JP2017507276A - 内燃機関の制御ユニット - Google Patents

Abstract

内燃機関の制御デバイス、すなわち、内燃機関の燃料供給システムのインジェクタ又はガスバルブを制御するための制御デバイスであって、制御デバイスが、各インジェクタを開くために各インジェクタを制御し、これにより、それぞれのインジェクタに存在する電圧が、制御のブースト段階及び制御の維持段階において異なる電圧レベルの間で変化し、制御デバイスが、ブースト段階においてそれぞれのインジェクタを制御し、これにより、規定のブースト電流レベルに達した後に、それぞれのインジェクタに存在する電圧が、ゼロボルトよりも大きい相対的に低いブースト電圧レベルと、制御デバイスの供給電圧よりも大きい相対的に高いブースト電圧レベルと、の間で変化する、制御デバイス。

Description

本発明は、請求項１のおいて書き部に従った内燃機関の制御デバイスに向けられている。

例えば船のディーゼル内燃機関として構築された内燃機関が、燃料供給システムを有し、この燃料供給システムでは、燃料供給システムの少なくとも１つのインジェクタが内燃機関の各シリンダと関連付けられており、これにより、燃料をそれぞれのシリンダ内に噴射することが、実践から公知である。周知なように、燃料供給システムは、例えばコモンレール燃料供給システムとして又はガスエンジンもしくはデュアル燃料エンジンのためのガスバルブに供給するために構築することができる。内燃機関の燃料供給システムのインジェクタ又はガスバルブは、制御デバイスにより制御され、すなわち、インジェクタ又はガスバルブに存在する電圧が、制御のブースト段階及び同様に制御の維持段階において異なる電圧レベルの間で変化するように制御される。従って、電圧が、制御のブースト段階において略ゼロボルト（０Ｖ）とブースト電圧との間で変化し、電圧が、制御の維持段階において略ゼロボルト（０Ｖ）と維持電圧との間で変化し、ブースト電圧が維持電圧よりも大きいことが、実践から公知である。一般的に、ブースト段階は、インジェクタ／ガスバルブが開いて電流レベルが維持段階よりも高い段階である。

燃料供給システムのインジェクタは、実践から公知の、内燃機関の制御デバイスにおいてすでに十分な品質で制御することができるが、内燃機関の燃料供給システムのインジェクタの改善された制御をもたらす制御デバイスが必要とされている。特に、より低い電力のロスが生じる制御デバイスが必要とされている。

上記に基づいて、本発明の目的は、内燃機関の新規の制御デバイスを提供することである。この目的は、請求項１に記載の内燃機関の制御デバイスによって達成される。本発明によれば、制御デバイスが、ブースト段階においてそれぞれのインジェクタ又はそれぞれのガスバルブを制御し、これにより、規定のブースト電流レベルに達した後に、それぞれのインジェクタに存在する電圧が、ゼロボルト（０Ｖ）よりも大きい相対的に低いブースト電圧レベルと、制御デバイスの供給電圧よりも大きい相対的に高いブースト電圧レベルと、の間で変化する。

本発明は、第１時間の間、ブースト段階の電圧レベルが２つのブースト電圧レベルの間で変化し且つ低いブースト電圧レベルがゼロボルト（０Ｖ）よりも大きいように、制御デバイスがブースト段階においてそれぞれのインジェクタ／ガスバルブを制御することを提案する。これは、相対的に低いブースト電圧レベルがインジェクタに存在するときに、インジェクタでのブースト電流レベルが急速に低下することを防止する。従って、相対的に低いブースト電圧レベルは、従来技術で可能であったものよりも、ブースト段階においてより長く存在するままとすることができる。制御デバイスの電力のロスは、このようにして減少することができる。制御デバイスのより低い電力のロスは、システム全体の効率を増大させることをもたらす。さらに、制御デバイスの寿命と、制御デバイスによって制御されるインジェクタ／ガスバルブの寿命と、は、増大することができる。電力のロスがより低いので、制御デバイスの冷却要件は、制御デバイスの追加的な冷却が場合により全体的になくされるように減少もされる。

好ましくは、ゼロボルト（０Ｖ）よりも大きい相対的に低いブースト電圧レベルは、制御デバイスの供給電圧にほぼ相当する。この形態は、特に有利である。ブースト段階の相対的に低いブースト電圧レベルが制御デバイスの供給電圧にほぼ相当する場合、制御デバイスは、ブースト段階における相対的に低いブースト電圧レベルを提供するために電気回路上でさらに消費する必要がないので、特にシンプルな方式で構築することができる。

