JP2016525682A5 - - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の動的燃料消費量を連続的に測定するための装置であって、内燃機関の燃料システムの下流側の戻り管内に配置された換気用タンクを備え、この換気用タンクが、内燃機関の燃料システムの供給のための測定システムの流入管とも接続されており、かつ充填体積での燃料の質量を少なくとも十分一定に維持するための充填レベル調整装置を備えた装置に関する。さらに本発明は、対応する方法であって、内燃機関の燃料システムから戻される未消費の燃料が、換気用タンク内で脱ガスされ、かつ内燃機関の燃料システムの流入側までの流入流に再度供給され、換気用タンクの充填レベルが少なくとも十分一定に保持されるものに関する。

タンクからの燃料は、重力により、あるいは燃料ポンプの補助により、燃料流入流を測定するための消費センサーと別の調整ユニットに供給され、この調整ユニットにおいて、一方では必要な燃料過圧あるいは燃料負圧がポンプの補助によりおよび場合によっては圧力調整により調節される。また他方では、特にそこでは規定された燃料温度が熱交換機により調節される。この調整ユニットから、内燃機関の噴射システムは燃料（燃料流入流）を取出す。内燃機関の噴射システムの内部（従って消費量測定は一般的に作業不能であるかあるいは内燃機関制御部（ＥＣＵ）から出力される、例えばレール圧力のためのデータを介してだけ作業可能な）において、補助ポンプは低圧を発生させ、高圧ポンプは高圧を発生させ、圧力調整システムあるいは量調整システムは、インジェクタを供給するための内燃機関制御部により必要とされる供給圧力（レール圧力、ふつう単純に高圧）を発生させる。過剰の燃料は、このような装置にあっては、一般にかなりの低過圧により、燃料戻り流内におよび内燃機関に対して並列に消費量測定システム内に配置されたバイパス管内に達し、そこに設けられた消費量測定システムは、流入流と戻り流が無視できるほど僅かな圧力差を有しているか、あるいはシステムの流入流のために規定された圧力に勝ることを配慮している。バイパス管は、内燃機関の現在の燃料消費量に依存しており、かつ連続的に強い、測定回路全体における燃料循環にとっても必要とされ、これにより調整ユニット内における温度調整の迅速な反応が可能になる。

この課題は本発明においては、換気用タンクの接続部にある充填レベル調整装置が、循環ポンプと、そこに接続され、絶え間なく貫流され、調整されるべき充填レベルに依存した多かれ少なかれ開放される制御弁とを備えていることにより解決される。それに応じて本発明による方法において、換気用タンクの接続部の一つには、燃料の連続した循環流あるいはガス状の媒体の流入あるいは流出を備えた、絶え間なく充填レベルに依存して調節される媒体の供給あるいは排出が行われる。従って、換気用タンクの制御弁は、通常通りに“開閉”切換点の近くでは運転されず、実際の燃料消費量には依存せず、循環ポンプにより維持される絶え間なく続く貫流を伴う運転ポイントで運転される。その際に循環ポンプと制御弁は、好ましくは換気用タンクと流入管の間の循環導管内に配置されていてもよい。換気用タンクの取出し管内の配設あるいは脱ガス接続部における配設が同じであってもよいのも有利である。

本発明の別の実施形態においては、循環ポンプに対して並列に過圧弁が配置されていてもよく、循環ポンプにより生じる圧力差が許容値よりも大きいと過圧弁は開き、過圧弁により、共用できない大きな圧力はそれに応じて減らされる。

本発明による装置の別の実施形態において、換気用タンクは構成要素により分離された少なくとも二つの領域を備えることが考慮されており、これらの領域は無視し得るほど僅かな流れ抵抗でもって液圧で連通しており、かつその接続部では各々同じ圧力を有する。安定していてかつ気泡の無い燃料で充填されたこれらの領域の一つにおける充填レベルが、制御弁を制御するために採用されかつ一定に保持された場合、このようにして、相応する幾何学形状（すなわち充填レベルに比例する充填体積）の場合におよびそうでなければ圧力と温度の条件が一定である場合に、換気用タンク内全体に維持される燃料体積は一定のままであり、かつ気泡化部とガスの分離に使用される他の領域の充填レベルにほぼ依存したままである。その際に、場合により気泡化されかつ気泡が多い燃料は、連行される気泡を最適に分離するための領域内に達するのが有利であり、このことは例えば適した流速でもって打寄せられる、取付けられる格子状体、網状体あるいはバッフルプレートにより、もしくはサイクロンタイプの装置などにより補助されることができる。
このガス分離領域から、燃料は気泡のさらなる連行を阻止する構成要素を介して実際的に気泡無しの状態になり、かつ例えばフロートを用いたあるいは多くの可能な（容量性の、誘導性の、光学的、熱的、音響的等の）測定原理に従い作動するセンサーによる通常の方法で、そこでは充填レベルが制御弁を制御するために測定される他の領域内で静まる。

