JP4616978B2 - 燃料調量装置の制御方法および制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念による内燃機関の燃料調量装置の制御方法および制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような内燃機関の燃料調量装置の制御方法はＤＥ４３１２５８６から公知である。
【０００３】
そこには内燃機関の燃料調量装置の制御方法が記載されており、ここでは電気的に操作される少なくとも１つの弁の制御持続時間が噴射すべき燃料量を設定する。所定の動作状態で、ちょうど燃料が噴射される最小制御持続時間が検出される。このために初期値から出発して、制御持続時間が延長ないし短縮される。実行された噴射を特徴付ける信号の変化が発生すると、その時の制御持続時間が最小制御持続時間として記憶され、後での調量の際に制御持続時間の補正に使用される。
【０００４】
従来技術で問題となるのは評価が非常に面倒なことである。なぜなら付加的なフィルタリング手段が必要だからである。さらに通常は付加的センサが必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭の述べた形式の内燃機関の燃料調量装置の制御方法および制御装置において、方法および装置を格段に単純化することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、少なくとも１つの電気操作弁の制御持続時間が噴射すべき燃料量を設定する形式の内燃機関の燃料調量装置の制御方法であって、
コースティング動作中の燃料噴射が行われない時に最小制御持続時間を検出し、
該最小制御持続時間ではちょうど燃料が噴射されるものであり、
初期値から出発して、制御持続時間を増大し、
信号が変化する制御持続時間を最小制御持続時間として記憶する方法において、
前記信号として、個々のシリンダ間の燃料のばらつきを調整する量補償制御部の出力パラメータを使用することにより解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の方法および装置は従来技術に対して、付加的センサおよび面倒なフィルタリング方法が必要ないという利点を有する。燃焼不均質性を表す信号またはラムダセンサの出力信号を使用することによって、付加的センサおよび付加的フィルタリング手段が必要なくなる。
【０００８】
本発明の有利な実施形態および改善形態は従属請求項に記載されている。
【０００９】
【実施例】
図１は、内燃機関の燃料調量装置の重要な要素のブロック回路図を示す。内燃機関１０は燃料調量ユニット３０から、所定の時点で調量された所定の燃料量を受け取る。種々のセンサ４０が、内燃機関の動作状態を表す測定値１５を検出し、これらを制御装置２０に導く。制御装置２０にはさらに別のセンサ４５の種々の出力信号２５が供給される。これらのセンサは、燃料調量ユニットの状態および／または環境条件を表すパラメータを検出する。このようなパラメータは例えば運転者の意志である。制御装置２０は測定値１５と別のパラメータ２５から出発して制御パルス３５を計算し、この制御パルスは燃料調量ユニット３０に印加される。
【００１０】
内燃機関は有利には直接噴射型および／または自己着火型内燃機関である。燃料調量ユニット３０は様々な形式で構成することができる。例えば燃料調量ユニットとして分配ポンプを使用することができる。この分配ポンプでは、電磁弁が燃料噴射の時点および／または持続時間を定める。
【００１１】
さらに燃料調量ユニットをコモンレールシステムとして構成することができる。このシステムでは、高圧ポンプが燃料を蓄積器で圧縮する。この蓄積器から燃料がインジェクタを介して内燃機関の燃焼室に達する。燃料噴射の持続時間および／または開始はインジェクタによって制御される。ここでインジェクタは有利には電磁弁ないしは圧電式アクチュエータを有する。
【００１２】
シリンダ毎にそれぞれ１つの電気操作可能な弁が設けられている。以下、燃料調量を行う電磁弁および／または圧電式アクチュエータを電気操作弁と称する。
【００１３】
制御装置２０は公知のように、内燃機関に噴射すべき燃料量を計算する。この計算は、種々異なる測定値１５，例えば回転数ｎ、機関温度、実際の噴射開始時点、場合により車両の動作状態を表す別のパラメータ２５に依存して行われる。この別のパラメータは例えばアクセルペダルの位置、または環境空気の圧力および温度である。さらに別の制御ユニット、例えば変速機制御部により希望トルクが設定される。
【００１４】
制御装置２０は所望の燃料量を制御パルスに変換する。この制御パルスは、燃料調量ユニットの量決定素子に印加される。量決定素子として電気操作弁が用いられる。この電気操作弁は、弁の開放持続時間ないしは閉鎖持続時間によって噴射すべき燃料量が設定されるように配置されている。
【００１５】
しばしば、少量の燃料が本来の噴射の前にシリンダに調量される。このことにより、機関のノイズ特性を格段に改善できる。この噴射は予噴射と、本来の噴射は主噴射と称される。さらに少量の燃料を主噴射の後に調量することもできる。この噴射は後噴射と称される。さらに、個々の噴射を別の個別噴射に分散することもできる。
【００１６】
このような燃料調量システムで問題となるのは、電気操作弁が、制御信号は同じあっても異なる燃料量を調量することがあることである。とりわけちょうど燃料が調量されることとなる最小の制御持続時間は、種々の要因に依存する。この最小の制御持続時間は最小制御持続時間ＡＤ０と称される。この最小制御持続時間により噴射が行われるが、最小制御持続時間より短い制御持続時間では噴射は行われない。この最小制御持続時ＡＤ０は種々の要因、例えば温度、燃料位置、寿命、レール圧、インジェクタの製造公差、および他の影響に依存する。正確な燃料調量を達成するためには、この最小制御持続時間ＡＤ０が既知でなければならない。
【００１７】
内燃機関において燃料調量を制御するための装置が図２に示されている。すでに図１に示した素子には相応する参照符号が付してある。センサ４５並びに図示しない他のセンサの信号２５が量設定部１１０に達する。この量設定部１１０は、運転手意志に相応する燃料量ＱＫＷを計算する。
