JP6605362B2 - 点火流体インジェクタを機能点検するための方法および制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、点火流体インジェクタを機能点検するための方法に関する。本発明はさらに、当該方法を実行するための制御装置に関する。

実践から、一方ではディーゼルのような液体燃料を燃焼でき、他方では天然ガスのような気体燃料を燃焼できる、いわゆる二元燃料エンジンが知られている。そのような二元燃料エンジンのガス運転モードでは通常、希薄なガス・空気混合気がエンジンのシリンダ内に導入され、同様にシリンダ内に導入される点火流体の点火エネルギーによって点火される。それに応じて、二元燃料エンジンは点火流体噴射システムを有し、点火流体噴射システムは、複数のシリンダに共通の点火流体吐出ポンプと、複数のシリンダに共通の点火流体貯蔵ユニットと、複数のシリンダに個別の点火流体インジェクタとを含む。その際点火流体は、一般的には、ピストンのいわゆる上死点の直前で、それぞれのシリンダの燃焼室に導入される。

燃焼残りによるあるいは点火流体供給部での予期しない欠陥による点火流体インジェクタの破損あるいは詰まりによって、エンジンのシリンダへの点火流体噴射が停止しかねない。ガス運転モードでは、これによって、該当するシリンダ内での燃焼の中断が起こりかねない。それからこれによって、二元燃料エンジンの出力低下が引き起こされる。それゆえ、点火流体インジェクタの機能性を点検することが重要である。

独国特許出願公開第１０２００８００７３２５号明細書

特許文献１から、二元燃料エンジンの点火流体インジェクタの点検方法が知られている。従来技術から知られるこの方法では、点火流体インジェクタを機能点検するために、液体燃料運転モード、特にディーゼル運転モードで二元燃料エンジンが運転され、少なくとも１つの点火流体インジェクタが点火流体をエンジンのシリンダに噴射し、１つあるいは複数の点火流体インジェクタの噴射開始および／あるいは点火タイミングが、燃料点火タイミングからずれて調節され、点火流体インジェクタを機能点検するために、点火プロセスが評価される。この方法は、特に二元燃料エンジンが液体燃料運転モードで運転され、それに従って稼働する場合にのみ、実行可能である。特許文献１から知られる方法では、停止中のエンジンの点火流体インジェクタの欠陥のない機能性を点検することは不可能である。以上のことから、本発明の課題は、点火流体インジェクタを機能点検するための新式の方法および制御装置を提供することである。

この課題は、請求項１に記載の方法によって解決される。本発明に従えば、まず点火流体噴射システムの点火流体インジェクタがすべて最小限に通電され、さらに点火流体吐出ポンプは、点火流体貯蔵ユニット内で規定の圧力が発生するように運転され、このプロセスで基準圧力として点火流体貯蔵ユニットの圧力および／あるいは基準吸入スロットル位置として点火流体吐出ポンプの吸入スロットル位置が測定される。それに引き続いて第１点火流体インジェクタでは規定の時間の間、通電が増大されるが、他のすべての点火流体インジェクタでは最小限の通電が変わらず保たれ、このプロセスでテスト圧力として点火流体貯蔵ユニットの圧力および／あるいはテスト吸入スロットル位置として点火流体吐出ポンプの吸入スロットル位置が測定される。それに引き続いて、テスト吸入スロットル位置が基準吸入スロットル位置と、および／あるいはテスト圧力が基準圧力と比較されて、ここから、第１点火流体インジェクタが欠陥なく作動するかどうかが決定される。本発明に係る方法は、停止中のエンジンであっても、点火流体インジェクタの簡単で確実な機能点検を可能にする。

特に、好適には、テスト吸入スロットル位置が基準吸入スロットル位置から、および／あるいはテスト圧力が基準圧力から、規定の限界値よりも大きくずれている場合には、点火流体インジェクタは欠陥なく作動すると好適に決定され、これに対して、特に、テスト吸入スロットル位置が基準吸入スロットル位置から、および／あるいはテスト圧力が基準圧力から、規定の限界値よりも小さくずれている場合には、点火流体インジェクタの作動には欠陥があると決定される。それによって、点火流体インジェクタの特に簡単で信頼できる機能点検を実現できる。

