every 1 ms in accordance with 6000 min −1 of the internal combustion engine. Specifically, the rail pressure characteristic shown in FIG. 2 is calculated based on the rail pressure value at which the injection time ti_2 for the
図3には基本的に図2と同じ物理量の特性が示されているが、これは高い回転数および高い燃料流量での内燃機関についてのものではなく、内燃機関の始動フェーズについてのものである。図2と同じ物理量には同じ参照記号が付されている。図示の時間特性の基本的な事柄に関しては図2の説明を参照されたい。 FIG. 3 basically shows the same physical quantity characteristics as in FIG. 2, but this is not for an internal combustion engine at high speed and high fuel flow, but for the starting phase of the internal combustion engine. . The same physical symbols as in FIG. 2 are given the same reference symbols. See the description of FIG. 2 for the basics of the time characteristics shown.
既に知られている特性に加えて、図3の下部には内燃機関の始動フェーズでの機関回転数nMOTが他の物理量の角度平面に同期して示されている。始動フェーズの開始時にはまず比較的低い回転数が発生する。したがってここでは低圧系の低いレール圧p_NDが図3の上方および下方に示されているように発生する。始動フェーズ中、特にレール圧がまだ低いあいだは、再始動での圧力形成において噴射時間を計算する際に大きな誤差が発生することがある。これは図3では例えば次のようになっている。シリンダ3の噴射中の中間のレール圧p_R_M3は検出されたレール圧値p_R_R3に比較的良好に相応するが、ピストンストロークの最終段階にあたる次の噴射ではp_R_M4は計算された圧力p_R_R4よりも著しく高くなってしまう。
In addition to the already known characteristics, the lower part of FIG. 3 shows the engine speed n MOT in the starting phase of the internal combustion engine in synchronism with the angular planes of other physical quantities. At the beginning of the starting phase, a relatively low rotational speed is first generated. Therefore, the low rail pressure p_ND of the low pressure system is generated here as shown in the upper and lower parts of FIG. During the start-up phase, especially when the rail pressure is still low, large errors may occur when calculating the injection time in the pressure formation at restart. In FIG. 3, for example, this is as follows. The intermediate rail pressure p_R_M3 during the
図2,図3に示されているように、噴射過程の進行中、特に図3のようにレール圧に強い変動が生じる特別な状況では、噴射時間が真のレール圧に相応するように補正しなければならない。そうしないとシリンダへ噴射すべき所望の燃料量が正確に調量されない。このために本発明によれば2つの手法が提案される。まずはじめにこれらの手法を数学的に導出する。 As shown in FIGS. 2 and 3, during the course of the injection process, especially in the special situation where strong fluctuations in the rail pressure occur as shown in FIG. 3, the injection time is corrected to correspond to the true rail pressure. Must. Otherwise, the desired amount of fuel to be injected into the cylinder will not be accurately metered. For this purpose, two approaches are proposed according to the invention. First, these methods are derived mathematically.
trマークでのtiの計算時の目標燃料量qk_sollは計算時点で存在するレール圧と燃焼室圧力との差圧Δp_RB_Rから The target fuel amount qk_soll at the time of calculation of ti at the tr mark is calculated from the differential pressure Δp_RB_R between the rail pressure and the combustion chamber pressure existing at the time of calculation.
Δp_RB_R=p_R_R−p_B_R (3)
と表され、ここでp_R_Rはti計算時点でのレール圧であり、p_B_Rはti計算時点での燃焼室圧力である。
Where p_R_R is the rail pressure at the time of ti calculation, and p_B_R is the combustion chamber pressure at the time of ti calculation.
吸入フェーズで噴射が行われる場合には、燃焼室圧力は近似的に大気圧に等しく、一定であると見なすことができる。さらにtrマークでのti計算時点では燃料圧は最後に検出された圧力に等しく、噴射時間全体にわたって一定であると見なすことができる。 When injection is performed in the intake phase, the combustion chamber pressure is approximately equal to atmospheric pressure and can be considered constant. Furthermore, at the time of calculating ti at the tr mark, the fuel pressure is equal to the last detected pressure, and can be regarded as being constant over the entire injection time.