【００１８】
この量信号ＱＫＷは結合点１１５に達し、その第２の入力側には第２の同期化部１５５の出力信号ＱＫＭが供給される。第１の結合点１１５の出力信号は第２の結合点１３０に達し、これはさらに制御持続時間計算部１４０に供給される。第２の結合点１３０の第２の入力側には、ゼロ量補正器１４２の信号ＱＫ０が印加される。これら２つの結合点１１５と１３０で量信号は有利には加算結合される。制御持続時間計算部１４０は、結合点１３０の出力信号に基づき、燃料調量ユニット３０に印加するための制御信号を計算する。すなわち制御持続時間計算部は、電気操作弁に印加される制御持続時間を計算する。
【００１９】
発生器ホイール１２０には種々のマーキングが配置されており、これらのマーキングはセンサ１２５により走査される。図示の実施例で、発生器ホイールはいわゆるセグメントホイールであり、シリンダ数に相応する数のマーキングを有する。図示の実施例ではこれは４である。この発生器ホイールは有利にはクランクシャフトに配置されている。このことは、１機関回転ごとに、シリンダ数の２倍に相応する数のパルスが形成されることを意味する。センサ１２５は相応の数のパルスを第１の同期化部１５０に送出する。
【００２０】
第１の同期化部１５０は第１の制御器１７１，第２の制御器１７２，第３の制御器１７３，並びに第４の制御器１７４に信号を供給する。制御器の数はシリンダ数に相応する。４つの制御器の出力信号は第２の同期化部１５５に達する。さらに制御器の出力信号はゼロ量補正器１４２に達する。択一的に２つの同期化部の出力信号をゼロ量補正器１４２に供給することもできる。この択一的実施例は破線で示されている。
【００２１】
このような装置は、ゼロ量補正器１４２がない場合にはＤＥ１９５２７２１８に詳細に示されている。
【００２２】
この装置は次のように動作する。種々の信号、例えば運転者意志を表す信号に基づいて、量設定部１１０は燃料量希望信号ＱＫＷを決定する。この信号は、運転者により希望されるトルクを調整するのに必要な信号である。運転者意志信号の他に別の信号を処理することもできる。例えば運転者意志信号の他に、回転数信号および種々の温度値および圧力値が処理される。さらに別の制御ユニットから量設定部に、希望トルクおよび／または希望量を要求する信号を通知することもできる。このような別の制御ユニットは例えば変速機制御部とすることができ、切換過程の間に機関のトルクを制御する。
【００２３】
公差、とりわけ燃料調量ユニット３０の公差のために、所望の噴射量と実際に噴射される燃料量との間の偏差が発生する。ここで内燃機関の個々のシリンダは通常、制御信号が同じであっても異なる燃料量を調量する。個々のシリンダ間のこのばらつきは通常は、量補償制御部（ＭＡＲ）により調整される。
【００２４】
このような量補償制御部は概略的に図２の上部に示されている。量補償制御のために、内燃機関の各シリンダに１つの制御器が配属される。したがって第１のシリンダには第１の制御器１７１が、第２のシリンダには第２の制御器１７２が、第３のシリンダには第３の制御器１７３が、そして第４のシリンダには第４の制御器１７４が配属される。ここでは１つの制御器だけを設け、これが交互に個々のシリンダに配属されるようにすることもできる。
【００２５】
センサ１２５と発生器ホイール１２０を用いて第１の同期化部１５０は目標値および各個々の制御器に対する実際値を検出する。ここでは発生器ホイールの交差を調整し、捻れ信号を補償するためにセンサ信号の特別なフィルタリングが必要である。
【００２６】
制御器１７１〜１７４の出力信号は第２の同期化部１５５に供給され、この第２の同期化部は希望量ＱＫＷを補正する補正量ＱＫＭを生成する。
【００２７】
この量補償制御部は、制御器が個々のシリンダに調量される量を共通の平均値に制御するよう構成されている。１つのシリンダが公差のために比較的に多くの燃料量を調量すると、このシリンダに対しては負の燃料量ＱＫＭが運転者希望量ＱＫＭに加算される。１つのシリンダが過度に少量の燃料量を調量すれば、正の燃料量ＱＫＭが運転者希望量ＱＫＷに加算される。このような量誤差が存在すると、回転不均質性が発生する。このことにより回転数信号に振動が重畳され、この振動の周波数はカムシャフト振動周波数および／またはカムシャフト振動周波数の倍数に相当する。回転数信号における、カムシャフト振動周波数を伴うこの成分は回転不均質性を表し、量補償制御部によってゼロに調整される。
【００２８】
量平均値エラーはこの量補償制御部によっては補正することができない。とりわけ、最小制御持続時間より下では燃料が調量されないということに基づくエラーはこのような量補償制御によって補正することができない。
【００２９】
本発明では以下のように処理される。自動車がコースティング動作にあるとき、すなわち燃料噴射が行われないときに、内燃機関は個々のシリンダに噴射される燃料に関して平衡調整される。したがって回転数にはカムシャフト振動周波数の成分が存在しないか、僅かしか存在しなくなる。
【００３０】
シリンダＮにおいてインジェクタの制御持続時間が緩慢に上昇すると、最小制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）より上でシリンダＮへの噴射が行われる。このために燃焼不均質性が発生し、これがまた回転不均質性の原因となる。とりわけ回転数信号には、カムシャフト振動周波数の倍数の振動が発生する。このカムシャフト振動周波数成分は量補償制御部により識別される。
【００３１】
シリンダＮに対応する制御器は補正値を検出する。量補償制御部の補正値が存在するとき、ゼロ量補正器１４２は、ゼロ量からちょうど区別できる噴射量が噴射されるときの制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）を識別する。相応する値ＡＤ０（Ｎ）は記憶され、後での調量の際にシリンダＮの制御持続時間を補正するために使用される。図２には、値ＡＤ０（Ｎ）が補正値ＱＫ０の形成に使用されることによってこのことが示されている。
【００３２】
