JP4546691B2 - 内燃機関たとえば車両内燃機関のための燃料供給システム作動方法 - Google Patents

Description

【０００１】
従来の技術
本発明は、内燃機関たとえば車両内燃機関のための燃料供給システム作動方法に関する。この方法の場合、燃料はポンプにより蓄圧器にポンピングされ、蓄圧器内の圧力が測定され、蓄圧器内の圧力は圧力制御弁の制御により可変である。さらに本発明は、この方法に対応した内燃機関用燃料供給システムならびにこの種の燃料供給システムのための制御装置に関する。
【０００２】
内燃機関たとえば自動車内燃機関に対しては、燃料消費および生成排気ガスの低減に関する要求がますます高まっており、これと同時に出力を高めることも望まれている。この目的で最近の内燃機関には、内燃機関燃焼室への燃料供給がたとえばコンピュータ支援型制御装置などにより電子的に制御および／または調整されるようにした燃料供給システムが設けられている。これによって燃料を内燃機関の吸気管へ、あるいは内燃機関の燃焼室へダイレクトに噴射できるようになる。
【０００３】
最後に挙げた形式いわゆる直接噴射の場合には殊に、圧力を加えて燃料を燃焼室へ噴射することが必要とされる。この目的で蓄圧器が設けられており、そこにおいて燃料はポンプによりポンピングされ、高圧状態におかれる。そしてこの蓄圧器から噴射弁を介して内燃機関燃焼室へ燃料が噴射される。
【０００４】
しかし高圧であるがゆえに殊に、燃料供給システムの部品がたとえば老化などに起因して変化する可能性がある。このため蓄圧器内の圧力を制御および／または調整することのできる圧力制御弁の性能が徐々に変化していく可能性がある。さらに汚れに起因して圧力制御弁が突然故障してしまうおそれもある。圧力制御弁の機能がこのように変化した結果、ミスファイアが引き起こされたり、あるいは内燃機関のそのほかの誤動作が発生してしまうおそれがある。
【０００５】
発明の課題ならびに利点
本発明の課題は、内燃機関のための燃料供給システム作動方法において、徐々に発生する圧力制御弁の誤動作を迅速かつ確実に検出できるようにすることである。
【０００６】
本発明によればこの課題は、冒頭で述べた形式の方法もしくは燃料供給システムにおいて、圧力制御弁を全開し、測定された蓄圧器内圧力を予期される圧力と比較することによって解決される。
【０００７】
圧力制御弁が完全に開放された結果、圧力制御弁のところに動圧が発生する。この動圧は正常な圧力制御弁において事前に求めることができる。この場合、動圧は殊に圧力制御弁のパラメータに依存しており、たとえば圧力制御面の貫流横断面積などに依存している。圧力制御弁を完全に開放してから蓄圧器内の実際の圧力を測定することにより、結局は蓄圧制御弁のところに目下生じている動圧が測定される。測定されたこの動圧が予期される動圧と比較され、この比較結果から圧力制御弁の機能正常性を推定することができる。
【０００８】
本発明による方法は迅速かつ余分な手間を大きくかけずに実行することができる。さらにこの方法によれば、圧力制御弁が正常であるか否かを高い信頼性で識別可能である。この場合、本発明による方法を内燃機関の動作中に実行することができるけれども、この方法を内燃機関の検査中にたとえば工場などで実行することもできる。
【０００９】
蓄圧器内の圧力を圧力制御弁を開放してから待ち時間を経て測定すると、きわめて有利である。これにより圧力制御弁のところに動圧が完全に形成されるのが保証される。
【００１０】
本発明の有利な実施形態によれば予期される圧力は正常な圧力制御弁のパラメータに依存して、および／または目下の内燃機関動作量に依存して求められる。
【００１１】
測定された圧力が予期される圧力よりも大きければ、圧力制御弁が汚れていると識別される。
【００１２】
本発明の１つの有利な実施形態によれば内燃機関はエンジンブレーキ動作状態またはアイドリング動作状態にある。これらは本発明による方法をきわめて良好に実施できる内燃機関の動作状態である。
【００１３】
同様に有利であるのは、内燃機関の温度および／または回転数が許容範囲内にあることである。このことで本発明による方法の信頼性がいっそう向上する。
