JP4072024B2 - 内燃機関への燃料調量を制御する方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関への燃料調量を制御する方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
DE-198 60 398から内燃機関への燃料調量を制御するための方法及び装置が公知である。そこでは調量サイクルが、少なくとも１つの第１の部分噴射とメイン噴射に分割される。より新しいシステムでは、さらに別の部分噴射、例えば別のポスト噴射を行うことができる。
【０００３】
個々の部分噴射の開始及び／又は持続時間を確定する制御値の計算は非常に煩雑である。つまり２つの噴射が相互に影響を及ぼす場合が発生する可能性がある。このことは例えば２つの部分噴射の間隔が閾値よりも小さい場合である。さらには計算の結果、部分噴射において噴射時間及び／又は噴射量が過度に少ないないしは過度に短い場合、したがってこの部分噴射が行われないという場合が生じる可能性がある。個々の部分噴射が行われなかったということは、別の部分噴射の際に再び考慮されなければならない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、部分噴射が相互に影響を及ぼさない、内燃機関への燃料調量を制御する方法及び装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、少なくとも２つの計算ステップにおいて、部分噴射の少なくとも１つの制御値をそれぞれ求め、状態レジスタが所定のパターンを有する場合に、それぞれの計算ステップを処理することによって解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
燃料調量の際に燃料が少なくとも１つの第１の部分噴射及び１つの第２の部分噴射でもって調量される、内燃機関への燃料調量の制御時に、少なくとも２つの計算ステップにおいて部分噴射の少なくとも１つの制御値がそれぞれ求められ、状態レジスタが所定のパターンを有する場合にそれぞれの計算ステップが処理されることによって、相互の影響を考量することができ且つ計算は相互に妨げとはならないように部分噴射の計算を行うことができる。さらにはリソース、例えば計算時間及び計算機の容量の消費を明確に最小限に抑えることができる。
【０００７】
ここで、計算ステップは一定の順序で行われ、所定の計算ステップはただ一度のみ、別の計算ステップは反復的に行われることが殊に適切な措置であることが証明された。殊に有利には、他の計算値の変化によって影響を受けない制御値の計算ステップがただ一度のみ最初に行われる。他の制御値の変化によって影響を受ける制御値の計算ステップは、他の制御値が変化した際に反復的に行われる。この新たな計算は、計算の結果において許容できない制御値が生じた場合に行われる。許容できない制御値は、例えば制御時間を表す量が過度に小さく及び／又は制御の開始及び／又は制御の終了を表す量が所定の角度領域外にある場合に生じる。
【０００８】
計算ステップを行う必要があるか否かは、１つの部分噴射の各計算ステップに１つのビットが割り当てられている場合に殊に簡単に監視できる。有利には、１つの部分噴射に割り当てられている複数のビットが１つの状態レジスタに包括される。
【０００９】
殊に有利には、計算ステップは非常に類似して構成されている。つまり、計算ステップは有利には以下のステップを有する。状態レジスタの判定に続いて、制御値の計算及び計算ステップに割り当てられた状態レジスタの条件ビットをセットできるか否かの検査が行われる。
【００１０】
本発明の方式の殊に有利な別の実施形態は従属請求項に記載されている。
【００１１】
本発明を以下図面に図示した実施形態に基づき説明する。
【００１２】
【実施例】
図１には、内燃機関への燃料調量を制御するシステムの実質的な構成要素が図示されている。制御装置が参照記号１００で表されている。この制御装置１００は調整器１１０に制御信号Ａを印加する。さらにパルス歯車１２５が設けられている。このパルス歯車１２５はクランクシャフト及び／又はカムシャフトに配置されており、制御装置１００と接続されているセンサ１２０によってサンプリングされる。さらには、内燃機関の動作状態及び周辺条件を表す信号を形成する別のセンサ１３０及び１４０が設けられている。
【００１３】
センサ１２０は、クランクシャフト及び／又はカムシャフトの所定の角度位置において生じるパルスを供給する。有利には、パルス歯車１２５におけるマークは、それぞれ内燃機関のシリンダの上死点において１つのパルスが生じるように配置されている。さらには、約６°の比較的短い間隔でパルスを供給するインクリメント歯車を設けることも可能である。別のセンサ１４０は、ドライバの要求を表す信号Ｍを供給する。ここでは有利には内燃機関への目下の要求を表す信号である。この量を別の制御ユニットから供給することもできる。
