JP4313901B2 - 燃料調量システムの監視方法および装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、燃料がポンプを用いて蓄積器内へ供給され、そこから、制御可能な噴射器によって内燃機関の燃焼室へ配分され、蓄積器内の圧力を特徴付ける圧力信号がセンサによって供給される、燃料調量システムの監視方法および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
ドイツ連邦共和国特許出願 DE-OS 195 47 647 明細書からは、燃料がポンプを用いて蓄積器内へ供給される内燃機関の燃料調量システムの監視方法および装置が公知である。この蓄積器からは燃料が、制御可能な噴射器を介して内燃機関の燃焼室内へ達する。センサは、蓄積器内の圧力を特徴付ける圧力信号を供給している。蓄積器内の圧力は、噴射器の制御のもとで考慮される。正確な燃料調量は、蓄積器内の圧力の正確な値がわかっている場合にしか不可能である。
【0003】
通常のコモンレール式システムでは圧力は、数100バール〜ほぼ2000バールの間の範囲にある。この範囲内で圧力センサは確実に信号を提供しなければならない。圧力センサの欠陥ないしは圧力センサのエラーを含んだ信号は、不正確な燃料調量に結び付く。
【0004】
公知の手法のもとではいわゆるオフセットエラーのみが識別されるだけである。このことは、測定された値が全ての作動領域において実際の値から一定の値だけ偏差することを引き起こすエラーとなり得る。センサ特性曲線の勾配の変化を引き起こすようなエラーは、公知のこのような装置を用いて識別することはできない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭に述べたような形式の方法および装置において、燃料調量の精度、特に圧力信号の検出精度をさらに向上させることである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
前記課題は本発明により、圧力信号の変化(P2−P1)と圧力に影響する圧力制御信号の変化(I2−I1)との間の比(SP=(P2−P1)/(I2−I1))と、その目標値(SPS)との偏差の絶対値(|SPS−SP|)と所定の閾値(S1)との比較結果に基づいてエラーを識別し、圧力信号とその期待値との比較結果とに基づいて、エラーの含まれた圧力信号を識別し、少なくとも圧力信号かまたは圧力制御信号の補正を行うようにして解決される。
【0007】
【発明の実施の形態】
圧力に影響する特性量の変化のもとでの圧力信号の変化に基づいて、エラーの含まれた圧力信号が識別されることによって、正確な燃料の調量が可能となる。圧力センサのドリフトの兆候やエラー、特にセンサ特性曲線の勾配の変化は確実に識別され、必要に応じて補正可能である。
【0008】
特に有利には、圧力信号の変化と、圧力に影響する特性量の変化との間の比が、所定の値の閾値を越えて偏差している場合には、エラーが識別される。
【0009】
特に、圧力を制御する調整部材に対する制御信号が、圧力に影響する特性量として利用されると有利である。なぜならこれらの特性量は、既に制御機器内に存在するものだからである。
【0010】
2つの閾値を用いることにより、補正の可能なエラー信号と重大なエラーとの間の区別が可能となる。
【0011】
本発明の別の有利な実施例は従属請求項に記載される。
【0012】
【実施例】
次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。
【0013】
図1にはコモンレール式システムがブロック回路図で示されている。符号100で示されているのは制御部である。この制御部は、圧力制御回路101を含んでおり、該制御回路はスイッチング手段102を起動制御し、電流測定手段103の出力信号が印加されている。電流制御回路101は、さらに圧力センサ110の出力信号とさらなるセンサ105の出力信号を処理する。スイッチング手段102の第1の入力側は、電流測定手段103を介して作動電圧源に接続されている。このスイッチング手段102の第2の端子は、コイル115にコンタクトしており、その第2の入力側はアースに接続されている。
