JP4012635B2

JP4012635B2 - 車両における内燃機関のための燃料噴射量のコントロールのための方法及び装置

Info

Publication number: JP4012635B2
Application number: JP23173798A
Authority: JP
Inventors: ジークルノルベルト
Original assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Current assignee: Bayerische Motoren Werke AG
Priority date: 1997-08-18
Filing date: 1998-08-18
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2018-08-18
Also published as: EP0898068A2; US6047683A; DE19735721A1; EP0898068A3; JPH11132084A; ES2214663T3; EP0898068B1; DE59810826D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１及び３の上位概念部分に記載の、車両における内燃機関のための燃料噴射量のコントロールのための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
このような方法及びこのような装置は、例えば、ＢＭＷ車における現在の４シリンダー内燃機関によって知られている。このＢＭＷ車は、モトローラ・プロセッサー装置（例えば６８３３３あるいは６８３３６）を備える電子工学的な内燃機関制御装置を有する。それは、異なる二つの互いに連絡があるプロセッサー（ＣＰＵ、ＴＰＵ（タイム・プロセッシング・ユニット））をもっている。このプロセッサー装置の第一のプロセッサーとしてのＣＰＵは、特に計算時間集約的な（計算時間を強化した、rechenzeitintensiv）機能を実行する。それに対して、このプロセッサー装置の第二のプロセッサーとしてのＴＰＵは、リアルタイム決定的(echtzeitkritisch)な、特にクランクシャフト同期の、制御機能を実行する。両方のプロセッサーは、使用特有(anwendungsspezifisch)のソフトウエア・プログラムを与えられ得る。
【０００３】
好ましくはシリンダー選択的に、またシーケンシャル（順次）に行われる燃料噴射量のコントロールのために、ＣＰＵが、所定のシリンダーについてそれぞれ設定された燃料噴射時間と設定されたクランクシャフトの噴射エンド角度（噴射終端角度、Einspritzendewinkel)とをＴＰＵに伝達する。ＴＰＵによってクランクシャフトの実測角度(Ist-Winkel)が検出される。ＴＰＵは、クランクシャフトの実測角度に、設定された燃料噴射時間に、及び設定された噴射エンド角度に依存してこのために必要なクランクシャフトの噴射スタート角度（噴射開始角度、Einspritzstartwinkel)を、また必要な噴射スタート時点（噴射開始時点、Einspritzstartzeitpunkt）を算出する。算出された噴射スタート時点が到達されていると、また実測角度が算出された必要な噴射スタート角度に合致すると、ＴＰＵが設定された燃料噴射時間に対して所定のシリンダーに付設された噴射弁の制御(Ansteuerung)によって、クランクシャフトの実測角度のこれ以上の考慮なしに時間コントロールされて噴射を実行する。
【０００４】
この周知の方法では、クランクシャフト角速度が、また内燃機関の回転数が噴射のあいだ一定のままであるならば、予め定められた燃料噴射時間の出力の後の（すなわち、経過後の）現実の噴射エンド角度が予め定められた噴射エンド角度にたいてい非常に高い精度で合致する。しかしながら、特にスタート過程の場合に大きい回転数変動が生じると、現実の噴射エンド角度が予め与えられた噴射エンド角度からしばしば著しく外れる。周知の方法では、回転数が噴射のあいだに一時的に上昇するならば、予め定められた噴射エンド角度からの現実の噴射エンド角度のずれが無視される。なぜならば、この場合には予め与えられた噴射エンド角度が現実の噴射エンド角度より前にあるからである。しかしながら、予め定められた燃料噴射時間の間の噴射中に回転数の減速が発生すると、現実の噴射エンド角度が予め定められた噴射エンド角度より前にある。この場合には、周知の方法では、予め定められた待ち時間の後に予め定められた噴射エンド角度がなお到達されないならば、噴射がすでに前もって設定された燃料噴射時間について新たにスタートさせられる。この措置は、回転数変動の際にしばしば不必要な二重噴射を導く。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