【００１４】
別のセンサ１３０は、有利には燃料圧を表す信号Ｐを供給する。いわゆるコモンレールシステムの場合には、有利にはレール圧である。別の動作特性量及び周辺条件を図示していないセンサによって検出することができる。
【００１５】
種々の動作特性量及び／又は周辺条件に基づいて、制御装置１００は調整器１１０に印加する制御信号Ａを計算する。ドライバの要求ないし目下の要求Ｍ及び内燃機関の回転数Ｎに基づいて、制御措置１００は噴射すべき燃料量を決定する量を求める。さらには、例えばこの噴射すべき燃料量のような種々の量に基づいて、噴射の開始を確定する量が求められる。目下の要求及び回転数の他に、車両及び／又は内燃機関の動作状態を表す別の量も考慮することができる。噴射の開始及び噴射すべき燃料量を表す量に基づいて、制御装置１００は調整器１１０に印加する制御信号Ａを計算する。
【００１６】
調整器１１０は有利には電磁弁または圧電アクチュエータである。制御信号Ａに依存して、調整器１１０は噴射を行うないし行わない位置に着く。有利には制御の開始を確定する信号及び制御の終了を確定する信号が送出される。
【００１７】
シリンダにおける燃焼サイクルの燃料調量は頻繁に複数の部分噴射に分割されている。有利には燃焼サイクル毎に小さいパイロット噴射、比較的大きいメイン噴射及び所定の動作状態においては、例えば排ガス後処理を行うためのポスト噴射が行われる。メイン噴射は、実質的に内燃機関によって発生されるトルクを表すことによって特徴付けられている。さらにはパイロット噴射、メイン噴射またはポスト噴射をそれぞれ複数のパイロット噴射、メイン噴射及び／又はポスト噴射に分割することができる。
【００１８】
以下では本発明の方式を、２つのパイロット噴射及びメイン噴射を例にして説明する。しかしながら本発明の方式を、別の部分噴射にも使用することができる。少なくとも１つの第１の部分噴射及び少なくとも１つの第２の部分噴射が行われる場合に本発明の方式を使用することができる。
【００１９】
本発明によれば、個々の部分噴射のための制御値の計算は種々の計算ステップに分割される。各計算ステップでは、部分噴射の１つまたは複数の制御値が計算される。各部分噴射には１つの状態レジスタが割り当てられており、この状態レジスタは部分噴射がイネーブルされているか否かを示す。各部分噴射には少なくとも１つのイネーブル条件が割り当てられている。各イネーブル条件には状態レジスタにおける１つの条件ビットが割り当てられている。さらに状態レジスタは相応の部分噴射のための１つのイネーブルビットを含む。このイネーブルビットは相応の部分噴射を実施しても良いかを示す。以下では状態レジスタをステータスと称す。
【００２０】
ステータスはそれぞれビット列として構成されている。このビット列では部分噴射の各制御値に１つの条件ビットが割り当てられている。すなわち部分噴射の各計算ステップに１つのイネーブル条件、したがってステータスの１つの条件ビットが割り当てられている。計算ステップのうちの１つにおいて許容されない値が存在するという結果が生じた場合には、その計算ステップに割り当てられているこのイネーブル条件の条件ビットはリセットされる。このことはステータスのパターンがもはや所定のパターンと一致しない結果となる。これらの条件ビットのうちの１つがリセットされている場合には、この部分噴射を行うことはできない。ステータスはさらに、例えばノイズの低減または排ガス後処理のような所定の条件に基づいてこの部分噴射が所望されることを示す１つのビットを有する。さらにステータスはイネーブルビットを有し、このイネーブルビットは噴射が行われるかまたは遮断されるかを示す。ここでイネーブルビットは、部分噴射が所望されておりかつ可能である場合、すなわち条件ビットがいずれもリセットされていない場合に初めてセットされる。条件ビットのうちの１つがリセットされると直ぐに、この部分噴射に対しては更なる計算ステップはもはや行わない。
【００２１】
各計算ステップの開始時にステータスが所定のパターンと比較され、計算ステップのさらなる計算が行われるべきか否かが検査される。計算ステップの終了時にはイネーブル条件が検査され、相応のイネーブル条件の条件ビットがセットされる。
【００２２】
全てのイネーブル条件が充足されている場合には、イネーブルビットがセットされ、部分噴射が行われる。イネーブル条件が充足されていない場合または部分噴射が所望されない場合には、この部分噴射の所属のイネーブルビットはセットされない。
【００２３】
本発明の方式が図２に例示されている。第１のステップ２００では、全ての部分噴射のステータスＳに相応の値が割り当てられる。例えば、ノイズの低減または排ガス後処理のような所定の条件に基づいて部分噴射が所望されることを示すビットがセットされる。部分噴射が所望される場合には、図示した例ではイネーブルビット以外の全てのビットには値１が記録される。相応にループ値ＳＶが０にセットされる。所望されない部分噴射のステータスには値０が割り当てられる。