相応する実施例が図３に示されている。第１のステップ３００でカウンタＮは１にセットされる。引き続く問い合わせ３１０で、コースティング動作が存在するか否かが検査される。存在していなければ、しばらくして新たに問い合わせ３１０が実行される。問い合わせ３１０がコースティング動作の存在していることを識別すると、すなわち燃料噴射が行われていなければ、ステップ３２０でシリンダＮに対する制御持続時間ＡＤがゼロにセットされる。
【００３３】
引き続きステップ３３０で、制御持続時間ＡＤが固定値Ｄ１だけ高められる。引き続きステップ３４０で、量補償制御が行われる。これに続く問い合わせ３５０は、Ｎ番目のシリンダの制御器が補正量を出力するか否かを検査する。出力しなければ、ステップ３３０でこのＮ番目のシリンダに対する制御持続時間が再度、値Ｄ１だけ高められる。問い合わせ３５０が、Ｎ番目のシリンダに配属された制御器が回転不均質性を識別するか、または調整量を設定したことを識別すると、ステップ３６０でＮ番目のシリンダに対する最小持続時間ＡＤ０（Ｎ）が値ＡＤにセットされる。
【００３４】
引き続きステップ３７０で、カウンタＮが１だけ増分される。これに続く問い合わせ３８０は、数Ｎが内燃機関のシリンダ数Ｎより大きいか否かを検査する。大きければプログラムは新たにステップ３００を開始する。大きくなければプログラムは問い合わせ３１０から継続される。
【００３５】
このことは以下のことを意味する。すなわち個々のシリンダ毎に順次、制御持続時間ＡＤが確実に噴射の行われない値から出発して、量補償制御部がこのシリンダに燃料が噴射されることを識別するまで延長されることを意味する。量補償制御部は、行われた噴射を生じた燃焼不均質性に基づいて識別する。ちょうど燃料が噴射されるこの制御持続時間は、Ｎ番目のシリンダに対する最小制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）として記憶される。
【００３６】
このことは、ゼロ量補正器１４２が最小制御持続時間を制御器１７１〜１７４の制御出力信号に基づき、または補正量ＱＫＭに基づき検出することを意味する。
【００３７】
ゼロ量補正器１４２では、制御持続時間が燃料量ＱＫ０に対する補正値に変換される。補正値検出が行われない他の全ての動作状態で、補正値ＱＫ０は結合点１３０で運転者意志量ＱＫＷに加算される。この運転者意志量も量補償補正部の出力信号だけ補正される。最小制御持続時間ＡＤ０は、有利には燃料調量をシリンダ個別に、燃料調量の精度に影響を及ぼす種々のパラメータだけ補正するのに使用される。
【００３８】
別の構成では、ゼロ量補正器１４２が最小制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）に対する値を制御持続時間計算部に出力し、この制御持続時間計算部が制御持続時間を直接、最小制御持続時間により補正する。この制御持続時間は、運転者意志量ＱＫＷと量補償制御部の出力信号ＱＫＭに基づき計算される。
【００３９】
回転数信号ないし量補償制御部の出力信号の評価とは択一的に、ラムダゾンデの出力信号を使用することもできる。ここでラムダゾンデは、排ガスの酸素含有量を表す信号を出力する。この場合問い合わせ３５０は、ラムダゾンデの出力信号が減少するか否かを検査する。ラムダ信号が減少すれば、すなわち排ガス中の酸素濃度が減少すれば、ステップ３６０でＮ番目のシリンダの最小制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）が値ＡＤにより表される。
【００４０】
別の択一的実施例として、回転数経過を粗い分解能で検出することができる。このことは例えばいわゆるインクリメントホイールにより行われる。相応の評価によって、燃焼不均質性に起因する回転数不均質性を識別し、ひいては行われた噴射を直接識別することができる。
【００４１】
とりわけ有利には、内燃機関に、燃焼室のイオン流を検出するイオン流センサを設ける。この場合特に有利には、このイオン流センサの出力信号を使用する。この場合問い合わせ３５０は、イオン流センサの出力信号が変化するか否かを検査する。信号の変化が識別されれば、ステップ３６０でＮ番目のシリンダの最小制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）が値ＡＤにより表される。
【００４２】
特に有利には、イオン流センサを使用する場合、本発明の方法ステップを全ての動作状態で、とりわけ噴射される燃料量が時間について僅かしか変化しない定常動作状態で実行することができる。このことは、コースティング動作が存在するか否かについての問い合わせ３１０を省略し、定常動作状態が存在するか否かを検査する問い合わせにより置換することを意味する。
【００４３】
有利にはイオン流センサの信号は所定の角度領域でだけ評価される。この角度領域は有利には、燃焼が行われるか、または燃焼直後の角度領域である。この角度領域は、信号ができるだけ鋭敏に噴射量の変化に応答するように選定される。特に有利には種々異なる部分噴射、例えば予噴射、主噴射、および／または後噴射に対して異なる角度領域を選定する。
【００４４】
別の実施例が図４に示されている。以下、最小制御持続時間の検出を予噴射の例で説明する。このことは、噴射が第１の部分噴射と第２の部分噴射に分割されている場合にも同じように適用することができる。この場合、１つの部分噴射でだけ制御持続時間を変化させる。別の部分噴射では制御持続時間は、トルクが一定に留まるように変化する。
【００４５】
出発点は、予噴射が行われる状態である。予噴射量が１つのシリンダで選択的に減少され、同時に相応するシリンダの主噴射が増加される。主噴射の増加は、出力されるトルクが一定に留まるよう行われる。これにより、量補償制御部が減少した量を補償するための補正値を生成することはない。最小制御持続時間に相応する最小噴射量を下回る際には、所定の最小制御持続時間では噴射を実行するのに十分ではなくなる。このため予噴射が行われなくなる。予噴射を定める量は、内燃機関で機関トルクを形成するためには使用されない。主噴射量の増加による補償は行われない。このことにより、このシリンダの出力トルクが減少する。量補償制御部はこれを識別し、このシリンダに対する相応の補正値を出力する。この補正値に基づいて、実行されなかった予噴射を識別し、これにより最小制御持続時間を求めることができる。
