JP4184729B2 - 自動車の内燃機関の運転方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料を調量ユニットから高圧ポンプに供給し、高圧ポンプから蓄圧器内に送出し、前記調量ユニットから前記高圧ポンプに供給される燃料が高圧ポンプの最大送出能力に応じて制限されるとりわけ自動車の内燃機関の駆動方法に関し、さらに内燃機関、および相応する形式の内燃機関のための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
欠陥が存在する場合、例えばフィルタが汚染されている場合、高圧ポンプの最大送出能力に必要な予送出圧力はもはや得られない。このことは最終的に、高圧蓄圧器内の圧力が低下するという結果を引き起こす。しかし、この種の圧力低下は、例えば噴射弁が完全に閉鎖されていないことが原因でも生じうる。それゆえ、高圧蓄圧器内の圧力低下が低圧領域の欠陥によるものなのか、あるいは高圧領域の欠陥によるものなのかを決定することは不可能である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、前述の場合に、低圧領域の欠陥が存在するのか、それとも高圧領域の欠陥が存在するのかを検出することが可能な、とりわけ自動車の内燃機関の駆動方法を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記課題は本発明では、燃料を調量ユニットから高圧ポンプに供給し、高圧ポンプから蓄圧器内に送出し、前記調量ユニットから前記高圧ポンプに供給される燃料を高圧ポンプの最大送出能力に応じて制限するとりわけ自動車の内燃機関の駆動方法において、蓄圧器内の圧力が低下すると制限を超えて調量ユニットから燃料を供給し、続いて蓄圧器内の圧力が上昇すると高圧ポンプの上流域に欠陥が存在すると推定することにより解決される。前記形式の内燃機関と制御装置の場合、前述の課題は本発明において相応に解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明では、調量ユニットをそれ自体に設定された制限を超えて開放する。これは最終的には、高圧ポンプの最大送出能力の仮想的シフトとなる。このとき、もし欠陥が低圧領域内に存在する場合、前述の措置により、再びさらに燃料を調量ユニットから高圧ポンプに供給することが可能になり、その結果、高圧ポンプは再び燃料を、最大送出能力に相応して蓄圧器内に送出することが可能になる。蓄圧器内の圧力は再び上昇し、そのことから低圧領域内に欠陥が存在すると推定することができる。
【０００６】
それゆえ、総じて、本発明の方法によって、低圧領域内に欠陥が存在するということを決定することができる。この場合本発明の方法は、他に付加的な構成部材を必要とせず、簡単かつ迅速に実行することができる。
【０００７】
本発明の有利な発展形態では、蓄圧器内に圧力上昇が生じない場合、高圧ポンプの領域内または高圧ポンプより下流域に欠陥が存在することを推定する。
【０００８】
特に重要なのは、本発明の方法がコンピュータプログラムの形態で実現されるということである。このコンピュータプログラムは、とりわけ自動車の内燃機関の制御装置のために設けられている。このコンピュータプログラムは次のようなプログラムコードを有している。すなわちこのプログラムコードは、コンピュータで実行される際に本発明の方法を実行するのに適している。さらに、このプログラムコードはコンピュータにより読み込み可能なデータ担体、例えばいわゆるフラッシュメモリに記憶することが可能である。これらの場合、本発明はコンピュータプログラムによって実現され、このコンピュータプログラムは本発明を対象である。
【０００９】
【実施例】
本発明の他の特徴、適用手段および利点は、次に続く本発明の実施例についての説明から理解することができる。この実施例は個々の図に示されている。
【００１０】
図１には内燃機関の燃料供給システム１０が図示されている。この燃料供給システム１０は、通常コモンレールシステムとも称され、燃料を内燃機関の燃焼室に高圧下で直接噴射するのに適している。
【００１１】
この燃料は燃料タンク１１から第１フィルタ１２を介して予送出ポンプ１３によって吸入される。予送出ポンプ１３として、例えば電動燃料ポンプを使用することができる。
