JP4316755B2 - 内燃機関の燃料調量制御方法および制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の燃料調量制御方法および制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の公知の燃料調量制御方法および制御装置では、電磁弁が噴射の開始と終了を制御するために使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、燃料調量制御方法および制御装置において、噴射を制御するパラメタの計算を実行し、これによりこれらのパラメタが噴射の前の適切な時点で得られ、計算したこれらのパラメタが可能な限り瞬時状態を表し、しかも先に得られたパラメタが後の計算により影響を受けないようにすることである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、高圧噴射を有する内燃機関の燃料調量制御方法において、噴射を少なくとも１つの第１部分噴射と、これに続く第２部分噴射とに分け、クランク軸および／またはカム軸の第１角度位置にて第１部分噴射の制御に使用する複数の第１パラメタを決定し、また第１角度位置に続く第２角度位置で、第２部分噴射の制御に使用する第２パラメタを決定し、ここで当該のパラメタによって前記の各部分噴射の開始および／または持続時間の少なくとも１つを決定し、前記の第１パラメタを使用して、目下の噴射における第１角度位置の直後の第１部分噴射を制御し、第２パラメタのうちで第２部分噴射の開始を決定する第２パラメタを使用して、当該の目下の噴射に続く次の噴射を制御することを特徴とする、内燃機関の燃料調量制御方法とこの制御方法を実行する制御装置とを構成することによって解決される。
【０００５】
本発明の有利な実施形態および発展形態は従属請求項に記載されている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明を以下、図面に示した実施形態により説明する。
【０００７】
図１には、内燃機関の燃料調量制御装置の主要な部材が示されている。制御部は１００で示されている。この制御部は操作器１１０に制御信号Ａを供給する。またパルスホイール１２５が設けられており、このパルスホイール１２５はクランク軸および／またはカム軸に配置されており、制御部１００に接続されているセンサ１２０により走査される。さらに別の複数のセンサ１３０が設けられており、これらのセンサ１３０は、内燃機関の動作状態ならびに周囲条件を表す信号を形成する。
【０００８】
センサ１２０は、クランク軸および／またはカム軸の所定の角度位置で発生するパルスを供給する。パルスホイール１２５のマークは有利には、内燃機関のシリンダの上死点毎に１つのパルスを発生するように配置されている。別の複数のセンサ１３０は例えば運転者の要求を表す信号を供給する。
【０００９】
種々の動作特性パラメタから、制御部１００は操作器１１０に供給する制御信号Ａを計算する。運転者の要求および内燃機関の回転数から制御部１００は、噴射すべき燃料量を決定するパラメタＱＫを求める。さらに種々のパラメタ例えば噴射すべき燃料量ＱＫから、噴射開始時点を決定するパラメタが求められる。運転者の要求および回転数の他に、自動車および／または内燃機関の動作状態を表すさらに別のパラメタを考慮することもできる。噴射開始と噴射すべき燃料量を表すパラメタから制御部１００は操作器１１０に供給する制御信号Ａを計算する。
【００１０】
操作器１１０は有利には電磁弁またはいわゆる圧電操作器である。制御信号Ａに依存して操作器１１０は、噴射が行われるポジションになったり、噴射が行われないポジションになる。有利には制御開始時点を決定する信号と制御終了を決定する信号とが出力される。
【００１１】