【００４６】
これの意味するものは、予噴射がなければ燃焼不均質性が生じ、ひいては回転不均質性が生じることである。このことは量補償制御部により識別され、相応の補正値が噴射量を増量するために形成され、予噴射の欠落によって低下したトルクを補償する。したがって、量補償制御部のシリンダ固有の関与を監視することにより、最小制御持続時間をシリンダ固有に検出することができる。
【００４７】
相応する実施例が図４にフローチャートの形態で示されている。第１のステップ４００で、カウンタＮが１にセットされる。これに続く問い合わせ４１０は、最小制御持続時間を検出できる動作状態が存在するか否かを検査する。これにはとりわけコースティング動作、および回転数および／または噴射すべき燃料量が大きな値を取らない動作状態が適する。このような動作状態が存在しなければ、ステップ４２０で予噴射に対する制御持続時間ＡＤＶが初期値ＡＤＳにセットされる。この初期値ＡＤＳは予噴射が行われるように選定されている。
【００４８】
通常は予噴射が行われる動作状態を前提とする。この場合、初期値ＡＤＳはこの動作状態で予噴射量として最適の燃焼に必要な値に相応する。
【００４９】
引き続きステップ４３０で、制御持続時間ＡＤＶが値Ｄ１だけ減少される。ステップ４４０で値Ｄ２が値Ｄ１の関数として求められる。値Ｄ２は、内燃機関から出力されるトルクが予噴射の減少と主噴射の上昇があっても変化しないように、すなわち一定に留まるように設定される。
【００５０】
引き続くステップ４５０で、主噴射の制御持続時間ＡＤＨが値Ｄ２だけ高められる。引き続くステップ４６０で量補償制御ＭＡＲが実行される。問い合わせ４７０が、量補償制御部が回転不均質性を識別し、とりわけ探査すべきシリンダＮに対して補正値を設定することを識別すると、行われなかった予噴射が識別され、ステップ４８０でＮ番目のシリンダの最小制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）として、予噴射に対する制御持続時間の値ＡＤＶがファイルされる。続いてステップ４９０でカウンタＮが１だけ増分される。引き続く問い合わせ４９５は、カウンタＮが内燃機関のシリンダ数Ｎより大きいか否かを検査する。大きければ、プログラムはステップ４００から継続される。大きくなければ、すなわち最小制御持続時間の検出が全てのシリンダに対してまだ実行されていなければ、プログラム４１０は問い合わせ４１０により継続される。
【００５１】
問い合わせ４７０が、補正量が量補償制御部により設定されてないことを識別すると、ステップ４３０で新たに予噴射の制御持続時間ＡＤＶが値Ｄ１だけ減少される。
【００５２】
予噴射の量を制御するのとは択一的に、後噴射の量ないしは主噴射の量、または別の部分噴射を相応に減少ないし増大することができる。
【００５３】
このことは、個々のシリンダに対して順次、部分噴射に対する制御持続時間ＡＤを、確実に噴射の行われる値から出発して減少し、同時に第２の部分噴射の制御時間を増大してこのシリンダから出力されるトルクが一定に留まるようにし、このことを量補償制御部がこのシリンダに燃料が噴射されないことを識別するまで行うことを意味する。量補償制御部は、噴射の行われなかったことを生じた回転不均質性に基づいて識別する。回転不均質性を表す信号として有利には量補償制御部の出力量ＱＫＭを使用する。ちょうど燃料噴射が行われないときの制御持続時間は、Ｎ番目のシリンダに対する最小制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）として記憶される。
【００５４】
補正値ＱＫＭの代わりに、回転不均質性を表す別のパラメータを使用することもできる。これは例えば量補償制御部の内部パラメータである。したがって例えば回転不均質性をろ波された回転数信号から識別することもできる。有利には回転不均質性は、回転数信号がカムシャフト周波数の振動成分を有するときに識別される。このことは容易に、カムシャフト振動周波数成分だけを選択するバンドパスフィルタにより回転数をろ波することによって識別できる。これは回転不均質性を表す信号として、カムシャフト振動周波数によりろ波された回転数信号が使用されることを意味する。
【００５５】
予噴射が行われなかったことにより生じた回転不均質性を高分解能の回転数信号によって識別することもできる。
【００５６】
図２の燃料量の代わりに、噴射すべき燃料量を表す他のパラメータを処理することもできる。例えば量設定部または第２の同期化部１５５により電気操作弁に対する制御持続時間またはトルク量を処理することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 内燃機関の燃料調量装置の概略図である。
【図２】 電気操作弁の制御持続時間を計算するための詳細図である。
【図３】 本発明の方法の実施例のフローチャートである。
【図４】 本発明の方法の実施例のフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 内燃機関
２０ 制御装置
３０ 燃料調量ユニット
４０、４５ センサ
１１０ 量設定部
１４０ 制御持続時間計算部
１４５ ゼロ量補正器
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念による内燃機関の燃料調量装置の制御方法および制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような内燃機関の燃料調量装置の制御方法はＤＥ４３１２５８６から公知である。
【０００３】
そこには内燃機関の燃料調量装置の制御方法が記載されており、ここでは電気的に操作される少なくとも１つの弁の制御持続時間が噴射すべき燃料量を設定する。所定の動作状態で、ちょうど燃料が噴射される最小制御持続時間が検出される。このために初期値から出発して、制御持続時間が延長ないし短縮される。実行された噴射を特徴付ける信号の変化が発生すると、その時の制御持続時間が最小制御持続時間として記憶され、後での調量の際に制御持続時間の補正に使用される。
