JP5032701B2 - 内燃機関の噴射システムの制御方法および制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、独立請求項の上位概念による、時間的に順次連続する部分噴射における、内燃機関の噴射システムでの圧力波補償制御のための方法および装置に関する。

コモンレールディーゼル噴射システムでは、運転者側のトルク要求に基づいて計算された全体噴射量が複数の部分噴射に分割される。すなわち例えば部分負荷領域で、２つのパイロット噴射と１つのメイン噴射に分割される。ここで、この部分噴射の噴射量は、不利な排出を最小にするためにできるだけ小さくすべきである。他方でパイロット噴射は、あらゆる公差源を考慮しても、機関に必要な最小量が常にもたらされるように十分な大きさでなければならない。前記の公差源を、パイロット噴射の目標値のために見込んで考慮することは、排出に不利な作用を及ぼす。

このような部分噴射での量精度に対する２つの可能な公差源は、それぞれのインジェクタのドリフト、ならびにインジェクタの開閉による圧力波である。特許文献１から、内燃機関の噴射システムにおいて時間的に順次連続する噴射での圧力波を補償制御する方法および装置が公知であり、ここでは圧力波により生じた噴射量誤差が、圧力波補償の制御により補償される。

この公知の方法はとりわけ、インジェクタ検査バンクまたは機関検査台を用い、種々異なる噴射シナリオで新しいシステムを測定するために用いられ、ここでは部分噴射量、噴射間の間隔、レール圧、および／または燃料温度が変化される。このようにして測定された圧力波の作用は量的な波動として現れ、操作された補償関数として、対応して波状に経過する制御持続時間に基づき制御装置にファイルされる。

従来技術により達成可能な、連続する２つのパイロット噴射についての量精度は、将来の排出限界値から導き出される将来の公差要求に対して不十分である。したがって前記の圧力波補償を改善し、前記のような圧力波補償が行われる場合、内燃機関の運転時、またはこのような内燃機関を有する自動車の走行時に、時間的に順次連続して行われる少なくとも２つの部分噴射において残留誤差を求め、適合することができるようにすることが望まれる。

ドイツ特許公開公報第１０２００４０５３４１８号 ドイツ特許公開公報第１９９４５６１８号 ドイツ特許第１９５２７２１８号 ドイツ特許公開公報第１０２１５６１０号 ドイツ特許公開公報第１０２００６０２６８７６号

本発明の課題は、前記の圧力波補償またはそのような圧力波補償の較正を、時間的に順次連続する少なくとも２つのテスト噴射によって実施することである。

とりわけ圧力波補償の補正を、好ましくは内燃機関のコースティング動作時に求めることが提案される。本発明の好ましい形態では、内燃機関の前記の動作状態で、内燃機関の１つのシリンダにおいて２つのテスト噴射、好ましくは２つのパイロット噴射を所定の時間間隔で互いに制御し、このときにそれ自体公知のゼロ量較正によって前もってすでに求めたドリフト補正を適用する。その後、両方のテスト噴射の総噴射量がゼロ量較正法に従って再び求められる。予想される総噴射量からの偏差が圧力波補償の誤差として解釈され、そこから圧力波補償のための補正値が計算される。噴射におけるそれぞれの制御持続時間または他の制御パラメータを変化することによって、この計算された補正値が、測定された総噴射量が両方のテスト噴射の目標噴射量の和になるまで反復的に変化される。

前記反復の際に生じた圧力波補償の補正値が最終的に、内燃機関の噴射システムまたは制御装置の不揮発性メモリ、好ましくはＥＥＰＲＯＭに記憶され、内燃機関の暖機運転時または基礎となる自動車の走行時に、通常の圧力波補償に適用される。

好ましい実施形態では追加で背圧補償が行われ、この背圧補償によって圧力波補償の効率がさらに改善される。

本発明の利点は、時間的に２番目の部分噴射の噴射量に対する目標値が通例、低減されることである。これは内燃機関の排出に有利に作用し、同時に燃焼の際の騒音発生も比較的小さくなる。

本発明を以下、好ましい実施形態に基づいて説明する。ここから本発明のさらなる特徴および利点が明らかとなろう。

従来技術による、内燃機関に燃料を調量するための噴射システムの概略図であり、ここに本発明の適用することができる。 図１に示した電磁弁の制御持続時間の計算を詳細に示す図であり、これ自体は公知である。 本発明の方法の好ましい実施形態のフローチャートである。 圧力波補償の際の典型的な振幅誤差（図４ａ）および典型的な位相誤差（図４ｂ）を示す線図である。 本発明の装置の好ましい構成のブロック回路である。 シリンダ背圧を考慮した本発明の圧力波補償の典型的な時間経過を示す線図である。