【００１２】
予送出ポンプ１３により吸入された燃料は第２フィルタ１４を介して調量ユニット１５に送出される。調量ユニット１５として、例えば電磁制御される比例弁が使用される。
【００１３】
調量ユニット１５には高圧ポンプ１６が後置されている。通常、高圧ポンプ１６として機械式ポンプが使用され、この機械式ポンプは内燃機関によって駆動される。
【００１４】
高圧ポンプ１６は蓄圧器１７に接続されており、この蓄圧器はしばしばレールとも称される。この蓄圧器１７は燃料管を介して噴射弁２１と接続している。噴射弁２１を介して燃料は内燃機関の燃焼室に噴射される。
【００１５】
蓄圧器１７には圧力調整弁１８が接続されており、この圧力調整弁は燃料タンク１１の出口側と連結している。圧力調整弁１８は、例えば電気的に駆動される電磁弁とすることもできる。
【００１６】
さらに、圧力センサ１９を蓄圧器１７と連結させて設けることも可能である。
【００１７】
制御装置２０が設けられており、これには複数の入力信号が印加される。これらの入力信号は内燃機関の回転数Nまたは内燃機関の機関温度Tとすることができる。同様に、圧力センサ１９によって測定される燃料蓄圧器１７内部の圧力を使用することもできる。
【００１８】
入力信号に依存して制御装置２０は複数の出力信号を形成する。これらの出力信号は、例えば予送出ポンプ１３を制御するための信号、または調量ユニット１５を制御するための信号、あるいは圧力調整弁１８を制御するための信号とすることができる。
【００１９】
燃料供給システム１０は図１に図示されており、次のように動作する。
【００２０】
燃料タンク１１に存在する燃料は予送出ポンプ１３によって吸入され、調量ユニット１５に送り出される。燃料供給システム１０のこの領域の圧力は予送出圧力とも称され、通常は約１〜３barの範囲内にある。それゆえ、この領域は低圧領域とも称される。前述した領域はここでは、図１には図示されていない別の弁によって監視し、ないしは制御および/または調整することができる。
【００２１】
調量ユニット１５からは、それぞれ瞬時の内燃機関の駆動状態に基づいて噴射弁２１を介して内燃機関の燃焼室に噴射すべき燃料量が、高圧ポンプ１６へさらに送り出される。調量ユニット１５から高圧ポンプ１６に供給される燃料量は、この場合送出量と称される。
【００２２】
続いて、高圧ポンプ１６からは噴出すべき燃料が燃料蓄圧器１７に送り出され、そこから噴射弁２１を介して内燃機関の各燃焼室に噴射される。噴射するために使用される蓄圧器１７内の圧力は約1600barになる。噴射弁２１から燃焼室に供給される燃料量はこの場合噴射量と称される。
【００２３】
前述したように内燃機関が動作している間、圧力調整弁１８は圧力を制限するのに使用される。これは、蓄圧器１７内が所定の圧力になると圧力調整弁１８が開放されるように制御されることを意味する。このようにして、蓄圧器１７内の圧力が所定の値より上昇することは回避される。
【００２４】
燃料温度が低い場合はとりわけ、噴射すべき燃料の調量は調量ユニット１５を介して制限付きでのみ可能である。その代わり調量ユニット１５は、いわゆる完全送出が実行されるように制御される。これは、高圧ポンプ１６がそれぞれの最大燃料量を燃料蓄圧器１７に送出することを意味する。
【００２５】
この動作モードの場合、噴射すべき燃料量は、蓄圧器１７内の圧力が制御および/または調整されるということに影響を受ける。この圧力制御および/または調整のために、圧力調整弁１８と圧力センサ１９が使用される。
【００２６】
図２ａには調量ユニット１５の特性曲線が示されている。ここでは、調量ユニット１５から送出される送出量Fが、調量ユニット１５のための制御電流 I の上にプロットされている。調量ユニット１５はこの場合無電流状態にあると完全に開放されている。
【００２７】
高圧ポンプ１６は、所定の回転数において最大送出能力を有する。この最大送出能力は、高圧ポンプ１６の幾何学的な送出量と、その都度の回転数から得られる。高圧ポンプ１６のこの最大送出能力はこの場合、調量ユニット１５より上流に所定の予送出圧力が存在するときだけ達成される。
【００２８】
調量ユニット１５の特性曲線は、高圧ポンプ１６の前述の最大送出能力に制限されている。これは、調量ユニット１５を高圧ポンプ１６の最大送出能力を超えてさらに開放することができないということを意味する。所定の予送出圧力に相応する調量ユニット１５のこの特性曲線は図２ａに参照番号２５により示されている。