噴射の時点までと噴射過程中とでレール圧は図2,図3に即して説明したように変化する。したがって変化するレール圧を有利には1msごとにサンプリングし、このようにして得られた最新のサンプリング値を噴射時間の補正計算に使用する。その時点でのレール圧値に基づいて補正計算を噴射開始の直前に1回行うだけではなく、噴射過程中、更新された噴射時間が最終的に経過しおわるまでそのつど最後に計算された値を用いて補正しつづける。このために本発明によれば簡単な補正式が導出される。 The rail pressure changes as described with reference to FIGS. 2 and 3 until the time of injection and during the injection process. Therefore, the changing rail pressure is advantageously sampled every 1 ms, and the latest sampling value obtained in this way is used for the correction calculation of the injection time. Based on the rail pressure value at that time, not only the correction calculation is performed once immediately before the start of injection, but also the last calculated value during the injection process until the updated injection time has finally passed Continue to correct using. Therefore, according to the present invention, a simple correction formula is derived.
補正式を求める際に注意しなければならないのは、変化する圧力のもとでどれだけの燃料量qKがレールから噴射されるかということである。燃料量は It should be noted when calculating the correction formula that how much fuel quantity qK is injected from the rail under changing pressure. The amount of fuel is
上述の式は例えば1msのサンプリングパターンΔtを用いた合計の式としてディジタル化される。すなわち The above formula is digitized as a total formula using a sampling pattern Δt of 1 ms, for example. Ie
上述の式(1)および式(7)からqK_sollを消去すると、噴射時間の補正値ti_Kは If qK_soll is eliminated from the above-described equations (1) and (7), the injection time correction value ti_K is
図4には噴射時間の補正の様子が示されている。特にここからわかるのは、シリンダ1に対してトリガマークtr_3で直前に求められたレール圧と燃焼圧との差圧Δp_RB_R1に基づいて求められた元の噴射時間ti_R1(Δp_RB_R1)が後に補正されるということである。計算された元の噴射時間は図4では上から2番目の横棒として示されている。補正値は最終的にはより短い噴射時間ti_K1となる。これは上方の横棒として示されている。
FIG. 4 shows how the injection time is corrected. In particular, it can be seen that the original injection time ti_R1 (Δp_RB_R1) obtained based on the differential pressure Δp_RB_R1 between the rail pressure and the combustion pressure obtained immediately before the trigger mark tr_3 for the
図4にはさらに1ms時間パターンでの圧力検出をトリガ時点に同期させずに行うことが示されている。噴射開始時点は固定のクランク角度マークに依存している。例えば0.5msのきわめて短い噴射時間でも前述の場合と同様に補正できるようにするには、補正計算を噴射が開始されてから行うのみでは充分でない。この場合、補正計算が行われるときには噴射は既に終了してしまっている。したがって噴射時間の初期値および当該の初期値の第1の補正値を本来の噴射の開始前に取得しておくことが推奨される。 FIG. 4 further shows that pressure detection in a 1 ms time pattern is performed without synchronizing with the trigger time point. The injection start time depends on a fixed crank angle mark. For example, it is not sufficient to perform the correction calculation after the injection is started so that the correction can be performed in the same manner as described above even with an extremely short injection time of 0.5 ms. In this case, the injection has already ended when the correction calculation is performed. Therefore, it is recommended to obtain the initial value of the injection time and the first correction value of the initial value before starting the original injection.
補正式(8)の計算は、有利には、まず係数k以外の分子の項をtrパターンでのti_Rの計算の際に求めるようにして行われる。さらに分母の合計を作るには、個別の量を形成し、そのつど新たな圧力値の根を加算していく。そのあとで分子が新たな合計によって除算され、その結果に対して、得られた指数kが乗算される。このようにして有利には1msの時点ごとに補正されたti_Kが僅かな計算コストのみで得られる。 The calculation of the correction equation (8) is advantageously performed such that the numerator terms other than the coefficient k are first obtained when calculating ti_R in the tr pattern. To create a total denominator, create individual quantities and add new pressure roots each time. The numerator is then divided by the new sum and the result is multiplied by the resulting index k. In this way, ti_K corrected for every 1 ms is advantageously obtained with a small calculation cost.