【００２４】
続くステップ２１０からは種々の計算ステップが行われる。これらの計算ステップでは制御値が検出される。ステップ２１０では第１のパイロット噴射ＶＥ１の際に調量される量ＭＥ１が決定される。
【００２５】
この際図３のフローチャートに示したような方式がとられる。第１の判定ステップ３００では、第１の部分噴射のステータスＳが所定のパターンを有しているか否かが検査される。図示した実施形態では、ステータスＳが１にセットされているか否かの検査が行われる。セットされていない場合には、ステップ３４０においてプログラムは終了する。ステータスＳが１にセットされている場合には、すなわち第１のパイロット噴射ＶＥ１が行われるべき場合には、ステップ３１０においてパイロット噴射１の間に調量されるべき量Ｍ１が計算される。続いて判定ステップ３２０では、量Ｍ１が閾値ＳＷよりも小さいか否かが検査される。この閾値は、最低量以下の燃料量では実行されないように選定される。すなわち、量Ｍ１が最低量よりも小さいことが識別された場合には、続くステップ３３０において第１のパイロット噴射のステータスＢＳにおける相応の条件ビットが０にセットされる。ステップ３３０に続いて、ステップ３４０ではプログラムが終了する。判定ステップ３２０において、量Ｍ１が閾値よりも小さくないことが識別された場合には、同様にステップ３４０においてプログラムは終了する。
【００２６】
ステップ２１０に続くステップ２２０では、第３のパイロット噴射の量Ｍ３が計算される。この計算は図３に図示した方式に応じて行われる。続くステップ２３０では、第１のパイロット噴射１の制御時間が設定される。このことは図３に図示した方式に応じて行われ、この際ステップ３１０では制御時間Ｄ１が計算され、この制御時間Ｄ１はステップ３２０において閾値と比較される。
【００２７】
引き続きステップ２４０においては、第２のパイロット噴射の量Ｍ２が、図３に図示した方式に応じて決定される。
【００２８】
後続の計算ステップ２５０、２６０、２７０及び２８０は反復的に処理される。ステップ２５０では、第１のパイロット噴射、第２のパイロット噴射及び第３のパイロット噴射の制御開始Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３が計算される。計算された制御開始が不可能な場合、ステータスにおける相応の条件ビットが消去される。このことは図３に図示した方式に応じて行われる。
【００２９】
さらにステップ２５０では、第２及び第３のパイロット噴射の制御時間Ｄ２及びＤ３が計算される。相応の制御時間が過度に短い場合には、同様にステータスにおける相応の条件ビットが消去される。パイロット噴射が他のパイロット噴射の影響に依存しない場合には、ステップ２６０においてメイン噴射に対する最低量Ｄ０の計算が行われる。計算された最低量Ｄ０が閾値よりも小さい場合には、ステータスにおける相応の条件ビットが消去される。
【００３０】
続くステップ２７０では、他のパイロット噴射の影響を受けるパイロット噴射に対するデータが訂正される。続くステップ２８０では、イネーブルされたパイロット噴射に依存するパイロット噴射に対する最低量Ｄ０の計算が圧力波を訂正することによって行われる。計算された最低量が閾値よりも小さい場合には、ステータスにおける相応の条件ビットが消去され、ループ値ＳＶはループを離れないことを示す値０にセットされる。ループ値が相応にセットされた場合には計算ステップ２５０から２８０が新たに行われる。ループ値がループを離れるような値を有する場合には、ステップ２９０において全ての条件ビット及び所定の条件に基づき部分噴射が所望されることを示すビットがセットされているか否かが検査される。肯定の場合にはイネーブルビットがセットされ、それに続き、計算された制御値が制御装置に伝送され、この制御装置はこの制御値を制御信号Ａに変換する。
【００３１】
図４には、別のフローチャートに基づいたステップ２５０から２８０の計算が図示されている。第１のステップ４００では、ループ値ＳＶが１にセットされているか否かが検査される。セットされている場合にはステップ４１０においてプログラムは終了する。セットされていない場合には、ステップ４２０において、第１、第２及び第３のパイロット噴射の制御開始Ｂ１、Ｂ２及びＢ３の計算が行われる。さらに制御時間Ｄ２及びＤ３の計算が行われる。このことは実質的に図２のステップ２５０に相応する。個々の制御値、すなわち値Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｄ２及びＤ３の計算は、図３に図示した方式と類似のやり方で行われる。ここでは相応にステップ３２０のように制御開始が可能であるか否か、すなわち有利には制御がクランクシャフトの所定の角度領域内で開始されるか否かが検査される。可能でない場合にはステータス内の相応の条件ビットがリセットされる。制御時間Ｄ２及びＤ３に関しては、これらの制御時間Ｄ２及びＤ３が閾値よりも小さいか否かが検査される。閾値よりも小さい場合には、同様にステータス内の相応の条件ビットがリセットされる。