【0014】
前記さらなるセンサ105とは、内燃機関の種々の動作状態と、この内燃機関から駆動される車両の種々の動作状態を検出するセンサである。具体的には例えば内燃機関の回転数Nや、ドライバの意志を特徴付けるアクセルペダル位置などである。
【0015】
圧力センサ110は、レールとも称される蓄積器112内の圧力を検出する。このレールは燃料調量システムの高圧領域に対応付けられている。レール112は、種々の噴射器(インジェクタ)に接続されており、高圧管路122を介して高圧ポンプ125にも接続されている。高圧管路122はさらに圧力制御弁120を介して戻し管路121にも接続されている。高圧ポンプ125は、予備ポンプ127とフィルタ129と共にタンクに接続されている。このタンクは戻し管路121にも接続されている。
【0016】
この装置は以下に述べるように動作する。予備ポンプ127は、燃料をフィルタ129を介してタンクから高圧ポンプ125へ供給する。この領域は、低圧領域と称される。高圧ポンプ125は、高圧下で燃料を高圧管路122を介してレール112に供給する。レール112内の圧力とそれに伴う高圧領域内の圧力は、圧力センサ110を用いて検出され、制御部100に供給される。
【0017】
圧力センサ110から供給された圧力信号Pとさらなるセンサの出力信号に依存して、制御部100は、噴射器111に燃料調量を制御する制御信号を印加する。
【0018】
高圧管路122とレール112内の圧力は圧力制御弁120を用いて所定の値に設定可能である。この圧力制御弁120は、次のように構成されている。すなわち高圧領域内の所定の圧力のもとで、戻し管路121までの接続がイネーブルされ、所定の圧力値以下に低減するまで圧力が減圧されるように構成されている。この圧力制御弁120が接続をイネーブルしている際の圧力値はコイル115によって設定可能である。このコイル115を流れる電流Iおよび/またはこのコイル115に印加される電圧に依存して高圧領域内で種々異なる圧力値が生じる。
【0019】
圧力の制御は、他の調整部材によっても実施可能である。そのため選択的にまたは補足的に圧力が高圧ポンプ125の作用によって制御および/または調整されるようにしてもよい。
【0020】
図に示されているシステムは1例として選択されたものであり、本願の手法はそれ以外のシステムにおいてももちろん用いることができる。
【0021】
レール112内の燃料の圧力Pは、燃料調量の精度に対して大きな影響力を有しているので、エラーおよびドリフトに対する圧力センサ110の出力信号Pの監視は重要である。
【0022】
センサ特性曲線(これには圧力Pの圧力制御弁120の制御信号への依存性も含まれている)の例は図2に示されている。理想的な特性曲線は、実線で示されている。実際の特性曲線はヒステリシスを含んでおりこれは破線で示されている。信号のもとでは測定誤差に基づいて一点鎖線で示したようなエラーが生じ得る。
【0023】
所定の電流値I1のもとで許容されるか否かに関する測定値の妥当性検査が実施されるならば、誤差が考慮されなければならない。このことは、圧力Pの値が値P+ΔPと値P−ΔPの間の許容領域にあることを意味する。
【0024】
圧力センサの監視は、次のことによって行われ得る。すなわち所定の電流値のもとでの最小値と最大値に対し2つの値P−ΔP、P+ΔPを設定することによって行われ得る。センサによって測定された圧力Pはこれらの値と比較される。測定した値が値P+ΔPを上回るかないしは値P−ΔPを下回った場合には、当該装置が障害のある圧力センサを識別する。特に有利には前記値P−ΔP、P+ΔPが動作点に依存して、特に内燃機関の回転数に依存して設定される。この手法の欠点は、大きな許容偏差に基づいて、誤った診断の回避のために前記値P−ΔP、P+ΔPの間の値範囲を非常に大きく選択しなければならないことである。
【0025】
圧力センサの変化はこの方法ではほとんど識別できない。故に圧力センサのエラー監視のための特に有利な方法が図3に示されている。
【0026】
