JP4262451B2 - 内燃機関の運転方法、内燃機関の制御装置用コンピュータプログラム、内燃機関の制御装置および内燃機関 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車の内燃機関の運転方法であって、燃料を高圧ポンプから蓄圧器に吐出し、燃料を噴射弁を介して内燃機関の燃焼室に噴射し、蓄圧器における圧力をオフセット値こみで目標圧力に制限し、かつ内燃機関のエンジンブレーキ作動において燃料を噴射弁を介して噴射しない形式の方法から出発している。更に本発明は、対応する形式の内燃機関並びに内燃機関に対する制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関のエンジンブレーキ作動において燃料は噴射弁を介して内燃機関の燃焼室に噴射されないので、蓄圧器に生じている圧力は圧力調整弁およびリークを介して低減されなければならない。しかしオフセット値に基づいて圧力調整弁は、蓄圧器における実際圧力が目標圧力よりオフセット値分だけ大きくなったときにようやく開放する。この結果として、エンジンブレーキ作動への移行時の実際圧力は目標圧力よりいつでも著しく大きいということになる。このことは同時に、圧力低減のために必要である時間間隔が比較的大きいことを意味している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の課題は、エンジンブレーキ作動への移行時にできるだけ迅速な圧力低下が可能である、自動車の内燃機関の運転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】
この課題は、冒頭に述べた形式の方法において本発明によれば、エンジンブレーキ作動においてオフセット値を前以て決められている、エンジンブレーキ作動ではない作動状態において使用されるオフセット値より著しく小さい最小値にまたは零にすらセットすることによって解決される。冒頭に述べた形式の内燃機関、制御装置でもこの課題は本発明によれば相応に解決される。
【０００５】
オフセット値を最小値にまたは零にすら低減することによって、エンジンブレーキ作動が識別された後、蓄圧器における実際圧力が目標圧力より僅かだけ大きいときに既に圧力調整弁が開放されることになる。これにより、蓄圧器における圧力低下はエンジンブレーキ作動への移行後直ちに始まることができる。従って蓄圧器における圧力低下のために必要な時間間隔は非常に僅かである、
【０００６】
【発明の実施の形態】
エンジンブレーキ作動は有利には、高圧ポンプを流れる実時点の体積流とゼロフィード時の体積流との比較によって識別される。
【０００７】
本発明の方法を例えば自動車の内燃機関の制御装置に対して設けられているコンピュータプログラムの形で実現すると特別有利である。コンピュータプログラムは、本発明の方法がコンピュータにおいて実施されるとき、該方法を実施するのに適しているプログラムコードを有している。
【０００８】
更に、プログラムコードはコンピュータ読み取り可能なデータ担体、例えばいわゆるフラッシュ・メモリに記憶しておくことができる。すなわちこのような場合、本発明はコンピュータプログラムによって実現されるので、このコンピュータプログラムは、その実施のためにコンピュータプログラムが適している方法と同じように本発明をなしている。
【０００９】
本発明の別の特徴、適用可能性および利点は、図面に図示されている、本発明の実施例の以下の説明から明らかである。その際説明されるまたは図示されている特徴すべてはそれ自体または任意の組み合わせにおいて、各請求項におけるそのまとめ方またはそのかかり方に無関係に並びに明細書もしくは図面でのその表現もしくは表示の仕方に無関係に本発明の対象である。
【００１０】
【実施例】
次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説明する。
【００１１】
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。燃料供給システム１０は通例、コモン・レール・システムとも呼ばれ、燃料を高圧下で内燃機関の燃焼室に直接噴射するのに適している。
【００１２】
燃料は燃料タンク１１から第１のフィルタ１２を介してプレフィードポンプ１３によって吸い上げられる。プレフィードポンプ１３は例えば、電気的な燃料ポンプであってよい。
【００１３】
プレフィードポンプ１３によって吸い上げられた燃料は第２のフィルタ１３を介して調量ユニット１５に搬送される。調量ユニット１５は例えばマグネット制御される比例弁であってよい。
【００１４】