本発明の有利なさらなる発展形態に従えば、第１点火流体インジェクタの機能点検の後、次々に別の点火流体インジェクタで、機能点検がそれぞれ以下のように実行される。すなわち、規定の時間の間、点検されるべきそれぞれの点火流体インジェクタでは通電が増大されるが、他の点火流体インジェクタでは最小限の通電が調節され、このプロセスでテスト圧力として点火流体貯蔵ユニットの圧力および／あるいはテスト吸入スロットル位置として点火流体吐出ポンプの吸入スロットル位置がそれぞれ測定され、テスト吸入スロットル位置が基準吸入スロットル位置と、および／あるいはテスト圧力が基準圧力と比較されて、ここから、それぞれの点火流体インジェクタが欠陥なく作動するかどうかを決定する。好適には、ｎ番目（ｎ＞１）の点火流体インジェクタの機能点検のために、（ｎ−１）番目の点火流体インジェクタの機能点検後、新たな基準圧力および／あるいは新たな吸入スロットル位置が測定される。点火流体インジェクタを連続して点検すれば、点火流体インジェクタの確実で簡単でかつ迅速な機能点検が可能になる。

本発明の有利なさらなる発展形態に従えば、点火流体インジェクタの機能点検の際に、少なくともそれぞれのテスト圧力が基準圧力と、好適には付け加えてそれぞれのテスト吸入スロットル位置が基準吸入スロットル位置と比較されて、ここから、それぞれの点火流体インジェクタが欠陥なく作動するかどうかを決定する。

点火流体貯蔵ユニットの貯蔵ユニット圧力の評価は、点火流体インジェクタを機能点検するために特に重要である。点火流体吐出ポンプの吸入スロットル位置を付加的に考慮し評価することによって、機能点検をさらに改善できる。

本方法を実行するための制御装置は、請求項９において定義されている。

本発明の好ましい発展形態は、従属請求項と以下の記述とからもたらされる。本発明の実施例は図に基づいてより詳細に説明されるが、これに限定されるものではない。図に示されるのは以下である。

二元燃料エンジンのブロック図である。

図１において、二元燃料エンジンの組立体が示されており、図１は当該エンジンのシリンダ２を示している。シリンダ２は、シリンダヘッド３を有する。シリンダ２内で、連接ロッド５によってガイドされているピストン４が上下に動く。シリンダヘッド３内に燃料インジェクタ６が固定されており、当該燃料インジェクタ６を通って、液体燃料、特にディーゼル燃料が、燃料ライン７を介して燃料ポンプ８から直接シリンダ２の燃焼室９に噴射され得る。このケースでは、燃料ポンプ８は、好適には最初にエンジンのクランクシャフトから駆動される。燃料インジェクタ６と燃料ライン７と燃料ポンプ８は、液体燃料をシリンダ２の燃焼室９に供給するのに使われる燃料供給装置の要素である。この燃料供給装置は、特に、二元燃料エンジンのシリンダ２内で、燃料として液体燃料、特にディーゼルが燃焼されると動作する。

液体燃料を燃焼させるために、二元燃料エンジンのそれぞれのシリンダ２に、入口弁１７を介してさらに過給空気１０が導入可能であり、燃料の燃焼時に発生する排ガス１５は、排気弁１８を介してシリンダ２から排出され得る。

二元燃料エンジンのシリンダ２の燃焼室９において、別の運転モードで、燃料としてガスも燃焼され得る。このために二元燃料エンジンは混合気形成ユニット２０を備え、この中で、ガス供給ライン２１を介して混合気形成ユニット２０に調達されるガスと燃焼空気１０との混合気が形成され、このガス・空気混合気は、入口弁１７を介してシリンダ２の燃焼室９に導入される。ガスの燃焼時にも排ガス１５が発生し、排気弁１８を介してシリンダ２から排出され得る。

二元燃料エンジンのシリンダ２のガス運転モードでガス・空気混合気に点火するために、点火流体インジェクタ１３を用いてシリンダのさらなる燃焼室１１に導入され得る点火流体が使われ、シリンダ２のこのさらなる燃焼室１１は、少なくとも１つの接続チャネル１２を介して燃焼室９と連結されている。指摘されるべきは、点火流体を燃焼室９に直接導入してもよいということである。

