JP2016211575A - 燃料噴射器の摩耗を修正する方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】燃料噴射器の摩耗を修正する方法を提供すること。
【解決手段】内燃エンジンに使用する燃料噴射器の摩耗の方法は、エンジンの動力及び／又はエンジンのシリンダに関連付けられた燃料噴射器の燃料の流れを決定し、エンジンのシリンダに関連付けられた噴射器から燃料噴射イベントの持続時間を取得し、動力、燃料の流れ、及び／又は持続時間を基準値と比較し、次いで、この比較に基づいて燃料噴射器の燃料噴射タイミングを調整する、方法を含む。エンジンの動作を調整する別の方法は、１つのモデルが、エンジンの燃料噴射イベントの持続時間又はエンジンに供給されているモデル化した燃料量に関係する、２つ（又はそれ以上）のエンジンモデルを比較することと、次いで、比較に基づいてエンジンの燃料噴射器の燃料噴射タイミングを調整することを含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、一般的に燃料噴射器及び燃料噴射器の経時的な摩耗に関し、より詳細には、燃料噴射器の摩耗を修正する方法に関する。
多くの内燃エンジンの部品と同様に、燃料噴射器は、経時的な使用によって摩耗することが知られている。この摩耗は、燃料噴射器の噴射特性に影響を与える。次には、摩耗した燃料噴射器を使用しているエンジンへの影響があると思われる。特に、高圧の燃料噴射器のために、燃料が燃料噴射器のノズル内にキャビテーションを形成し、経時的な不均一の摩耗を引き起こす場合がある。この不均一な摩耗は、ノズル内のキャビテーション形成をさらに引き起こす場合がある。キャビテーションを形成する燃料は最終的に、燃料の流れに対する制限として働く場合があり、その結果、燃料噴射器のノズルを貫流する燃料の流れが減少する。この燃料噴射器の性能悪化は、次には、エンジンの性能及び効率に最終的に影響する。
したがって、これらの燃料噴射器の摩耗特性の理解を向上させることと、エンジン及びその燃料噴射器システムの動作におけるその理解の向上を明らかにすることの双方に関して、継続した必要性がある。
米国特許第８，３３３，３３６号公報
本発明は、様々な項目の中でもとりわけノズルの摩耗によって引き起こされる燃料噴射器の経時的な（及び／又は全寿命にわたる）効率のドリフト（ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ ｄｒｉｆｔ）という課題に取り組む、燃料噴射器の摩耗を修正する方法を提供することにより、上記欠点の少なくともいくつかを克服する。本発明は、次には、全寿命にわたるエンジン効率の改善と、それに加えて燃料噴射器の摩耗の改善を可能にする。
したがって、本発明の一実施形態に従い、本方法は、内燃エンジンの動力と、前記内燃エンジンのシリンダに関連付けられた少なくとも１つの燃料噴射器の燃料の流れ、のうちの一方を決定することと、前記内燃エンジンの前記シリンダに関連付けられた前記少なくとも１つの燃料噴射器から燃料噴射イベントの持続時間（ｄｕｒａｔｉｏｎ）を取得することと、前記動力と前記燃料の流れと前記持続時間のうちの少なくとも１つを基準値と比較することと、前記比較することに基づいて前記少なくとも１つの燃料噴射器の燃料噴射タイミングを調整すること、を含む。
本発明の別の態様によれば、エンジンの動作を調整する方法は、第１のエンジンモデルを第２のエンジンモデルと比較することであって、前記第１のモデルが前記エンジンの燃料噴射イベントの持続時間又は前記エンジンに供給されているモデル化した燃料量に関係し、前記第２のモデルが前記エンジンに関係する別の態様である、比較することと、前記比較することに基づいて、前記エンジンの少なくとも１つの燃料噴射器の燃料噴射タイミングを調整すること、を含む。
本発明の様々な他の特徴及び利点は、以下の詳細な説明及び図面から明らかとなろう。
本発明のこれら及び他の特徴、態様、及び利点は、図面全体にわたって同じ符号が同じ部品を示す添付の図面を参照して以下の詳細な説明を読むときに良好に理解されることになろう。
典型的な新しい燃料噴射器と摩耗した燃料噴射器の燃料の流れを経時的に比較しているｘｙグラフである。 本発明の実施形態に係る、燃料噴射器の単一の動力行程のシリンダ圧力を経時的に比較しているｘｙグラフである。 本発明の実施形態に係る、図２Ａと同じ単一の動力行程における燃料噴射器の燃料の流れを比較しているｘｙグラフである。 本発明の他の実施形態に係る、燃料噴射器の単一の動力行程のシリンダ圧力を経時的に比較しているｘｙグラフである。 本発明の実施形態に係る、図３Ａと同じ単一の動力行程における燃料噴射器の燃料の流れを比較しているｘｙグラフである。 本発明の態様を採用するエンジンシステムの図解的線図である。 本発明の実施形態に係る使用方法のフローチャートである。 本発明の別の実施形態に係る使用方法のフローチャートである。
別段の規定がない限り、本明細書中に使用される技術用語及び科学用語は、現在開示している主題に関して当業者が普通に理解するのと同じ意味を有する。本明細書中に使用されている用語「第１」、「第２」等は、順序、量、又は重要性をなんら意味しておらず、どちらかと言えば、１つの要素を別のものと区別するために使用されている。用語「１の（ａ）」、「１の（ａｎ）」、及び「その（ｔｈｅ）」は、量の限定を意味しておらず、どちらかと言えば、参照する項目のうちの少なくとも１つが存在することを意味し、また、用語「前部（ｆｒｏｎｔ）」、「後部（ｂａｃｋ）」、「下部（ｂｏｔｔｏｍ）」、及び／又は「上部（ｔｏｐ）」は、別段の記述がない限り、説明の便宜のためだけに使用され、１つの位置又は空間的配置になんら限定されない。