調量ユニット１５には高圧ポンプ１６が後設されている。高圧ポンプ１６として通例、機械的なポンプが使用される。それは内燃機関によって駆動される。
【００１５】
高圧ポンプ１６は、レールと称されることも多い蓄圧器１７に接続されている。この蓄圧器１７は燃料導管を介して噴射弁２１に接続されている。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。
【００１６】
蓄圧器１７には圧力調整弁１８が接続されている。この弁の出口は燃料タンク１１に接続されている。圧力調整弁１８は例えば電気的に制御可能な磁石弁であってよい。
【００１７】
更に、蓄圧器１７に接続されている圧力センサ１９が設けられているようにすることができる。
【００１８】
制御装置２０が設けられているが、ここには多数の入力信号が供給されるようになっている。これら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であってよい。圧力センサ１９によって測定される、燃料蓄積器１７内の圧力であってもよい。
【００１９】
入力信号に依存して制御装置２０は複数の出力信号を生成する。その際例えばプレフィードポンプ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または圧力調整弁１８を制御するための信号であってよい。
【００２０】
図１に示されている燃料供給システム１０は次のように動作する：
燃料タンク１１にある燃料はプレフィードポンプ１３によって吸い上げられかつ調量ユニット１５に搬送される。燃料供給システム１０のこの領域における圧力は通例、約１ｂａｒないし約３ｂａｒの領域にある。それ故にこの領域は低圧領域と称される。その際今述べた領域は、図１には示されていない別の弁を用いて監視ないし制御（開ループ制御）および／または調整（閉ループ制御）することができる。
【００２１】
調量ユニット１５から、内燃機関のその都度瞬時の作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されるべきである燃料量が高圧ポンプ１６に送り出される。その際調量ユニット１５から高圧ポンプ１６に供給される燃料量は吐出量と呼ばれる。
【００２２】
それから高圧ポンプ１６から噴射すべき燃料が燃料蓄積器１７に搬送されて、そこから噴射弁２１を介して内燃機関のそれぞれの燃焼室に噴射されるのである。その際噴射弁２１から燃焼室に供給される燃料量は噴射量と称される。
【００２３】
内燃機関の規定の作動期間では、圧力調整弁１８は圧力制限のために使用される。このことは、圧力調整弁１８が蓄圧器１７内の圧力が前以て決められている値になると開放するように圧力調整弁１８が制御されることを意味している。このようにして蓄圧器１７内の圧力が前以て決められている値以上に上昇するのが妨げられる。
【００２４】
燃料温度が比較的低い場合は殊に、調量ユニット１５を介する噴射されるべきである燃料の調量は条件付きでしか可能でない。その場合には調量ユニット１５はいわゆるフルフィードが行われるように制御される。すなわち、高圧ポンプ１６はその都度最大の燃料量を燃料蓄積器１７に送り出す。
【００２５】
このモードでは蓄圧器１７における圧力を制御および／または調整して、噴射されるべき燃料量が調節されるのである。このために圧力調整弁１８および圧力センサ１９が用いられる。
【００２６】
述べたように、圧力調整弁１８は圧力制限のためにも使用される。このモードでは、既に説明されたように、圧力調整弁１８は、蓄圧器１７内の圧力が前以て決められている値になってようやく開放されるように制御される。その際圧力調整弁１８は、圧力調整弁１８が開放されるべきである規定値に達するまでは確実に閉鎖され続けていることが必要である。それ故にこの前以て決められている値は通例、蓄圧器１７における目標圧力からオフセット値を加味して導出される。目標圧力が例えば１６００ｂａｒであれば、加算的に付け加えるべきオフセット値は約２５０ｂａｒである。
【００２７】
自動車が例えば坂道を下りかつ自動車の運転者がクラッチおよび走行ペダルを操作しないとき、内燃機関のオーバラン状態、好ましくはエンジンブレーキ作動が生じる。このエンジンブレーキ作動においては燃料は内燃機関の燃焼室に噴射されない。それに代わって内燃機関は坂道を転がる自動車によって動かされ、従って運転状態に保持される。
【００２８】
図２において内燃機関の作動量が時間ｔに関して、しかもエンジンブレーキ作動への移行時において示されている。すなわち、調量ユニット１５の吐出量が参照番号２５で示されており、噴射弁２１の噴射量が参照番号２６で示されており、蓄圧器１７における目標圧力が参照番号２７で示されており、オフセット値が参照番号２８で示されており、本発明を使用しない場合の蓄圧器１７内の実際圧力が参照番号２９で示されており、本発明を使用した場合の蓄圧器１７内の実際圧力が参照番号３０で示されている。