【００３２】
ステップ４２０に続いて、個々のパイロット噴射に対してさらなるプログラムステップが順に処理される。プログラムステップ４３０から４５７が１つの部分噴射に対して処理される場合には、次の部分噴射に対してはステップ４３０から４５７が新たに処理される。これらの計算ステップが全ての部分噴射に対して処理されている場合には、新たにステップ４００が行われる。このことは図示した実施形態においてはカウンタＫを用いて実現される。
【００３３】
ステップ４２０に続きカウンタＫが１つ高められる。続く判定ステップ４２４ではカウンタＫの内容がＴＺよりも大きいか否かが検査される。ここでＴＺは部分噴射の最大数である。ＴＺよりも大きい場合には、すなわちステップ４３０から４５７が全ての部分噴射のために処理されている場合には、カウンタＫはリセットされ、プログラムをステップ４００から継続する。カウンタの内容がＴＺよりも大きくない場合、すなわちステップ４３０から４５７はまだ全ての部分噴射に対しては処理されていない場合には、判定ステップ４２６では次に処理すべき部分噴射のステータスが所定のパターンと一致するか否かが検査される。一致しない場合には新たにステップ４２２が行われる。一致する場合にはこの部分噴射に対してステップ４３０から４５７が処理される。
【００３４】
判定ステップ４３０では、パイロット噴射が他のパイロット噴射に依存していないか否かが検査される。このことは判定ステップ４３０では圧力波の訂正が必要であるか否かが検査されるということを意味している。このことは有利には部分噴射の相互の間隔に基づいて行われる。
【００３５】
依存していない場合には、ステップ４４０においてメイン噴射に対する噴射量Ｄ０が計算される。続く判定ステップ４４５では、この噴射量が最低量ＳＷよりも小さいか否かが検査される。小さい場合には、ステップ４４７ａにおいてループ値が、ループの新たな計算が必要あることを示す値０にセットされる。同時にステップ４４７ａでは、この部分噴射に対してはステータス内の相応のイネーブルビットが０にリセットされる。メイン噴射の最低噴射量が閾値よりも小さくない場合には、ステップ４４９ａにおいてループ値はループを離れることができる値１にセットされる。引き続き次の部分噴射を計算するためにステップ４２２が行われる。
【００３６】
判定ステップ４３０においてパイロット噴射は他の噴射に依存していることが識別された場合には、判定ステップ４５０ではこのパイロット噴射のステータスＳが所定のパターンに相応するか否かを検査する。相応する場合にはステップ４５２において、このパイロット噴射によって影響が及ぼされる可能性のあるパイロット噴射の訂正が行われる。引き続きステップ４５４では、ステップ４４０のように相応に最低量Ｄ０の計算が行われる。続いて判定ステップ４５６では、最低量Ｄ０が閾値ＳＷよりも小さいか否かが検査される。小さい場合にはステップ４４７のように相応にステップ４５７においてループ値が０にセットされ、またステータスビットが０にセットされる。値Ｄ０が閾値よりも小さくない場合、ないしステータスビットが０でない場合には、ステップ４４９においてループ値ＳＶは１にセットされる。ステップ４４９及び４５７に続いて、次の部分噴射を計算するためにステップ４２２が行われる。このことは、他の部分噴射の訂正が行われず且つメイン噴射に対する最低量Ｄ０は達成されている場合には、ループ値はループを離れる値にセットされることを意味している。このことは、他の部分噴射の訂正は行われず且つメイン噴射に対する最低量Ｄ０は達成されている場合には、制御値の新たな計算は行われないということを意味している。
【００３７】
本発明によれば、個々の部分噴射に対する種々の制御値の計算は一定の順序で行われる。ここで計算ステップの第１のグループ、例えば計算ステップ２１０から２４０は開始時に一度行われる。別の計算ステップ、例えば計算ステップ２５０から２８０は、これに対して反復的に行われる。
【００３８】
計算ステップの第１のグループは、他の噴射によって影響されない計算を行う。他の計算によって影響を受ける制御値は第２のグループに包括されている。訂正によって制御値のうちの１つが変化した場合には、その他の部分噴射のこの計算ステップはもう一度処理される。
【００３９】
