JP4537098B2 - 内燃機関の作動方法および内燃機関の作動の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は内燃機関の作動方法、殊に内燃機関の噴射弁を駆動制御する方法に関する。本発明はさらに内燃機関の作動の制御装置並びにこの種の制御装置のためのコンピュータプログラムに関する。

従来技術では、例えばドイツ連邦共和国特許第１００１１６９０号明細書またはドイツ連邦共和国出願公開第１００１２０２５号公報から、内燃機関の噴射弁の量誤差を補償する方法が基本的に公知である。これらの文献から公知の方法は殊に、内燃機関の層状モード（λ＞１）時の燃料高圧噴射弁での量許容差の適合に関する。これらの方法は普遍的である。すなわち異なる構造様式および作用を有する燃料噴射弁に適用可能である。

最適化されたスプレーガイドを伴う将来的な内燃機関を考慮して、燃料高圧噴射弁が開発されている。ここでは流量ないし内燃機関の燃焼室内に噴射されるべき燃料量が、噴射弁ｉの噴射時間ｔｉおよび／またはニードルストロークＮＨを介して制御される。所望のニードルストロークＮＨはこのような高圧噴射弁において所望の噴射時間ｔｉに対して、相応する必要な電気量が加えられることによって設定調整される。所望の駆動制御に必要な電気量は個々のケースにおいて、噴射弁を駆動制御する制御装置内に格納されている基準特性曲線に基づいて計算される。このような基準特性曲線では、流量Ｄは加えられるべき電気量（Ladung）Ｑを横軸にしてあらわされる。

このようなＤ（Ｑ）基準特性曲線ＮＨ_Ｒｅｆは、図２に示されている。格納されているこの基準特性曲線は、選択された基準弁の特性または製造された同じタイプの多数の高圧噴射弁の平均特性をあらわす。従ってこの基準特性曲線は、製造および使用される同じタイプの個々の噴射弁の特性とは異なる。このような異なる特性曲線は図２において参照符号ＮＨ１またはＮＨ２であらわされている。高圧噴射弁での量公差を適合する、冒頭で挙げた文献に記載された方法では、高圧噴射弁の平均的特性と個々の特性との間の上述した相違は考慮されない。この相違は同じように燃料調量時の不正確さの原因になり得る。
ドイツ連邦共和国特許第１００１１６９０明細書 ドイツ連邦共和国出願公開第１００１２０２５号公報

本発明の課題は、内燃機関での高圧噴射弁による燃料調量時に高い精度を実現する、内燃機関の作動方法、制御装置およびコンピュータプログラムを提供することである。

上述の課題は、作動中に、使用されている噴射弁の個々の特性をあらわす流量−電気量特性曲線に応じて内燃機関の少なくとも１つの噴射弁を駆動制御し、前記個々の噴射弁（ｉ）を駆動制御する電気量を基準電気量（Ｑ _Ｒｅｆ ）に対して所定の値（ΔＱ）だけ変化させ、内燃機関での前記電気量変化（ΔＱ）から生じたラムダ値の変化（Δλ）を検出し、前記個々の噴射弁に対する勾配を、前記電気量の変化（ΔＱ）と前記ラムダ値の変化（Δλ）から計算することによって、前記流量−電気量特性曲線を計算するために、個々の噴射弁に対する前記特性曲線の勾配を求めることを特徴とする、内燃機関の作動方法、およびこの方法によって補正された勾配（ｋ_ｉ）を有する個々のＤ_ｉ（Ｑ_ｉ）特性曲線に基づいて内燃機関を制御することを特徴とする制御装置、および殊にこの制御装置に割り当てられた計算装置、例えばマイクロプロセッサ上で作動され、上述の方法を実行するのに適したプログラムコードを有していることを特徴とするコンピュータプログラムによって解決される。

このような個々の特性曲線を考慮することによって、同じタイプの噴射弁の平均的な特性のみをあらわす特性曲線が使用されていた従来技術と比較して、燃料調量時の精度が格段に改善される。向上されたこのような調量精度によって、将来的に計画されている、内燃機関の作動に対するスプレーガイド式燃焼方法の使用も可能になる。この燃焼方法は、従来方法と比べて排気ガスエミッションがより少なく、消費がより少ない点において傑出している。本発明による制御装置およびコンピュータプログラムの利点は、本発明の方法に関連して上述した利点に相応する。

