JP4593696B2 - 内燃機関の制御方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、コモンレールシステムを有する内燃機関の制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
そのような方法及びそのような装置は、ドイツ連邦共和国特許公開第１９５３９８８５号公報から公知である。そこには、内燃機関の制御用の方法及び装置が記載されており、その際、少なくとも１つの燃料ポンプによって、燃料が、低圧領域から高圧領域内に送給される。高圧領域内の燃料の圧力は、所定値に調整することができる。各噴射器の制御によって、燃料を内燃機関の各個別燃焼室に調量することができる。燃料が高圧下で各噴射器を介して各燃焼室に調量されるような系は、通常のように、コモンレールシステムと呼ばれる。そのような系は、自己点火内燃機関でも外部点火内燃機関でも使用することができる。
【０００３】
不都合な作動条件下では、そのようなコモンレールシステムでの燃料温度は、各個別構成素子の特定の温度領域の外側の各値に上昇することがある。この燃料温度の上昇は、適切な手段によって阻止する必要がある。その際、付加的な燃料冷却器を用いるのを回避する必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、付加的な燃料冷却器を用いずに、燃料の加熱を所定限界内に保持することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によると、高圧領域内の燃料の温度値に依存して、内燃機関の少なくとも１つの制御量を、高圧領域内の燃料の温度値が所定限界値を超過した場合、燃料ポンプの出力を小さくするように制御し、燃料の前記温度値が限界値を超過した場合、内燃機関内で噴射すべき燃料量を制限することにより解決することができる。
【０００６】
【発明の実施の形態】
有利で目的に適った実施例は、従属請求項に記載されている。
【０００７】
【実施例】
第１図には、コモンレールシステムのブロック図が示されている。所謂レールは、１００で示されている。このレール１００は、圧力下にある燃料用として使用されており、各噴射器１１０と接続されており、この各噴射器は、燃料を、内燃機関の、図示していない各燃焼室内に調量する。各噴射器には、制御装置１１５によって各制御信号を供給することができる。
【０００８】
制御装置１１５は、圧力センサ１２０、回転数センサ１２２及び燃料量設定部１２４並びに内燃機関の作動状態を検出する別のセンサの各信号を処理する。
【０００９】
制御装置１１５は、更に圧力弁１３０に制御信号を供給する。この圧力弁１３０は、レール１００と燃料タンク１３５との間の接続管路内に設けられている。圧力調整弁１３０は、有利には、レール１００内の所定圧力Ｐの元で、燃料タンク１３５への接続部が開かれるように構成されている。この接続部を開く圧力値は、制御信号を用いて変えることができる。
【００１０】
更に、燃料タンク１３５は、送給ポンプ１４０及び高圧ポンプ１４５を介して、レール１００と接続されている。高圧ポンプ１４５とレール１００との間には、逆止弁１４８を設けることができる。燃料タンク１４０と高圧ポンプ１４５との間には、制限弁１５０を設けることができ、それにより、燃料タンク１３５への接続部を開くことができる。
【００１１】
高圧ポンプ１４５は、有利な実施例では、２つ又は複数のポンプエレメントから構成されている。有利には、高圧ポンプは、従来のマニホールドポンプ又は列ポンプとして構成されている。適切な制御信号Ａｌによって、各ポンプエレメントのうちの、少なくとも１つのポンプを作動又は遮断することができる。
【００１２】
各高圧ポンプ１４５並びに各噴射器１１０との間の領域は、高圧領域と呼ばれる。タンク１３５との高圧ポンプ１４５との間の領域は、低圧領域と呼ばれる。
【００１３】
燃料温度信号Ｔを検出するセンサ２３０は、高圧領域内にも低圧領域内にも設けることができる。更に、燃料温度信号Ｔを他の各作動量、例えば、他の各温度信号に基づいて算出することもできる。
【００１４】
この装置は、以下のように作動する。送給ポンプ１４０は、燃料を燃料タンク１３５から高圧ポンプ１４５に送給する。高圧ポンプ１４５は、燃料を比較的高い圧力に圧縮する。通常のように、外部点火内燃機関用の系では、圧力値３０バール〜１００バールに達し、自己点火内燃機関では、約１０００バール〜２０００バールの圧力値に達する。
【００１５】