実際の噴射は複数の部分噴射に分割されることが多い。有利にはシリンダの燃焼サイクル毎に、少量の予備噴射と大量の主噴射とが実行される。予備噴射と主噴射の他に、さらに別の部分噴射を設けることも可能である。したがって例えば付加的に後噴射を設けることもできる。さらに予備噴射、主噴射および／または後噴射をそれぞれ、複数の予備噴射、主噴射および／または後噴射に分割することもできる。
【００１２】
以下では本発明の手法を予備噴射および主噴射の例で説明する。しかし本発明の手法は別の部分噴射にも適用することができる。本発明の手法は、第１および第２部分噴射が行われる場合に適用することができる。以下では第１部分噴射を予備噴射とし、また第２噴射を主噴射と称する。
【００１３】
最適な燃焼を達成するために、部分噴射は各々のシリンダの上死点に対して所定の位置を有しなければならない。例えばディーゼル内燃機関では制御開始時点を、予備噴射に対しても主噴射に対しても正確に設定しなければならない。予備噴射は上死点から約９５゜前の領域で、主噴射は上死点の２５゜前で開始される。
【００１４】
制御開始時点の計算では、予備噴射に対してもまた主噴射に対しても噴射量ＱＫと平均エンジン回転数Ｎとが必要である。予備噴射の制御持続時間の計算にもまた主噴射の制御持続時間の計算にも、噴射量ＱＫと瞬時の噴射圧Ｐが必要である。
【００１５】
エンジン回転数Ｎは予備噴射と主噴射との間の時間では実質的に一定である。噴射量ＱＫは、この時間内にはっきりと変化することがある。例えば燃料圧力がいわゆるレール内の圧力に相応するいわゆるコモンレールシステムでは、燃料圧力Ｐは極めて変動の大きな動的特性を有する。したがって予備噴射と主噴射との間におけるこれらのパラメタの大きな変化を出発点としなければならない。
【００１６】
上記のような理由から、予備噴射と主噴射とを別々の時点で計算する必要がある。ここでは角度に同期した割り込みが設けられており、これらの割り込みはクランク軸および／またはカム軸の所定の角度位置でそれぞれ発生する。予備噴射のためのパラメタの計算をトリガする割り込みは有利には上死点の１６８゜前に行われ、主噴射のためのパラメタの計算をトリガする割り込みは上死点の７８゜前に行われる。
【００１７】
予備噴射の燃焼技術的な意味は、後続の主噴射に対して燃焼室を前もって調整することである。したがってクランク軸および／またはカム軸の位置に対する絶対位置よりもむしろ主噴射に対する予備噴射の相対位置が重要である。この要求は、予備噴射の制御開始時点と主噴射の制御開始時点との間隔を特性マップから読み出すことによって考慮される。すなわち予備噴射の制御開始時点ＡＢＶＥは次の式により得られる。
【００１８】
ＡＢＶＥ＝ＡＢＶＲ＋ＡＢＨＥ
ここでパラメタＡＢＨＥは主噴射の制御開始時点に相応し、またパラメタＡＢＶＲは予備噴射のための制御開始時点と主噴射のための制御開始時点との間隔に相応する。
【００１９】
ここで問題なのは噴射過程に対する予備噴射の計算の際に、主噴射のための制御開始時点ＡＢＨＥがまだ計算されていないことである。その後新たな動作条件で主噴射の制御開始時点が計算されると、この新たに計算された主噴射の開始時点のための値ＡＢＨＥは、予備噴射の計算に使用された先行の値から明らかに偏差してしまう。この結果不利な条件下では、主噴射と予備噴射との間隔が大きくなりすぎるかまたは明らかに小さくなりすぎることがある。
【００２０】
図２には時間ｔの種々のパラメタが示されている。最も上の行には下向き矢印により、センサ１２０のパルスが発生する時点がマークされている。ＯＴ（Ｋ−１）によりＫ−１番目のシリンダの上死点が、ＯＴ（Ｋ）によりＫ番目のシリンダの上死点が示されている。
【００２１】
その下には上向き矢印により、割り込みが発生する時点が示されている。これら割り込みにより予備噴射と主噴射のためのパラメタの計算がそれぞれトリガされる。その下の行には第１シリンダおよび第２シリンダに予備噴射が発生することのできる時間区間が示されている。ＶＥ（Ｋ−１）によりＫ−１番のシリンダに予備噴射可能な時間区間が、またＶＥ（Ｋ）によりＫ番目のシリンダに予備噴射可能な時間区間が示されている。