本発明による方法の有利な構成は従属請求項に記載されている。

本発明を以下で種々の実施例の形において図を参照にして詳細に説明する。

詳細には、図１には内燃機関の個々の使用されている高圧噴射弁に対する流量−電気量特性曲線の勾配を計算する方法が示されている。ここで勾配ｋ_ｉは、流量と、所望のニードルストロークＮＨないし流量を得るために噴射弁に加えられるべき電気量との割合を示している。このような勾配を求めるために、内燃機関はまずいわゆる均質モード、すなわち例えばλ＝１で作動される（ステップａ））。

その後、後続のステップｂ）において、いわゆる適合領域（Adaptionsbereich）が定められる。この適合領域内では基準作動点が適切に選択される。このような適合領域が定められない限り、本発明の方法は先へ進まず、その代わりにステップａ）へ繰り返し戻る。

適合領域に首尾良く達した後、このような適合領域内で基準作動点が設定調整される。この基準作動点は殊に、内燃機関の回転数並びに内燃機関に供給された各相対的なエアマスが静的（quasistationaer）であるという特徴を有している。さらに例えばλ＝１およびこの基準作動点に属する噴射時間ｔｉ_Ｒｅｆおよび噴射弁に加えられるべき属する電気量Ｑ_Ｒｅｆが駆動制御される（ステップｃ））。

このような基準作動点が設定調整されるとすぐに、内燃機関で単独シリンダ−ラムダ測定がアクティブであるか否かが検査される（ステップｄ））。アクティブでない限り、本発明による方法は待機ループに移行する。これはステップｃ）に戻ることによって実現される。しかし単独シリンダ−ラムダ測定がアクティブである場合、噴射弁に加えられるべき電気量が、基準作動点の設定調整のために加えられるべき電気量Ｑ_Ｒｅｆに対して、予め設定された値ΔＱだけ調整される。このように電気量をΔＱだけ調整することによって、まず値Δλだけラムダが変化する。この場合に基準作動点は実質的に変化しない。なぜなら均質モードでモーメント形成は、燃焼ラムダによってわずかにしか影響されないからである。

ここに記載された前提条件の下で、すなわち相対的なエアマスｒｌも噴射持続時間ｔｉもそれぞれ静的なままであるという前提条件の下で、識別されたこのようなラムダ変化分は、噴射弁を流れる燃料量の特定の変化分ΔＤに相当する。２つの量ΔλおよびΔＱないしΔＤおよびΔＱから、使用されている噴射弁ｉの個々の勾配が以下の式に従って計算される：
ｋ_ｉ＝Δλ／ΔＱ＝ΔＤ／ΔＱ （１）
このような個々の勾配ｋ_ｉによって、修正ファクタｆ _ｋｏｒｒ が計算される。この修正ファクタは、同じタイプの製造された多数の噴射弁の平均特性をあらわす所定の基準特性曲線の勾配に対する個々の勾配ｋ_ｉの偏差である。修正ファクタｆ _ｋｏｒｒ の計算は、以下の式に従って計算される：
ｆ _ｋｏｒｒ ＝ｋ_ｉ ／ｋ_Ｒｅｆ （２）
電気量の調整によって結果として生じた量λの変化を識別すること、および、修正ファクタの計算は、図１のステップｆ）において行われる。修正ファクタの計算が首尾良く行われない場合、本発明による方法はステップｄ）のスタートに戻るようにされている。

しかしこれに対して、修正ファクタの計算が首尾良く実行されると、これは、ステップｇ）において、使用噴射弁ｉに対して個々のＤ_ｉ／Ｑ_ｉ特性曲線を計算するのに用いられる。既に上述したように、本発明に相応して計算された修正ファクタｆ _ｋｏｒｒ は、Ｄ（Ｑ）特性曲線の勾配を噴射弁の実際の特性に整合させるためにのみ用いられる。生じ得るオフセット誤差は、本発明の方法では考慮されない。

内燃機関の後の作動時に、本発明と相応に計算されて整合されたＤ_ｉ（Ｑ_ｉ）特性曲線は、図１においてステップｇ）からステップａ）への帰還によってあらわされているように、有利には、場合によっては生じ得るオフセット誤差が、基準特性曲線に対する使用されている噴射弁の特性曲線の勾配における本発明によって補償された誤差と比較して、無視できる場合、または同じように適切な方法によって補正される場合にのみ使用される。

