JP5192915B2 - ディーゼル燃料の品質を検出するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、少なくとも１つのシリンダのシリンダ圧力経過を検出するための装置を備えるディーゼル内燃機関のためのディーゼル燃料の品質を検出する方法に関する。

ディーゼル内燃機関用の燃料の品質は、実質的に着火遅れおよび燃焼速度により特徴付けられる。着火遅れとは、機関のシリンダへの噴射開始から空気燃料混合気が実際に燃焼開始するまでの時間である。着火遅れは種々の要因に依存しており、とりわけ燃料の着火容易性（セタン価により表される）に依存するが、内燃機関の動作パラメータ、例えば燃焼室の温度、燃焼室の圧力、および混合気形成の形式に依存する。混合気形成は例えばノズル（燃料噴射流における滴サイズの分布）または空気供給（例えばインテークでの傘弁、接線方向の通流チャネル、ピストンヘッドの形状等）の影響を受ける。燃焼速度とは、燃料空気混合気が燃焼する速度であり、例えば燃焼開始から所定の燃焼代謝に達するまでの時間である。

従来技術からは、内燃機関の運転中に使用される燃料の品質を検出することのできる方法は公知でない。

本発明の課題は、使用される燃料の燃料品質に対する尺度を送出する方法を提供することである。

この課題は本発明により、少なくとも１つのシリンダのシリンダ圧力経過を検出するための装置を備えるディーゼル内燃機関のためのディーゼル燃料の品質を検出する方法によって解決される。ここではシリンダ圧力経過から、燃料品質を表す燃焼プロセスパラメータが検出される。このプロセスパラメータは有利には、噴射時点と燃焼重心との間隔、および／または噴射時点と熱経過最大値の発生時点との間隔である。両方のパラメータは十分な精度を以てシリンダ圧力経過から、および場合により測定またはモデル化された別のパラメータから検出することができる。これらのプロセスパラメータは有利には内燃機関の環境条件に依存して、とりわけ環境温度および／または環境圧および／または機関温度および／または内燃機関の補助ユニットによる付加的トルク需要に依存して補正値分だけ補正される。この手段により、品質検出の再現性が向上する。

品質を検出することで動作パラメータを、例えば特性マップ切り替え、一定パラメータの変更等を行うことによって種々異なる燃料品質に適合することができる。燃料品質は、自動車の燃料補給の際に運転者が気付くことなく補償することができる。着火遅れも燃焼速度も考慮するシリンダ圧力特徴を使用することによって、燃料品質が推定される。

プロセスパラメータの検出は有利には定義された周辺条件の下でのテスト運転中に行われる。ここで定義された周辺条件は、クランクシャフト回転数および／または負荷および／または充填圧および／または排気ガス還元率および／または噴射圧を含む。これらの手段により、障害量が品質検出に及ぼす影響が低減される。

有利にはテスト運転中に単純噴射が中止される。このことによってディーゼル燃料の品質が観察されるプロセスパラメータに及ぼす影響が特に良好に検出される。

冒頭に述べた課題は、本発明の方法を実施するための装置、とりわけ制御装置または内燃機関によっても解決される。さらにコンピュータを本発明の方法を実施するための手段として機能させるコンピュータプログラムによっても解決される。

次に、図面を参照しながら本発明の実施例について説明する。図１は、本発明による方法の実施例のフローチャートを示す。

以下の実施例に対しては内燃機関として直接噴射型ディーセル機関を前提とする。この直接噴射型ディーセル機関は、少なくとも１つのシリンダのシリンダ圧力経過を検出するための装置を有する。この装置は例えばシリンダのシリンダ圧力センサとすることができる。しかし同様に、シリンダ圧力経過を例えば回転数信号を介しモデルベースで検出することも可能である。内燃機関はテストモードで運転される。テストモードは燃料検出モード（ＦＤＭ）とも称され、内燃機関は定義された周辺条件の下で、例えば所定の回転数、所定の負荷、所定の充填圧、所定の排気ガス還元率、所定の噴射圧等の下で運転される。

テストモードの所定の動作状態は、燃料の規則的なコントロールを可能にするため、車両の全寿命で頻繁に走行される状態とすべきである。したがって例えばアイドリングまたは下方の部分負荷領域が動作状態として非常に有意義である。しかし理論的には別の頻繁に発生する回転数／負荷点もテストモードとして可能である。テストモードで検出された燃料品質に対する値は、入力量として所期のアプリケーション適合のために、例えば制御開始、レール圧、排気ガス還元率等のための補正特性マップによって使用される。