【０００４】
従来技術で問題となるのは評価が非常に面倒なことである。なぜなら付加的なフィルタリング手段が必要だからである。さらに通常は付加的センサが必要である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭の述べた形式の内燃機関の燃料調量装置の制御方法および制御装置において、方法および装置を格段に単純化することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は、少なくとも１つの電気操作弁の制御持続時間が噴射すべき燃料量を設定する形式の内燃機関の燃料調量装置の制御方法であって、
コースティング動作中の燃料噴射が行われない時に最小制御持続時間を検出し、
該最小制御持続時間ではちょうど燃料が噴射されるものであり、
初期値から出発して、制御持続時間を増大し、
信号が変化する制御持続時間を最小制御持続時間として記憶する方法において、
前記信号として、個々のシリンダ間の燃料のばらつきを調整する量補償制御部の出力パラメータを使用することにより解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の方法および装置は従来技術に対して、付加的センサおよび面倒なフィルタリング方法が必要ないという利点を有する。燃焼不均質性を表す信号またはラムダセンサの出力信号を使用することによって、付加的センサおよび付加的フィルタリング手段が必要なくなる。
【０００８】
本発明の有利な実施形態および改善形態は従属請求項に記載されている。
【０００９】
【実施例】
図１は、内燃機関の燃料調量装置の重要な要素のブロック回路図を示す。内燃機関１０は燃料調量ユニット３０から、所定の時点で調量された所定の燃料量を受け取る。種々のセンサ４０が、内燃機関の動作状態を表す測定値１５を検出し、これらを制御装置２０に導く。制御装置２０にはさらに別のセンサ４５の種々の出力信号２５が供給される。これらのセンサは、燃料調量ユニットの状態および／または環境条件を表すパラメータを検出する。このようなパラメータは例えば運転者の意志である。制御装置２０は測定値１５と別のパラメータ２５から出発して制御パルス３５を計算し、この制御パルスは燃料調量ユニット３０に印加される。
【００１０】
内燃機関は有利には直接噴射型および／または自己着火型内燃機関である。燃料調量ユニット３０は様々な形式で構成することができる。例えば燃料調量ユニットとして分配ポンプを使用することができる。この分配ポンプでは、電磁弁が燃料噴射の時点および／または持続時間を定める。
【００１１】
さらに燃料調量ユニットをコモンレールシステムとして構成することができる。このシステムでは、高圧ポンプが燃料を蓄積器で圧縮する。この蓄積器から燃料がインジェクタを介して内燃機関の燃焼室に達する。燃料噴射の持続時間および／または開始はインジェクタによって制御される。ここでインジェクタは有利には電磁弁ないしは圧電式アクチュエータを有する。
【００１２】
シリンダ毎にそれぞれ１つの電気操作可能な弁が設けられている。以下、燃料調量を行う電磁弁および／または圧電式アクチュエータを電気操作弁と称する。
【００１３】
制御装置２０は公知のように、内燃機関に噴射すべき燃料量を計算する。この計算は、種々異なる測定値１５，例えば回転数ｎ、機関温度、実際の噴射開始時点、場合により車両の動作状態を表す別のパラメータ２５に依存して行われる。この別のパラメータは例えばアクセルペダルの位置、または環境空気の圧力および温度である。さらに別の制御ユニット、例えば変速機制御部により希望トルクが設定される。
【００１４】
制御装置２０は所望の燃料量を制御パルスに変換する。この制御パルスは、燃料調量ユニットの量決定素子に印加される。量決定素子として電気操作弁が用いられる。この電気操作弁は、弁の開放持続時間ないしは閉鎖持続時間によって噴射すべき燃料量が設定されるように配置されている。
【００１５】
しばしば、少量の燃料が本来の噴射の前にシリンダに調量される。このことにより、機関のノイズ特性を格段に改善できる。この噴射は予噴射と、本来の噴射は主噴射と称される。さらに少量の燃料を主噴射の後に調量することもできる。この噴射は後噴射と称される。さらに、個々の噴射を別の個別噴射に分散することもできる。
【００１６】
このような燃料調量システムで問題となるのは、電気操作弁が、制御信号は同じあっても異なる燃料量を調量することがあることである。とりわけちょうど燃料が調量されることとなる最小の制御持続時間は、種々の要因に依存する。この最小の制御持続時間は最小制御持続時間ＡＤ０と称される。この最小制御持続時間により噴射が行われるが、最小制御持続時間より短い制御持続時間では噴射は行われない。この最小制御持続時ＡＤ０は種々の要因、例えば温度、燃料位置、寿命、レール圧、インジェクタの製造公差、および他の影響に依存する。正確な燃料調量を達成するためには、この最小制御持続時間ＡＤ０が既知でなければならない。
【００１７】
内燃機関において燃料調量を制御するための装置が図２に示されている。すでに図１に示した素子には相応する参照符号が付してある。センサ４５並びに図示しない他のセンサの信号２５が量設定部１１０に達する。この量設定部１１０は、運転手意志に相応する燃料量ＱＫＷを計算する。
【００１８】
この量信号ＱＫＷは結合点１１５に達し、その第２の入力側には第２の同期化部１５５の出力信号ＱＫＭが供給される。第１の結合点１１５の出力信号は第２の結合点１３０に達し、これはさらに制御持続時間計算部１４０に供給される。第２の結合点１３０の第２の入力側には、ゼロ量補正器１４２の信号ＱＫ０が印加される。これら２つの結合点１１５と１３０で量信号は有利には加算結合される。制御持続時間計算部１４０は、結合点１３０の出力信号に基づき、燃料調量ユニット３０に印加するための制御信号を計算する。すなわち制御持続時間計算部は、電気操作弁に印加される制御持続時間を計算する。
【００１９】