圧力制御弁の制御信号は、所定の値だけ変更され、圧力の変化が測定される。この方法のもとでは差分の大きさのみが監視され、それによって全体の許容偏差が大幅に低減される。圧力制御弁に対する制御信号の代わりに、圧力に影響するその他の特性量も変更可能である。
【0027】
ステップ300では、検査を実施することのできる作動状態が存在しているか否が検査される。そのような作動状態とは例えば内燃機関が定常的な作動状態にある場合に存在する。この場合は作動パラメータが時間に関してさほど変化しない。
【0028】
そのような作動状態が存在している場合には、ステップ310において圧力P1に対する第1の値が検出される(これは圧力制御弁に対する制御信号I1のもとで存在する)。引続きステップ320では、制御によって制御信号に対する第2の値I2が設定され、圧力P2がこの制御信号のもとで検出される。ステップ330では当該装置によって特性曲線の勾配SPが以下の式に従って算出される。
【0029】
SP=(P2−P1)/(I2−I1)
この場合新旧の圧力値の差分は、新旧の制御信号に対する比に置かれる。
【0030】
ブロック340では勾配に対する目標値SPSが種々の作動パラメータ、例えば圧力制御弁の制御信号に依存して設定される。問合せステップ350では測定された勾配SPと勾配に対する目標値SPSの間の偏差の絶対値が第1の閾値S1よりも大きいか否かが検査される。第1の閾値S1よりも大きくない場合には、問合せステップ300が新たに行われる。第1の閾値S1よりも大きい場合、すなわち勾配が第1の閾値S1を越えて期待値SPSからずれている場合には当該装置がエラーを識別する。引続き問合せステップ360では、測定された勾配SPと勾配に対する目標値SPSとの間の偏差の絶対値が第2の閾値S2よりも大きいか否かが検査される。
【0031】
大きい場合には重大なエラーが存在する。ステップ380では相応の手段が講じられ、有利には緊急モードが導入される。その他のさらなる手段が講じられてもよい。それにより例えばエラーメモリがセットされたり、および/またはエラー表示が活動化される。
【0032】
偏差の絶対値が第2の閾値よりも小さいことが問合せによって識別された場合には、ドリフトに由来する圧力信号が送出される。このことはステップ370において相応の手段が導入されることを意味する。
【0033】
特に有利には、2つの閾値S1とS2が設けられる。この場合第1の閾値S1の上回りの際にはセンサのドリフトが識別され、第2の閾値S2の下回りの際には、センサの欠陥が識別される。その際第2の閾値は、絶対値の点で第1の閾値よりも大きな値をとる。
【0034】
簡単な実施形態では1つの閾値S1のみが設けられる。この場合には、問合せステップ360とステップ370および380が省かれる。
【0035】
特に有利には、センサ特性曲線がいわゆるオフセットエラーを有しているか否かの付加的な検査が行われる。これに対しては所定の動作状態において、圧力信号が期待値と比較される。この比較に依存してエラーの含まれた圧力信号が識別される。この検査は有利には、燃料がレール内で完全に緩和されている動作状態において行われる。これは例えば始動前および/または始動の際の制御装置の初期化フェーズや、アフターランニングまたはオーバーラン動作状態である。さらにこの検査は、圧力制御弁が完全に開かれるように制御されている時に行われてもよい。この状態で生じる圧力は既知である。有利には、圧力に作用する調整部材が可及的に小さな圧力を生じるように制御される。有利には圧力が大気圧に相応するように制御が行われる。期待値よりも著しく大きな圧力信号値を受け取った場合には、当該装置がいわゆるオフセットエラーを識別する。
【0036】
特に有利には既知のドリフトのもとで補正値が定められる。この補正値は、ドリフトが補償されるように定められる。これに対して有利には以下に記載するような手法が取り入れられる。
【0037】
理論的に期待される基準特性曲線に対しては以下の関係式が成り立つ。
【0038】
UN=UDN+SPS*P (1)
前記UNは、圧力Pを設定するのに理論的に必要とされる制御信号に相応する。この依存性は、勾配SPSとオフセットUDNによって定められる直線によって近似される。