本発明の特に好ましい実施形態によれば、制御弁と共に換気用タンクは内燃機関の近くに、好ましくはバイパス管と戻り管が合流しているその場所に配置されている。
このようにして、燃料流入部との接続部までの戻り管は気泡の無い燃料により運転され、これにより換気用タンク内に含まれる燃料質量も、戻り流に含まれる燃料質量もほぼ一定に維持されることができる。

特に以下の変化する影響力、すなわち
・（特に気化した燃料ならびに内燃機関の圧縮空気および燃焼ガスである）導入されたガスの量であって、このガスの一部は測定回路内にある燃料を排除し、燃料の効果的な圧縮性と効果的な膨張係数を変えるガスの量と、
・測定回路の壁部（管路、ホース）の所定の弾性および燃料に含まれるガス量共々の燃料の効果的圧縮性における測定回路の所属する部分体積内の圧力と、
・体積壁部の所定の膨張係数および燃料に含まれるガス量共々の燃料の密度の効果的圧縮性における測定回路の所属する部分体積内の温度と
から結果として生じるような、測定回路内の燃料質量の、残っておりかつ場合により不可避の変動をできるだけ正確に計算で判断するために、
本発明による方法においては、
前もって知られた燃料消費量を有する内燃機関の少なくとも一つの運転ポイントにおける一つの識別相において、生じる見かけの消費量が測定され、
かつ測定回路の部分体積における、燃料の温度と圧力のための、少なくともおおよそ決定された値と、内燃機関の実質的な運転パラメータに、特に内燃機関制御部（ＥＣＵ）から出力される、回転数、実際の燃料消費量およびレール圧力のための値に依存して検出され、
その後に、これらのデータから、見かけの消費量のために重要なパラメータが決定され、かつ実際の消費量測定の際にモデリングに関連して判断されることがさらに意図されている。これは部分体積を備えた測定回路のそれ自体公知のモデルに基づいており、この部分体積のために、各々一つの一様で平均の、取入れられるガスの濃度が想定されるかあるいは少なくともおおよそ決定されることができ、これらの濃度には、そこに含まれる燃料質量の、各々一様で効果的な圧力依存性と温度依存性があり、これらの濃度には、圧力と温度の値の少なくとも一つが測定されるかあるいはすくなくともおおよそ決定されることができる。

本発明による方法の別の好ましい実施形態において、それ自体公知の自己学習型アルゴリズムは、測定運転中の変化に合わせるためにかつ測定精度を連続的に最適化するために使用されることができ、
好ましくは、測定されたかあるいは予め与えられた、特に圧力、温度および燃料消費量のための値と、内燃機関の制御部により与えられた、回転数、レール圧力および実際の燃料消費量のための値が、各々その絶対値だけでなく、特にその変化の値と共に評価され、これにより、重要なシステム値、特に体積、密度、圧縮性、膨張係数、測定管およびセンサーの反応挙動の時定数を決定するためにこれらの値のモデルに関連した冗長性が決定される。

公知の従来技術を示す図１による装置において、接続部１においてこれ以外の図示されてはいない供給導管あるいは燃料タンクから取出される燃料は、遮断弁２と燃料フィルタ３を通って、並列に接続された状態でオーバーフローバルブ５を備えた流入ポンプ４まで流れる。流入ポンプのすぐ後に続いて、消費センサー６が配置されており、この消費センサーは、ここでは図示されていない内燃機関の燃料システム７の実際の燃料消費量を算出する。燃料の流入量ｑにおける圧力を正確に調整するために、流入圧力調整装置８が設けられていてもよく、この流入圧力調整装置は、従って圧力に関して予備調整された燃料を、ここではフロート弁として構成された、換気用タンク１０の制御弁９に供給する。

図２において、換気用タンク１０は（図１の流入管１３に相当する）流入側にある対応する循環回路を備えており、かつ換気用タンク１０に向かって貫流される制御弁９を有する。従って、制御弁９がフロート１４の位置に依存して多かれ少なかれ開いているかどうかに応じて、換気用タンク１０内の充填レベルはプラスまたはマイナスに修正されることができる。さらに循環ポンプ２２に対して並列に、過圧弁２３も配置されており、この過圧弁はここではタンクに向かう循環回路内の高められる圧力を低下させることを可能にする。

Claims (19)