発生器ホイール１２０には種々のマーキングが配置されており、これらのマーキングはセンサ１２５により走査される。図示の実施例で、発生器ホイールはいわゆるセグメントホイールであり、シリンダ数に相応する数のマーキングを有する。図示の実施例ではこれは４である。この発生器ホイールは有利にはクランクシャフトに配置されている。このことは、１機関回転ごとに、シリンダ数の２倍に相応する数のパルスが形成されることを意味する。センサ１２５は相応の数のパルスを第１の同期化部１５０に送出する。
【００２０】
第１の同期化部１５０は第１の制御器１７１，第２の制御器１７２，第３の制御器１７３，並びに第４の制御器１７４に信号を供給する。制御器の数はシリンダ数に相応する。４つの制御器の出力信号は第２の同期化部１５５に達する。さらに制御器の出力信号はゼロ量補正器１４２に達する。択一的に２つの同期化部の出力信号をゼロ量補正器１４２に供給することもできる。この択一的実施例は破線で示されている。
【００２１】
このような装置は、ゼロ量補正器１４２がない場合にはＤＥ１９５２７２１８に詳細に示されている。
【００２２】
この装置は次のように動作する。種々の信号、例えば運転者意志を表す信号に基づいて、量設定部１１０は燃料量希望信号ＱＫＷを決定する。この信号は、運転者により希望されるトルクを調整するのに必要な信号である。運転者意志信号の他に別の信号を処理することもできる。例えば運転者意志信号の他に、回転数信号および種々の温度値および圧力値が処理される。さらに別の制御ユニットから量設定部に、希望トルクおよび／または希望量を要求する信号を通知することもできる。このような別の制御ユニットは例えば変速機制御部とすることができ、切換過程の間に機関のトルクを制御する。
【００２３】
公差、とりわけ燃料調量ユニット３０の公差のために、所望の噴射量と実際に噴射される燃料量との間の偏差が発生する。ここで内燃機関の個々のシリンダは通常、制御信号が同じであっても異なる燃料量を調量する。個々のシリンダ間のこのばらつきは通常は、量補償制御部（ＭＡＲ）により調整される。
【００２４】
このような量補償制御部は概略的に図２の上部に示されている。量補償制御のために、内燃機関の各シリンダに１つの制御器が配属される。したがって第１のシリンダには第１の制御器１７１が、第２のシリンダには第２の制御器１７２が、第３のシリンダには第３の制御器１７３が、そして第４のシリンダには第４の制御器１７４が配属される。ここでは１つの制御器だけを設け、これが交互に個々のシリンダに配属されるようにすることもできる。
【００２５】
センサ１２５と発生器ホイール１２０を用いて第１の同期化部１５０は目標値および各個々の制御器に対する実際値を検出する。ここでは発生器ホイールの交差を調整し、捻れ信号を補償するためにセンサ信号の特別なフィルタリングが必要である。
【００２６】
制御器１７１〜１７４の出力信号は第２の同期化部１５５に供給され、この第２の同期化部は希望量ＱＫＷを補正する補正量ＱＫＭを生成する。
【００２７】
この量補償制御部は、制御器が個々のシリンダに調量される量を共通の平均値に制御するよう構成されている。１つのシリンダが公差のために比較的に多くの燃料量を調量すると、このシリンダに対しては負の燃料量ＱＫＭが運転者希望量ＱＫＭに加算される。１つのシリンダが過度に少量の燃料量を調量すれば、正の燃料量ＱＫＭが運転者希望量ＱＫＷに加算される。このような量誤差が存在すると、回転不均質性が発生する。このことにより回転数信号に振動が重畳され、この振動の周波数はカムシャフト振動周波数および／またはカムシャフト振動周波数の倍数に相当する。回転数信号における、カムシャフト振動周波数を伴うこの成分は回転不均質性を表し、量補償制御部によってゼロに調整される。
【００２８】
量平均値エラーはこの量補償制御部によっては補正することができない。とりわけ、最小制御持続時間より下では燃料が調量されないということに基づくエラーはこのような量補償制御によって補正することができない。
【００２９】
本発明では以下のように処理される。自動車がコースティング動作にあるとき、すなわち燃料噴射が行われないときに、内燃機関は個々のシリンダに噴射される燃料に関して平衡調整される。したがって回転数にはカムシャフト振動周波数の成分が存在しないか、僅かしか存在しなくなる。
【００３０】
シリンダＮにおいてインジェクタの制御持続時間が緩慢に上昇すると、最小制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）より上でシリンダＮへの噴射が行われる。このために燃焼不均質性が発生し、これがまた回転不均質性の原因となる。とりわけ回転数信号には、カムシャフト振動周波数の倍数の振動が発生する。このカムシャフト振動周波数成分は量補償制御部により識別される。
【００３１】
シリンダＮに対応する制御器は補正値を検出する。量補償制御部の補正値が存在するとき、ゼロ量補正器１４２は、ゼロ量からちょうど区別できる噴射量が噴射されるときの制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）を識別する。相応する値ＡＤ０（Ｎ）は記憶され、後での調量の際にシリンダＮの制御持続時間を補正するために使用される。図２には、値ＡＤ０（Ｎ）が補正値ＱＫ０の形成に使用されることによってこのことが示されている。
【００３２】
相応する実施例が図３に示されている。第１のステップ３００でカウンタＮは１にセットされる。引き続く問い合わせ３１０で、コースティング動作が存在するか否かが検査される。存在していなければ、しばらくして新たに問い合わせ３１０が実行される。問い合わせ３１０がコースティング動作の存在していることを識別すると、すなわち燃料噴射が行われていなければ、ステップ３２０でシリンダＮに対する制御持続時間ＡＤがゼロにセットされる。
【００３３】
引き続きステップ３３０で、制御持続時間ＡＤが固定値Ｄ１だけ高められる。引き続きステップ３４０で、量補償制御が行われる。これに続く問い合わせ３５０は、Ｎ番目のシリンダの制御器が補正量を出力するか否かを検査する。出力しなければ、ステップ３３０でこのＮ番目のシリンダに対する制御持続時間が再度、値Ｄ１だけ高められる。問い合わせ３５０が、Ｎ番目のシリンダに配属された制御器が回転不均質性を識別するか、または調整量を設定したことを識別すると、ステップ３６０でＮ番目のシリンダに対する最小持続時間ＡＤ０（Ｎ）が値ＡＤにセットされる。