制御装置１４５の制御信号に依存して、各噴射器１１０は、レールと各個別燃焼室との間の接続部を開く。そうすることによって、噴射開始、噴射終了、従って、各個別燃焼室内の燃料調量の噴射量を種々の作動量に依存して制御することができる。
【００１６】
送給ポンプと高圧ポンプとの間に過度に高い燃料圧力が形成されると、制限弁１５０によって、タンクへの接続部が開けられる。
【００１７】
高圧領域内、例えば、レール１００内の圧力が、圧力センサ１２０によって検出される。この圧力値Ｐに依存して、制御装置は、各噴射器１１０用の各制御信号を算出する。更に、この信号は、圧力制御のために使用され、即ち、圧力調整弁１３０の開閉によって、レール内の圧力Ｐを所定値に調整することができる。
【００１８】
各噴射器１１０の制御は、所望の燃料量ＱＫの回転数ｎ及び高圧領域内の圧力Ｐに依存して行われる。殊に、高い負荷、即ち、大きな噴射燃料量では、内燃機関は、余熱によって加熱される。これによって、再度、燃料が同様に加熱される様になる。燃料の成分に基づいて、同様に、加熱される。
【００１９】
殊に、小さな噴射燃料量では、燃料のかなりの部分は、圧力調整弁１３０を介してタンク１３５内に戻されて、新たに圧縮される。こうすることによって、燃料が著しく加熱される。
【００２０】
本発明によると、従って、内燃機関の各制御量の適切な制御によって、燃料温度を制限することができるようになる。噴射量、レール内の圧力、高圧ポンプの送給量及び／又は適切な別の各量を適切に制御することによって、燃料温度を制御して、燃料温度が所定限界値を超過しないようにすることができる。
【００２１】
内燃機関の余熱による燃料温度の増大は、許容可能な最大噴射燃料量の制限によって阻止することができる。最大噴射燃料量は、このために、特性曲線を介して、内燃機関の燃料温度Ｔ及び／又は回転数Ｎに依存して制限される。
【００２２】
そのような方式は、図２にブロック図として示されている。量設定部２００によって、アクセルペダル発信器２０５の出力信号及び回転数発信器１２２の出力信号Ｎが処理される。量設定部２００は、最小選択部２１０に信号ＱＫ０を供給する。最小選択部２１０の第２の入力側には、第１の制限部２１５の出力信号が入力される。
【００２３】
第１の最小選択部２１０の出力信号は、第２の最小選択部２２０に達し、第２の最小選択部２２０の第２の入力側には、温度制限部２２５の出力信号ＱＫＴが供給される。温度制限部２２５は、回転数センサ１２２及び温度センサ２３０の出力信号Ｔを処理する。
【００２４】
第２の最小選択部２２０の出力信号ＱＫ２は、第３の最小選択部２３５に達し、第３の最小選択部２３５の第２の入力側には、第２の制限部の出力信号が供給される。第３の制限部２３５の出力信号ＱＫは、噴射燃料量信号ＱＫとして使用され、制御部１１５によって処理される。
【００２５】
第２の最小選択部２２０の出力信号ＱＫ２は、噴射燃料量信号ＱＫとして使用され、制御部１１５によって処理される。
【００２６】
最小選択部２１０及び２３５は、例としてのみ示されている。両最小選択部は、１つの最小選択部に統合することもでき、その代わりに、最小選択部２１０又は最小選択部２３５を設けることもできる。
【００２７】
この装置の機能形式について、図３の流れ図を用いて説明する。第１ステップ２５０では、量設定部２００が運転手所望信号ＦＰ、回転数Ｎ及び場合によっては別の各作動量を用いて、運転手所望量ＱＫ０を決める。第１の最小選択部２１０では、この量信号ＱＫ０は、最大許容値に制限され、この最大許容値は、第１の制限部２１５によって準備される。この制限部は、例えば、所定回転数での最大許容燃料量が当該制限値を超過しないように選択される。そのように制限された、この量信号ＱＫ１は、ステップ２５０の終了後に使用される。
【００２８】
ステップ２２５では、温度センサ２３０によって、燃料の温度Ｔが検出される。続いて、ステップ２６０では、温度Ｔが限界値ＴＳよりも大きいかどうか検査される。温度Ｔが限界値ＴＳよりも大きくない場合、最小値選択部２２０によって、信号ＱＫ２として、信号ＱＫ１が転送される。
【００２９】
問い合わせ部２６０によって、温度が温度限界値よりも大きいことが検出されると、ステップ２７０で、回転数及び／又は温度Ｔの関数として、限界値ＱＫＴが設定される。続いて、ステップ２７５では、量ＱＫ１が量ＱＫＴよりも大きいかどうか検査される。量ＱＫ１が量ＱＫＴよりも大きい場合には、ステップ２８０で、量ＱＫ２が値ＱＫＴに設定される。量ＱＫ１が量ＱＫＴよりも大きくない場合には、ステップ２６５で、値ＱＫ２が値ＱＫ１に設定される。
【００３０】
