JP4129140B2 - 燃料噴射の制御方法及び制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、噴射過程をパイロット噴射、メイン噴射ならびにポスト噴射に区分可能な燃料噴射の制御方法及び制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射を制御するためのそのような方法及びそのような装置は、例えばDE-OS 196 36 507により公知である。そこでは噴射過程がパイロット噴射、メイン噴射ならびにポスト噴射に区分される。パイロット噴射はノイズを低減するために使用され、ポスト噴射は排気ガスを改善するために使用される。パイロット噴射及びポスト噴射の枠内では、全体噴射量のうちの極僅かな量が分配される。
【０００３】
ポスト噴射による排ガスエミッションへの作用を十分に達成できるようにするために、ポスト噴射は所定の時間区間において行われるべきであり、これらの時間区間にはクランク軸の角位置をそれぞれ割り当てることができる。この際ポスト噴射が、次のシリンダにおける後続の噴射でのパイロット噴射の時間区間と一致する時間区間において生じる可能性がある。
【０００４】
そのようなオーバラップする噴射を保証できるようにするために、従来の技術では２つの出力段が設けられており、連続する点火おいて相前後するシリンダには異なる出力段が割り当てられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、噴射をパイロット噴射、メイン噴射及びポスト噴射に区分可能な燃料噴射を制御するための方法ならびに装置を改良し、出力段のうちの１つを節約し、ないし同一の出力段でもって複数の部分噴射を実現できるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、１つのシリンダのポスト噴射が、点火順序において相前後する他のシリンダのパイロット噴射とオーバラップする場合にはポスト噴射を停止し、ポスト噴射の噴射されなかった燃料を後続のポスト噴射に割り当てることによって解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
噴射過程がパイロット噴射、メイン噴射ならびにポスト噴射に区分可能である燃料噴射を制御するための装置及び方法において、特定の条件が存在する場合にはポスト噴射を停止することによって、出力段のうちの１つを節約し、ないし同一の出力段でもって複数の部分噴射を実現することができる。このことは、さらに別の部分噴射が行われている場合には殊に有利である。
【０００８】
ポスト噴射が停止された場合に分配されるべき燃料が、後続の別のポスト噴射に割り当てられることによって、全体のシステムにとって不利となる作用を回避することができる。例えばポスト噴射を１回行わなくとも排ガスエミッションが高まることはない。
【０００９】
ポスト噴射及び別の部分噴射の間隔が閾値よりも小さいかどうかを検査し、またそれが識別されるまで検査されることによって、オーバラップした部分噴射を識別するための簡単且つ確実な手段が生じる。
【００１０】
所定のシリンダ個数を有する内燃機関では、有利には１つ及び／又は複数のシリンダにおいてポスト噴射を実施しないことも可能であり、これらの内燃機関では部分噴射間の間隔は点火が連続して行われるため非常に小さい。このことは、各ｎ回目の噴射過程ではポスト噴射が停止されることによって、非常に簡単に実現される。
【００１１】
本発明を以下図面に図示された実施形態に基づき説明する。
【００１２】
【実施例】
以下、本発明の装置を燃料分配が磁石弁を用いて制御される自己点火式内燃機関の例において説明する。図１に図示された実施形態は、いわゆるコモンレイルシステムに該当する。しかしながら本発明の構成はこのシステムに限定されるわけではない。本発明を、相応の燃料分配が可能な全てのシステムに使用することができる。例えば、多量の燃料を圧電アクチュエータとも称される容量性アクチュエータでもって制御できるシステムでも相応に行うことができる。
【００１３】
内燃機関が記号１００でもって表されており、この内燃機関１００は吸気管１０５を介して新鮮な空気が供給され、排気管１１０を介して排気ガスを放出する。排気管１１０においては還元触媒１１５が配置されている。
【００１４】
図示された内燃機関では、４サイクルシリンダを５つ備えた内燃機関である。しかしながら本発明の構成は、このシリンダ個数に限定されるものではない。本発明をあらゆる個数のシリンダにおいて使用することができる。しかしながらこの構成は、シリンダの個数が奇数の場合には殊に有利である。
【００１５】