【００３４】
引き続きステップ３７０で、カウンタＮが１だけ増分される。これに続く問い合わせ３８０は、数Ｎが内燃機関のシリンダ数Ｎより大きいか否かを検査する。大きければプログラムは新たにステップ３００を開始する。大きくなければプログラムは問い合わせ３１０から継続される。
【００３５】
このことは以下のことを意味する。すなわち個々のシリンダ毎に順次、制御持続時間ＡＤが確実に噴射の行われない値から出発して、量補償制御部がこのシリンダに燃料が噴射されることを識別するまで延長されることを意味する。量補償制御部は、行われた噴射を生じた燃焼不均質性に基づいて識別する。ちょうど燃料が噴射されるこの制御持続時間は、Ｎ番目のシリンダに対する最小制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）として記憶される。
【００３６】
このことは、ゼロ量補正器１４２が最小制御持続時間を制御器１７１〜１７４の制御出力信号に基づき、または補正量ＱＫＭに基づき検出することを意味する。
【００３７】
ゼロ量補正器１４２では、制御持続時間が燃料量ＱＫ０に対する補正値に変換される。補正値検出が行われない他の全ての動作状態で、補正値ＱＫ０は結合点１３０で運転者意志量ＱＫＷに加算される。この運転者意志量も量補償補正部の出力信号だけ補正される。最小制御持続時間ＡＤ０は、有利には燃料調量をシリンダ個別に、燃料調量の精度に影響を及ぼす種々のパラメータだけ補正するのに使用される。
【００３８】
別の構成では、ゼロ量補正器１４２が最小制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）に対する値を制御持続時間計算部に出力し、この制御持続時間計算部が制御持続時間を直接、最小制御持続時間により補正する。この制御持続時間は、運転者意志量ＱＫＷと量補償制御部の出力信号ＱＫＭに基づき計算される。
【００３９】
回転数信号ないし量補償制御部の出力信号の評価とは択一的に、ラムダゾンデの出力信号を使用することもできる。ここでラムダゾンデは、排ガスの酸素含有量を表す信号を出力する。この場合問い合わせ３５０は、ラムダゾンデの出力信号が減少するか否かを検査する。ラムダ信号が減少すれば、すなわち排ガス中の酸素濃度が減少すれば、ステップ３６０でＮ番目のシリンダの最小制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）が値ＡＤにより表される。
【００４０】
別の択一的実施例として、回転数経過を粗い分解能で検出することができる。このことは例えばいわゆるインクリメントホイールにより行われる。相応の評価によって、燃焼不均質性に起因する回転数不均質性を識別し、ひいては行われた噴射を直接識別することができる。
【００４１】
とりわけ有利には、内燃機関に、燃焼室のイオン流を検出するイオン流センサを設ける。この場合特に有利には、このイオン流センサの出力信号を使用する。この場合問い合わせ３５０は、イオン流センサの出力信号が変化するか否かを検査する。信号の変化が識別されれば、ステップ３６０でＮ番目のシリンダの最小制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）が値ＡＤにより表される。
【００４２】
特に有利には、イオン流センサを使用する場合、本発明の方法ステップを全ての動作状態で、とりわけ噴射される燃料量が時間について僅かしか変化しない定常動作状態で実行することができる。このことは、コースティング動作が存在するか否かについての問い合わせ３１０を省略し、定常動作状態が存在するか否かを検査する問い合わせにより置換することを意味する。
【００４３】
有利にはイオン流センサの信号は所定の角度領域でだけ評価される。この角度領域は有利には、燃焼が行われるか、または燃焼直後の角度領域である。この角度領域は、信号ができるだけ鋭敏に噴射量の変化に応答するように選定される。特に有利には種々異なる部分噴射、例えば予噴射、主噴射、および／または後噴射に対して異なる角度領域を選定する。
【００４４】
別の実施例が図４に示されている。以下、最小制御持続時間の検出を予噴射の例で説明する。このことは、噴射が第１の部分噴射と第２の部分噴射に分割されている場合にも同じように適用することができる。この場合、１つの部分噴射でだけ制御持続時間を変化させる。別の部分噴射では制御持続時間は、トルクが一定に留まるように変化する。
【００４５】
出発点は、予噴射が行われる状態である。予噴射量が１つのシリンダで選択的に減少され、同時に相応するシリンダの主噴射が増加される。主噴射の増加は、出力されるトルクが一定に留まるよう行われる。これにより、量補償制御部が減少した量を補償するための補正値を生成することはない。最小制御持続時間に相応する最小噴射量を下回る際には、所定の最小制御持続時間では噴射を実行するのに十分ではなくなる。このため予噴射が行われなくなる。予噴射を定める量は、内燃機関で機関トルクを形成するためには使用されない。主噴射量の増加による補償は行われない。このことにより、このシリンダの出力トルクが減少する。量補償制御部はこれを識別し、このシリンダに対する相応の補正値を出力する。この補正値に基づいて、実行されなかった予噴射を識別し、これにより最小制御持続時間を求めることができる。
【００４６】
これの意味するものは、予噴射がなければ燃焼不均質性が生じ、ひいては回転不均質性が生じることである。このことは量補償制御部により識別され、相応の補正値が噴射量を増量するために形成され、予噴射の欠落によって低下したトルクを補償する。したがって、量補償制御部のシリンダ固有の関与を監視することにより、最小制御持続時間をシリンダ固有に検出することができる。
【００４７】