図３には、上述の方法に従って内燃機関の噴射弁を駆動制御する制御装置１００が示されている。

本発明による方法は、少なくとも部分的にコンピュータプログラムとしても実現される。このコンピュータプログラムは有利には制御装置１００に割り当てられた計算装置１１０（図３）、例えばマイクロプロセッサ上で実行される。これをそれ自体、内燃機関を開制御および／または閉ループ制御する別のコンピュータプログラムとともに、コンピュータ読み出し可能なデータ担体上に記憶することが可能である。データ担体は例えばフロッピーディスク、コンパクトディスクまたはいわゆるフラッシュメモリのことである。データ担体上に記憶されたコンピュータプログラムは製品として顧客へ販売可能である。ソフトウェアでの実現の場合はさらに、このコンピュータプログラムを場合によっては、内燃機関を開制御および／または閉ループ制御する別のコンピュータプログラムとともに、電気的データ担体の補助なしに、電子的コミュニケーションネットワーク、殊にインターネットを介して、製品として顧客に伝送し、そのようにして販売することができる。

本発明の方法をあらわすフローチャートである。

高圧噴射弁に対する種々の流量対電気量特性曲線である。

内燃機関の動作の制御装置をあらわす図である。

符号の説明

１００ 制御装置
１１０ 計算装置

Claims (8)

1. 作動中に、使用されている噴射弁の個々の特性をあらわす流量−電気量特性曲線に応じて内燃機関の少なくとも１つの噴射弁を駆動制御し、
   前記個々の噴射弁（ｉ）を駆動制御する電気量を基準電気量（Ｑ _Ｒｅｆ ）に対して所定の値（ΔＱ）だけ変化させ、内燃機関での前記電気量変化（ΔＱ）から生じたラムダ値の変化（Δλ）を検出し、前記個々の噴射弁に対する勾配を、前記電気量の変化（ΔＱ）と前記ラムダ値の変化（Δλ）から計算することによって、前記流量−電気量特性曲線を計算するために、個々の噴射弁に対する前記特性曲線の勾配を求める、ことを特徴とする、内燃機関の作動方法。
2. 個々の噴射弁に対する流量−電気量特性曲線を、修正ファクタｆ _ｋｏｒｒ を用いた所定の基準特性曲線の修正によって計算する、請求項１記載の方法。
3. 前記修正ファクタｆ _ｋｏｒｒ を式：
   ｆ _ｋｏｒｒ ＝ｋ_ｉ ／ｋ_Ｒｅｆ；
   に従って計算し、
   ここでｋ_ｉは個々の噴射弁に対する特性曲線の勾配をあらわし、ｋ_Ｒｅｆは、基準特性曲線の勾配をあらわす、請求項２記載の方法。
4. 内燃機関の個々の噴射弁（ｉ）に対する流量（Ｄ）対電気量（Ｑ）特性曲線の勾配ｋ_ｉを計算するために以下のステップを実行し、：すなわち、
   ・λ＝１を伴う均質モードで内燃機関を作動させ（ステップａ））、
   ・各基準噴射持続時間（ｔ_Ｒｅｆ）に対する基準電気量（Ｑ_Ｒｅｆ）による噴射弁（ｉ）の駆動制御によって、内燃機関での基準作動点を設定調整し（ステップｃ））、
   ・噴射弁（ｉ）を駆動制御する電気量を、前記基準電気量（Ｑ_Ｒｅｆ）に対して所定の値（ΔＱ）だけ変化させ（ステップｄ））、
   ・内燃機関での前記電気量変化（ΔＱ）から生じたラムダ値の変化（Δλ）を識別し（ステップｆ））、
   ・噴射弁に対する個々の勾配ｋ_ｉを式：
   ｋ_ｉ＝Δλ／ΔＱ＝ΔＤ／ΔＱ （１）
   に従って計算し、ここでΔλ＝ΔＤは、相対的なエアマス（ｒｌ）も噴射持続時間（ｔｉ）も一定であるという前提条件下でのみ有効である（ステップｆ））、
   請求項３記載の方法。
5. ステップｃ）における前記基準作動点の設定調整を、内燃機関の事前に定められた適合作動領域内でのみ行う、請求項４記載の方法。
6. ステップｄ）に従って単独シリンダ−ラムダ測定がアクティブである場合にのみ、前記電気量の変更（ΔＱ）を、その結果として生じるラムダ値の変化（Δλ）を識別するために行う、請求項５記載の方法。
7. 車両内の内燃機関の作動の制御装置（１００）において、
   当該制御装置（１００）は、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法に従って補正された勾配（ｋ_ｉ）を有する個々のＤ_ｉ（Ｑ_ｉ）特性曲線に基づいて内燃機関を制御するように構成されている、
   ことを特徴とする制御装置。
8. 内燃機関の制御装置に対するコンピュータプログラムにおいて、
   前記制御装置に割り当てられた計算装置（１１０）上で作動され、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法を実行するのに適したプログラムコードを有している、
   ことを特徴とするコンピュータプログラム。

Images