個々の計算ステップの構成は非常に類似しており、また図３に図示されている。各計算ステップでは最初に相応の部分噴射の制御値の判定を行う。続いて制御値が計算される。さらに計算された制御値が許容できる値であるか否かが検査される。噴射量ないし制御時間が計算された場合には、これらが閾値よりも大きいか否かが検査される。制御開始が計算された場合には、この制御開始が許容できる範囲内にあるか否かが検査される。肯定である場合には、すなわち制御開始が許容範囲内にあり且つ制御時間ないし噴射量が閾値を上回る場合には、制御値がこの噴射を行えるように相応にセットされる。これらの値が許容できず、ないし閾値よりも小さい場合には、相応の制御値はリセットされる。
【００４０】
図２に図示した計算ステップによって、ステータスが所定のパターンを有する場合にのみこの計算ステップが実行される。計算ステップにおける計算の間に、許容領域外の制御値が識別された場合には、相応のイネーブル条件が消去される。このことはステータスがもはや所望のパターンに相応しないという結果となる。このことは他方では、相応の部分噴射の後続の計算はもはや行われないという結果となる。部分噴射のうちの１つがもはや行われないこと、すなわち部分噴射を遮断すべきことが識別された場合には、その他の部分噴射に対する所定の計算ステップ、例えばステップ２５０から２８０が新たに行われる。
【００４１】
イネーブルビットを用いることにより、別の噴射システムにこの噴射は遮断されていることが伝達される。個々のビットに基づいて、どの条件によって相応の部分噴射が遮断されたかを示すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料調量を制御する装置のブロック図である。
【図２】本発明の方式を表すフローチャートである。
【図３】本発明の方式を表すフローチャートである。
【図４】本発明の方式を表すフローチャートである。
【符号の説明】
１００ 制御装置、 １１０ 調整器、 １２０、１３０、１４０ センサ

Claims (7)

1. 少なくとも２回の部分噴射により燃料を内燃機関に調量する、内燃機関への燃料調量を制御する方法であって、
   計算ステップを少なくとも２回実施し、各計算ステップにおいて部分噴射の少なくとも１つの制御値を求め、
   前記制御値に、各部分噴射に対して少なくとも１つ設けられているイネーブル条件が満たされているか否かを表す条件ビットを割り当て、該条件ビットがセットされる状態レジスタが所定のパターンを有する場合に各計算ステップを処理する、内燃機関への燃料調量を制御する方法において、
   前記計算ステップを２つのグループに分け、第１のグループにおいては他の計算ステップによって影響されない制御値を計算し、第２のグループにおいては他の計算ステップによって影響を受ける制御値を計算し、
   前記第１のグループの計算ステップを一度行い、前記第２のグループの計算ステップを反復的に行うことを特徴とする、内燃機関への燃料調量を制御する方法。
2. 前記計算ステップを一定の順序で行う、請求項１記載の方法。
3. 各計算ステップに、前記状態レジスタの１つのビットを割り当てる、請求項１または２記載の方法。
4. 前記計算ステップはそれぞれ前記状態レジスタの判定と、制御値の計算と、前記計算ステップに割り当てられた前記状態レジスタのビットをセットできるか否かの検査とを内容とする、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. １つの部分噴射の前記状態レジスタが変化した場合には、少なくとも前記第２のグループの計算ステップを他の部分噴射に対して繰り返す、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記制御値が許容されない値である場合に、１つの部分噴射の前記状態レジスタが変化する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 少なくとも２回の部分噴射により燃料を内燃機関に調量する、内燃機関への燃料調量を制御する装置であって、
   計算ステップを少なくとも２回実施し、各計算ステップにおいて部分噴射の少なくとも１つの制御値を求める手段を有し、
   前記制御値に、各部分噴射に対して少なくとも１つ設けられているイネーブル条件が満たされているか否かを表す条件ビットを割り当て、該条件ビットがセットされる状態レジスタが所定のパターンを有する場合に各計算ステップを処理する手段を有する、内燃機関への燃料調量を制御する装置において、
   前記計算ステップを２つのグループに分け、第１のグループにおいては他の計算ステップによって影響されない制御値を計算し、第２のグループにおいては他の計算ステップによって影響を受ける制御値を計算する計算手段が設けられており、該計算手段は前記第１のグループの計算ステップを一度行い、前記第２のグループの計算ステップを反復的に行うことを特徴とする、内燃機関への燃料調量を制御する装置。

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