図１に示されたシリンダ２の点火流体インジェクタ１３は、エンジンの点火流体噴射システムの構成部材であり、エンジンの各シリンダ２のための点火流体噴射システムは、個別の点火流体インジェクタ１３を備える。点火流体インジェクタ１３は、点火流体噴射システムの共通の点火流体貯蔵ユニット２２から点火流体管１４を介して、点火流体が供給可能であり、点火流体貯蔵ユニット２２には、点火流体貯蔵ユニット２２に点火流体を供給する点火流体吐出ポンプ１６が割り当てられている。点火流体吐出ポンプ１６とは好適には、電気的に動作する高圧ポンプである。ここでは、点火流体吐出ポンプ１６には、吸入スロットル１９が割り当てられている。

本願発明は、点火流体インジェクタ１３が欠陥なく作動するかあるいは作動に欠陥があるかを識別するために、エンジンの点火流体インジェクタ１３を機能点検するための方法に関する。

特に、制御側で、エンジンの点火流体インジェクタ１３の機能点検が要求されると、まずは点火流体噴射システムの点火流体インジェクタ１３がすべて最小限に通電され、特に最小限の通電時間で作動され、さらに点火流体吐出ポンプ１６は、点火流体貯蔵ユニット２２内で規定の圧力が発生するように運転される。

特に停止中のエンジンで機能点検を実行する場合には、点火流体インジェクタのための最小限の通電、特に最小限の通電時間は、エンジンのシリンダ２内に点火流体が噴射されないように選択される。

これに対して、特に稼働中のエンジンで機能点検を実行する場合には、最小限の通電、特に最小限の通電時間は、最小限の通電で規定の点火流体量がエンジンのシリンダ２内に届くように選択される。

特に点火流体インジェクタ１３がすべて最小限に通電され、特に最小限の通電時間で作動され、かつさらに点火流体吐出ポンプ１６が、点火流体貯蔵ユニット２２内で規定の圧力が発生するように運転される場合、基準圧力として点火流体貯蔵ユニット２２の圧力および／あるいは基準吸入スロットル位置として点火流体吐出ポンプ１６の吸入スロットル１９の吸入スロットル位置が測定されるが、基準圧力と基準吸入スロットル位置とは、好適には、規定の時間にわたって測定され、平均化されもしくはフィルタをかけられた値のことである。

基準圧力および／あるいは基準吸入スロットル位置の取得後、それに引き続いて、第１点火流体インジェクタ１３では規定の時間の間、通電、特に通電時間が増大されるが、他のすべての点火流体インジェクタ１３では最小限の通電、特に最小限の通電時間が変わらず保たれる。このプロセスでそれから、テスト圧力として点火流体貯蔵ユニット２２の圧力および／あるいはテスト吸入スロットル位置として点火流体吐出ポンプ１６の吸入スロットル１９の吸入スロットル位置が測定される。これらも好適には、規定の時間にわたって測定され、平均化されもしくはフィルタをかけられた値のことである。

それに引き続いて、テスト吸入スロットル位置が基準吸入スロットル位置と、および／あるいはテスト圧力が基準圧力と比較されて、ここから、第１点火流体インジェクタ１３が欠陥なく作動するかどうかが決定される。

特に、テスト吸入スロットル位置が基準吸入スロットル位置から、および／あるいはテスト圧力が基準圧力から、規定の限界値よりも大きくずれている場合には、それぞれの点火流体インジェクタ１３は欠陥なく作動すると決定される。

これに対して、特に、それぞれのテスト吸入スロットル位置が基準吸入スロットル位置から、および／あるいはテスト圧力が基準圧力から、規定の限界値よりも小さくずれている場合には、点火流体インジェクタ１３の作動には欠陥があると決定される。

第１点火流体インジェクタ１３の機能点検が終わった後、次々に別の点火流体インジェクタ１３が以下のように機能点検される。すなわち、次々と連続して、規定の時間の間、点検されるべき各点火流体インジェクタ１３では通電、特に通電時間が増大されるが、他のすべての点火流体インジェクタではそれぞれ、最小限の通電、特に最小限の通電時間が調節される。