範囲が開示されている場合、同じ部品又は性質に向けられたすべての範囲の終点は、包括的であり、自主的に組み合わせ可能である（例えば、「約２５重量パーセント（ｗｔ．％）まで」という範囲は、「約５重量パーセント〜約２５重量パーセント」等の範囲の終点及びすべての中間値を含む）。量に関連して使用される修正の「約（ａｂｏｕｔ）」は、その明示する値を含むと共に文脈によって決定される意味を有する（例えば、その特定の量の測定に伴う程度の誤差を含む）。したがって、用語「約」によって修正される値は、その指定された正確な値だけに必ずしも限定されない。
本発明の態様は、内燃エンジンの燃料を噴射する従前の方法に対する利点を提示するために図示されている。その方法は、ノズルの摩耗によってしばしば引き起こされる、燃料噴射器の全寿命にわたり効率がドリフトするという重大な問題に取り組むことができる。これらの方法は、燃料噴射器の全寿命にわたりエンジン効率及び排出物（ｅｍｉｓｓｉｏｎｓ）を改善することもできる。
図１を参照すると、様々な仮想の燃料噴射器のための、時間ｔに対する流れＱを図示して比較するグラフが１００で示されている。図示のように、燃料比（例えば、ミリグラム／行程）を単位にしたｙ軸は、時間（例えば、マイクロ秒）を単位にしたｘ軸と比較される。グラフ（原寸に比例していない）は、様々の典型的な燃料噴射器の行程当たりの燃料比を経時的に図解している。図示のように、（「新しい」とラベル付けされた）新しい燃料噴射器は、（実線で示した）ある種の指定された経時的な燃料比を有する。（「Ｑerror」とラベル付けされた）点線は、実線の両側で、例えば、生産及び製造の不完全性などが原因で指定の燃料比とは異なり得る、数量「ｎ」の噴射器の様々な実際の燃料比のばらつきを示す。新しい燃料噴射器は、経時的に使用されるので、燃料噴射器は、摩耗し、燃料噴射器の性能は一般に、経時的に変化する。（「摩耗B」、「摩耗A」とラベル付けされた）他の２つのグラフの線が図解しているように、摩耗した燃料噴射器は、同一モデルの新しい燃料噴射器よりも大きいか又は小さい燃料比を経時的に有することがある。例えば、摩耗Aの噴射器は、経時的に減少する流量と摩耗に直面する（例えば、図２Ａ及び２Ｂを参照のこと）。対照的に、摩耗Bの噴射器は、経時的に増加する流量と摩耗に直面する（例えば、図３Ａ及び３Ｂを参照のこと）。同様に、摩耗した燃料噴射器は、新しい燃料噴射器の誤差の量よりも多い、燃料比の誤差の量を有することもある（例えば、摩耗A、摩耗B）。
図２Ａ及び２Ｂは、摩耗後に流れを減少させ得る燃料噴射器の仮想の単一の動力行程（時間）のためのシリンダの活動を示す（例えば、摩耗A）。図２Ａは、単一の動力行程におけるシリンダ圧力を２００で示している。対照的に、図２Ｂは、図２Ａのそれと同じ動力行程における燃料噴射器の経時的な燃料の流れを３００で示している。より具体的には、図２Ａは、新しい燃料噴射器を有するシリンダの単一の動力行程の一般的なシリンダ圧力を２０２で詳述している。経時的に、燃料噴射器が摩耗するので、シリンダ圧力は、点線２０４で示すように、経時的に遅延する（例えば、ｘ軸に沿って右に移動）。本方法を使用することにより、シリンダのシリンダ圧力は、２０６で示すように、燃料噴射器の摩耗の影響と相殺するために、ｘ軸に沿って左の方に後退する。破線２０６が示すように、本方法は、結果として生じる各動力行程のシリンダ圧力が、新しい燃料噴射器を有するシリンダ内のシリンダ圧力２０２のそれに、より密接に匹敵するように、タイミングを調整することを含む。
図２Ｂは、原寸に比例していないが、燃料噴射器の単一の動力行程イベント（例えば、図２Ａの動力行程イベント）の間の単一のシリンダ内の一般的な燃料の経時的な流れを示している。３０２で、一般的な新しい燃料噴射器は、限定された持続の時間（例えば、５０００マイクロ秒）にわたって燃料を噴射することがある。本明細書中に記載したような酷使で燃料噴射器は摩耗し、その性能は低下する。その結果、摩耗した燃料噴射器を用いて新しい噴射器と同じ所望の動力出力を達成するために、関連するエンジンコントローラは、噴射イベントの持続の時間を調整する。線３０４が示すように、燃料噴射イベントの全持続時間は、新しい噴射器による燃料噴射イベント（すなわち、３０２）の持続時間（ｔｉｍｅ ｄｕｒａｔｉｏｎ）よりも持続の点でより長いように延長される。例えば、新しい調整された持続時間が、５５００マイクロ秒のこともある。本明細書中の本方法を燃料噴射器システムと共に用いるとき、結果として生じる燃料の流れの曲線は、３０６で示す線のように現れることもある。すなわち、３０６が示すように、本明細書中の本方法は、燃料噴射イベントの開始時刻（ｓｔａｒｔ ｔｉｍｅ）を、新しい噴射器３０２の燃料噴射イベントの開始以前に移動させることにより、タイミングを調整する。本方法は、燃料噴射イベント３０６の完了時刻（ｆｉｎｉｓｈ ｔｉｍｅ）を、燃料噴射イベント３０４の完了時刻以前に移動させることにより、タイミングを調整してもよい。このように、摩耗した燃料噴射器を用いたシリンダの動力行程から発生する動力は、新しい燃料噴射器を用いたシリンダから導出される動力と密接に合致し、摩耗した噴射器を用いた噴射イベントの終了時刻（ｅｎｄ ｔｉｍｅ）は、新しい噴射器を用いた噴射イベントの終了時刻とより密接に合致する。