【0039】
実際の特性曲線に対しては以下の関係式が成り立つ。
【0040】
US=UDS+SP*P (2)
前記USは、圧力Pを設定するのに実際に必要とされる制御信号に相応する。この依存性は、勾配SPとオフセットUDSによって定められる直線によって近似される。勾配SPは前述したように求められる。オフセットの検出に対しては調整部材120が次のように制御される。すなわち圧力が値0をとるように制御される。これに必要な制御信号はオフセット値UDSとして用いられる。
【0041】
エラーUFに対しては以下の関係式が成り立つ。
【0042】
UF=US−UN=(UDS−UND)+(SP−SPS)*P (3)
補正されたセンサ電圧UKORに対しては以下の関係式が成り立つ。
【0043】
UKOR=US−(UDS−UDN)−(SPS−SP)*(US−UDS)/mS
補正されたセンサ電圧と共に圧力Pは、センサ基準特性曲線を用いて制御信号UNDに基づいて以下の関係式に従って算出される。
【0044】
P=(UKOR−UDN)/SPS
このことは、圧力信号の変化と圧力に作用する特性量の変化の間の比と、オフセット誤差に基づいて、少なくとも圧力信号かまたは圧力に作用する特性量の補正が行われることを意味する。
【図面の簡単な説明】
【図1】コモンレールシステムを示したブロック回路図である。
【図2】圧力センサの特性曲線を示した図である。
【図3】本発明による方法を示したフローチャートである。
【符号の説明】
100 制御部
101 圧力制御回路
102 スイッチング手段
103 電流測定手段
105 センサ
110 圧力センサ
111 噴射器
112 蓄積器(レール)
120 圧力制御弁
122 高圧管路
125 高圧ポンプ
127 予備ポンプ
129 フィルタ
130 タンク
Claims (5)
- 内燃機関の燃料調量システムの監視方法であって、燃料がポンプを用いて蓄積器内へ供給され、そこから、制御可能な噴射器によって内燃機関の燃焼室へ配分され、蓄積器内の圧力を特徴付ける圧力信号がセンサによって供給される燃料調量システムの監視方法において、
圧力信号の変化(P2−P1)と圧力に影響する圧力制御信号の変化(I2−I1)との間の比(SP=(P2−P1)/(I2−I1))と、その目標値(SPS)との偏差の絶対値(|SPS−SP|)と所定の閾値(S1)との比較結果に基づいてエラーを識別し、圧力信号とその期待値との比較結果とに基づいて、エラーの含まれた圧力信号を識別し、少なくとも圧力信号かまたは圧力制御信号の補正を行うようにしたことを特徴とする、燃料調量システムの監視方法。 - 前記偏差の絶対値(|SPS−SP|)が前記所定の閾値(S1)としての第1の閾値を超えている場合にはドリフトを識別し、第2の閾値(S2)を超えている場合にはセンサの欠陥を識別する、請求項1記載の燃料調量システムの監視方法。
- 前記偏差の絶対値(|SPS−SP|)が前記第1の閾値(S1)を超えている場合に、圧力信号が補正される、請求項2記載の燃料調量システムの監視方法。
- 前記偏差の絶対値(|SPS−SP|)が前記第2の閾値(S2)を超えている場合に、緊急作動モードかまたは緊急遮断が実施される、請求項2記載の燃料調量システムの監視方法。
- 内燃機関の燃料調量システムの監視装置であって、燃料を蓄積器に供給するポンプと、燃料を内燃機関の燃焼室へ配分する制御可能な噴射器とを有しており、センサによって蓄積器内の圧力を特徴付ける圧力信号が供給される燃料調量システムの監視装置において、
圧力信号の変化(P2−P1)と圧力に影響する圧力制御信号の変化(I2−I1)との間の比(SP=(P2−P1)/(I2−I1))とその目標値(SPS)との偏差の絶対値(|SPS−SP|)と所定の閾値(S1)との比較結果に基づいてエラーを識別し、圧力信号とその期待値との比較結果とに基づいて、エラーの含まれた圧力信号を識別し、少なくとも圧力信号かまたは圧力制御信号の補正を行う手段が設けられていることを特徴とする、燃料調量システムの監視装置。
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