図１は、特許文献２から公知の内燃機関の燃料調量システム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、所定の燃料量を所定の時点で調量されて受け取る。種々のセンサ４０が、内燃機関の動作状態を特徴付ける測定値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が導かれる。検出された測定値１５は、燃料調量ユニットの状態、例えば運転者意思を特徴付ける。制御装置２０は、これらの測定値１５および別のパラメータ２５から燃料調量ユニット３０に印加される制御パルス３５を計算する。

前記の内燃機関は、好ましくは直接噴射および／または自己着火型内燃機関である。燃料調量ユニット３０は様々に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、この分配ポンプでは電磁弁が燃料噴射の時点および／または持続時間を決定する。

さらに燃料調量ユニットはコモンレールシステムとして構成することができる。このコモンレールシステムでは公知のように高圧ポンプが燃料をリザーバで圧縮する。このリザーバから燃料が、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好ましくは電磁弁または圧電アクチュエータを有する。

制御装置２０はそれ自体公知のように、内燃機関に噴射される燃料量を計算する。この計算は種々の測定値１５、例えば回転数ｎ、機関温度、実際の噴射開始時点、および場合により車両の動作状態を特徴付ける他のパラメータ２５に依存して行われる。この他のパラメータは例えばアクセルペダル位置または環境空気の気圧および温度である。制御装置２０は所望の燃料量を、インジェクタの対応する制御パルスに変換する。

前記内燃機関ではしばしば、少量の燃料量が本来のメイン噴射の直前にシリンダに調量される。これにより機関の騒音特性を格段に改善することができる。この噴射はパイロット噴射と、本来の噴射はメイン噴射と呼ばれる。さらに少量の燃料量をメイン噴射の後に調量することができる。これはアフター噴射と呼ばれる。さらに個々の噴射をさらなる部分噴射に分散することができる。

このような燃料調量システムで問題なのは、電気操作弁が同じ制御信号でも異なる燃料量を調量することがあり得ることである。とりわけ燃料がちょうど調量される制御持続時間は、種々の要因に依存する。最小制御持続時間では噴射が行われるが、最小制御持続時間により短い制御持続時間では噴射が行われない。この最小制御持続時間は種々の要因、例えばインジェクタの温度、燃料位置、寿命、レール圧、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が既知でなければならない。

特許文献２にも同様に記載された、内燃機関への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で説明した要素には対応する参照符合が付してある。センサ４５ならびに図示しない他のセンサの信号が量設定部１１０に達する。量設定部１１０は、運転者意思に相当する燃料量ＱＫＷを計算する。この量信号ＱＫＷは結合点１１５に達し、この結合点の第２の入力端には第２の同期化部１５５の出力信号ＱＫＭが達する。第１の結合点１１５の出力信号は第２の結合点へ、そしてさらに制御持続時間計算部１４０印加される。第２の結合点の第２の入力端には、ゼロ量補償部１４２の信号ＱＫ０が印加される。両方の結合点１１５と１３０では量信号が好ましくは加算的に結合される。制御持続時間計算部１４０は、結合点１３０の出力信号に基づいて、燃料調量ユニット３０に対する制御信号を計算する。制御持続時間計算部１４０は、電気操作される弁に印加される制御持続時間を計算する。

発生器ホイール１２０には、センサ１２５により走査される種々のマーキングが配置されている。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、この実施例では４つのマーキングを有する。この発生器ホイールは好ましくはクランクシャフト上に配置されている。すなわち１機関回転ごとに、シリンダ数の２倍に相当する数のパルスが形成される。センサ１２５は対応する数のパルスを第１の同期化部１５０に送出する。

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ならびに第４の制御器１７４に信号を印加する。制御器の数はシリンダ数に相当する。次にこれら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４つの制御器の出力信号はゼロ量補償部１４２に達する。選択的に、第２の同期化部の出力信号をゼロ量補償部１４２に供給することもできる。この選択肢は破線により示されている。

ゼロ量補償部１４２が装備されていないこのような装置は、特許文献３に詳細に示されている。この装置は次のように動作する。種々の信号、例えば運転者意思を表す信号に基づいて、量設定部１１０は、運転者により希望されるトルクを提供するのに必要な燃料希望量信号ＱＫＷを決定する。運転者意思信号の他に、さらに別の信号を処理することもできる。とりわけ運転者意思信号の他に、回転数信号および種々の温度値と圧力値が処理される。さらに他の制御ユニットから、希望トルクおよび／または希望量を要求する信号を量設定部に通知することができる。このような他の制御ユニットは例えば、シフト過程中に機関のトルクを調整するトランスミッション制御部であって良い。