図２Ａ及び２Ｂの概要（ｓｃｅｎａｒｉｏ）の代替案として、場合によっては噴射持続時間（ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ ｄｕｒａｔｉｏｎ）を一定に保持してもよい。この場合、供給する燃料の量は、噴射器の摩耗に応じて様々になろう。燃料量が減少するような摩耗の場合、エンジンの動力出力が影響を受け、性能に悪影響を与え、排出物への影響が見込まれる。燃料量が増加するような摩耗の場合、エンジンが高すぎる動力レベルで動作することがあり、機械部品の中に信頼性に影響を与えかねない過剰な応力を生じさせ、同時に、排出物に潜在的な悪影響を与えてしまう。
図３Ａ及び３Ｂは、摩耗後に流れを増加させ得る燃料噴射器の仮想の単一の動力行程（時間）のためのシリンダの活動を示す（例えば、摩耗B）。図３Ａは、単一の動力行程におけるシリンダ圧力を２５０で示している。対照的に、図３Ｂは、図３Ａのそれと同じ動力行程における燃料噴射器の経時的な燃料の流れを３００で示している。より具体的には、図３Ａは、新しい燃料噴射器を有するシリンダの単一の動力行程の一般的なシリンダ圧力を２５２で詳述している。経時的に、燃料噴射器が摩耗し流れが増加するので、シリンダ圧力の増加は、点線２５４で示すように、開始が経時的に早まる（例えば、ｘ軸に沿って左に移動）。本方法を使用することにより、シリンダのシリンダ圧力は、２５６で示すように、燃料噴射器の摩耗の影響と相殺するために、ｘ軸に沿って右の方に後退する。太い実線２５６が示すように、本方法は、結果として生じる各動力行程のシリンダ圧力が、新しい燃料噴射器を有するシリンダ内のシリンダ圧力２５２のそれに、より密接に匹敵するように、タイミングを調整することを含む。
図３Ｂは、原寸に比例していないが、燃料噴射器の単一の動力行程イベント（例えば、図３Ａの動力行程イベント）の間の単一のシリンダ内の一般的な燃料の経時的な流れを示している。３５２で、一般的な新しい燃料噴射器は、限定された持続の時間（例えば、５０００マイクロ秒）にわたって燃料を噴射することがある。本明細書中に記載したような酷使で燃料噴射器は摩耗し、その性能は低下する。その結果、摩耗した燃料噴射器を用いて新しい噴射器と同じ所望の動力出力を達成するために、関連するエンジンコントローラは、噴射イベントの持続の時間を調整する。線３５４が示すように、燃料噴射イベントの全持続時間は、新しい噴射器による燃料噴射イベント（すなわち、３５２）の持続時間よりも持続の点でより短いように短縮される。例えば、新しい調整された持続時間が、５５００マイクロ秒のこともある。本明細書中の本方法を燃料噴射器システムと共に用いるとき、結果として生じる燃料の流れの曲線は、３５６で示す線のように現れることもある。すなわち、３５６が示すように、本明細書中の本方法は、燃料噴射イベントの開始時刻を、新しい噴射器の燃料噴射イベント３５２の開始以降及び／又は調整された燃料噴射３５４の開始時刻以降に移動させることにより、タイミングを調整する。本方法は、燃料噴射イベント３５６の完了時刻を、時間調整された噴射イベント３５４の完了時刻以降に移動させることにより、タイミングを調整してもよい。このように、摩耗した燃料噴射器を用いたシリンダの動力行程から発生する動力は、新しい燃料噴射器を用いたシリンダから導出される動力と密接に合致し、摩耗した噴射器を用いた噴射イベントの終了時刻は、新しい噴射器を用いた噴射イベントの終了時刻とより密接に合致する。
図４を参照すると、本明細書中に開示した様々の方法を使用できるエンジンシステム１０の一実施形態の図解的線図が示されている。エンジンシステム１０は、各シリンダ２２に関連付けられた１つ又は複数の燃料噴射器５２を有する１つ又は複数のシリンダ２２を有する、エンジン２０そのものを備えることもある。エンジンは、それに関連付けられた１つ又は複数のコントローラ３０を有する。各シリンダ２２は、それに関連付けられた１つ又は複数の燃料噴射器５２を有していてもよい。燃料噴射器５２は、燃料噴射システム５０と関連付けられる。
エンジン２０にさらに関連付けられ得るのは、吸気マニホールド６０と排気マニホールド７０である。図示のように、エンジンシステム１０は、インタークーラ４８と圧縮機４２及びタービン４４とその間の回転軸を備えるターボチャージャ４０を含む。
エンジンシステム１０の他の態様は、燃料タンク８４とポンプ８６と熱交換器１２を含むこともある。燃料タンク８４は、「燃料１」８２から「燃料Ｎ」８２までを含む複数の燃料８０を備えることもある。このように、エンジン２０は、複数の燃料８０に基づいて動作するように構成してもよい。エンジンシステム１０は、バイパスラインとＥＧＲクーラ９６とＥＧＲバルブ９０を備えるＥＧＲシステムを備えることもある。エンジンシステム１０は、圧縮機バイパスラインと空気取り入れライン上の圧縮機バイパスバルブ９４を備えることもある。エンジンシステム１０は、タービン４４に作動的に取り付けられた発電機４６と、エンジン２０の回転軸（例えば、クランクシャフト）に作動的に取り付けられたオルタネータ／発電機９８を備えることもある。エンジンシステム１０は、ウェイストゲートバルブ９２と排気ガスライン上のバイパスラインを備えることもある。