【００２２】
その下の行には相応に、Ｋ−１番のシリンダに主噴射ＨＥ（Ｋ−１）が可能な時間区間と、Ｋ番目のシリンダに主噴射ＨＥ（Ｋ）が可能な時間区間とが示されている。最も下の行には、噴射制御パラメタを計算する領域が示されている。
【００２３】
これらの２つの計算を時間的に分けることはできない。それは殊に制御持続時間は、可能な限り瞬時値に則して計算すべきであるからである。さらにＫ番目の主噴射ＨＥ（Ｋ）ための計算開始時点では、Ｋ番目の予備噴射ＶＥ（Ｋ）のための制御開始時点ＡＢＶＥ（Ｋ）はすでに決定しており、ないしは制御信号がすでに操作器に送出されている。
【００２４】
上記のような境界条件下であってもＫ番目の予備噴射とＫ番目の主噴射ＨＥとの間隔が所望の値に相応するために、後ほど計算される主噴射ＨＥ（Ｋ）のための制御開始時点ＡＢＨＥ（Ｋ）を、基にした主噴射ＨＥ（Ｋ−１）の値ＡＢＨＥ（Ｋ−１）から変化させてはならない。
【００２５】
主噴射の計算による、予備噴射と主噴射との間隔ＡＢＶＥＲへの影響を除去するため、以下に説明するようにする。第１のステップ３００では、上死点ＯＴが生じたかどうかをチェックする。判定３００で上死点が生じたことを識別した場合には、ステップ３１０でカウンタＫが１だけインクリメントされる。引き続く判定３２０では、第１割り込みＩＲ１（Ｋ）が生じたかどうかをチェックする。
【００２６】
割り込みＩＲ１（Ｋ）が生じていた場合には、ステップ３３０で予備噴射のためのパラメタの計算が行われる。ここで予備噴射の持続時間ＤＶＥ（Ｋ）は、噴射すべき燃料量ＱＫと燃料圧力Ｐとに依存して設定される。間隔ＡＢＶＥＲ（Ｋ）は、少なくとも回転数Ｎと別のパラメタ例えば噴射される燃料量ＱＫとの関数ｆ１として設定される。有利にはこの値は相応の１つまたは複数の特性マップから読み出される。
【００２７】
その次に次の予備噴射のための制御開始時点ＡＢＶＥ（Ｋ）を、間隔ＡＢＶＥＲ（Ｋ）とパラメタＡＢＨＥＷ（Ｋ−１）とから計算する。ここでＡＢＨＥＷ（Ｋ−１）は、先行の噴射において計算された主噴射のための制御開始時点である。
【００２８】
引き続きの判定３４０では、割り込みＩＲ２（Ｋ）が発生したかどうかがチェックされる。発生していた場合には、ステップ３５０で主噴射のためのパラメタを計算する。主噴射の持続時間ＤＨＥ（Ｋ）は、噴射した燃料量ＱＫと燃料圧力Ｐとに依存して設定される。引き続いて所望の制御開始時点に対する新しい値ＡＢＨＥＷ（Ｋ）を、少なくとも噴射した燃料量ＱＫと回転数Ｎとの関数ｆ２として計算する。これらのパラメタにより主噴射のための所望の制御開始時点が表され、この主噴射はこの動作状態に対して最適と思われる主噴射である。その次にパラメタＡＢＨＥＫ（Ｋ）の計算が行われ、このパラメタは値ＡＢＨＥＷ（Ｋ−１）に等しく設定される。パラメタＡＢＨＥＫ（Ｋ）は、操作器が制御されるパラメタに相応し、この制御により主噴射の開始がトリガされる。主噴射の制御開始時点では、先行の噴射で計算した、先行の主噴射の制御開始時点のための値を使用する。
【００２９】
本発明では主噴射に対して２つの異なる制御開始時点が扱われる。第１の値ＡＢＨＥＫは実際に使用される制御信号に相応しており、この値により予備噴射と主噴射の所要の間隔が考慮される。第２の値ＡＢＨＥＷにより、変化した動作条件がこの時点で考慮される。しかしこの値は次の噴射の際に、はじめて制御値として使用される。
【００３０】
クランク軸の第１の角度位置は、第１パラメタの算定をトリガする第１割り込みＩＲ１に作用する。第１パラメタＡＢＶＥ，ＤＶＥにより、予備噴射の開始および／または持続時間が求められる。予備噴射の持続時間を決定するパラメタＤＶＥは、割り込みＩＲ１に続く次の予備噴射時に使用される。予備噴射の開始の制御に使用されるパラメタＡＢＶＥは、割り込み後の次の予備噴射を制御するために使用される。