それゆえ、本発明の課題は、不必要な二重噴射及び従って不必要な燃料消費が防止されるように、はじめに述べた種類の方法を改善することである。
【０００６】
前記課題は、請求項１及び３の特徴とする構成によって解決される。
本発明の本質は、その前に設定された燃料噴射時間の間の噴射のエンド（終端）での現実の噴射エンド角度が設定された噴射エンド角度より前にあるときに、その前に設定された噴射エンド角度を維持したまま付加的な燃料噴射時間としての付加的な短パルスを与えることである。当該短パルスを与える際には、通例のように、クランクシャフトの実測角度に、ここでは短パルスの形での設定された燃料噴射時間に、及び設定された噴射エンド角度に依存して、クランクシャフトの必要な噴射スタート角度または必要な噴射スタート時点が新たに算出されるように行われる。その際、短パルスの長さは、当該短パルスの時間のあいだ回転数変化が生じ得ない、また検出され得ないように定められる。それによって、短パルスの形での燃料噴射時間のエンドで、現実の噴射エンド角度が設定された噴射エンド角度に強制的に等しいことが保障されている。
【０００７】
本発明の有利な別の構成では、噴射弁が少なくとも短パルスの継続時間のあいだスイッチを切られる（遮断される）。その結果、短パルスの形での燃料噴射時間は単に仮想的に制御装置にて与えられる（プリセットされる）。その際、現実に不必要な燃料噴射をひき起こすことはない。
【０００８】
従って、本発明に係る方法によって及び本発明に係る装置を用いて周知の方法及び周知の装置を基礎として確かな回転数同期化が行われる。その際、余計な燃料消費を生じさせることはない。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明を図面をもとにして詳細に説明する。
図面には本発明の一つの実施例が図示されている。図１は、本発明に係る装置の本質的な構成要素を示す図である。図２は、実質的な燃料噴射時間のエンド（終端）で現実の噴射エンド角度が設定された噴射エンド角度より手前にあるときの、予め定められた実質的な燃料噴射時間とそれに続く短パルスの形での燃料噴射時間の時間的な連続を示す図である。
【００１０】
図１には、ここでは完全には図示されていない制御装置において含まれる互いに連絡があるプロセッサー、第一のプロセッサーＣＰＵ及び第二のプロセッサーＴＰＵが図示されている。第一のプロセッサーＣＰＵは、ここでは詳細に述べない入力信号に基づいて周知の方法で内燃機関のそれぞれのシリンダーについて設定されるべき実質的な燃料噴射時間ti=t_real並びにクランクシャフトの設定されるべき噴射エンド角度KW_sollを算出し、且つこれらの両方のデータを第二のプロセッサーＴＰＵに伝える。第二のプロセッサーＴＰＵは、周知の方法でクランクシャフトの実測角度KW_istを、好ましくは誘導性の回転数センサー(Drehzahlsensor)を用いて、検出する。当該回転数センサーは、多数の歯及び一つのより大きい歯間部（歯と歯の間の部分）とを有して、クランクシャフトに取り付けられた強磁性のセンサーホイール（トランスミッターホイール、Geberrad）を走査する（触って調べる、abtasten)。
【００１１】
回転数センサーの機能方法については専門書"Autoelektrik, Autoelektronik am Otto-Motor", Bosch, VDI-Verlag, 1994,２２４頁及び２２５頁を参照すべきことを補足しておく。設定されるべき燃料噴射時間、特にシーケンシャルな噴射の場合の設定されるべき燃料噴射時間の通例の算出についても、例として同書２３１頁及び２３２頁を指示する。
【００１２】
第二のプロセッサーＴＰＵは、計算装置Ｒにおいて、クランクシャフトの実測角度KW_istに、設定された燃料噴射時間ti=t_realに、及び設定された噴射エンド角度KW_sollに依存して、これらの所与条件のために必要なクランクシャフトの噴射スタート角度KW_startを、また必要な噴射スタート時点tiSを算出する。計算装置Ｒは、TPU により算出されている噴射スタート角度（噴射スタート時点） KW_start （ tiS ）に対して、実測角度 KW_ist がその噴射スタート角度（噴射スタート時点） KW_start （ tiS ）に達すると、所定のシリンダーのための噴射を当該所定のシリンダーに付設された噴射弁EVの制御によって、設定された燃料噴射時間ti=t_realのあいだ時間コントロールされて伝える。このために、計算装置Ｒは、コントロール信号Ｓをアウトプットステージ（エンドステージ、Endstufe）Ｅに噴射弁ＥＶの制御のために出力する。設定された燃料噴射時間ti=t_realのあいだ、計算装置Ｒによってクランクシャフトの実測角度KW_istが無視される。したがって、単に時間コントロールはクランクシャフト角度に依存して調節を行わない。
【００１３】