噴射弁120を駆動するti出力タイマを図3で計算された噴射時間にしたがって補正するには、図4の第1列V1に示されているように1msごとに新たに計算された噴射時間ti_Kを用いて噴射過程中補正を続けるか、これに代えて、1msパターンのうち、妥当しているその時点での噴射時間ti_Aが出力タイマの補正に必要な時間インクリメントδt_TKだけ補正値ti_Kを下回る時点で補正を行う。後者については図4の第2列V2を参照されたい。
To correct the ti output timer for driving the
このように、シリンダ1に対する進行中の噴射過程ti_R1において、図4に示されている圧力特性Δp_RBに沿ったステップ曲線に相応に、サンプリングされた圧力値の根の値の積分が形成され、噴射時間が適切な値ti_K1へ補正される。図4では圧力上昇のためにtiが短縮されている。圧力低下が生じている場合にはtiが延長される。
Thus, in the ongoing injection process ti_R1 for the
圧力のサンプリングによる誤差を低減するには、式(8)の分母の根を形成するときに、単に新たなサンプリング値を用いるのではなく、図4の圧力特性の右方部分のステップ曲線に相応に新たなサンプリング値と旧いサンプリング値との差の1/2をつねに加えるようにすると良い。例えばj=5であれば(Δp5−4)/2=(p(j=5)−p(j=4))/2を用いる。これによりサンプリングのステップ曲線が平均されて真の圧力特性に良好に近づき、より緩慢な計算パターン、例えば2msのパターンを選択することができるようになる。すなわち In order to reduce the error due to pressure sampling, when forming the root of the denominator of equation (8), it is not necessary to simply use a new sampling value, but to correspond to the step curve in the right part of the pressure characteristic of FIG. It is preferable to always add 1/2 of the difference between the new sampling value and the old sampling value. For example, when j = 5, (Δp5-4) / 2 = (p (j = 5) −p (j = 4)) / 2 is used. As a result, the sampling step curves are averaged to better approximate the true pressure characteristics, and a slower calculation pattern, for example, a 2 ms pattern can be selected. Ie
式(8)にしたがった補正計算の主たる目的は始動中にできるだけ迅速に圧力を形成することである。始動および再始動はふつうは均一モード噴射で行われるので燃焼室圧力は一定であり、Δp_RBは大気圧を差し引いたレール圧であると見なすことができる。 The main purpose of the correction calculation according to equation (8) is to create pressure as quickly as possible during start-up. Since start-up and restart are usually performed in uniform mode injection, the combustion chamber pressure is constant, and Δp_RB can be regarded as the rail pressure minus atmospheric pressure.
また補正計算は“層状給気”モードおよび“均一スプリット”モードで完全な燃料圧が形成された後に行ってもよい。このときには一定の燃焼室圧力に代えて噴射時点での燃焼室圧力が使用される。当該の燃焼室圧力は対応する噴射角度の基礎となり、trマークでのti_Rの計算の際にも使用される。 The correction calculation may be performed after a complete fuel pressure is formed in the “stratified charge” mode and the “uniform split” mode. At this time, instead of a constant combustion chamber pressure, the combustion chamber pressure at the time of injection is used. The combustion chamber pressure is the basis for the corresponding injection angle and is also used when calculating ti_R at the tr mark.
これに代えて、レール圧の検出と同じ1ms時間パターンで瞬時の燃焼室圧力を圧縮比およびクランクシャフト位置によって計算するか、または燃焼室圧力センサを介して測定してもよい。これにより付加的な計算コストが僅かにかかるものの、燃焼室の圧力特性を噴射時間の前計算を行う場合よりもいっそう正確に考慮することができる。 Alternatively, the instantaneous combustion chamber pressure may be calculated from the compression ratio and crankshaft position in the same 1 ms time pattern as the rail pressure detection, or measured via a combustion chamber pressure sensor. Although this requires a small additional calculation cost, the pressure characteristics of the combustion chamber can be taken into account more accurately than when the injection time is pre-calculated.