【００１４】
本発明のその他の特徴、適用事例ならびに利点については、図面に描かれており以下で説明する本発明の実施例の説明から読み取ることができる。なお、以下で説明するあるいは図示するすべての特徴はそれ自体であるいは任意に組み合わせたかたちで本発明の対象を成すものであって、このことは特許請求の範囲でのまとめ方や請求項の従属関係に左右されるものでもないし、以下の説明や図面におけるそれらの表現や描き方に依存するものでもない。
【００１５】
本発明の実施例
図１は、本発明による燃料供給システムの１つの実施例を示す図である。
【００１６】
図２は、図１に示した本発明による燃料供給システムの作動方法に関する１つの実施例を示すフローチャートである。
【００１７】
図１には燃料供給システム１が描かれており、このシステムは自動車内燃機関において適用するために設けられている。燃料供給システム１はいわゆるコモンレールシステムであり、これは殊に直接噴射型内燃機関において用いられるものである。この種のコモンレール燃料供給システムはガソリン内燃機関においてもディーゼル内燃機関においても知られている。
【００１８】
燃料供給システム１は蓄圧器２を有しており、これには圧力センサ３と圧力制御弁４が設けられている。蓄圧器２は圧力管路５を介して高圧ポンプ６と接続されている。さらに高圧ポンプ６は圧力管路８を介して圧力制御弁とつなげられている。また、圧力管路９およびフィルタを介して、圧力制御弁４ひいては高圧ポンプ６も有利には電動の燃料ポンプ１０と接続されており、この燃料ポンプは燃料タンク１１から燃料を吸引するのに適したものである。
【００１９】
燃料供給システム１は４つの噴射弁１３を有しており、これらの噴射弁は圧力管路１４を介して蓄圧器２と接続されている。噴射弁１３は、燃料を対応する内燃機関燃焼室へ噴射するのに適している。
【００２０】
信号ライン１５によって圧力センサ３は制御装置１６と接続されており、この制御装置にはさらに複数の別の信号ラインが入力ラインとしてつなげられている。信号ライン１７を介して燃料ポンプ１０が、信号ライン１８を介して圧力制御弁４が、制御装置１６と接続されている。さらに信号ライン１９を介して噴射弁１３が制御装置１６と接続されている。
【００２１】
燃料は燃料ポンプ１０により燃料タンクか１１から高圧ポンプ６へポンピングされる。高圧ポンプ６を用いることで蓄圧器２内に圧力が形成され、この圧力が圧力センサ３により測定され、圧力制御弁４をそれに応じて操作することによりそれを所望の値に調節することができる。そして噴射弁１３を介して燃料が内燃機関燃焼室へ噴射される。
【００２２】
噴射される燃料量もしくは燃料質量の量定のためには、蓄圧器２内の圧力が殊に重要である。蓄圧器２内の圧力が高くなればなるほど、いっそう多くの燃料が同じ噴射時間中に燃焼室へ噴射される。蓄圧器２内のこの圧力を制御装置１６によって設定し調整することができる。
【００２３】
この目的で制御装置１６が圧力制御弁４を閉鎖状態となるよう制御すると、高圧ポンプ６および燃料ポンプ１０により蓄圧器２内の圧力がさらにいっそう高められることになる。これとは逆に制御装置１６が圧力制御弁４を開放状態となるよう制御すると、燃料は蓄圧器２から再び排出し、蓄圧器２内の圧力は再び低減される。
【００２４】
全開された状態において圧力制御弁４のところに動圧が発生する。この動圧は、圧力制御弁４の開放貫流横断面積と貫流する燃料の量とに依存する。他方、後者の燃料量はとりわけ、内燃機関回転数と吐出燃料量と内燃機関への噴射燃料量とに依存する。圧力制御弁４の動作時間がいっそう長くなってくると、汚れあるいはその他の堆積物に起因して圧力制御弁４の貫流横断面積が次第に狭くなっていく可能性がある。その結果、圧力制御弁４によって作用の及ぼされる蓄圧器２内の圧力が徐々に変化していってしまう。殊に圧力制御弁４の貫流横断面積が小さいと、そもそも該当するはずであろう圧力よりもいっそう大きい圧力が蓄圧器２内に生じることになる。極端な事例では圧力制御弁４の貫流横断面が完全に塞がれてその機能が果たせなくなってしまい、つまりは燃料供給システム１が故障してしまうことになる。