このプロセスでそれぞれ、テスト圧力として点火流体貯蔵ユニット２２の圧力および／あるいはテスト吸入スロットル位置として点火流体吐出ポンプ１６の吸入スロットル１９の吸入スロットル位置が測定され、続いてテスト吸入スロットル位置と基準吸入スロットル位置との比較から、および／あるいはテスト圧力と基準圧力との比較に基づいて、それぞれの点火流体インジェクタ１３が欠陥なく作動するかどうかを決定する。

その際好適には、特に、１つの点火流体インジェクタ１３の機能点検が終わると、続く点火流体インジェクタ１３の機能点検のために、新たな基準圧力および／あるいは新たな基準吸入スロットル位置が測定される。しかしながらこれとは異なって、すべての点火流体インジェクタ１３の機能点検の際に、第１点火流体インジェクタ１３の機能点検前に測定された特別な基準圧力および／あるいは特別な基準吸入スロットル位置を用いることも可能である。

各点火流体インジェクタ１３の機能点検の際に、好適には、少なくともそれぞれのテスト圧力が基準圧力と比較されて、ここから、それぞれの点火流体インジェクタ１３が欠陥なく作動するかどうかを推測する。特に好ましいのは、それぞれの点火流体インジェクタ１３の適切な機能を点検するために、機能点検が付加的にテスト吸入スロットル位置を基準吸入スロットル位置と比較する、発明の形態である。

それに従えば、本願発明の主旨は、エンジンの点火流体噴射システムの点火流体インジェクタを機能点検するために、まず点火流体噴射システムのための基準圧力および／あるいは基準吸入スロットル位置を測定すること、つまり、すべての点火流体インジェクタ１３を好適には最小限の通電時間で運転し、点火流体吐出ポンプ１６を介して点火流体貯蔵ユニット２２内で規定の圧力を発生させることによって決定することにある。

続いて、点検されるべき点火流体インジェクタ１３のために好適には通電時間を一時的に増大させることによって、各点火流体インジェクタ１３は連続して個別に、機能点検される。このプロセスで、点火流体貯蔵ユニット２２内の圧力および／あるいは吐出ポンプ１６の吸入スロットル１９の吸入スロットル位置に関するそれぞれの影響が検出され、ここから、それぞれの点火流体インジェクタ１３が欠陥なく作動するかどうかを推定する。

本発明に係る方法は、停止中のエンジンでも液体燃料運転モードで稼働中のエンジンでも、双方で実行できる。

本発明に係る方法は、好適には、特に安定した予供給圧力と安定した点火流体温度の際に、機能点検が制御側で要求されると、実行される。たとえば、特に液体燃料運転モードで規定のエンジン負荷に達したもしくは超えた場合に、あるいは液体燃料運転モードからガス燃料運転モードへまたは燃料シェアリング運転モードへ変更がなされる場合に、制御側で機能点検が要求され得る。

本発明はさらに、本発明に係る方法を実行するためのエンジンの制御装置に関する。制御装置とは、好適にはエンジン制御ユニットのことである。エンジン制御ユニットは、本方法を実行するための手段を含み、これら手段はハードウェア側の手段とソフトウェア側の手段のことである。ハードウェア側の手段は、本発明に係る方法の実行に関わる組立体とデータを交換するために、データインターフェースを含む。さらにハードウェア側の手段は、データ記憶のための記憶ユニットとデータ処理のためのプロセッサとを含む。ソフトウェア側の手段とは、本発明に係る方法を実行するためのプログラムモジュールのことである。

点火流体インジェクタの機能点検は、点火流体噴射システムの組立体もしくは信号の作動と評価とにのみ基づいている。エンジンの別のシステムには、インターフェースは必要ない。

本発明に係る方法は、信頼できてかつ簡単である。特に点火流体吐出ポンプが電気的に稼働されるのであれば、本方法は停止中のエンジンでエンジンスタート前にも実行できる。

２ シリンダ
３ シリンダヘッド
４ ピストン
５ 連接ロッド
６ 燃料インジェクタ
７ 燃料ライン
８ 燃料ポンプ
９ 燃焼室
１０ 過給空気
１１ 燃焼室
１２ 接続チャネル
１３ 点火流体インジェクタ
１４ 点火流体管
１５ 排ガス
１６ 点火流体吐出ポンプ
１７ 入口弁
１８ 排気弁
１９ 吸入スロットル
２０ 混合気形成ユニット
２１ ガス供給ライン
２２ 点火流体貯蔵ユニット

Claims (9)