設定された燃料噴射時間ti=t_realの経過の後、すなわち噴射エンド時点（噴射終端時点）tiEに対して、この噴射エンド時点tiEならびにこの時点に存在するクランクシャフトの実測角度KW_istが第一のプロセッサーＣＰＵに伝えられる。噴射エンド時点tiEに対するクランクシャフトの実測角度KW_istは、現実の噴射エンド角度KW_endeに相当する。第一のプロセッサーＣＰＵは、現実の噴射エンド角度KW_endeを設定された噴射エンド角度KW_sollと比較する。現実の噴射エンド角度KW_ende（９；図２参照）が設定された噴射エンド角度KW_soll（１５；図２参照）より前にあるならば、第一のプロセッサーＣＰＵが第二のプロセッサーＴＰＵに噴射弁ＥＶのスイッチをきる（遮断する）ためにコントロール信号tiAを出力する。それによって、第二のプロセッサーＴＰＵの計算装置Ｒがコントロール信号ＳによってアウトプットステージＥを、燃料が噴射弁ＥＶを介して出力され得ないように（すなわち、与えられ得ないように）制御する。同時に第一のプロセッサーＣＰＵから第二のプロセッサーＴＰＵへ前もって設定された噴射エンド角度KW_soll（１５）を維持したまま短パルスti=t_kurzが新しい燃料噴射時間tiとして設定される。計算装置Ｒは、ふつうどおり実測角度KW_istに、新しい設定された燃料噴射時間ti=t_kurzに、及び設定された噴射エンド角度KW_sollに依存してクランクシャフトの必要な噴射スタート角度KW_startを算出する。プロセッサー内では、その結果として、計算装置Ｒ内で短パルスの形での燃料噴射時間t_kurzの間の仮想的な噴射が与えられる。しかしながら、それは、噴射弁ＥＶの遮断によって実質的には効果をあらわさない。短パルスt_kurzの形での燃料噴射時間のエンドでは、新たに第二のプロセッサーＴＰＵから、噴射エンド時点tiEとこの時点に存在するクランクシャフトの実測角度KW_istとが第一のプロセッサーＣＰＵへ伝えられる。短パルスがその長さについて、短パルスの形での燃料噴射時間内で回転数変化が生じ得ず、またクランクシャフト角速度の変化が生じ得ないように量定される（図２参照）ので、第一のプロセッサーＣＰＵにおいて、いまや現実の噴射エンド角度KW_endeがすでに前もって設定された噴射エンド角度KW_soll（１５）に等しいことが確認される。それによって、回転数変動の際に上首尾の同期化が実行された。
【００１４】
図２には、設定された実質的な燃料噴射時間ti=t_realの時間経過と設定された実質的な燃料噴射時間t=t_realのあいだの回転数減速の場合についての付加的な仮想的な燃料噴射時間ti=t_kurzとが示されている。さらに、図２には、回転数を再現する、実測角度KW_istの検出のための二つのセンサー信号も示されている。その際、下側には一定回転数ｎに関して、中段には回転数変動の場合に関して示されている。センサー信号のパルスは、クランクシャフトと結合させられたセンサーホイールの歯に対応する。基本的に、クランクシャフトの実測角度KW_istは歯間部の後の歯の番号（ここでは不図示）によって決定される。本発明の図の簡素化のために、図２には、算出された必要な噴射スタート角度KW_startが１で示されている。この必要な噴射スタート角度KW_startは、第二のプロセッサーＴＰＵによって、設定された噴射エンド角度KW_soll=15に依存して、及び設定された燃料噴射時間ti=t_realに依存して算出された。この算出の際に、第二のプロセッサーＴＰＵは、図２に下側の回転数センサー信号によって示されているように噴射スタート時点tiSの直前に存在する回転数の維持を出発点とする。しかしながら、図２に上側の回転数センサー信号によって示されているように回転数が燃料噴射時間ti=t_realのあいだ回転数の減速の形で変化すると、噴射エンド時点tiEに対する現実の噴射エンド角度KW_endeが９のところにある。それによって、現実の噴射エンド角度KW_endeは、前もって設定された噴射エンド角度KW_soll=１５より手前にある。この場合に、第二のプロセッサーＴＰＵは、プロセッサー内で、前もってすでに設定された噴射エンド角度KW_soll及び新しい噴射スタート時間tiSに対する短パルスt_kurzの形での付加的な燃料噴射時間tiに依存して、この短パルスを、それに引き続いて新しい現実の噴射エンド角度KW_endeが設定された噴射エンド角度KW_sollに等しく対応するように出力する。短パルスの長さは、好ましくは回転数センサー信号のパルス幅より小さい。それによって、短パルスt_kurzの形での燃料噴射時間のあいだに回転数が変化し得ない。それによって、新しい現実の噴射エンド角度KW_endeが設定された噴射エンド角度KW_soll=１５に等しいことが保障されている。
【００１５】
本発明に係るこの装置及び本発明に係るこの方法によって、回転数同期化が達成され、はじめに述べたようなシステムに条件づけられた二重噴射が有効に防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る装置の本質的な構成要素を示す図である。