図４に示す実施形態に加えて様々な構成のエンジンシステム１０が可能であるということが明らかになろう。同様に、エンジンシステム１０の様々な公知の使用可能な態様及び方法については、分かり易くするという目的だけのために、ここでは繰り返さない。
図示のように、コントローラ３０は、燃料噴射システム５０と参照データベース３４及び外部情報３２を含むエンジンシステム１０のいくつかの要素に作動的に取り付けられている。外部情報３２は、例えば、外気温、油温、高度情報、及び／又は大気圧に関する情報を含むことがある。参照データベース３４は、例えば、圧縮機マップ、容積効率モデル、所定の噴射タイミングマップ、及び／又は様々なエンジンモデルを含むエンジンシステム１０に関する情報を含むことがある。
図４及び図５を併せて参照すると、方法４００は、内燃エンジンの動力出力を決定すること４０２、及び、エンジンの１つ又は複数の燃料噴射器の燃料の流れを決定すること４０４、のうちの一方又は双方を含むことがある。方法４００は、エンジンのシリンダに関連する燃料噴射器の燃料噴射イベントの持続時間を取得すること４０６を含む。方法４００は次いで、動力、燃料の流れ、及び／又は持続時間のうちの少なくとも１つを基準値４１０と比較する４０８。この比較４０８に基づき、方法４００は次いで、動力、燃料の流れ、及び／又は噴射持続時間の変化を補償して、それらのすべてが燃料噴射器の流れの性能低下を示す指標になり得るように、１つ又は複数の燃料噴射器の燃料噴射タイミングを調整すること４１２があり得る。
エンジンの動力出力は、様々な手段によって取得することができる。エンジンの分当たりの回転（ｒｐｍ）の変化率を測定することにより、動力出力の取得を導くことができる。エンジンが発生させる動力を決定することは、エンジンに関連する１つ又は複数のエンジン負荷部品から電気的な動力信号を受信することを含む場合がある。例によれば、限定ではないが、エンジン負荷部品は、オルタネータであることがある。
一実施形態では、トルク（したがって、動力）は、完全に無負荷のエンジンを動作させている間における剛体回転モデルと摩擦モデルを用いて決定することができる。例えば、エンジンは、アイドル状態（例えば、３００ｒｐｍ）で、又は、エンジンが動作に過不足のない電気（約１〜２キロワット）を発生させる低いエンジン速度で 、運転することができる。そのとき、オルタネータに対する電場（ｆｉｅｌｄ）は、オフにされる。燃料噴射イベントの持続時間は、所定の値に設定される。エンジンの加速の率（秒当たりのｒｐｍ）は、そのとき測定される。
燃料噴射器のための燃料の流れは、様々な手段によって決定することができる。燃料の流れは、内燃エンジンによって唯１つの噴射器又は複数の燃料噴射器のために決定され、次いで平均化されることがある。
一実施形態では、燃料の流れを決定することは、空気燃料比を決定することと、空気の流れを決定し、次いで燃料の流れを算出すること、を含むことがある。空気燃料比は、エンジンの排気システムの中に一般に配置される任意の酸素センサから排気流中の酸素の測定値を受けることによって決定することができる。空気の流れは、ターボチャージャ付きのエンジンの場合に、圧縮機マップを用いて任意の圧縮機を通る空気を見積もることによって決定することができる。空気の流れは、それに限定されないが、吸気圧、吸気温度、及びエンジン速度のうちの１つ又は複数を含む様々な変数の関数として、空気の流れを評価する関数であるエンジンアセンブリのための容積効率モデルを使用することによって決定することもできる。
エンジンが排気ガス再循環（ＥＧＲ）システムを含む実施形態では、この方法は、本明細書中で論じた空気の流れの算出前にＥＧＲをオフにすること又は数学的に補正できるＥＧＲ値のいずれかによって、使用することもある。いずれのイベントでも、一度空気の流れが算出されると、空気の流れは、空気燃料比で割り算でき、それによって燃料の流れを決定することができる。
燃料噴射器のための燃料噴射イベントの持続時間を取得することは、各噴射イベントにおいて燃料を分配するために、エンジンに関連付けられた１つ又は複数の燃料噴射器のための持続時間（一般にマイクロ秒）の測定値を受け取ることを含んでもよい。持続時間は、様々な手段によって取得されることがある。いくつかのエンジンは、指令された持続時間を燃料噴射器に送るための手段を現在有している。一実施形態では、持続時間を取得することは、燃料噴射イベントの指令された持続時間を取得することを含む。燃料噴射の持続時間を取得する他の手段は、燃料噴射イベントの持続時間を機械式に及び／又は電気的に測定することを含む。
動力、燃料の流れ、及び／又は持続時間を基準値と比較することは、１つ又は複数の値をあらかじめ決めた値（すなわち、基準値）と比較することを含むことがある。基準値は、新しい燃料噴射器を有するエンジンのためのある種の指定された値にすることがある。代替的に、基準値は、例えば、先に取得した値にしてもよい。このように、噴射タイミングの調整は、この先の値を比較することに基づかせ、その後に、例えば、これらの値のうちの１つ又は複数の変化ないし変化率が所定の値を超える場合に作成する、とすることができる。比較することは、一定のイベント、一定の持続時間、頻繁な繰り返し、及び／又はユーザオンデマンド（ｕｐｏｎ ｕｓｅｒ ｄｅｍａｎｄ）のうちの１つ又は複数によって活動化されることがある。例えば、この一定のイベントは、定期的なメンテナンスイベントにしてもよい。例えば、この一定の持続時間は、週単位、月単位、半年単位、又は、ある程度の時間の動作後などにしてもよい。