1. 内燃機関の動的燃料消費量を連続的に測定するための装置であって、
   内燃機関の燃料システム（７）の下流側（１２）の戻り管（１１）に配置された換気用タンク（１０）を備え、この換気用タンクが、内燃機関の燃料システム（７）の供給のための測定システムの流入管（１３）とも接続されており、かつ充填体積での燃料の質量を少なくとも十分一定に維持するための充填レベル調整装置（１５）を備えた装置において、
   換気用タンク（１０）の接続部にある充填レベル調整装置（１５）が、循環ポンプ（２２）と、そこに接続され、絶え間なく貫流され、調整されるべき充填レベルに依存して多かれ少なかれ開放される制御弁（９）とを備えていることを特徴とする装置。
2. 循環ポンプ（２２）と制御弁（９）が、換気用タンク（１０）と流入管（１３）の間の循環導管内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 循環ポンプ（２２）と制御弁（９）が、換気用タンク（１０）の取出し管（２４）内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
4. 循環ポンプ（２２）と制御弁（９）が、換気用タンク（１０）の脱ガス接続部（２０）に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
5. 循環ポンプ（２２）に対して並列に、過圧弁（２３）が配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一つに記載の装置。
6. 換気用タンク（１０）が、構成要素（２５）により分離された少なくとも二つの領域（２６，２７）を備えており、これらの領域が無視し得るほど僅かな流れ抵抗でもって液圧で連通していることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一つに記載の装置。
7. 制御弁（９）と共に換気用タンク（１０）が内燃機関の近くに配置され、好ましくは内燃機関の流入管と戻り管（１１）の間のバイパス管（１８）と戻り管（１１）が合流しているその場所に配置されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一つに記載の装置。
8. 測定システム内で必要とされる燃料ポンプ（４あるいは１７）が循環ポンプ（２２）として直接使用されることを特徴とする請求項２または３に記載の装置。
9. 内燃機関の圧縮空気システムの圧縮機ポンプが循環ポンプ（２２）として直接使用されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
10. 付加的に、戻された燃料を温度調整するための調整システム（１６）が設けられていることを特徴とする請求項１〜９のいずれか一つに記載の装置。
11. 内燃機関の動的燃料消費量を連続的に測定するための方法であって、
    内燃機関の燃料システム（７）から戻される未消費の燃料が、換気用タンク（１０）内で脱ガスされ、かつ内燃機関の燃料システム（７）の流入側までの流入流（２４）に再度供給され、前記換気用タンクの充填レベルが少なくとも十分一定に保持される方法において、
    換気用タンク（１０）の接続部において、燃料の絶え間ない循環流あるいはガス状の媒体の絶え間ない供給あるいは排出を備えた、絶え間ない、充填レベルに依存して調整される媒体の流れ（供給あるいは排出）が行われることを特徴とする方法。
12. 換気用タンク（１０）と燃料の流入流（１３）の間の燃料の絶え間ない循環流が行われることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
13. 換気用タンク（１０）と燃料の取出し管（２４）の間の燃料の絶え間ない循環流が行われることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
14. 換気用タンク（１０）の脱ガス接続部（２０）におけるガス状の媒体の絶え間ない供給あるいは排出が行われることを特徴とする請求項１１に記載の方法。
15. 媒体が、一部が開いた制御弁（９）を通って連続的に換気用タンク（１０）内に流入することを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一つに記載の方法。
16. 絶え間ない媒体流が、一部が開いた制御弁（９）を通って換気用タンク（１０）から案内されることを特徴とする請求項１１〜１４のいずれか一つに記載の方法。
17. 請求項１〜１０のいずれか一つに記載の装置を用いて、および請求項１１〜１６のいずれか一つに記載の方法により内燃機関の動的燃料消費量を連続的に測定するための方法において、
    前もって知られた燃料消費量を有する内燃機関の少なくとも一つの運転ポイントにおける一つの識別相において、生じる見かけの消費量が測定され、
    かつ測定回路の部分体積における、燃料の温度と圧力のための、少なくともおおよそ決定された値と、内燃機関の実質的な運転パラメータ、特に内燃機関制御部（ＥＣＵ）から出力される、回転数、実際の燃料消費量およびレール圧力のための値に依存して検出され、
    その後に、これらのデータから、見かけの消費量のために重要なパラメータが決定され、かつ実際の消費量測定の際にモデリングに関連して判断されることを特徴とする方法。
18. 内燃機関がゼロ消費の識別相において従動されることを特徴とする請求項１７に記載の方法。
19. それ自体公知の自己学習型アルゴリズムが、試験運転中の変化に合わせるためにかつ測定精度を連続的に最適化するために使用され、
    好ましくは、測定されたかあるいは予め与えられた、特に圧力、温度および燃料消費量のための値と、内燃機関の制御部により出力された、回転数、レール圧力および実際の燃料消費量のための値が、各々少なくともその変化の値と共に評価され、これにより、重要なシステム値、特に体積、密度、圧縮性、膨張係数、測定管およびセンサーの反応挙動の時定数を決定するためにこれらの値のモデルに関連した冗長性が決定されることを特徴とする請求項１７または１８に記載の方法。