とりわけ燃料調量ユニット３０に公差があるため、希望された噴射量と実際に噴射される燃料量との間に偏差が生じる。ここでは内燃機関の個々のシリンダが、通例、制御信号が同じであって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、通例は量調整制御部（ＭＡＲ）により調整される。このような量調整制御部が図２の上部に概略的に示されている。量調整制御のために内燃機関の各シリンダには１つの制御器が配設されている。したがい第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が配設されている。ここでは１つの制御器だけを設け、これを個々のシリンダに交互に割り当てることもできる。センサ１２５と発生器ホイール１２０によって、第１の同期化部１５０は個々の制御器に対する目標値と実際値を決定する。ここでは発生器ホイールの公差調整のためと、ねじれ振動の補償のためにセンサ１２５の信号が特別にフィルタリングされる。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を形成する。

この量調整制御部は、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制御器として構成されている。１つのシリンダに公差のため比較的多くの燃料量が調量される場合、このシリンダに対しては負の燃料補正量ＱＫＭが運転者希望量ＱＫＷに対して加算される。１つのシリンダに比較的少ない燃料量が調量される場合、正の燃料補正量ＱＫＭが運転者希望量ＱＫＷに加算される。このような量誤差があると、回転が不均一になる。そのため回転数信号に振動が重畳され、その周波数はカムシャフト周波数および／またはクランクシャフト周波数の倍数に相当する。クランクシャフト周波数を伴う回転数信号におけるこの成分は回転不均一性を特徴付けるものであり、量調整制御部によってゼロに制御される。

量平均値誤差は、この量調整制御によっては補正できない。とりわけ、前記の最小制御持続時間以下では燃料が調量されないことによる誤差は、このような量調整制御によって補正できない。

車両がコースティング動作にあるとき、すなわち噴射が行われていないとき、内燃機関は個々のシリンダに噴射される燃料量に関して均等である。したがって回転数にはカムシャフト周波数の成分がないか、またはわずかしか存在しない。１つのシリンダＮでインジェクタの制御持続時間が緩慢に上昇されると、前記の最小制御持続時間より上でこのシリンダＮへの噴射が行われる。これにより燃料不均一性が生じ、これがさらに回転不均一性を引き起こす。とりわけ回転数信号には、カムシャフト周波数の倍数を伴う振動が発生する。このカムシャフト周波数成分は量調整制御部により識別される。

シリンダＮに対応する制御器が補正値を決定する。量調整制御部の補正値が存在する場合、ゼロ量補償部１４２が、ゼロ量とは異なる噴射量が噴射される制御持続時間ＡＤ０（Ｎ）を識別する。対応する値ＡＤ０（Ｎ）が記憶され、後の調量の際にシリンダＮの制御持続時間の補正に使用される。図２には、値ＡＤ０（Ｎ）が補正値ＱＫ０の形成のために使用されることでこれが示されている。

さらに特許文献２から、内燃機関の燃料調量システムを制御するための方法および装置が公知であり、ここではインジェクタのドリフトがそれ自体公知のゼロ量較正によって適合され、補償される。この方法では、少なくとも１つの電気操作弁の制御持続時間が、初期値から始まって延長または短縮され、燃料がちょうど噴射されるときの制御持続時間が求められる。信号の変化が発生するときの制御持続時間が最小制御持続時間として記憶される。この用の信号として回転均一性を特徴付けるパラメータ、λゾンデの出力信号またはイオン流ゾンデの出力信号が使用される。

図３は、本発明の第１の実施形態によるフローチャートを示す。そこに示されたルーチンは、第１の学習フェーズ３００と、これに続く第２の学習フェーズ３０５からなる。

図示のルーチンのスタート３１０後に、学習フェーズ１’、３００で内燃機関（ＢＫＭ）の個々のシリンダｎで個々のテスト噴射ＴＥが制御される３１５。このテスト噴射は多くの場合、パイロット噴射に相当するが、アフター噴射または他の可能な部分噴射でも良い。このテスト噴射３１５によって、ステップ３２０でそれ自体公知のようにゼロ量較正（ＮＭＫ）が実施される。これは、最小制御持続時間Ｔ＿ＮＭＫが存在するまで行われる３２５。このことはプログラムループによって表されている。

したがって学習フェーズ１’、３００では、従来技術によるＮＭＫ（すなわち個々のパイロット噴射ごとに）がまず完全に学習され、このとき通例のように、インジェクタ量調整（ＩＭＡ）ならびにシリンダ背圧補償の補正を考慮することができる。

インジェクタ量調整を実施するための方法および装置は、例えば特許文献４に記載されている。インジェクタ量調整では一般的に、インジェクタの製造に起因する、およびそれぞれのインジェクタ形式に依存する構造公差が、制御電圧が同じであってもインジェクタの個別の噴射量を異ならせるという知識を基礎とする。したがってすでに製造されたインジェクタにインジェクタ調整が施される。このインジェクタ調整では、個別のインジェクタが制御され、制御持続時間または制御電圧に対する補正データが求められ、個々のインジェクタの噴射量における個別差が調整される。前記の補正データは好ましくは、各個別のインジェクタに配置されたデジタルデータメモリにファイルされ、これによりそれぞれのインジェクタを機関制御部により個別に制御することができる。