【００２９】
図２から分かるように、エンジンブレーキ作動への移行の結果としてただちに、吐出量２５および噴射量２６は零になる。この移行に直接、図２に示されているように、参照番号３１で示されている時間領域が続く。この領域においては吐出量２５および噴射量２６は零にとどまっている。
【００３０】
エンジンブレーキ作動への移行に基づいて、制御装置２０によって図２に示されているように、蓄圧器１７に対する目標圧力２７も低減される。エンジンブレーキ作動においては噴射弁２１を介する燃料の噴射は行われないので、蓄圧器１７における実際圧力２９の圧力低下は、圧力調整弁１８を介しておよび構成部品のリークを介してしか行うことができない。しかし本発明が適用されなければ圧力調整弁１８は、実際圧力２９が目標圧力２７よりオフセット値２８分だけ大きくなってようやく開放される。すなわちこのことは同時に、本発明が適用されなければ、圧力低減のために必要な時間間隔が比較的大きいことを意味している。
【００３１】
図３との関連において後で説明するように、エンジンブレーキ作動は本発明により識別される。エンジンブレーキ作動が識別されるとただちに、オフセット値が本発明により最小値または零にもセットされる。
【００３２】
このことから本発明では次のようなことが生じる：
エンジンブレーキ作動が識別されてオフセット値が最小値にセットされるとすぐに、圧力調整弁１８は、蓄圧器１７における実際圧力３０が目標圧力２７より僅かでも大きくなるともう開放される。これにより蓄圧器１７における圧力低減をエンジンブレーキ作動への移行後直ちに開始することができる。従って蓄圧器１７における実際圧力３０は時間領域３１において目標圧力２７とは僅かしか相異していない。蓄圧器１７における圧力低下のために必要な時間間隔は非常に僅かである。
【００３３】
図３には今説明してきた、内燃機関の運転法を実施することができる方法が示されている。この方法は制御装置２０によってソフトウェアで実施される。
【００３４】
内燃機関の回転数Ｎおよび制御装置２０によって求められかつ予め与えられる、蓄圧器１７における目標圧力２７はパイロット制御特性マップ３５に供給される。これは上に述べた作動量に依存してパイロット制御量３６を発生する。
【００３５】
目標圧力２７はオフセット特性曲線３７にも供給される。これはそれに依存してオフセット値２８を決定する。それからスイッチ３８および加算部３９を介してオフセット値２８がパイロット制御量３６に加算される。従って加算部３９の出力側に圧力調整弁１８に対する制御量４０が現れる。この制御量に圧力調整弁１８が調整設定され、かつこの制御漁が、圧力調整弁１８が開放する圧力を決めるのである。
【００３６】
図３のブロック４１を用いて、内燃機関のエンジンブレーキ作動が生じているかどうかが識別される。このことは高圧ポンプ１６を流れる実時点の体積流４２とゼロフィード時の体積流４３との比較によって実現される。実時点の体積流４２がゼロフィード時の体積流４３より小さいかまたはそれに等しければ、エンジンブレーキ作動が生じている。
【００３７】
更に図３においてブロック４４において、蓄圧器１７における圧力４５が最小値４６を上回っているかどうかが検査される。このために例えば、圧力センサ１９によって測定される実時点の圧力が前以て決められている最小値４６と比較される。最小値４６は例えば図２にも示されている。ブロック４４によってこのようにして、蓄圧器１７における圧力４５が最小値４６より大きいときにだけ以下に説明するオフセット値の切換が行われるようにすることができるのである。
【００３８】
ブロック４１および４４の出力信号はＡＮＤ論理部４７に供給される。これは、高圧ポンプ１６を流れる実時点の体積流４２がゼロフィード時の体積流４３より小さいかまたはそれに等しい場合、かつ、蓄圧器１７におけるその時点の圧力４５が最小値４６より大きいとき場合に、スイッチ３８を切り換えるのである。この結果として、オフセット値２８はもはや加算部３９に加えられず、先に説明したオフセット値に対する最小値が加えられるようになる。この最小値は述べたように場合によっては零である可能性すらある。
【００３９】
従って内燃機関のエンジンブレーキ作動が識別されてこのようにしてオフセット値が切り換えられると、圧力調整弁１８に対するパイロット制御量４０がほぼオフセット値２８だけ低減される。これにより殊に、この点既に図２と関連して説明したように、エンジンブレーキ作動への移行時の圧力低減に対する時間間隔が著しく短縮される。
【００４０】