【００２９】
図２ｂには高圧ポンプ１６の特性曲線が示されている。ここでは、高圧ポンプ１６の最大送出能力Lが、調量ユニット１５が完全に開放された場合において、回転数Ｎ'の上にプロットされている。ここで、内燃機関の回転数Ｎと高圧ポンプ１６の回転数N'が同じである必要はなく、相互に倍数であってもよいことは自明である。
【００３０】
すでに述べたように、高圧ポンプ１６の最大送出能力に対する前提は、調量ユニット１５より上流に所定の予送出圧力が存在するということである。図２ｂには、所定の回転数に対する、所定の予送出圧力が存在する場合の高圧ポンプ１６の最大送出能力が、参照番号２６により示されている。
【００３１】
しかし必要な所定の予送出圧力が、欠陥が原因で存在しない場合もある。これは例えば、フィルター１２か１４のいずれかが汚染されているか詰まっているために生じうる。調量ユニット１５より上流に存在する予送出圧力はこのため、あるべき値よりも低くなる。
【００３２】
内燃機関の動作中、特に、いわゆる完全送出中、言い換えると調量ユニット１５が図２ａの特性曲線２５に基づいて動作している場合、この欠陥により、予送出圧力の低下が原因で高圧ポンプ１６がもはや完全に充填されず、従って高圧ポンプ１６から最大送出能力に相応する燃料量がもはや送出されないという結果が引き起こされる。最終的には、高圧ポンプ１６にはもはや十分な燃料量は供給されず、最大送出能力に達することはない。
【００３３】
これは、図２ａの特性曲線２５のシフトと同じことを意味する。すなわち、調量ユニット１５の送出量が低下する。図２ａでは、このシフトは参照番号２７により、低下した予送出圧力に相応する調量ユニット１５の特性曲線は参照番号２８により示されている。
【００３４】
前述の高圧ポンプ１６の充填不足は、高圧蓄圧器１７内の圧力低下を引き起こす。これは、圧力センサ１９を介して制御装置２０によって識別することが可能である。しかし、高圧蓄圧器１７内の圧力低下が低圧領域内、つまり高圧ポンプ１６より上流の領域内の欠陥によるものなのか、それとも高圧領域内、つまり高圧ポンプ１６自体の領域内の欠陥によるものなのか、あるいは高圧ポンプより下流域内の欠陥によるものなのかという疑問は、未解決のままである。
【００３５】
この疑問は、制御装置２０によって次のように答えることができる。
【００３６】
高圧ポンプ１６の回転数が予め設定されたようにほぼ一定であるとき、調量ユニット１５を高圧ポンプ１６のこの回転数に属する最大送出能力を超えて開放する。すなわち、調量ユニット１５を制限を超えて開放する。これは調量ユニット１５が、高圧ポンプ１６が幾何学的な送出容量に基づいて蓄圧器１７に送出できる量よりも大きな送出量を、高圧ポンプ１６に供給できることを意味する。高圧ポンプ１６の最大送出能力に対する図２ａの特性曲線２６はこうして、いわば仮想的に、より大きな値にシフトされる。これは、図２ｂにおいて、特性曲線２９と矢印３０により示されている。
【００３７】
ここで、高圧蓄圧器１７内の圧力低下が低圧領域内の欠陥、例えばすでに言及したように、フィルタ１２または１４の汚染によるものである場合を見てみる。この場合、調量ユニット１５をさらに大きく開放すると、比較的大きな送出量が調量ユニット１５から高圧ポンプ１６に達することができるようになる。これは最終的には、調量ユニット１５より上流の低下した予送出圧力を補償するということになる。その限りでは、欠陥がある予送出圧力の低下は補償される。これは図２ａにおいて、図２ｂと同様に矢印３０により示されている。調量ユニット１５はそれによって、再び特性曲線２５に戻る。
【００３８】
これは、高圧ポンプ１６の最大送出量が、実際においても再び送出されるという結果になり、その結果、蓄圧器１７内の圧力が欠陥のない駆動に相応する値にまで再び上昇する。この圧力上昇は制御装置２０によって圧力センサ１９を介して識別される。この圧力上昇に基づいて、制御装置２０は低圧領域内の欠陥を推定することが可能である。
【００３９】