【００３１】
クランク軸の第２の角度位置は、第２パラメタの算定をトリガする第２割り込みに作用する。第２のパラメタＡＢＨＥ、ＤＨＥは、主噴射の開始および／または持続時間を決定する。主噴射の持続時間を決定するパラメタＤＨＥは、割り込みＩＲ２に続く次の主噴射時に使用される。主噴射の開始の制御に使用されるパラメタＡＢＨＥは、割り込み後の次々回の主噴射を制御するためにはじめて使用される。
【００３２】
この手段により、予備噴射および／または主噴射の持続時間を決定するパラメタＤＶＥおよびＤＨＥにおいてそれぞれ、瞬時値に最も則した動作特性パラメタが使用されることが保証される。さらに予備噴射と主噴射との間隔が所望の値に相応することが保証される。
【図面の簡単な説明】
【図１】燃料調量制御装置のブロック図である。
【図２】時間についてプロットした種々の信号を示す図である。
【図３】本発明の手法を説明する流れ図である。
【符号の説明】
１００ 制御部
１１０ 操作器
１２０ センサ
１２５ パルスホイール
１３０ センサ

Claims (5)

1. 高圧噴射を有する内燃機関の燃料調量制御方法において、
   噴射を少なくとも１つの第１部分噴射と、これに続く第２部分噴射とに分け、
   クランク軸および／またはカム軸の第１角度位置にて第１部分噴射の制御に使用する複数の第１パラメタを決定し、また第１角度位置に続く第２角度位置で、第２部分噴射の制御に使用する第２パラメタを決定し、ここで当該のパラメタによって前記の各部分噴射の開始および／または持続時間の少なくとも１つを決定し、
   前記の第１パラメタを使用して、目下の噴射における第１角度位置の直後の第１部分噴射を制御し、
   第２パラメタのうちで第２部分噴射の開始を決定する第２パラメタを使用して、当該の目下の噴射に続く次の噴射を制御することを特徴とする、
   内燃機関の燃料調量制御方法。
2. 前記第１および／または第２角度位置により割り込みを生じさせ、
   該割り込みにより前記第１および／または前記第２パラメタの算定をトリガさせる、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記第２部分噴射の持続時間を決定するパラメタを使用して、目下の噴射の第２角度位置の直後の第２部分噴射を制御する、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記第１部分噴射は予備噴射であり、前記第２部分噴射は主噴射である
   請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. 高圧噴射装置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、
   噴射が少なくとも１つの第１部分噴射と、これに続く第２部分噴射とに分けられており、
   前記装置は手段を有しており、
   該手段により、
   クランク軸および／またはカム軸の第１角度位置にて第１部分噴射の制御に使用する複数の第１パラメタが決定され、また第１角度位置に続く第２角度位置で、第２部分噴射の制御に使用する第２パラメタが決定され、ここで当該のパラメタによって前記の各部分噴射の開始および／または持続時間の少なくとも１つが決定され、
   前記の第１パラメタが使用されて、目下の噴射における第１角度位置の直後の第１部分噴射が制御され、
   第２パラメタのうちで第２部分噴射の開始を決定する第２パラメタが使用されて、当該の目下の噴射に続く次の噴射が制御されることを特徴とする、
   内燃機関への燃料調量を制御する装置。

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