燃料噴射タイミングの調整は、燃料噴射イベントの開始を、燃料噴射器の流れが基準よりも低いと認定された場合のために前に、あるいは、燃料噴射器の流れが基準よりも高いと認定された場合のために後に、移動させることを含んでもよい。この調整はさらに、内燃エンジンに付属する所定の噴射タイミングを補正することを含むことがある。また、ＥＧＲ率（該当する場合）は、その比較に基づいて調整されてもよい。別の実施形態では、それに限定されないが、圧縮機バイパスバルブ、排気ウェイストゲートバルブ、エンジンバイパスバルブ、タービンバイパスバルブ、可変ジオメトリタービン、可変バルブタイミング装置などを含めて、エンジンの１つ又は複数の追加部品が調整されてもよい。
これら従来のステップ（例えば、動力の決定、燃料の流れの決定、持続時間の取得）のうちの１つ又は複数は、繰り返されることがある。繰り返しは、１回、複数回、又は連続的な繰り返し、あるいはそれらの組み合わせ、にすることができる。繰り返し後に、動力、燃料の流れ、及び／又は噴射持続時間は、この繰り返し前の値と、又は、この繰り返し処理の初めのうちの値と、比較することがある。その比較の結果、本方法は、燃料噴射タイミングを調整する。調整は、燃料噴射イベントの開始時刻を早めることを含んでいてもよい。調整はさらに、燃料噴射イベントの完了時刻を早めることを含んでいてもよい。したがって、燃料噴射イベントの全持続時間は、燃料噴射器が新しく未摩耗であるときに、当初の持続時間よりも長くすることがある。
繰り返しは、一定のイベント、一定の持続時間、頻繁に、及び／又はユーザデマンドで、のうちの１つ又は複数によって活動化されることがある。例えば、ある種の一定のカレンダ日付で繰り返しが起きることがある。同様に、繰り返しは、繰り返す基準（例えば、ＸＸ分毎、ＹＹ日毎、エンジン動作のＺＺ時間毎、車両走行のＴＴマイル毎など）に基づいて行われることがある。繰り返しは、エンジンの操作者又はエンジンと交信する遠隔の任意の実体によって、選択的に行われることがある。
繰り返し後の動力、燃料の流れ、及び／又は持続値（ｄｕｒａｔｉｏｎ ｖａｌｕｅｓ）の比較は、エンジンのための任意の早い時刻／値での動力、燃料の流れ、及び／又は持続時間に対して作成される場合がある。例えば、比較は、その燃料噴射器が新しいものとして設置されるときに取得される当初の動力、燃料の流れ、及び持続値に対して作成される場合があった。別の例では、比較は、当初の値に対してではなく、早い時期の比較ステップにおいて取得された値（例えば、動力、燃料の流れ、持続時間）に対して作成される場合がある。燃料噴射タイミングにおける調整の作成では、比較に基づき、調整は、ある種の閾値（例えば、パーセント変化、変化率、絶対値）が比較の作成中に達したときに作成及び誘発される（ｔｒｉｇｇｅｒｅｄ）場合がある。例えば、限定ではないが、燃料噴射タイミングは、エンジンの動力が２パーセントを超えて低下したときに調整される場合があった。別の例では、そのタイミングは、燃料の流れがＸＸミリグラム／行程より下に下がったときに調整される場合があった。
図６を参照すると、別の方法がフローチャート５００として示されている。方法５００は、エンジンの動作における調整を生じさせるものであって、少なくとも２つのエンジンモデル（例えば、第１のエンジンモデル５０２と第２のエンジンモデル５０４）を比較すること５０６、及び、次いで比較に基づいてエンジンの少なくとも１つの燃料噴射器の燃料噴射タイミングを調整すること５０８、を含む。第１のエンジンモデル５０２は、エンジンの燃料噴射イベントの持続時間又はエンジンに供給されるモデル化した燃料量に関係する。第２の、すなわち、他のモデル５０４は、エンジンの他の態様に基づくか又はエンジンに関係する。
定期エンジンモデル（ｔｅｒｍ ｅｎｇｉｎｅ ｍｏｄｅｌ）は、エンジンの１つ又は複数の態様の直接測定、間接測定、誘導、シミュレーション及び／又は仮想化のうちの１つ又は複数を介してエンジンの少なくとも１つの態様を定量化することの実施を意味する。
第１のエンジンモデル５０２は、燃料噴射イベントの持続時間に関係するものであって、噴射持続時間、燃料噴射圧などの動作条件の関数として所期の燃料量の明細を含む所定の噴射器マップに基づくことがある。代替的に、第１のモデル５０２は、指令された負荷需要（ｃｏｍｍａｎｄｅｄ ｌｏａｄ ｄｅｍａｎｄ）及び噴射コマンドのためのエンジンＲＰＭの変化率測定などのエンジンの応答係数（ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｆａｃｔｏｒ）に基づくこともある。負荷需要はさらに、トルクがほとんどエンジンに適用されないという状態を構成することもある。燃料量を決定するための他のモデルは、それに限定されないが、車両のモデル、指令された補給の増加に対するシステム又はサブシステムの応答、システムのモデル、１つ又は複数の燃料噴射器を無効にしている間のサブシステム又は部品の応答、のうちの１つ又は複数を含むことがある。システムは、それに限定されないが、燃料システム、空気処理システム、潤滑システム、冷却システム及び電気システムを含むことがある。サブシステムは、それに限定されないが、ターボチャージャサブシステム、動力アセンブリサブシステム、及び後処理サブシステムを含むことがある。