【００２５】
図２に示した方法によれば、圧力制御弁４が徐々に汚れていく様子が識別される。図２による方法は制御装置１６によって実行される。
【００２６】
ブロック２１において制御装置１６により、内燃機関温度が許容範囲内にあるか否かがチェックされる。このことは図２による方法を高い信頼性で実行できるようにするために必要である。温度が許容範囲内になければ図２による方法は中止され、あとの時点で再び開始される。
【００２７】
内燃機関温度が許容範囲内にあれば続くブロック２２において、内燃機関がエンジンブレーキ動作時の燃料カットオフ状態にあるか否かがチェックされる。この状態では内燃機関は「外部から」駆動される。一例として挙げることができるのは自動車が下り坂を走行しているときであり、この場合、ドライバはアクセルペダルもクラッチペダルも操作しておらず、したがって変速機は連結されているが駆動力なしで自動車は坂道を下へ向かって転がっていくことになる。この状態では内燃機関は下り坂を転がっていく自動車によって「推進される」。それゆえこの状態を推進動作（またはエンジンブレーキ動作）とも称する。
【００２８】
内燃機関がこのようなエンジンブレーキ動作状態になければ図２による方法は中止され、あとの時点で再び繰り返される。しかし内燃機関がエンジンブレーキ動作状態にあれば、ブロック２３において圧力制御弁４（ＤＳＶ）が制御装置１６により完全に開放される。
【００２９】
ブロック２４において制御装置１６は、圧力制御弁４に動圧が形成されるまで待ち時間が経過するのを待つ。この待ち時間は圧力制御弁４に依存しており、まえもって求めて制御装置１６内に格納することができる。
【００３０】
待ち時間経過後、ブロック２５において圧力センサ３により蓄圧器２内の圧力が測定される。この測定は制御装置１６により指示されて実行される。圧力制御弁４が全開状態であるため、ここで測定した圧力は圧力制御弁４における動圧である。
【００３１】
続くブロック２６において、制御装置１６により動圧のための比較値が計算される。この比較値は、圧力制御弁４が正常であれば当然生じるにちがいない予期される圧力である。この比較値は内燃機関の目下の動作状態に依存し、つまり内燃機関の目下の動作量たとえば内燃機関の回転数やエンジン温度などに依存する。さらに比較値は圧力制御弁４のパラメータに依存しており、これは制御装置１６内の特性曲線または特性マップに格納されている。上述のパラメータは正常な圧力制御弁４に関するものであり、たとえば事前に新品の圧力制御弁４において求めて制御装置１６内に格納することができる。
【００３２】
続くブロック２７においてもう一度制御装置１６により、内燃機関がまだエンジンブレーキ動作時の燃料カットオフ状態にあるかがチェックされる。これがもはやあてはまらなければ、図２による方法は中止され、あとになって繰り返される。
【００３３】
内燃機関がまだ推進動作状態にあるならばブロック２８において制御装置１６により、測定された動圧が比較値（最大値）と比較される。測定された動圧が比較値よりも小さければ、そのことからブロック２９において制御装置１６は圧力制御弁４が正常であると推定する。
【００３４】
これに対し測定された動圧が計算された比較値よりも大きければ、ブロック３０において制御装置１６は圧力制御弁４の貫流横断面が汚れていると推定する。
【００３５】
既述の方法において、エンジンブレーキ動作の代わりに内燃機関のアイドリング動作をを選択してもよい。また、内燃機関温度が許容範囲内になければならないという前提条件に加えて、図２に示した方法を実施するための別の前提条件として、内燃機関回転数が許容範囲内になければならにように構成してもよい。
【００３６】
既述の方法は内燃機関動作中に実施可能である。さらに対応する試験装置を用いてこの方法を工場においても実施させることもできる。
【００３７】