インジェクタを制御するための制御持続時間の計算は、噴射量、レール圧、および制御持続時間の関係を含む量特性マップによって行われる。ここでインジェクタ調整は、噴射量が制御持続時間に測定可能に依存している特性マップ領域でだけ実施することができる。

前記インジェクタ量調整（ＩＭＡ）方法は、好ましくは本発明に適用される。

同様に公知の背圧補償方法は特許文献５に記載されている。すでに述べたように噴射量誤差は実質的に、噴射される際の燃焼室圧に噴射量が依存するためである。パイロット噴射および／またはアフター噴射の際の燃焼室圧は、メイン噴射が行われる際の燃焼室圧から格段に異なる。とりわけ空気力学的に制御される噴射システム、例えば電気制御が行われ、制御室を備えるコモンレールインジェクタでは、ニードル開放特性がノズルニードルにおける力平衡に依存する。この力平衡は、実質的に制御室の圧力と燃焼室圧により決定され、インジェクタが閉鎖しているときのノズルニードルにおけるシリンダ圧により付加的に影響を受ける。ここでシリンダ背圧が高ければ、ノズルの開放特性が支援される。すなわち同じ電気制御の下では、噴射が時間的に早期に開始する。別の側面では、噴射速度が背圧に依存する。すなわち背圧が高いと、最大噴射速度が低下する。なぜならレール圧と前記背圧との圧力差が小さくなるからである。シリンダ圧を考慮することにより、調量精度を高めることができる。このことは、噴射量を入力パラメータとして有する量補正関数が正しい動作点で動作するという利点をさらに有する。

前記の値Ｔ＿ＮＭＫに基づいて、次に第２の学習フェーズ２’、３０５に移行する。この第２の学習フェーズ３０５では、本実施例でまず問い合わせ３３０と対応するプログラムループによって、内燃機関ＢＫＭのコーティング動作が存在するまで待機される。この動作モードが存在すると、ステップ３３５によりそれ自体公知のように、ＴＥ１からＴＥ２への圧力波作用のための圧力波補償（ＤＫＷ）またはＤＫＷ計算が実施される。このとき特許文献１に記載の方法を適用することができる。

ステップ３３５で計算された圧力波補償の値に基づき、ステップ３４０で再び個別のシリンダｎで２つのテスト噴射ＴＥ１とＴＥ２が、第１の学習フェーズ３００で得られた制御持続時間Ｔ＿ＮＭＫにより行われる。付加的にステップ３４５で、２つのテスト噴射ＴＥ１とＴＥ２の全体噴射量ＭＥ＿ＧＥＳ＝ＭＥ（ＴＥ１）＋ＭＥ（ＴＥ２）がゼロ量較正の原理にしたがい求められる。

この点で、ステップ３３５でのＤＷＫの計算は、ＤＷＫで求められた補正が、テスト噴射ＴＥ１とＴＥ２の際に考慮されるようにステップ３４０に作用することに注意すべできある。ここで詳細には、第２のテスト噴射ＴＥ２は、制御持続時間Ｔ＿ＮＭＫ＋ＤＷＫ補正（後者は制御持続時間に換算される）により実施される。

後続のステップ３５０ではＳＯＬＬ−ＩＳＴ比較が行われる。ここでは求められた実際量ＭＥ（ＴＥ１＋ＴＥ２）＿ｇｅｍが目標量ＭＥ（ＴＥ１＋ＴＥ２）＿ｂｅｒに一致するか否か、すなわちこれら２つのパラメータの差Δがゼロに等しいか、または少なくとも経験的に設定された閾値内でゼロに近いかが検査される。否定の場合には、ステップ３５５で新たな補正値ＫＷが圧力波補償のために反復的に計算され、決定される。肯定の場合にはステップ３６０にジャンプし、ここで目下の補正値ＫＷ＿ａｋｔｕｅｌｌが最終的に前記ＥＥＰＲＯＭに記憶される。したがって暖機された内燃機関の動作、または基礎となる自動車の走行動作における通常の圧力波補償で使用される。

したがって学習フェーズ２’、３０５では、両方のテスト噴射が、前にすでに学習フェーズ１で求められたドリフト補正を使用して実施される。ここでも津状のようにＩＭＡの補正とシリンダ背圧補償を考慮することができる。付加的に時間的に最初のパイロット噴射が時間的に第２のパイロット噴射に作用する圧力波の補償を計算し、結果を適用することができる。ここで圧力波補償は従来技術に従って計算されるが、この圧力波補償が本発明では複数のパイロット噴射の較正の際に使用されることを強調しておく。