蓄圧器１７における実時点の圧力４５が最小値４６より小さくなるや否や、このことはブロック４４によって識別される。そうであれば、蓄圧器１７における圧力低下が実施されたことを意味している。その結果としてスイッチ３８は再び戻り切り換えされ、その結果オフセット値２８は再びアクティブである。
【図面の簡単な説明】
【図１】自動車用の本発明の内燃機関の実施例の概略的なブロック線図である。
【図２】図１の内燃機関の各作動量を概略的に示す線図である。
【図３】図１の内燃機関の本発明の運転補法の実施例の流れ線図である。
【符号の説明】
１０ 燃料供給システム、 １１ 燃料タンク、 １２，１４ フィルタ、 １３ プレフィールドポンプ、 １５ 調量ユニット、 １６ 高圧ポンプ、 １７ 蓄圧器、 １８ 圧力調整弁、 １９ 圧力センサ、 ２０ 制御装置、２１ 噴射弁、 ２７ 蓄圧器目標圧力、 ２８ 蓄圧器圧力オフセット値、３５ パイロット制御特性マップ、 ３６ パイロット制御量、 ３７ オフセット特性曲線、 ３８ 切換スイッチ

Claims (8)

1. 自動車の内燃機関の運転方法であって、
   内燃機関のエンジンブレーキ作動ではない作動状態において、
   燃料を高圧ポンプ（１６）から蓄圧器（１７）に吐出し、
   燃料を噴射弁（２１）を介して内燃機関の燃焼室に噴射し、かつ
   蓄圧器（１７）における圧力をオフセット値（２８）こみで目標圧力（２７）に制限し、かつ
   内燃機関のエンジンブレーキ作動状態において、
   燃料を噴射弁（２１）を介して噴射せず、かつ
   前記オフセット値（２８）を、前記蓄圧器（１７）における実際圧力が前記目標圧力（２７）に迅速に追従できるようにする前以て決められている小さな値にまたは零にすらセットする
   ことを特徴とする内燃機関の運転方法。
2. 高圧ポンプ（１６）を流れる実時点の体積流（４２）と、高圧ポンプ（１６）から蓄圧器（１７）に燃料が吐出されないときの体積流（４３）との比較によってエンジンブレーキ作動を識別する
   請求項１記載の内燃機関の運転方法。
3. 圧力センサ（１９）によって測定される、蓄圧器（１７）における実時点の圧力（４５）と最小値（４６）との比較によってエンジンブレーキ作動を識別する
   請求項２記載の内燃機関の運転方法。
4. 目標圧力（２７）を内燃機関の作動量に依存して求める
   請求項１から３までのいずれか１項記載の内燃機関の運転方法。
5. 自動車の内燃機関の制御装置（２０）に対するコンピュータプログラムであって、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法がコンピュータにおいて実施されるとき、該方法を実施するのに適しているプログラムコードを備えたコンピュータプログラム。
6. プログラムコードはコンピュータ読み取り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. 自動車の内燃機関に対する制御装置（２０）であって、
   内燃機関のエンジンブレーキ作動ではない作動状態において、
   内燃機関において燃料が高圧ポンプ（１６）から蓄圧器（１７）に吐出され、
   燃料を噴射弁（２１）を介して内燃機関の燃焼室に噴射することができ、
   制御装置（２０）によって蓄圧器（１７）における圧力をオフセット値（２８）こみで目標圧力（２７）に制限することができ、かつ
   内燃機関のエンジンブレーキ作動状態において、
   燃料は噴射弁（２１）を介して噴射されず、かつ
   制御装置（２０）によって前記オフセット値（２８）は、前記蓄圧器（１７）における実際圧力が前記目標圧力（２７）に迅速に追従できるようにする前以て決められている小さな値または零にすらセットされる
   ことを特徴とする内燃機関用制御装置。
8. 自動車の内燃機関であって、内燃機関において
   エンジンブレーキ作動ではない作動状態において、
   燃料が高圧ポンプ（１６）から蓄圧器（１７）に吐出され、
   燃料を噴射弁（２１）を介して内燃機関の燃焼室に噴射することができ、かつ
   制御装置（２０）
   によって蓄圧器（１７）における圧力をオフセット値（２８）こみで目標圧力（２７）に制限することができ、かつ
   内燃機関のエンジンブレーキ作動状態において、
   燃料は噴射弁（２１）を介して噴射されず、
   制御装置（２０）によって前記オフセット値（２８）は前記蓄圧器（１７）における実際圧力が前記目標圧力（２７）に迅速に追従できるようにする前以て決められている小さな値にまたは零にすらセットされる
   ことを特徴とする内燃機関。

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