【図２】実質的な燃料噴射時間のエンドで現実の噴射エンド角度が設定された噴射エンド角度の手前にあるときの、設定された実質的な燃料噴射時間とそれに続く短パルスの形での燃料噴射時間の時間的な連続を示す図である。
【符号の説明】
９現実の噴射エンド角度
１５設定された噴射エンド角度
EV 噴射弁
KW_ende 現実の噴射エンド角度
KW_ist クランクシャフトの実測角度
KW_soll 設定された噴射エンド角度
KW_start クランクシャフトの噴射スタート角度
ti 燃料噴射時間
tiA コントロール信号
tiE 噴射エンド時点
tiS 噴射スタート時点
t_kurz 短パルス
t_real 設定された実質的な燃料噴射時間

Claims

電子工学的な制御装置を用いる、車両における内燃機関のための燃料噴射量のコントロールのための方法にして、当該制御装置でクランクシャフトの実測角度（KW_ist）が検出され、当該制御装置で実測角度（KW_ist）に、設定された燃料噴射時間（ti；t_real）に、及び設定された噴射エンド角度（KW_soll）に依存してクランクシャフトの必要な噴射スタート角度（KW_start：噴射スタート時点（tiS））が所定のシリンダーについて算出され、当該制御装置で噴射が当該所定のシリンダーに付設された噴射弁（EV）の制御によって前記の設定された燃料噴射時間(ti)に関して時間コントロールされて現実の噴射エンド角度(KW_ende)まで実行される、燃料噴射量のコントロールのための方法において、現実の噴射エンド角度（KW_ende；９）が前記の設定された噴射エンド角度（KW_soll；１５）の手前にあるとき、前記制御装置にて、前記の設定された噴射エンド角度（KW_soll；１５）を維持したまま短パルス（t_kurz）が前記の所定のシリンダーについての付加的な燃料噴射時間（ti）として与えられることにより、新しい現実の噴射エンド角度（ KW_ende ）が前記の設定された噴射エンド角度（ KW_soll ；１５）に等しく対応することを特徴とする燃料噴射量のコントロールのための方法。
所定のシリンダーのための付加的な燃料噴射時間（ ti ）としての前記短パルス（ t_kurz ）の継続時間のあいだ、前記の所定のシリンダーに付設された噴射弁（EV）が遮断されることを特徴とする、請求項１に記載の燃料噴射量のコントロールのための方法。
車両における内燃機関のための、燃料噴射量をコントロールするための、互いに関連する２つのプロセッサー（ＴＰＵ、ＣＰＵ）を有する電子工学的な制御装置を備える装置にして、その際所定のシリンダーについて、
‐第一のプロセッサー（ＣＰＵ）が、設定された燃料噴射時間（ti；t_real）及びクランクシャフトの設定された噴射エンド角度（KW_soll）を第二のプロセッサー（ＴＰＵ）へ伝え、
‐第二のプロセッサー（ＴＰＵ）がクランクシャフトの実測角度（KW_ist）を検出し、
‐第二のプロセッサー（ＴＰＵ）が、実測角度（KW_ist）に、設定された燃料噴射時間（ti）に、及び設定された噴射エンド角度（KW_soll）に依存してクランクシャフトの必要な噴射スタート角度（KW_start：噴射スタート時点（tiS））を算出し、そして実測角度（KW_ist）が当該噴射スタート角度（KW_start：噴射スタート時点（tiS））に達すると、前記の所定のシリンダーに付設された噴射弁（EV）の制御によって、噴射が設定された燃料噴射時間（ti）に関して時間コントロールして実行される、前記装置において、
‐前記第二のプロセッサー（ＴＰＵ）が、現実の噴射エンド角度（ KW_ende ；９：噴射エンド時点（ tiE ））及び実測角度（KW_ist）を第一のプロセッサー（ＣＰＵ）に伝え、
‐第一のプロセッサー（ＣＰＵ）が前記の設定された噴射エンド角度（KW_soll；１５）と前記の現実の噴射エンド角度（KW_ende；９）を互いに比較し、そして
‐前記の現実の噴射エンド角度（KW_ende；９）が前記の設定された噴射エンド角度（KW_soll；１５）の手前にあるとき、第一のプロセッサー（ＣＰＵ）が第二のプロセッサー（ＴＰＵ）へ、前もって設定された噴射エンド角度（KW_soll；１５）を維持したまま、短パルス（t_kurz）を前記所定のシリンダーについての付加的な燃料噴射時間（ti）として与えることにより、新しい現実の噴射エンド角度（ KW_ende ）が設定された噴射エンド角度（ KW_soll ；１５）に等しく対応することを特徴とする装置。
請求項３に記載の装置において、所定のシリンダーのための付加的な燃料噴射時間（ ti ）としての前記短パルス（ t_kurz ）の継続時間のあいだ、第一のプロセッサー（ＣＰＵ）が、第二のプロセッサー（ＴＰＵ）へ前記の所定のシリンダーに付設された噴射弁（ EV ）を遮断するためのコントロール信号（ tiA ）を伝えることを特徴とする装置。