すでに説明したように、２つのパイロット噴射の全体噴射量はＮＭＫの原理にしたがい求められる。すなわちそれ自体公知のように回転信号、酸素信号および／またはイオン流信号から求められる。圧力波補償に対するそれぞれの補正値の計算には、本発明により提案された方法では、すでに学習した補正値が使用される。

本発明の記述の基本原理に加えて、較正工程で変化する調整パラメータならびに圧力波補償へのフィードバック経路については種々の変形実施形態が可能であり、それらのうちの３つの変形実施形態を詳細に説明する。

１．振幅誤差
種々の較正シーケンスが、圧力波補償で主な誤差は振幅誤差である（図４ａ参照）という前提から出発する。図４ａには、測定された圧力波経過４００が調整パラメータとして、ならびに前記のフィードバック経路での圧力波補償で生じた圧力波経過４０５が対照として示されている。強調された曲線区間４１５では、２つの曲線４００、４０５間に振幅差４１０が存在している。この振幅誤差を考慮するために、２つのテスト噴射ＴＥ１、ＴＥ２の時間的間隔を固定し、第２のテンスと噴射の制御持続時間が変化された。このことは実質的に圧力波振幅の変化につながる。圧力波補償へのフィードバック経路が、波状の量変化の振幅を考慮する際にセットされる。

前記の振幅誤差の可能な原因は、通例、液圧系検査台で検査オイルにより実施される圧力波補償を測定する際の通常の措置である。真のディーゼル燃料と検査オイルとの間の減衰差が振幅誤差の原因となる。

２．位相誤差
択一的に本発明は、圧力波補償の位相誤差（図４ｂ）を方法により学習することを可能にする。このために２つの部分噴射またはパイロット噴射の制御持続時間を固定し、２つの分者間の時間間隔を変化させ、それにより位相シフトされた３つの圧力波経過４２０，４２５および４３０が得られた。２つの曲線４２５，４３０間には図示の位相差４３５が生じている。対応して、位相を考慮する圧力波補償へのフィードバック経路が選択される。

前記の位相誤差の可能な原因は、位相に関しての圧力波補償への入力パラメータとして、２つの噴射間に電気的差が作用していることであり、この電気的差は例えば制御装置で既知である。しかし真の圧力波に対しては、圧力波の液圧的差が重要である。インジェクタの老化によって、圧力波補償の適用での基礎となる電気的差から液圧的差への転換が老化した状態では有効でなくなり、これにより位相誤差が発生する。

３．周波数誤差
２つのテスト噴射ＴＥ１とＴＥ２の間の時間的間隔を適切に変化することにより、量変動の周波数または圧力波の周波数を求めることができる。すなわちゼロ通過からの間隔、または２つの最小値／最大値（ＭＩＮ／ＭＡＸ）ピークの間隔に基づいて求めることができる。ここで変形実施形態２（位相誤差）との相違は、この間隔が全体噴射量の目標値の方向に反復されないことである。むしろ量変動または圧力波の周波数を検出するために、それぞれ全体噴射量が測定されるこの間隔のパラメータ領域が変化される。圧力波補償では対応して、周波数を考慮するフィードバック経路が選択される。

前記の周波数誤差に対する可能な原因は、圧力波の周波数がとりわけ燃料供給管路における燃料温度およびレール圧に依存していることであり、この２つのパラメータは不正確にしか既知でないこれらのパラメータに対しては、詳細には以下のことが当てはまる。

ａ．圧力波の周波数を検出するために温度が、従来技術では燃料温度（そのセンサは高圧ポンプの供給路にある）と冷却剤温度との混合温度として形成される。管路における真の温度は、前記の構成によるシミュレーションにより、とりわけ動的運転時においては粗く近似できるだけである。

ｂ．管路のレール圧はレール圧センサにより既知であるが、ここではセンサ位置における圧力が管路の圧力に等しいと仮定されている。このことは、レールにおける圧力変動および絞り損失を無視した場合に近似的に有効である。レール圧センサの個別のセンサ誤差は、圧力波補償の公差全体に付加的に作用する。

図５には、ここに該当する噴射システムの本発明による制御装置の好ましい実施形態のブロック回路図が示されている。そこに示された構造は好ましくは、図示しない内燃機関の制御ユニットに含まれている。とりわけこの構造は、対応する方法を実施するためのプログラムとして構成されている。

以下に説明するこのような装置の運転方法はとりわけ、第１のテスト噴射が後続の第２のテスト噴射に及ぼす影響、および第２のテスト噴射が直後に続くメイン噴射に及ぼす影響を補正するためのものである。とくに有利な構成では、第２のテスト噴射がメイン噴射に及ぼす影響が補正される。