内燃機関の各シリンダには、インジェクタ１２０、１２１、１２２、１２３及び１２４が割り当てられている。これらのインジェクタは、内燃機関の磁石弁１３０、１３１、１３２、１３３及び１３４による駆動制御に依存して燃料を分配する。燃料はいわゆるレール１３５から、インジェクタ１２０、１２１、１２２、１２３及び１２４を介して内燃機関１００のシリンダに到達する。
【００１６】
レール１３５内の燃料には、高圧ポンプ１４５によって設定調整可能な圧力がかけられる。高圧ポンプ１４５は、磁石弁１５０を介して燃料供給ポンプ１５５と接続されている。燃料供給ポンプは燃料タンク１６０と接続されている。
【００１７】
バルブ１５０はコイル１５２を有する。磁石弁１３０、１３１、１３２、１３及び１３４はコイル１４０、１４１、１４２、１４３及び１４５を有し、これらのコイルには出力段１７５を用いてそれぞれ電流を印加することができる。出力段１７５は有利には制御装置１７０に配置されており、この制御装置１７０はコイル１５２を相応に制御する。
【００１８】
さらにはセンサ１７７が設けられており、このセンサ１７７はレール１３５内の圧力を検出し、相応の信号を制御装置１７０に送出する。
【００１９】
ここでは、この装置は以下のように作動する。燃料供給ポンプ１５５は燃料をタンクからバルブ１５０を介して高圧ポンプ１４５に運搬する。高圧ポンプ１４５は、レール１３５内に所定の圧力を発生させる。通常の場合、レール１３５内においては８００ｂａｒよりも大きな圧力値が得られる。
【００２０】
コイル１４０から１４４の電流通流によって、対応する磁石弁１３０から１３４が駆動制御される。この際コイルに対する制御信号は、インジェクタ１２０から１２４による燃料の噴射開始時及び噴射終了時を設定する。
【００２１】
分配された燃料は内燃機関１００において燃焼するが、この際排気ガスが生じる。この排気ガスは不所望の成分として酸化窒素を包含する。この酸化窒素は、触媒１１５において炭化水素を用いて低減される。この際インジェクタ１２０から１２３を用いて付加的に、燃焼後に燃料の分配が行われる。この燃料は排気ガスと共に噴出され、インバータ１１５において酸化窒素と化学反応を起こし無害な成分になる。本来の噴射後に燃料を付加的に噴射することは、ポスト噴射と称される。ポスト噴射は有利には、各シリンダの下死点の領域において行われる。
【００２２】
図２には、種々異なる量がクランク軸の角度位置に関して示されている。部分図２ａにおいては、個々のシリンダの上死点が表されている。ＯＴ１は第１のシリンダの上死点、ＯＴ２は第２のシリンダの上死点、ＯＴ３は第３のシリンダの上死点そしてＯＴ４は第４のシリンダの上死点を表す。ここでは、シリンダへの分配は図示された点火順序でもって行われる。このことは燃料分配が先ずシリンダ１に行われ、続いてシリンダ２、４、５及び３に行われるということを意味している。各シリンダの個々の上死点は、クランク角１４０°の間隔を有する。
【００２３】
図２ｂには、第１のシリンダへのメイン噴射ＨＥ及びポスト噴射ＮＥが行われる期間が表されている。第１のシリンダへの噴射が行われる上死点が、記号ＺＯＴ１でもって表されている。シリンダの下死点は記号ＵＴ１でもって表されている。いわゆるガス交換ＯＴは記号ＧＯＴ１でもって表されている。第１のシリンダへのメイン噴射は、上死点ＺＯＴ１の領域で行われる。
【００２４】
排気ガスの最適な後処理を達成できるようにするために、ポスト噴射は上死点ＺＯＴ１後約１００°のクランク軸が開始する領域で行われ、そして下死点ＵＴ１の領域において終了する。ポスト噴射と次のシリンダへのメイン噴射がオーバラップする可能性のある領域が破線で示されている。
【００２５】
部分図２Ｃには、第２のシリンダへのパイロット噴射ＶＥ及びメイン噴射ＨＥが示されている。メイン噴射ＨＥは第２のシリンダの上死点ＺＯＴ２の領域において行われる。パイロット噴射ＶＥはメイン噴射の直前に行われる。
【００２６】
第１のシリンダへのポスト噴射ＮＥに対する最適な領域と第２のシリンダへのパイロット及びメイン噴射に対する最適な領域は、最も広範囲にオーバラップする。ポスト噴射ＮＥとメイン噴射ＨＥがオーバラップする領域は、図２ｂにおいて破線で表されている。第１のシリンダへのポスト噴射と第２のシリンダへのパイロット噴射だけがオーバラップする領域は、図２ｂにおいて実線で表されている。
【００２７】
本発明によれば、図２ｃに示したように、ノイズエミッションを低減するためにパイロット噴射が必要である場合には、連続する点火において先行するシリンダ、すなわちシリンダ１のポスト噴射ＮＥは行われない。このことは図２ｂにおいて、ポスト噴射ＮＥが単に破線で示されていることによって表されている。
【００２８】
本発明により、１回の噴射過程に対してポスト噴射が停止されても排ガスエミッションについては比較的僅かな作用しか有さないということが分かった。さらに、各噴射の際にポスト噴射を行う必要はないということも分かった。
【００２９】