シリンダ圧力経過はテストモードで、直接噴射型ディーセル機関の所定の動作状態（燃料検出モード、ＦＤＭ）として評価される。評価の際には、着火遅れと燃焼速度の組合わせを表す指標が選択される。その目的は、特徴的燃料係数を形成することである。以下の指標がこの基準を満たす。
１． 噴射時点ＳｏＥと燃焼重心ＭＦＢ５０との間隔Ｔ＿ＭＦＢ５０。
２． 噴射時点ＳｏＥと熱経過最大値ｄＱｍａｘの発生時点との間隔Ｔ＿ｄＱｍａｘ。

内燃機関はテストモード中に常に同じ環境条件の下で運転されるわけではないから、検出された間隔Ｔ＿ＭＦＢ５０とＴ＿ｄＱｍａｘを補正する必要がある。補正パラメータは、環境温度、環境圧力、機関温度、および車両の負荷（例えばエアコン、照明等）による付加的なトルク需要である。

図１は、本発明による方法の実施例のフローチャートを示す。ステップ２０１でまずテストモードに切り替えられ、これに続いてステップ２０２でシリンダ圧力経過が測定される。ステップ２０３でシリンダ圧力経過が評価され、ステップ２０４でこのシリンダ圧力経過の評価から噴射時点ＳｏＥ、燃焼重心ＭＦＢ５０、熱経過最大値ｄＱｍａｘが検出され、ならびに噴射時点ＳｏＥと燃焼重心ＭＦＢ５０との間隔Ｔ＿ＭＦＢ５０、および噴射時点ＳｏＥと熱経過最大値ｄＱｍａｘの発生時点との間隔Ｔ＿ｄＱｍａｘが検出される。ステップ２０５でこれら検出された指標は、前もってステップ２０６で検出された補正値に基づいて補正される。ステップ２０５で行われたＳｏＥ、ＭＦＢ５０、ｄＱｍａｘならびにＴ＿ＭＦＢ５０およびＴ＿ｄＱｍａｘに対する補正値によってステップ２０７では燃料特性についての値が再計算される。

本発明による方法のフローチャートである。

Claims (7)

1. 少なくとも１つのシリンダのシリンダ圧力経過を検出するための装置を備えるディーゼル内燃機関のためのディーゼル燃料の品質を検出する方法において、
   シリンダ圧力経過から燃料品質を表す燃焼プロセスパラメータが検出され、
   内燃機関の環境条件に依存して前記燃焼プロセスパラメータは補正値だけ補正され、
   前記燃焼プロセスパラメータは、噴射時点（ＳｏＥ）と燃焼重心（ＭＦＢ５０）との間隔、および、噴射時点（ＳｏＥ）と熱経過最大値（ｄＱｍａｘ）の発生時点との間隔（Ｔ＿ｄＱｍａｘ）である、
   ことを特徴とする方法。
2. 請求項１記載の方法において、
   前記補正値は、環境温度または環境圧力または機関温度または内燃機関の補助ユニットによる付加的なトルク需要に依存して検出される、ことを特徴とする方法。
3. 請求項１または２記載の方法において、
   前記燃焼プロセスパラメータの検出は、テスト運転中に規定の周辺条件の下で行われる、ことを特徴とする方法。
4. 請求項３記載の方法において、
   前記規定の周辺条件は、クランクシャフト回転数または負荷または充填圧または排気ガス還元率または噴射圧または噴射開始を含む、ことを特徴とする方法。
5. 請求項３または４記載の方法において、
   テスト運転中には単純噴射が中止される、ことを特徴とする方法。
6. 少なくとも１つのシリンダのシリンダ圧力経過を検出するための装置を備えるディーゼル内燃機関のためのディーゼル燃料の品質を検出する装置において、
   シリンダ圧力経過から燃料品質を表す燃焼プロセスパラメータを検出する手段と、
   内燃機関の環境条件に依存して前記燃焼プロセスパラメータを補正値だけ補正する手段と、を有し、
   前記燃焼プロセスパラメータは、噴射時点（ＳｏＥ）と燃焼重心（ＭＦＢ５０）との間隔、および、噴射時点（ＳｏＥ）と熱経過最大値（ｄＱｍａｘ）の発生時点との間隔（Ｔ＿ｄＱｍａｘ）である、
   ことを特徴とする装置。
7. プログラムをコンピュータで実施する場合に、請求項１から５までのいずれか一項記載のステップを実施させるプログラムコードを備えたコンピュータプログラム。

Images