以下、メイン噴射の量ＱＫＨＥを補正する例を説明する。量設定部２００が、メイン噴射時の噴射量を表す信号ＱＫＨＥを決定する。この信号は結合点２０５に印加される。結合点２０５の第２の入力端には同様に、量調整制御部２０７の出力信号が正の符号で印加される。結合点２０５の出力信号は正の符号で第２の結合点２１０に達し、さらに最大選択部２１５に印加される。最大選択部２１５の出力信号は特性マップ２２０に印加される。この特性マップ２２０は、量パラメータおよび例えば燃料圧のような別のパラメータからインジェクタに対する制御持続時間を決定する。

結合点２１０の第２の入力端には、切換手段２３０の出力信号が負の符号で印加される。この切換手段はゼロ値設定部２３８の出力信号または結合点２４０の出力信号を結合点２１０に選択的に導く。切換手段２３０には補正制御部２３５から制御信号が印加される。結合点２４０は好ましくは、基本値設定部２４５の出力信号と重み係数設定部２６０の出力信号を乗算結合する。

重み係数設定部２６０には、量設定２００の出力信号ＱＫＨＥとレール圧センサ１４５の出力信号Ｐが供給される。基本値設定部２４５は、圧力センサ１４５の出力信号Ｐと、結合点２５０の出力信号を処理する。結合点２５０には量設定２００から、２つのテスト噴射間の間隔ＡＢＶＥ１に相当する信号が供給される。さらに結合点２５０には、温度補正部２５５により決定された補正係数が供給される。温度補正部２５５は、温度センサ１７８の出力信号Ｔと、レール圧センサ１４５の出力信号Ｐを処理する。

最小値設定部２７０には、圧力センサ１４５の出力信号と、結合点２５０の出力信号が供給される。この信号は切換手段２８０に達し、この切換手段の第２の入力端には最小値設定部２８５の出力信号が印加される。切換手段２８０は２つの信号を、補正制御部２３５の制御信号に依存して最大選択部２１５の第２の入力端にさらに導く。

とくに有利な構成では、時間的に第１の部分噴射に先行する第２の部分噴射の影響が考慮される。この実施形態は破線により示されている。別の基本値設定部２４５ｂは、圧力センサ１４５の出力信号Ｐと、結合点２５０ｂの出力信号を処理する。結合点２５０ｂには、量設定２００から、補正すべき部分噴射と、その間隔が考慮される部分噴射との間の間隔ＡＢＶＥ２を表す信号が供給される。基本値設定部２４５の出力信号は、さらなる結合点２４８で推定部２４６の信号と結合される。この推定部は、中間記憶された噴射によって推定された影響を考慮する。

量設定２００には、メイン噴射の噴射すべき燃料量ＱＫＨＥが、例えば運転者意思および回転数のような種々の動作パラメータに依存してファイルされている。これらの値は結合点２５０で、量調整制御部２０７の出力信号分だけ補正される。量調整制御部２０７は、すべてのシリンダが全体トルクに対して同じトルクを出力することを保証する。量調整制御部により、インジェクタにおける不均等なトルクにつながる噴射される燃料および／または燃焼への影響のばらつきが補償される。

このようにして形成されたメイン噴射に対する噴射すべき燃料量ＱＫＨＥは、圧力変動の影響をテスト噴射に基づき補償する補正値により補正される。補正値は実質的に基本値と、結合点２４０で乗算結合される重み付け係数とからなる。

基本値は、好ましくは特性マップとして構成された基本値設定部２４５にファイルされている。基本値は、基本値設定部２４５の特性マップから、レール圧Ｐと、２つのテスト噴射間の補正された間隔ＡＢＶＥ１に依存して読み出される。好ましくは基本値と間隔との関係は、圧力変動から影響を受ける周期的な関数を調整する。基本値設定部２４５は実質的に、圧力変動の周波数を考慮する。

さらに過去の部分噴射の影響を考慮する場合、これら考慮すべき２つの部分噴射に対して２つの基本値が形成される。好ましくは加算結合により形成された基本値が対応して使用される。

重み付け係数は、同様に特性マップとして構成された重み付け係数設定部２６０により、レール圧Ｐと、噴射を補正すべき場合の噴射すべき燃料量とに依存して設定される。重み付け係数設定部は実質的に、圧力変動の振幅を考慮する。続いて２つの値が乗算される。

この実施形態では基本値が、レール圧Ｐと、２つの部分噴射間の補正された間隔ＡＢＶＥ１を表すパラメータとに基づいて設定される。重み付け係数は、レール圧Ｐと、噴射を補正すべき場合の噴射すべき燃料量とに基づいて設定される。

スイッチ２３０によって、関数以外の特定の動作状態における補正をセットすることができる。補正が行われないこの動作状態では、ゼロ値設定部２３８により値０が補正値として設定される。

２つの部分噴射間の間隔ＡＢＶＥ１が温度に依存して補正されると有利である。このために温度補正部２５５には、対応する補正係数がレール圧Ｐおよび／または温度Ｔに依存してファイルされている。この補正係数と間隔ＡＢＶＥ１が、結合点２５０で乗算される。対応して間隔ＡＢＶＥ２の補正が結合点２５０ｂで行われる。