図３において、本発明による方法をフローチャートに基づき明確にする。第１のステップ３００においては、特定の運転パラメータが検出及び／又は計算される。図示された実施形態においては、ポスト噴射の開始ＢＮＥ（Ｎ）及び後続の噴射Ｎ＋１でのパイロット噴射の開始ＢＶＥ（Ｎ＋１）が決定される。
【００３０】
続く問合せ３１０では、ポスト噴射が停止される特定の条件が存在するかどうかが検査される。図示された実施例では、２つの部分噴射の間隔が閾値ＳＷよりも小さいかどうかが検査される。例えば、ポスト噴射の開始ＢＮＥ（Ｎ）と後続の噴射におけるパイロット噴射の開始ＢＶＥ（Ｎ＋１）との間隔が閾値ＳＷよりも小さいかどうかが検査される。閾値よりも小さい場合、すなわちポスト噴射と後続の噴射のパイロット噴射とがオーバラップする場合には、ステップ３２０において訂正値ＫＷが決定される。続くステップ３３０においては、ポスト噴射が阻止される。これは図示された実施形態においては、ポスト噴射の持続時間ＤＮＥ（Ｎ）を零にセットすることによって行う。
【００３１】
訂正値ＫＷは、残りのシリンダでのポスト噴射の噴射量及び／又は同一のシリンダでの後続のポスト噴射の噴射量を、抑制されたポスト噴射を補償するためにどれだけの値だけ高めるかを表す。
【００３２】
有利には燃料がその他のシリンダに割り当てられる。これに加え訂正値ＫＷを求めるために、ポスト噴射の持続時間ＤＮＥ（Ｎ）が残りのシリンダの個数Ｋで割られる。その後この訂正値ＫＷだけ、残りのシリンダのポスト噴射が延長される。
【００３３】
このことは、持続時間ＤＮＥ（Ｎ＋１）、ＤＮＥ（Ｎ＋２）からＤＮＥ（Ｎ＋Ｋ）が、ステップ３４０において訂正値ＫＷだけ延長されるということを意味している。続くステップ３５０においては、相応のプログラムが終了する。
【００３４】
別の実施形態では、各ｎ回目の噴射過程の際にポスト噴射が停止される。このことは例えば、ポスト噴射が別のシリンダでの他の部分噴射とオーバラップする１つのシリンダにおいては、一般的にポスト噴射が行われないということを意味している。この実施形態は例えば、シリンダの個数が４つよりも多く、殊に５つのシリンダを備えた内燃機関に使用される。
【００３５】
さらに別の実施形態では、所定の運転状態が存在すればポスト噴射は停止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料分配システムの概略図である。
【図２】様々な信号を時間に関して表したものである。
【図３】本発明の方法を明確にするためのフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 内燃機関、 １０５ 吸気管、 １１０ 排気管、 １１５ 還元触媒、 １２０、１２１、１２２、１２３、１２４ インジェクタ、 １３０、１３１、１３２、１３３、１３４ 磁石弁、 １３５ レール、 １４０、１４１、１１４２、１４３、１４４ コイル、 １４５ 高圧ポンプ、 １５０ バルブ、 １５２ コイル、 １５５ 燃料供給ポンプ、 １６０ 燃料タンク、 １７０ 制御装置、 １７５ 出力段、 １７７ センサ

Claims (7)

1. 複数のシリンダの噴射過程をそれぞれパイロット噴射、メイン噴射ならびにポスト噴射に区分可能な燃料噴射の制御方法において、
   １つのシリンダのポスト噴射が、点火順序において相前後する他のシリンダのパイロット噴射とオーバラップする場合には該ポスト噴射を停止し、該ポスト噴射の噴射されなかった燃料を後続のポスト噴射に割り当てることを特徴とする、燃料噴射の制御方法。
2. 前記噴射されなかった燃料を別のシリンダの後続のポスト噴射に割り当てる、請求項１記載の方法。
3. 前記噴射されなかった燃料を同一のシリンダの後続のポスト噴射に割り当てる、請求項１記載の方法。
4. ポスト噴射と別の部分噴射の間隔が閾値よりも小さい場合にはポスト噴射を停止する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 各ｎ回目の噴射過程においてポスト噴射を停止する、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
6. 特定の運転状態が存在する場合にはポスト噴射を停止する、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
7. 複数のシリンダの噴射過程をそれぞれパイロット噴射、メイン噴射ならびにポスト噴射に区分可能な燃料噴射の制御装置において、
   １つのシリンダのポスト噴射が、点火順序において相前後する他のシリンダのパイロット噴射とオーバラップする場合には前記ポスト噴射を停止し、該ポスト噴射の噴射されなかった燃料を後続のポスト噴射に割り当てる手段が設けられていることを特徴とする、燃料噴射の制御装置。

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