使用されるマイクロコントローラのリザーブ動作時間が制限されている場合には、前述の補正計算を回転数閾値の上方で遮断することもできる。 If the reserve operation time of the microcontroller used is limited, the above correction calculation can be cut off above the rotation speed threshold.
100 噴射装置
105 電気式燃料ポンプ
110 燃料蓄積器(レール)
120 噴射弁
130 高圧ポンプ
132 燃料量調整弁
133 接続管路
134 ダンパ
136 逆止弁
137 チャンバ
138 圧送エレメント
139 ピストン
140,140’ 圧力センサ
142 ローパスフィルタ
144 絞り部
146 燃料蒸気中間蓄積器
150 制御装置
160 カムシャフト
MSV 制御信号
100
DESCRIPTION OF
Claims (19)
内燃機関の駆動方法において、
噴射過程の直前および/または噴射過程中に検出された少なくとも1つのレール圧値および場合により他のパラメータに基づいて、前計算された噴射時間の値を動作前に少なくとも1回補正し、進行中の噴射に対するシリンダnの噴射時間の補正値ti_Kを形成する
ことを特徴とする内燃機関の駆動方法。 For example, to drive an internal combustion engine of a vehicle with N cylinders into which fuel is directly injected, detecting the rail pressure before the injection process to be triggered, and detecting the detected rail pressure and possibly other Precalculating the injection time ti of the cylinder n (n = 1... N) for the injection process to be triggered based on the parameters,
Based on at least one rail pressure value and / or possibly other parameters detected immediately before and / or during the injection process, the pre-calculated injection time value is corrected at least once before operation and in progress A method of driving an internal combustion engine, wherein a correction value ti_K of an injection time of a cylinder n with respect to the injection of
ことを特徴とする内燃機関の制御装置用のコンピュータプログラム。 14. A computer program for a control device for an internal combustion engine, comprising a program code for executing the driving method for the internal combustion engine according to claim 1.
ことを特徴とするデータ担体。 15. A data carrier comprising a computer program for a control device for an internal combustion engine according to claim 14.
燃料を蓄積し、噴射弁(120)を介して燃料を内燃機関の燃焼室へ送出するレールまたは燃料蓄積器(110)と、
該燃料蓄積器へ燃料を高圧でポンピングする高圧ポンプ(130)と、
燃料蓄積器内の燃料実際圧を検出する圧力センサ(140,140’)と、
圧力センサで検出された燃料蓄積器内の燃料実際圧を高圧ポンプのアクチュエータ(132)の駆動により設定されたレール圧値へ閉ループ制御し、また内燃機関のシリンダn(n=1...N)に対する噴射時間tiを前計算する制御装置(150)とを有する、
内燃機関用の噴射装置(100)において、
制御装置(150)は、噴射過程の直前および/または噴射過程中に検出された少なくとも1つのレール圧値および場合により他のパラメータに基づいて、前計算された噴射時間の値を動作前に少なくとも1回補正し、シリンダnでの進行中の噴射に対する噴射時間の補正値ti_Kを形成するように構成されている
ことを特徴とする内燃機関用の噴射装置。 N cylinders,
A rail or fuel accumulator (110) that accumulates fuel and delivers the fuel via an injection valve (120) to the combustion chamber of the internal combustion engine;
A high pressure pump (130) for pumping fuel to the fuel accumulator at high pressure;
A pressure sensor (140, 140 ′) for detecting the actual fuel pressure in the fuel accumulator;
The actual fuel pressure in the fuel accumulator detected by the pressure sensor is closed-loop controlled to the rail pressure value set by driving the actuator (132) of the high-pressure pump, and the cylinder n (n = 1... N of the internal combustion engine). A control device (150) for pre-calculating the injection time ti for
In an injection device (100) for an internal combustion engine,
Based on at least one rail pressure value detected and / or possibly other parameters immediately before and / or during the injection process, the controller (150) may determine a pre-calculated injection time value at least prior to operation. An injection apparatus for an internal combustion engine, which is configured to correct once and form a correction value ti_K of an injection time for the injection in progress in the cylinder n.
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