続いて、ステップ２６５及び２８０で、信号ＱＫ２を、最小選択部２３５によって、第２の制限部２４０の出力信号に制限することができる。その際、最小選択部２３５の出力信号は、噴射燃料量ＱＫとして使用され、それに依存して、制御部１１５は、各噴射器を制御する。
【００３１】
この実施例では、図３に示されているように、温度限界値ＴＳを超過した場合、噴射燃料量ＱＫ１は、所定限界値ＱＫＴに制限され、この所定限界値は、有利には、少なくとも回転数Ｎに依存して設定することができる。
【００３２】
別の実施例では、最大許容量ＱＫＴが、特性領域２２５を用いて、回転数Ｎ及び／又は燃料温度Ｔの関数として設定される。
【００３３】
内燃機関の余熱によって燃料温度が増大することは、噴射燃料量ＱＫの制限によって阻止することができる。この制限は、一方では、温度制限部２２５を特性領域として実施し、その際、最大許容燃料量ＱＫＴを回転数Ｎ及び／又は温度Ｔに依存して記憶しておき、所望量を最小選択部２２０で、この値に制限するようにされる。択一選択的に、温度限界値ＴＳの超過の際、噴射燃料量を、少なくとも回転数に依存する値に制限するようにすることもできる。
【００３４】
通常のコモンレールシステムでは、燃料は、調整されない高圧ポンプ１４５によって圧縮される。圧力調整は、圧力調整弁１３０を用いて行われ、この圧力調整弁１３０の流量の調整は、高圧領域内で所望の点Ｐが調整されるように行われる。圧縮された燃料量は、ポンプの送給容量によって決められる。
【００３５】
定常作動点では、高圧ポンプ１４５の送給容量と内燃機関内に噴射された燃料量ＱＫとの差から形成された燃料量が、圧力調整弁１３０によって流出される。続いて再度流出される燃料量の圧縮のために必要な機械的出力は、熱に変換される。この損失出力は、実質的に高圧領域と低圧領域との間の圧力差及びポンプ回転数に比例する。
【００３６】
ポンプ回転数は、エンジン回転数に固定して結合されているので、燃料温度は、高圧領域と低圧領域との間の圧力差を小さくすることによってしか、即ち、高圧領域内の圧力Ｐを制限することによってしか、制御することができない。付加的に、損失出力は、高圧ポンプ１４５の送給容量を小さくすることによって低減することができる。
【００３７】
送給容量を、そのように低減することは、例えば、所謂エレメント遮断を用いて行うことができる。エンジン回転数の制限は、例えば、図２に示されている実施例でも実施することができる。
【００３８】
図３には、レール圧力を温度依存の限界値に制限することがブロック図を用いて示されている。既に、前の図面に示されている各ブロックには、相応の参照番号が示されている。目標圧力設定部３００は、回転数センサ１２２の回転数Ｎ及びブロック１２４の噴射燃料量ＱＫを処理する。この各信号に基づいて、目標圧力設定部３００は、レール圧力Ｐの目標値Ｐ０を形成する。
【００３９】
この圧力値Ｐ０は、最小選択部３１０に達し、この最小選択部の第２の入力側には、限界値Ｐ１が供給されており、この限界値は、限界値設定部３１５によって形成されており、この限界値設定部は、少なくとも１つの、温度センサ２３０の温度信号Ｔを処理する。
【００４０】
最小選択部３１０の出力側からは、レール圧力用の目標値が供給される。この目標値は、接続点３２０を介して圧力調整器３３０に達し、この圧力調整器は、圧力制限弁１３０を制御する。接続点３２０の第２の入力側には、実際の圧力ＰＩが供給されており、この圧力は、センサを用いて検出される。
【００４１】
この装置は、以下のように作動する。回転数Ｎ、噴射燃料量ＱＫ、及び、場合によっては、別の各量に基づいて、目標圧力設定部３００によって、所望のレール圧力（Ｐ０）が算出される。燃料の、少なくとも温度Ｔに基づいて、圧力制限部３１５によって、最大許容圧力値Ｐ１が算出される。この両値は、最小選択部３１０に供給される。この最小選択部３１０は、圧力値Ｐ０を最大許容値Ｐ１に制限する。つまり、値Ｐ０が値Ｐ１よりも小さい場合、値Ｐ０は、目標値ＰＳとして転送される。値Ｐ０が値Ｐ１を超過した場合、値Ｐ１は、も目標値ＰＳとして転送される。
【００４２】
圧力の目標値用の値ＰＳは、結合点３２０で、実際の圧力値ＰＩと比較される。そのようにして形成された調整偏差は、圧力調整器３３０に送給され、圧力調整器は、この調整偏差に依存して弁１３０を制御する。
【００４３】
図４には、各送給容量が、所謂エレメント遮断を用いて低減される方法が示されている。
【００４４】
そのために、高圧ポンプ１４５は、少なくとも１つの別個に制御することができるポンプエレメントを有している。つまり、制御信号Ａ１を設定する必要があり、その際、第１の制御信号Ａ１が設定された場合には、少なくとも１つのポンプエレメントしか送給されない。