正常な圧力制御弁４の既述のパラメータは一般に所定の内燃機関形式のために求めて格納することができるけれども、各内燃期間ごとに個別に求めて格納してもよい。また、圧力制御弁４を交換するときに新たなパラメータを求めて制御装置１６に読み込ませることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による燃料供給システムの１つの実施例を示す図である。
【図２】 図１に示した本発明による燃料供給システムの作動方法に関する１つの実施例を示すフローチャートである。

Claims (10)

1. 燃料がポンプ（６，１０）により蓄圧器（２）へポンピングされ、該蓄圧器（２）内の圧力（ｐｒｉｓｔ）が測定され、該蓄圧器（２）内の圧力は圧力制御弁（４）の制御により可変である形式の、
   内燃機関たとえば車両内燃機関のための燃料供給システム作動方法において、
   圧力制御弁（４）を全開し、
   該圧力制御弁（４）が全開であるため測定される圧力は該圧力制御弁（４）における動圧となり、
   蓄圧器（２）内で測定された圧力を動圧に対する比較値を成す予期される圧力と比較し、
   該比較の結果から圧力制御弁（４）の機能正常性を推定することを特徴とする、
   燃料供給システム作動方法。
2. 前記蓄圧器（２）内の圧力を圧力制御弁（４）が開放されてから待ち時間後にはじめて測定する、請求項１記載の方法。
3. 予期される圧力を正常な圧力制御弁（４）のパラメータに依存して求める、請求項１または２記載の方法。
4. 予期される圧力を目下の内燃機関動作量に依存して求める、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
5. 測定された圧力が予期された圧力よりも大きければ圧力制御弁が汚れていると識別する、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
6. 内燃機関はエンジンブレーキ動作状態またはアイドリング動作状態にある、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
7. 内燃機関の温度および／または回転数は許容範囲内にある、請求項１から６のいずれか１項記載の方法。
8. 内燃機関たとえば車両内燃機関の制御装置（１６）のための電気制御素子たとえばフラッシュメモリまたはリードオンリメモリにおいて、
   計算装置たとえばマイクロプロセッサで実行され請求項１から７のいずれか１項記載の方法の実施に適したプログラムが記憶されていることを特徴とする、
   電気制御素子。
9. 燃料供給システム（１）において燃料がポンプ（６，１０）により蓄圧器（２）へポンピングされ、該蓄圧器（２）内の圧力（ｐｒｉｓｔ）が測定され、該蓄圧器（２）内の圧力は圧力制御弁（４）の制御により可変である形式の、
   内燃機関たとえば車両内燃機関のための燃料供給システム（１）の制御装置（１６）において、
   該制御装置（１６）により圧力制御弁（４）が全開され、
   該圧力制御弁（４）が全開であるため測定される圧力は該圧力制御弁（４）における動圧であり、
   前記制御装置（１６）により、蓄圧器（２）内で測定された圧力が動圧に対する比較値である予期される圧力と比較され、該比較の結果から圧力制御弁（４）の機能正常性が推定されることを特徴とする、
   燃料供給システムの制御装置。
10. 燃料がポンプ（６，１０）により蓄圧器（２）へポンピングされ、該蓄圧器（２）内の圧力（ｐｒｉｓｔ）が測定され、該蓄圧器（２）内の圧力は圧力制御弁（４）の制御により可変であり、制御装置（１６）が設けられている形式の、
    内燃機関たとえば車両内燃機関のための燃料供給システム（１）において、
    該制御装置（１６）により圧力制御弁（４）が全開され、
    該圧力制御弁（４）が全開であるため測定される圧力は該圧力制御弁（４）における動圧となり、
    前記制御装置（１６）により、蓄圧器（２）内で測定された圧力が動圧に対する比較値を成す予期される圧力と比較され、該比較の結果から圧力制御弁（４）の機能正常性が推定されることを特徴とする、
    燃料供給システム。

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