複数の燃料供給を備えたエンジン（例えば、二重燃料エンジン）の実施形態では、多重燃料噴射器マップは、各燃料のための燃料噴射器の性能を評価するために関連して使用されることがある。この評価は、各噴射器タイプの摩耗が修正され得るように、複合的な動作条件で実施されることがある。１つの非限定的な例示的ケースは、１つの燃料が完全に無効にされ、したがって、エンジンが単一の燃料モードで動作する二重燃料エンジンのそれである。別の非限定的な例では、二重燃料エンジンは、各噴射器タイプの個別の特性を評価するために、２つの燃料の２つの独特の組み合わせで動作することがある。
第２の、すなわち、他のエンジンモデル５０４は、現実に測定した燃料の流量、動力又は空気の流れの組み合わせ、及びエンジンの空気燃料比を含むエンジンの１つ又は複数の態様に基づくことがある。同様に、空気の流れは、１つ又は複数のやり方で導き出されることがある。例えば、空気の流れは、圧縮機マップ又は容積効率に基づくことがある。別の例では、空気の流れは、直接測定される。別の実施形態では、空気の流れは、排気ガス再循環（ＥＧＲ）バルブの位置及び容積効率に基づく。同じように、動力は、本明細書中に記載したようないくつかの手段のうちの１つによって導き出される場合がある。
第２のモデル５０４は、動力に基づくことがある。動力は、測定した動力と損失の合計と、過渡動力（ｔｒａｎｓｉｅｎｔ ｐｏｗｅｒ）を含むことがある。このように、全体の動力は、導き出される場合がある。全体の動力がいったん認定されると、全体の動力は、算出した燃料の流量に達するために、燃料効率で割り算される場合がある。
これらの方法又は方法の組み合わせのどれによっても、様々のやり方で方法を実施することができる。方法は、頻繁に繰り返してもよい。代替的に、方法は、将来の比較のために、「基線（ｂａｓｅｌｉｎｅ）」の燃料噴射イベントの持続時間を決定できるように、新しい燃料噴射器が最初に設置されるときに、実施してもよい。さらに代替的に、方法は、断続的に、また一定のイベントに基づいて自動的に、繰り返してもよい。例えば、限定ではないが、方法は、一定の持続時間（例えば、Ｙ月毎に、動作Ｘ時間毎に）又はイベント（例えば、ある種のメンテナンスイベントの後の、エンジンを有する車両による走行Ｘマイルの後）の後で、あるいは、所定の数量の燃料噴射イベントの後で、繰り返される場合があった。代替的に、方法は、使用者の選択によって繰り返すことができる。
どの方法も、算出の精度をさらに向上させるために、任意選択的に追加情報を使用してよい。例えば、様々な動作条件のために修正することも、要素として組み込むことができる。この要素化において使用可能な動作条件は、それに限定されないが、外気温、大気圧、高度情報、油温などを含む。
この方法は、１つ又は複数の噴射器を使用する任意の内燃エンジンについて仮想的に使用してもよい。高い燃料圧（例えば、約２０００バールを超える）で動作する燃料噴射器は、方法から有益であると認定されてきた。
この方法は、１つ又は複数の燃料タイプを使用する内燃エンジンを用いて使用してもよい。例えば、限定ではないが、本方法は、ディーゼル及び天然ガスによって作動する内燃エンジンなどの二重燃料エンジンのために使用することができる。ディーゼル及び天然ガスに加えて他の燃料には、エタノール、ガソリン、メタノールなどが含まれる。
本明細書中に図示及び記載した実施形態は、１つ又は複数の燃料噴射器を有する内燃エンジンを有する車両と共に使用し得るが、他のシステムも、本発明の範囲から逸脱せずに、本発明の態様を採用してもよい。例えば、内燃エンジンは、据え付けでもよいし、車両上にあってもよい。同様に、エンジンは、１つ又は複数の燃料噴射器のみを有していることに加えて多重燃料分配システム等を有していてもよい。一実施形態では、燃料噴射器は、燃焼室の中に直接噴射することを必要としない。さらに別の実施形態では、燃料噴射手段を依然として使用する内燃エンジンを除く他の装置又はエンジンは、本明細書中の本発明によって利点を得ることもできる。
したがって、本発明の一実施形態によれば、方法は、内燃エンジンの動力と、内燃エンジンのシリンダに関連付けられた少なくとも１つの燃料噴射器の燃料の流れ、のうちの一方を決定することと、内燃エンジンのシリンダに関連付けられた少なくとも１つの燃料噴射器から燃料噴射イベントの持続時間を取得することと、動力と燃料の流れと持続時間のうちの少なくとも１つを基準値と比較することと、比較することに基づいて少なくとも１つの燃料噴射器の燃料噴射タイミングを調整すること、を含む。
本発明の別の実施形態によれば、エンジンの動作を調整する方法は、第１のエンジンモデルを第２のエンジンモデルと比較することであって、第１のモデルがエンジンの燃料噴射イベントの持続時間又はエンジンに供給されているモデル化した燃料量に関係し、第２のモデルがエンジンに関係する別の態様である、比較することと、比較することに基づいて、エンジンの少なくとも１つの燃料噴射器の燃料噴射タイミングを調整すること、を含む。
本発明のある種の特徴だけを本明細書中に図示及び記載したが、多くの修正及び変更を当業者なら思い付くであろう。個別の実施形態を論述しているが、本発明は、それらすべての実施形態のすべての組み合わせをカバーする。添付の特許請求の範囲は、本発明の意図する範囲内にあるそのような修正及び変更のすべてをカバーする意図を有すると理解される。
最後に、代表的な実施態様を以下に示す。
［実施態様１］
内燃エンジンの動力（４０２）と、前記内燃エンジンのシリンダに関連付けられた少なくとも１つの燃料噴射器の燃料の流れ（４０４）、のうちの一方を決定することと、