相応する実施例が図４にフローチャートの形態で示されている。第１のステップ４００で、カウンタＮが１にセットされる。これに続く問い合わせ４１０は、最小制御持続時間を検出できる動作状態が存在するか否かを検査する。これにはとりわけコースティング動作、および回転数および／または噴射すべき燃料量が大きな値を取らない動作状態が適する。このような動作状態が存在しなければ、ステップ４２０で予噴射に対する制御持続時間ＡＤＶが初期値ＡＤＳにセットされる。この初期値ＡＤＳは予噴射が行われるように選定されている。
【００４８】
通常は予噴射が行われる動作状態を前提とする。この場合、初期値ＡＤＳはこの動作状態で予噴射量として最適の燃焼に必要な値に相応する。
【００４９】
引き続きステップ４３０で、制御持続時間ＡＤＶが値Ｄ１だけ減少される。ステップ４４０で値Ｄ２が値Ｄ１の関数として求められる。値Ｄ２は、内燃機関から出力されるトルクが予噴射の減少と主噴射の上昇があっても変化しないように、すなわち一定に留まるように設定される。
【００５０】
引き続くステップ４５０で、主噴射の制御持続時間ＡＤＨが値Ｄ２だけ高められる。引き続くステップ４６０で量補償制御ＭＡＲが実行される。問い合わせ４７０が、量補償制御部が回転不均質性を識別し、とりわけ探査すべきシリンダＮに対して補正値を設定することを識別すると、行われなかった予噴射が識別され、ステップ４８０でＮ番目のシリンダの最小制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）として、予噴射に対する制御持続時間の値ＡＤＶがファイルされる。続いてステップ４９０でカウンタＮが１だけ増分される。引き続く問い合わせ４９５は、カウンタＮが内燃機関のシリンダ数Ｎより大きいか否かを検査する。大きければ、プログラムはステップ４００から継続される。大きくなければ、すなわち最小制御持続時間の検出が全てのシリンダに対してまだ実行されていなければ、プログラム４１０は問い合わせ４１０により継続される。
【００５１】
問い合わせ４７０が、補正量が量補償制御部により設定されてないことを識別すると、ステップ４３０で新たに予噴射の制御持続時間ＡＤＶが値Ｄ１だけ減少される。
【００５２】
予噴射の量を制御するのとは択一的に、後噴射の量ないしは主噴射の量、または別の部分噴射を相応に減少ないし増大することができる。
【００５３】
このことは、個々のシリンダに対して順次、部分噴射に対する制御持続時間ＡＤを、確実に噴射の行われる値から出発して減少し、同時に第２の部分噴射の制御時間を増大してこのシリンダから出力されるトルクが一定に留まるようにし、このことを量補償制御部がこのシリンダに燃料が噴射されないことを識別するまで行うことを意味する。量補償制御部は、噴射の行われなかったことを生じた回転不均質性に基づいて識別する。回転不均質性を表す信号として有利には量補償制御部の出力量ＱＫＭを使用する。ちょうど燃料噴射が行われないときの制御持続時間は、Ｎ番目のシリンダに対する最小制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）として記憶される。
【００５４】
補正値ＱＫＭの代わりに、回転不均質性を表す別のパラメータを使用することもできる。これは例えば量補償制御部の内部パラメータである。したがって例えば回転不均質性をろ波された回転数信号から識別することもできる。有利には回転不均質性は、回転数信号がカムシャフト周波数の振動成分を有するときに識別される。このことは容易に、カムシャフト振動周波数成分だけを選択するバンドパスフィルタにより回転数をろ波することによって識別できる。これは回転不均質性を表す信号として、カムシャフト振動周波数によりろ波された回転数信号が使用されることを意味する。
【００５５】
予噴射が行われなかったことにより生じた回転不均質性を高分解能の回転数信号によって識別することもできる。
【００５６】
図２の燃料量の代わりに、噴射すべき燃料量を表す他のパラメータを処理することもできる。例えば量設定部または第２の同期化部１５５により電気操作弁に対する制御持続時間またはトルク量を処理することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 内燃機関の燃料調量装置の概略図である。
【図２】 電気操作弁の制御持続時間を計算するための詳細図である。
【図３】 本発明の方法の実施例のフローチャートである。
【図４】 本発明の方法の実施例のフローチャートである。
【符号の説明】
１０ 内燃機関
２０ 制御装置
３０ 燃料調量ユニット
４０、４５ センサ
１１０ 量設定部
１４０ 制御持続時間計算部
１４５ ゼロ量補正器
Claims (4)
- 少なくとも１つの電気操作弁の制御持続時間が噴射すべき燃料量を設定する形式の内燃機関の燃料調量装置の制御方法であって、
コースティング動作中の燃料噴射が行われない時に最小制御持続時間（ＡＤ０）を検出し、
該最小制御持続時間ではちょうど燃料が噴射されるものであり、
初期値から出発して、制御持続時間を増大し、
信号が変化する制御持続時間を最小制御持続時間として記憶する方法において、
前記信号として、個々のシリンダ間の燃料量のばらつきを調整する量補償制御部の出力パラメータを使用する、ことを特徴とする方法。 - 噴射の行われない制御持続時間から出発して、当該制御持続時間を信号が発生するまで延長し、前記信号が発生するときの制御持続時間を最小制御持続時間として使用する、請求項１記載の方法。
- 最小制御持続時間を燃料調量の補正のために使用する、請求項１または２記載の方法。
- 少なくとも１つの電気操作弁の制御持続時間が噴射すべき燃料量を設定する形式の内燃機関の燃料調量装置の制御装置であって、
コースティング動作中の燃料噴射が行われない時に最小制御持続時間（ＡＤ０）を検出する手段を有し、
当該最小制御持続時間ではちょうど燃料が噴射され、
前記手段により、初期値から出発して、制御持続時間が増加され、
信号の変化が発生する制御持続時間が最小制御持続時間として記憶される装置において、
前記信号として、個々のシリンダ間の燃料のばらつきを調整する量補償制御部の出力パラメータが使用される、ことを特徴とする制御装置。
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