1. エンジン、特に二元燃料エンジンの点火流体インジェクタを機能点検するための方法であって、前記エンジンは、複数のシリンダと、複数のシリンダに共通の点火流体吐出ポンプ、複数の前記シリンダに共通の点火流体貯蔵ユニット、及び複数の前記シリンダに個別の点火流体インジェクタを有する点火流体噴射システムと、を含む方法において、
   まず前記点火流体噴射システムの点火流体インジェクタがすべて最小限に通電され、さらに前記点火流体吐出ポンプは、前記点火流体貯蔵ユニット内で規定の圧力が発生するように運転され、このプロセスで基準圧力として前記点火流体貯蔵ユニットの圧力および／あるいは基準吸入スロットル位置として前記点火流体吐出ポンプの吸入スロットル位置が測定され、
   それに引き続いて第１点火流体インジェクタでは規定の時間の間、通電が増大されるが、他のすべての点火流体インジェクタでは最小限の通電が変わらず保たれ、このプロセスでテスト圧力として前記点火流体貯蔵ユニットの圧力および／あるいはテスト吸入スロットル位置として前記点火流体吐出ポンプの吸入スロットル位置が測定され、
   それに引き続いて、前記テスト吸入スロットル位置が前記基準吸入スロットル位置と、および／あるいは前記テスト圧力が前記基準圧力と比較されて、ここから、前記第１点火流体インジェクタが欠陥なく作動するかどうかが決定されることを特徴とする方法。
2. 特に停止中のエンジンで機能点検を実行する場合には、最小限の通電として最小限の通電時間は、最小限の通電時間で前記エンジンの前記シリンダ内に点火流体が噴射されないように選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 特に稼働中のエンジンで機能点検を実行する場合には、最小限の通電として最小限の通電時間は、最小限の通電時間で規定の点火流体量が前記エンジンの前記シリンダ内に噴射されるように選択されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記第１点火流体インジェクタの機能点検の後、次々に別の前記点火流体インジェクタそれぞれで、機能点検が、規定の時間の間、点検されるべきそれぞれの前記点火流体インジェクタでは、通電、特に通電時間が増大されるが、他の前記点火流体インジェクタでは、最小限の通電、特に最小限の通電時間が調節されるように実行され、このプロセスでテスト圧力として前記点火流体貯蔵ユニットの圧力および／あるいはテスト吸入スロットル位置として前記点火流体吐出ポンプの吸入スロットル位置がそれぞれ測定され、前記テスト吸入スロットル位置が前記基準吸入スロットル位置と、および／あるいは前記テスト圧力が前記基準圧力と比較されて、ここから、それぞれの前記点火流体インジェクタが欠陥なく作動するかどうかを決定することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の方法。
5. ｎ番目（ｎ＞１）の前記点火流体インジェクタの機能点検のために、（ｎ−１）番目の前記点火流体インジェクタの機能点検後、新たな基準圧力および／あるいは新たな基準吸入スロットル位置が測定されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記点火流体インジェクタの機能点検の際に、少なくともそれぞれの前記テスト圧力が前記基準圧力と比較されて、ここから、それぞれの前記点火流体インジェクタが欠陥なく作動するかどうかを決定することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の方法。
7. 前記点火流体インジェクタの機能点検の際に、付け加えてそれぞれの前記テスト吸入スロットル位置が前記基準吸入スロットル位置と比較されて、ここから、それぞれの前記点火流体インジェクタが欠陥なく作動するかどうかを決定することを特徴とする請求項６に記載の方法。
8. 特に、それぞれの前記テスト吸入スロットル位置が前記基準吸入スロットル位置から、および／あるいはそれぞれの前記テスト圧力が前記基準圧力から、規定の限界値よりも大きくずれている場合には、それぞれの前記点火流体インジェクタは欠陥なく作動すると決定され、これに対して、特に、それぞれの前記テスト吸入スロットル位置が前記基準吸入スロットル位置から、および／あるいはそれぞれの前記テスト圧力が前記基準圧力から、規定の限界値よりも小さくずれている場合には、それぞれの前記点火流体インジェクタの作動には欠陥があると決定されることを特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の方法。
9. 請求項１から８のいずれか１項に記載の方法を実行するための手段を備えることを特徴とする、エンジンの制御装置。

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