有利なさらなる発展によれば、制御デバイスが、インジェクタに存在する電圧が相対的に低い維持電圧レベルと相対的に高い維持電圧レベルとの間で変化するように、維持段階においてそれぞれのインジェクタ又はガスバルブを制御し、相対的に高い維持電圧レベルは、好ましくは、相対的に低いブースト電圧レベルに相当する。維持段階の相対的に高い維持電圧レベルがブースト段階の相対的に低いブースト電圧レベルに相当するという構成は、それぞれの場合においてこれら２つの電圧レベルが制御デバイスの供給電圧にほぼ相当するときに特に有利である。

本発明のさらに好ましい発展は、従属請求項及び以下の説明に記される。本発明の実施例は、本発明をこれら実施例に限定することなく図面を参照して、より完全に説明される。

本発明による制御デバイスの動作を示す時間に対する図である。 本発明による制御デバイスの動作を示す代替的な時間に対する図である。 本発明による制御デバイスの動作を示すさらに代替的な時間に対する図である。

本発明は、内燃機関の制御デバイスに向けられ、すなわち、内燃機関の燃料供給システムのインジェクタを制御するための制御デバイスに向けられている。制御デバイスは、特に、内燃機関、ガスエンジン又は液体及び／もしくはガス燃料で選択的に稼働させられるデュアル燃料エンジンのコモンレール燃料供給システムのインジェクタを制御する働きをする。

制御デバイスは、インジェクタを開くために燃料供給システムの各インジェクタを制御し、これにより、それぞれのインジェクタに存在する電圧は、制御のブースト段階及び制御の維持段階において異なる電圧レベルの間で変化する。

ブースト段階では、制御デバイスは、インジェクタにおいてブースト電流レベルに達した後に、インジェクタに存在する電圧が、相対的に低いブースト電圧レベルと相対的に高いブースト電圧レベルとの間で変化するように、それぞれのインジェクタを制御し、相対的に低いブースト電圧レベルは、ゼロボルト（０Ｖ）よりも大きく、相対的に高いブースト電圧レベルは、制御デバイスの供給電圧よりも大きい。

制御のブースト段階は、制御の維持段階に続く。制御デバイスは、インジェクタに存在する電圧が、相対的に低い維持電圧レベルと相対的に高い維持電圧レベルとの間で変化するように、維持段階においてそれぞれのインジェクタを制御する。

本発明による制御デバイスの特に有利な動作は、図１を参照して以下で説明される。内燃機関の燃料供給システムのインジェクタの制御のためのさまざまな電圧レベルＵが、図１において時間ｔにわたって示されている。

それぞれのインジェクタの制御は、時間ｔ１と時間ｔ２との間においてブースト段階で行われる。

ブースト段階の後には、時間ｔ２と時間ｔ３との間においてそれぞれのインジェクタの制御の維持段階がある。

図１によれば、それぞれのインジェクタの制御は、２つの異なる電圧レベルＵＢ１及びＵＢ２にわたって時間ｔ１と時間ｔ２との間においてブースト段階で行われる。相対的に低いブースト電圧レベルＵＢ１は、ゼロボルト（０Ｖ）よりも大きく、すなわち、図１における制御デバイスの供給電圧ＵＶにほぼ相当し、相対的に高いブースト電圧レベルＵＢ２は、制御デバイスの供給電圧レベルＵＶよりも大きい。ブースト段階が時間ｔ１で始まると、相対的に高いブースト電圧レベルＵＢ２が、具体的にインジェクタが規定のブースト電流レベルに達するまで、それぞれのインジェクタにまず存在する。続いて、ブースト段階では、規定のブースト電流レベルがそれぞれのインジェクタで保持されるように、２つのブースト電圧レベルＵＢ１及びＵＢ２が交互に変化する。このために、制御デバイスは、好ましくは、コントローラを有しており、このコントローラは、実際のブースト電流を規定のブースト電流レベルと比較し、且つ実際のブースト電流が規定のブースト電流レベル以下まで低下したときにインジェクタに相対的に高いブースト電圧レベルＵＢ２を付与する。他方で、実際のブースト電流が規定のブースト電流よりも大きいとき、相対的に低いブースト電圧レベルＵＢ１がインジェクタに存在する。

図１から、制御デバイスは、インジェクタに存在する電圧が２つの電圧レベルの間、すなわち、相対的に低い維持電圧レベルＵＨ１と相対的に高い維持電圧レベルＵＨ２との間で変化するように、時間ｔ２と時間ｔ３との間の維持段階中にもそれぞれのインジェクタを制御し、相対的に低い維持電圧レベルＵＨ１が、図１では略ゼロボルト（０Ｖ）に等しく、さらに、相対的に高い維持電圧レベルＵＨ２が、相対的に低いブースト電圧レベルＵＢ１に相当し、従って、制御デバイスの供給電圧ＵＶにほぼ相当することがさらに分かる。維持段階における２つの電圧レベルＵＨ１及びＵＨ２の間の交互の変化と、ブースト段階における２つの電圧レベルＵＢ１及びＵＢ２の間の交互の変化と、は、制御デバイスのコントローラを介して行われ、コントローラは、規定の維持電流レベルが維持段階中に保持されるように、維持段階において２つの電圧レベルＵＨ１及びＵＨ２の間で交互に切り替える。