次に、高圧蓄圧器１７内の圧力低下が高圧領域内の欠陥によるものである場合を見てみる。この場合も同様に、調量ユニット１５をさらに開くと、比較的大きな送出量が調量ユニット１５から高圧ポンプ１６に達することができるという結果になる。しかし高圧領域内の欠陥が原因で、例えば噴射弁２１が完全に閉鎖されていない場合、これは蓄圧器１７内の圧力上昇には繋がらない。そうではなく、この圧力は欠陥のある低下した値に留まる。それによって蓄圧器１７内の圧力がなおも低下したままでいることから、制御装置２０は高圧領域内の欠陥を推定することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車のための本発明の内燃機関の実施例のブロック回路図である。
【図２】図１の内燃機関の動作パラメータを表す線図である。
【符号の説明】
１０ 燃料供給システム
１１ 燃料タンク
１２ 第１フィルタ
１３ 予送出ポンプ
１４ 第２フィルタ
１５ 調量ユニット
１６ 高圧ポンプ
１７ 蓄圧器/高圧蓄圧器/燃料蓄圧器
１８ 圧力調整弁
１９ 圧力センサ
２０ 制御装置
２１ 噴射弁
Ｎ 内燃機関の回転数
Ｔ 内燃機関の機関温度

Claims (8)

1. 内燃機関の駆動方法であって、
   燃料が調量ユニット（１５）から高圧ポンプ（１６）に供給され、燃料が高圧ポンプ（１６）から蓄圧器（１７）に送出され、前記調量ユニット（１５）から前記高圧ポンプ（１６）に供給された燃料が高圧ポンプ（１６）の最大送出能力に応じて制限される形式のものにおいて、
   蓄圧器（１７）内の圧力が低下した場合、該調量ユニット（１５）によって送出される燃料量が該高圧ポンプ（１６）の最大送出能力に応じて制限された量を超えるように該調量ユニット（１５）を開放し、
   続いて蓄圧器（１７）内の圧力が上昇した場合には、該高圧ポンプ（１６）より上流域に欠陥が存在すると推定することを特徴とする駆動方法。
2. 蓄圧器（１７）内で圧力上昇が生じない場合、高圧ポンプ（１６）の領域内または高圧ポンプ（１６）より下流域に欠陥が存在すると推定する、請求項１記載の方法。
3. 前記制限された量を超える調量ユニット（１５）からの燃料供給を、回転数が設定されたようにほぼ一定であるときに実行する、請求項１または２項記載の方法。
4. 高圧ポンプ（１６）の最大送出能力は、調量ユニット（１５）より上流における予送出圧力が所定のものであることを前提にして達成される、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. コンピュータで実行されるとき、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法を実行するのに適しているプログラムコードを有する、自動車の内燃機関の制御装置（２０）のためのコンピュータプログラム。
6. 前記プログラムコードが、コンピュータにより読み出し可能なデータ担体に記憶されている、請求項５記載のコンピュータプログラム。
7. 内燃機関のための制御装置（２０）であって、
   前記内燃機関では燃料が調量ユニット（１５）から高圧ポンプ（１６）へ供給され、高圧ポンプ（１６）から蓄圧器（１７）へ送出され、前記調量ユニット（１５）から前記高圧ポンプ（１６）に供給された燃料が高圧ポンプ（１６）の最大送出能力に応じて制限される形式のものにおいて、
   蓄圧器（１７）内の圧力が低下した場合、該調量ユニット（１５）によって送出される燃料量が該高圧ポンプ（１６）の最大送出能力に応じて制限された量を超えるように該調量ユニット（１５）が開放され、
   それに続いて蓄圧器（１７）内の圧力が上昇した場合、高圧ポンプ（１６）より上流域に欠陥が存在することが推定されることを特徴とする制御装置。
8. 内燃機関であって、
   前記内燃機関では燃料が調量ユニット（１５）から高圧ポンプ（１６）に供給され、高圧ポンプ（１６）から蓄圧器（１７）内に送出され、調量ユニット（１５）から高圧ポンプ（１６）に供給された燃料が高圧ポンプ（１６）の最大送出能力に応じて制限される形式のものにおいて、
   蓄圧器（１７）内の圧力が低下した場合、該調量ユニット（１５）によって送出される燃料量が該高圧ポンプ（１６）の最大送出能力に応じて制限された量を超えるように該調量ユニット（１５）が開放され、
   それに続いて蓄圧器（１７）内の圧力が上昇した場合、高圧ポンプ（１６）より上流域に欠陥が存在することが推定されることを特徴とする内燃機関。

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