温度として好ましくは、適切なセンサにより検出される燃料温度が使用される。このようにして補正された、メイン噴射に対する燃料量ＱＫＨが、最大選択部２１５で最小燃料量と比較される。この最小燃料量は、レール圧と、それぞれの部分噴射間の間隔ＡＢＶＥ１および／またはＡＢＶＥ２とに依存して最小値設定部２７０の特性マップから読み出される。

特性マップからのレール圧Ｐと、好ましくは温度補正された２つの部分噴射の間隔に依存して、補正量の基本値が計算される。特性マップ２４５は、燃料温度が一定の場合において、レール圧と２つの部分噴射の間隔の関数として、先行する噴射を伴う噴射量と、先行する噴射のない燃料量とのオフセットを含んでいる。基本値は、圧力変動、すなわち補正量と、２つの部分噴射の時間的間隔との関係性を考慮する。ここでこの補正の時間的経過はわずかであるがレール圧にも依存する。

この特性マップはポンプ検査台および／または機関検査台で、それぞれの圧力に典型的な噴射量ないし噴射時間について求められる。量設定部２００により求められた間隔は、同様に特性マップからレール圧と燃料温度に依存して読み出される補正係数により補正され、基本特性マップの基準温度に正規化される。この特性マップは好ましくは燃料データから導出されるか、または同様に検査台で測定される。このようにして補正された間隔は入力量として、基本値を計算するための特性マップに使用される。

基本特性マップから計算された補正量は引き続き、レール圧および補正すべき噴射の噴射量に依存して特性マップがファイルされている重み付け係数設定部２６０からの重み付け係数と乗算され、これにより、基本特性マップで考慮された噴射量から偏差する噴射量に補正量が適合される。この特性マップは同様に、２つの部分噴射間の１つまたは２つの固定の間隔ＡＢＶＥ１について検査台で決定される。これらの間隔は、この間隔において量最大値および／または量最小値が基本特性マップに発生するよう選択される。

このようにして求められた補正値は先行する噴射がない場合の噴射に対するオフセットを表し、結合点で所望の噴射量２１０から減算され、最大値選択部２１５に供給される。最大値選択部２１５ではこの値が、最小値設定部２７０の特性マップから読み出される最小量と比較される。この最小量も同様に、レール圧および２つの部分噴射の間隔に依存して計算される。特性マップを求めるために、インジェクタの制御持続時間が、それぞれのレール圧に対して最小の制御持続時間にセットされる。

上記の本発明の方法は、図５に示した装置の変形実施例によって実現される。ここでは前記学習フェーズが、後で説明するフィードバック経路によって実現されている。

図５には、本発明のフィードバックの前記３つの変形実施例が示されている。実際にはすべての誤差類型が発生するから、本実施例では、任意のエラーに対する走査介入の実際的実現を示す。とりわけ以下では、可能なすべての誤差類型に対し、例として振幅誤差を前提とする。他のエラーまたは混合エラーの場合、図示のインタフェースとは別のインタフェースを圧力波補償に使用すると有利である。

図３のステップ３５０の検査で、正の制御偏差が確定されると、すなわち２つのテスト噴射ＴＥ１とＴＥ２の測定された噴射量が前もって設定した目標量よりも大きければ、正の補正値が計算され２９２、この値が構造体２６０（図５）の出力と結合点２９０で結合される。この結合点２９０は、加算結合、乗算結合を行うことができ、または特性曲線に基づき他の複雑な結合を行うこともできる。測定された噴射量を前記のように上昇すると、後の論理結合２４０で拡大された結果が得られ、後の論理結合２１０の出力端では符号が負であるので結果が減少する。これにより、生じる制御持続時間も同様に減少する。したがってこれに続く較正シーケンスでは、ステップ３４５（図３）で噴射量が減少される。

前記の反復は、図３に示された基準３５０が満たされるまで実施され、満たされた場合にはステップ３６０に移行する。

位相誤差の場合、フィードバック２９６は択一的にブロック２００の後で結合２９４によって行うことができ、これにより前記の間隔ＡＢＶＥ１が設定される。これにより後続の論理結合点２５０の結果が変動し、エレメント２４５，２４９，２４０，．．を介して最終的に行われる結合点２１０の結果も変動する。

生じている誤差が未知の場合、または複数の誤差形式が同時に発生している場合、フィードバック２９９を結合点２４０の出力に、後続の論理結合点２９８で割り当てると有利である。このような結合は加算的、乗算的、または前記のように複雑に行うことができる。このような構成も同様に、結合点２１０を介して前記の反復プロセスを実施する。