前記内燃エンジンの前記シリンダに関連付けられた前記少なくとも１つの燃料噴射器から燃料噴射イベントの持続時間を取得すること（４０６）と、
前記動力と前記燃料の流れと前記持続時間のうちの少なくとも１つを基準値（４１０）と比較すること（４０８）と、
前記比較すること（４０８）に基づいて前記少なくとも１つの燃料噴射器の燃料噴射タイミングを調整すること（４１２）、を含む方法（４００）。
［実施態様２］
前記基準値（４１０）は、実質的に新しい噴射器の値を表し、
比較すること（４０８）は、摩耗後の前記少なくとも１つの燃料噴射器の後で比較することを含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様３］
前記動力を決定すること（４０２）は、前記内燃エンジンの分当たりの回転数（ｒｐｍ）の変化率を測定することを含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様４］
前記動力を決定すること（４０２）は、前記内燃エンジンに関連付けられた少なくとも１つの電気的負荷部品から電気的動力信号を受信することを含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様５］
前記持続時間を取得すること（４０６）は、前記燃料噴射イベントの指令された持続時間を取得することと、前記持続時間を機械式に測定することと、前記持続時間を電気的に測定すること、のうちの少なくとも１つを含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様６］
前記燃料の流れを決定すること（４０４）は、
空気燃料比を決定することと、
空気の流れを決定することと、
燃料の流れを算出すること、を含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様７］
前記比較すること（４０８）に基づいて、前記内燃エンジンの排気ガス再循環（ＥＧＲ）率を調整することをさらに含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様８］
前記比較すること（４０８）に基づいて、圧縮機バイパスバルブと、排気ウェイストゲートバルブと、エンジンバイパスバルブと、タービンバイパスバルブと、可変ジオメトリタービンと、可変バルブタイミング装置、のうちの少なくとも１つを調整することをさらに含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
［実施態様９］
所定の持続時間と所定の数量の燃料噴射イベントのうちの２つ以上を比較（４０８）及び調整（４１２）することのうちの少なくとも一方を繰り返すことをさらに含む、実施態様１に記載の方法（４００）。
１０ エンジンシステム
１２ 熱交換器
２０ エンジン
２２ シリンダ
３０ コントローラ
３２ 外部情報
３４ 参照データベース
４０ ターボチャージャ
４２ 圧縮機
４４ タービン
４６ 発電機
４８ インタークーラ
５０ 燃料噴射システム
５２ 燃料噴射器
６０ 吸気マニホールド
７０ 排気マニホールド
８０ 複数の燃料
８２ 「燃料１」．．．「燃料Ｎ」
８４ 燃料タンク
８６ ポンプ
９０ ＥＧＲバルブ
９２ ウェイストゲートバルブ
９４ 圧縮機バイパスライン及び圧縮機バイパスバルブ
９６ ＥＧＲクーラ
９８ オルタネータ／発電機
１００ グラフ：様々な仮想の燃料噴射器のための時間ｔに対する流れＱ
２００ グラフ：単一の動力行程におけるシリンダ圧力
２０２ 新しい燃料噴射器を有するシリンダのための単一の動力行程の一般的なシリンダ圧力
２０４ シリンダ圧力が経時的に遅延（例えば、ｘ軸に沿って右に移動）
２０６ シリンダのシリンダ圧力が燃料噴射器の摩耗の影響と相殺するためにｘ軸に沿って左の方に後退
２５０ 単一の動力行程におけるシリンダ圧力
２５２ 新しい燃料噴射器を有するシリンダのための単一の動力行程のシリンダ圧力
２５４ シリンダ圧力の増加の開始が経時的に早まる（例えば、ｘ軸に沿って左に移動））
２５６ シリンダのシリンダ圧力が燃料噴射器の摩耗の影響と相殺するためにｘ軸に沿って右の方に後退
３００ グラフ：同じ動力行程における燃料噴射器の経時的な燃料の流れ
３０２ 新しい燃料噴射器が限定された持続の時間（例えば、５０００マイクロ秒）にわたって燃料を噴射
３０４ 燃料噴射イベントの持続時間が燃料噴射イベントの持続時間よりも持続の点でより長いように延長
３０６ 結果として生じる燃料の流れの曲線
３５２ 新しい燃料噴射器が限定された持続の時間（例えば、５０００マイクロ秒）にわたって燃料を噴射
３５４ 燃料噴射イベントの全持続時間が新しい噴射器による燃料噴射イベントの持続時間よりも持続の点でより短いように短縮
３５６ 結果として生じる燃料の流れの曲線
４００ 方法
４０２ 動力出力４０２を決定すること
４０４ 燃料噴射器の燃料の流れを決定すること
４０６ 燃料噴射器の燃料噴射イベントの持続時間を取得すること
４０８ 動力、燃料の流れ、及び／又は持続時間４０８のうちの少なくとも１つを基準値と比較すること
４１０ 基準値
４１２ 燃料噴射器の燃料噴射タイミングを調整すること
５００ 方法
５０２ 第１のエンジンモデル
５０４ 第２のエンジンモデル
５０６ 少なくとも２つのエンジンモデルを比較すること