【００４５】
第１のステップ４００では、マーカーＴＭが０にセットされる。後続のステップ４１０では、燃料の温度Ｔが検出される。
【００４６】
後続の問い合わせ部４２０は、温度Ｔが第１の温度限界値ＴＳ１よりも大きいかどうか検査する。温度Ｔが第１の温度限界値ＴＳ１よりも大きい場合、ステップ４３０で、マーカーＴＭが１にセットされ、ステップ４４０で、制御信号Ａ１がリセットされる。この結果、１つのポンプエレメントしか送給されない。続いて、新たなステップ４１０が開始される。
【００４７】
問い合わせ部４５０が、マーカーＴＭが１にセットされていることを検出した場合、問い合わせ部４６０が続き、この問い合わせ部４６０は、温度Ｔが第２の限界値ＴＳ２よりも大きいかどうか検査する。温度Ｔが第２の限界値ＴＳ２よりも大きい場合、ステップ４４０が続き、このステップ４４０で、制御信号Ａ１がリセットされる。これにより、１つのポンプエレメントしか送給されないようになる。
【００４８】
問い合わせ部４６０が、温度が温度限界値ＴＳ２よりも大きくないことを検出した場合、ステップ４７０が続き、このステップ４７０で、マーカーＴＭが０にセットされる。続いて、同様に、ステップ４８０が続く。
【００４９】
マーカーＴＭは、先行ランで、温度が限界値ＴＳ１を超過したことを示す。温度が限界値ＴＳ１を超過した場合、この限界値ＴＳ１の下側の第２の限界値ＴＳ２を下回ると初めて、両ポンプエレメントが再度作動する。
【００５０】
ポンプエレメントは、燃料温度の関数としてのヒステリシスを介して遮断される。その際、温度限界値は、エレメントの遮断の場合にも、送給量が、最大噴射量の場合に所望のレール圧力を調整するのに十分であることが確実に調整されるように選定する必要がある。
【００５１】
既述の、燃料温度の制限用の手段は、夫々個別に、及び／又は組み合わせて実行することができる。各手段を、順次連続して種々異なる燃料温度限界値で実行することもできる。
【００５２】
【発明の効果】
本発明の方法及び本発明の装置を用いると、燃料の加熱を所定限界内に保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 コモンレールシステムのブロック図
【図２】 第１の実施例のブロック図
【図３】 第１の実施例の流れ図
【図４】 第２の実施例のブロック図
【図５】 第３の実施例の流れ図
【符号の説明】
１００ コモンレールシステム
１１０ 噴射器
１１５ 制御装置
１２０ 圧力センサ
１２２ 回転数センサ
１３０ 圧力弁
１３５ 燃料タンク
１４０ 送給ポンプ
１４５ 高圧ポンプ
２００ 量設定部
２１０ 最小設定部
２１５ 第１の制限部
２２０ 第２の最小選択部
２２５ 温度制限部
２３０ センサ
２３５ 第３の最小選択部

Claims (6)

1. コモンレールシステムを有する内燃機関の制御方法であって、少なくとも一つの高圧ポンプによって、燃料の圧力を上昇させて該燃料を低圧領域から高圧領域内に送給し、前記燃料を、各噴射器の制御によって前記内燃機関の各燃焼室に調量する方法において、
   前記高圧領域内の燃料の温度値が所定限界値を超過した場合、高圧ポンプの出力を小さくするように制御し、前記燃料の前記温度値が前記限界値を超過した場合、前記内燃機関内で噴射すべき燃料量を制限することを特徴とする方法。
2. 高圧ポンプの出力をエレメント遮断部を用いて小さくする請求項１記載の方法。
3. 内燃機関内で噴射すべき燃料量を、温度値に依存する限界値に制限する請求項１〜２までの何れか１記載の方法。
4. 温度値が限界値を超過した場合、高圧領域内の燃料の圧力を制限する請求項１〜３までの何れか１記載の方法。
5. 高圧領域内の燃料の圧力を、少なくとも温度値に依存する値に制限する請求項１〜４までの何れか１記載の方法。
6. コモンレールシステムを有する内燃機関の制御装置であって、少なくとも１つの高圧ポンプによって、燃料の圧力が上昇されて該燃料が低圧領域から高圧領域に送給され、前記燃料は、各噴射器の制御によって前記内燃機関の各燃焼室に調量する装置において、
   前記高圧領域内の燃料の温度値が所定限界値を超過した場合、高圧ポンプの出力を小さくし、
   前記燃料の前記温度値が限界値を超過した場合、前記内燃機関内で噴射すべき燃料量を制限するように制御されることを特徴とする装置。

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