図６には、時間的に順次連続する２つのテスト噴射ＴＥ１とＴＥ２の典型的時間経過が示されており、ここではそれぞれ前記の「背圧補償」が実施される。図示の線図には、図示しない噴射システムの電気制御信号がクランクシャフト角（ＫＷ角）に依存してプロットされている。付加的に上死点（ＯＴ）も示されている。「上死点」とは、ピストンが軸方向の運動を実施しない内燃機関のクランクシャフトの位置を言う。上死点の位置は、クランクシャフト、コンロッドおよびピストンの幾何形状により一義的に決定される。ここでは（ピストン上側がシリンダヘッドの近傍に存在する）上死点（ＯＴ）と、（ピストン上側がシリンダヘッドから離れた）下死点（ＵＴ）とが区別される。

テスト噴射ＴＥ１は、ここでは２つの制御信号成分６００，６０５から合成される。成分６００は、前記背圧補償に基づく補正項であり、第２の成分６０５は、ゼロ量較正（ＮＭＫ）から生じる項であり、時間的長さＴ_ＮＭＫを有する。このパラメータＴ_ＮＭＫは、従来技術による前記ＩＭＡならびに上記制御持続時間特性マップを含む。

時間遅延Ｄ_{ＴＥ１、ＴＥ２}の後、ここでは第２に部分噴射ＴＥ２が行われる。制御信号は、背圧補償から生じる第１の補正項６００’と、ゼロ量較正から生じる第２の項６０５’から合成される。ハッチングにより、項６００と６００’、または６０５と６０５’が同じである必要のないことが示されている。

第１のテスト噴射ＴＥ１との相違点として、制御信号が、圧力波補償（ＤＷＫ）から生じた別の補正項６１０を含んでいる。この補正項６１０もフィードバックによる上記の反復を含んでいる。制御成分６１０は、本実施例ではＫＷ角が１０゜のときに終了する。

最後に、前記方法および装置は、３つ以上の部分噴射にも容易に一般化することができることを強調しておく。なぜなら同じ原理を、３つ以上の噴射に適用することができ、第３のテスト噴射を使用した第３の学習フェーズを実施すればよいだけだからである。

Claims (11)

1. 時間的に連続する少なくとも２つの部分噴射が圧力波補償によって補償される、内燃機関の噴射システムの制御方法において、
   内燃機関の１つのシリンダで少なくとも２つのテスト噴射を、互いに所定の時間間隔を以て行い、
   少なくとも２つのテスト噴射の全体噴射量を求め、
   求めた全体噴射量と予期される全体噴射量との差を、圧力波補償の誤差と仮定し、そこから圧力波補償に対する補正値を決定する、ことを特徴とする方法。
2. 少なくとも２つのテスト噴射を行う際に、前もってゼロ量較正によって求めたドリフト補正を適用することを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 少なくとも２つのテスト噴射の前記全体噴射量を求める際に、前もってゼロ量較正によって求めたドリフト補正を適用することを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 少なくとも２つのテスト噴射を、内燃機関のコースティング動作時に実施することを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. 圧力波補償に対する前記補正値は、求められた全体噴射量が少なくとも２つのテスト噴射の目標噴射量の和になるまで少なくとも１つの制御パラメータを変化することにより変化されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 前記得られた補正値が、内燃機関の噴射システムまたは制御装置の不揮発性メモリに記憶され、内燃機関の暖機運転時または自動車の走行時に圧力波補償に適用されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. 第１の学習フェーズ（３００）で第１のテスト噴射を行い（３１５）、このときにゼロ量較正を実施し、
   少なくとも第２の学習フェーズ（３０５）で少なくとも第２のテスト噴射を、前記第１の学習フェーズ（３００）で得られた最小制御持続時間を考慮して行い、
   該第２の学習フェーズでは、前記第１のテスト噴射の前記第２のテスト噴射に対する圧力波作用を圧力波補償（３４０）し、２つのテスト噴射の全体噴射量をゼロ量較正によって求める（３４５）ことを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 圧力波補償を行う際の調整量として、振幅誤差および／または位相誤差および／または周波数誤差を考慮することを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の方法。
9. 時間的に連続する少なくとも２つの部分噴射が圧力波補償によって補償される、内燃機関の噴射システムの制御装置において、
   少なくとも２つのテスト噴射の測定された噴射量と、少なくとも２つのテスト噴射の全体噴射量の所定の目標量との差を補正値として求める補正手段（２９２，２９６，２９９）が設けられていることを特徴とする制御装置。
10. 計算された補正値を少なくとも１つの結合（２９０，２９４，２９８）によって、噴射システムの制御装置に供給し、生じる制御持続時間を変化させることを特徴とする請求項９に記載の装置。
11. 前記少なくとも１つの結合（２９０，２９４，２９８）は、加算的または乗算的に、または特性曲線に基づき行うことを特徴とする請求項１０に記載の装置。

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