５０８ 比較に基づいてエンジンの少なくとも１つの燃料噴射器の燃料噴射タイミングを調整すること

Claims (28)

  1. 内燃エンジンの動力と、前記内燃エンジンのシリンダ（２２）に関連付けられた少なくとも１つの燃料噴射器（５２）の燃料の流れ、のうちの一方を決定することと、
    前記内燃エンジンの前記シリンダ（２２）に関連付けられた前記少なくとも１つの燃料噴射器（５２）から燃料噴射イベントの持続時間を取得すること（４０６）と、
    前記動力と前記燃料の流れと前記持続時間のうちの少なくとも１つを基準値（４１０）と比較すること（４０８）と、
    前記比較すること（４０８）に基づいて前記少なくとも１つの燃料噴射器（５２）の燃料噴射タイミングを調整すること（４１２）、
    を含む方法（４００）。
  2. 前記基準値（４１０）は、実質的に新しい噴射器の値を表し、
    比較すること（４０８）は、摩耗後の前記少なくとも１つの燃料噴射器（５２）の後で比較することを含む請求項１記載の方法（４００）。
  3. 前記調整すること（４１２）は、前記燃料噴射イベントの開始を早めることを含む請求項１記載の方法。
  4. 前記動力を決定することは、前記内燃エンジンの分当たりの回転数（ｒｐｍ）の変化率を測定することを含む請求項１記載の方法（４００）。
  5. 前記動力を決定することは、前記内燃エンジンに関連付けられた少なくとも１つの電気的負荷部品から電気的動力信号を受信することを含む請求項１記載の方法（４００）。
  6. 前記持続時間を取得すること（４０６）は、前記燃料噴射イベントの指令された持続時間を取得することと、前記持続時間を機械式に測定することと、前記持続時間を電気的に測定すること、のうちの少なくとも１つを含む請求項１記載の方法（４００）。
  7. 前記燃料の流れを決定すること（４０４）は、
    空気燃料比を決定することと、
    空気の流れを決定することと、
    燃料の流れを算出すること、
    を含む請求項１記載の方法（４００）。
  8. 前記空気の流れを決定することは、圧縮機マップによって前記空気の流れを決定することを含む請求項７記載の方法。
  9. 前記空気の流れを決定することは、前記内燃エンジンの容積効率モデルを使用することを含む請求項７記載の方法。
  10. 前記比較すること（４０８）に基づいて、前記内燃エンジンの排気ガス再循環（ＥＧＲ）率を調整することをさらに含む請求項１記載の方法（４００）。
  11. 前記比較すること（４０８）に基づいて、圧縮機バイパスバルブ（９４）と、排気ウェイストゲートバルブ（９２）と、エンジンバイパスバルブと、タービンバイパスバルブと、可変ジオメトリタービンと、可変バルブタイミング装置、のうちの少なくとも１つを調整することをさらに含む請求項１記載の方法（４００）。
  12. 繰り返すことは、一定のイベントと、一定の持続時間と、自動的と、ユーザデマンド、のうちの１つによって活動化される請求項２記載の方法。
  13. 比較することは、一定のイベントと、一定の持続時間と、自動的と、ユーザデマンド、のうちの１つによって活動化される請求項１記載の方法。
  14. 前記動力を決定することは、前記内燃エンジンのトルクを測定することを含む請求項１記載の方法。
  15. 前記電気的負荷部品は、オルタネータ（９８）を含む請求項５記載の方法。
  16. 調整することは、前記内燃エンジンに付属する所定の噴射タイミングマップを補正することを含む請求項１記載の方法。
  17. 調整することは、外気温と、油温と、高度情報と、大気圧、のうちの少なくとも１つにさらに基づく請求項１記載の方法。
  18. 所定の持続時間と所定の数量の燃料噴射イベントのうちの２つ以上を比較及び調整することのうちの少なくとも一方を繰り返すことをさらに含む請求項１記載の方法。
  19. エンジンの動作を調整する方法であって、
    第１のエンジンモデル（５０２）を第２のエンジンモデル（５０４）と比較すること（５０６）であって、前記第１のモデル（５０２）が前記エンジンの燃料噴射イベントの持続時間又は前記エンジンに供給されているモデル化した燃料量に関係し、前記第２のモデル（５０４）が前記エンジンに関係する別の態様である、比較することと、
    前記比較すること（５０６）に基づいて、前記エンジンの少なくとも１つの燃料噴射器の燃料噴射タイミングを調整すること（５０８）、
    を含む方法。
  20. 前記第２のエンジンモデル（５０４）は、前記エンジンの動力に基づく請求項１９記載の方法。
  21. 前記第２のエンジンモデル（５０４）は、前記エンジンの空気の流れと空気燃料比に基づく請求項１９記載の方法。
  22. 前記空気の流れは、圧縮機マップに基づく請求項２１記載の方法。
  23. 前記空気の流れは、直接測定される請求項２１記載の方法。
  24. 前記空気の流れは、容積効率に基づく請求項２１記載の方法。
  25. 前記空気の流れは、排気ガス再循環（ＥＧＲ）バルブ（９０）の位置と容積効率に基づく請求項２１記載の方法。
  26. 前記第１のエンジンモデル（５０２）は、燃料の流れに基づく請求項１９記載の方法。
  27. 前記動力は、測定した動力と、損失と、過渡動力を含む請求項２０記載の方法。
  28. 前記エンジンは、内燃エンジンを含む請求項１９記載の方法。
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