従って、本発明の好ましい形態では、供給電圧ＵＶは、ブースト段階中に相対的に低いブースト電圧レベルＵＢ１として働き、且つ維持段階中に相対的に高い維持電圧レベルＵＨ２として働き、これにより、相対的に低いブースト電圧レベルＵＢ１が存在するときにブースト段階中にブースト電流が急速かつ激しく低下することを防止する。従って、ブースト段階に関して、相対的に高いブースト電圧レベルＵＢ２がそれぞれのインジェクタに存在する時間量は、相対的に低いブースト電圧レベルＵＢ１がそれぞれのインジェクタに存在する時間量と比較して減少することができる。このようにして、それぞれの制御デバイスで電力のロスを少なくさせる。効率を向上することができる。制御デバイスの寿命と、制御されるインジェクタの寿命と、は向上することができる。制御デバイスを冷却するときの消費量を減少することができるようにより少ない電力のロスとなるので、より小さい熱が制御デバイス内で発生される。

相対的に低いブースト電圧レベルＵＢ１が制御デバイスの供給電圧ＵＶにほぼ相当していることが好ましいが、相対的に低いブースト電圧レベルＵＢ１が制御デバイスの供給電圧ＵＶから外れることも可能である。図２は、相対的に低いブースト電圧レベルＵＢ１が供給電圧ＵＶよりも低い構成を示している。図３は、相対的に低いブースト電圧レベルＵＢ１が供給電圧ＵＶよりも大きい構成を示している。どの場合においても、相対的に低い電圧レベルＵＢ１は、ブースト段階中にゼロボルト（０Ｖ）よりも大きい。

ＵＨ１ 相対的に低い維持電圧レベル、ＵＨ２ 相対的に高い維持電圧レベル、ＵＢ１ 相対的に低いブースト電圧レベル、ＵＢ２ 相対的に高いブースト電圧レベル、ＵＶ 供給電圧

Claims (8)

1. 内燃機関の制御デバイス、すなわち内燃機関の燃料供給システムのインジェクタ／ガスバルブを制御するための制御デバイスであって、
   前記制御デバイスが、各インジェクタ又は各ガスバルブを開くために各インジェクタ又は各ガスバルブを制御し、これにより、それぞれの前記インジェクタ／前記ガスバルブに存在する電圧が、制御のブースト段階及び制御の維持段階において異なる電圧レベルの間で変化する、制御デバイスにおいて、
   前記制御デバイスが、前記ブースト段階においてそれぞれの前記インジェクタ又はそれぞれの前記ガスバルブを制御し、これにより、規定のブースト電流レベルに達した後に、それぞれの前記インジェクタ／前記ガスバルブに存在する電圧が、ゼロボルト（０Ｖ）よりも大きい相対的に低いブースト電圧レベルと、前記制御デバイスの供給電圧よりも大きい相対的に高いブースト電圧レベルと、の間で変化することを特徴とする制御デバイス。
2. ゼロボルト（０Ｖ）よりも大きい前記相対的に低いブースト電圧レベルが、前記制御デバイスの前記供給電圧に相当することを特徴とする請求項１に記載の制御デバイス。
3. 前記制御デバイスが、前記インジェクタに存在する電圧が相対的に低い維持電圧レベルと相対的に高い維持電圧レベルとの間で変化するように、前記維持段階においてそれぞれの前記インジェクタを制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の制御デバイス。
4. 前記相対的に高い維持電圧レベルが、略ゼロボルト（０Ｖ）に等しいことを特徴とする請求項３に記載の制御デバイス。
5. 前記相対的に高い維持電圧レベルが、前記相対的に低いブースト電圧レベルに相当することを特徴とする請求項３又は４に記載の制御デバイス。
6. 前記相対的に高い維持電圧レベルが、前記制御デバイスの前記供給電圧にほぼ相当することを特徴とする請求項３から５のいずれか一項に記載の制御デバイス。
7. 制御の前記ブースト段階では、前記制御デバイスのコントローラが、前記規定のブースト電流レベルを保持しながら、ゼロボルト（０Ｖ）よりも大きい前記相対的に低いブースト電圧レベルと、前記制御デバイスの前記供給電圧よりも大きい前記相対的に高いブースト電圧レベルと、の間で交互に前記インジェクタに存在する電圧を切り換えることを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の制御デバイス。
8. 制御の前記維持段階では、前記制御デバイスの前記コントローラが、規定の維持電流レベルを保持しながら、前記相対的に低い維持電圧レベルと、前記相対的に高い維持電圧レベルと、の間で交互に前記インジェクタに存在する電圧を切り換えることを特徴とする請求項７に記載の制御デバイス。

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