(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃料噴射装置におけるインジェクタを制御するための方法であって、
第１の較正方法（２００）を用いて、前記インジェクタに流れる電流又は前記インジェクタに印加される電圧である制御パラメータに基づいて、噴射過程を特徴付けるインジェクタパラメータを求め、該インジェクタパラメータに基づいて、前記インジェクタの噴射量（ＱＫ）又は制御期間（ＡＤ）を補正することにより較正するための補正値としての第１の特性値（Ｍ１）を決定する、インジェクタを制御するための方法において、
第２のエラー識別方法を用いて、前記内燃機関の回転数である機関パラメータ（Ｎ）に基づいて、前記インジェクタに対応するシリンダにより供給されるトルクを特徴付ける第２の特性値（Ｍ２）を決定し、該第２の特性値のみに基づいて、前記第１の較正方法の機能を監視し、
前記第１の較正方法を用いて較正を行った後に、前記第２のエラー識別方法の前記第２の特性値（Ｍ２）が閾値よりも大きい場合にエラーを識別することを特徴とする、インジェクタを制御するための方法。
【請求項２】
前記インジェクタパラメータは、前記インジェクタの噴射量、閉鎖時点、開放時点、閉鎖持続時間、切り替え時点、リフトオフ時点のうちの少なくとも一つである、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
内燃機関の燃料噴射装置におけるインジェクタを制御するための装置であって、
第１の較正方法（２００）を用いて、前記インジェクタに流れる電流又は前記インジェクタに印加される電圧である制御パラメータに基づいて、噴射過程を特徴付けるインジェクタパラメータを求め、該インジェクタパラメータに基づいて、前記インジェクタの噴射量（ＱＫ）又は制御期間（ＡＤ）を補正することにより較正するための補正値としての第１の特性値（Ｍ１）を決定する手段を備えている、インジェクタを制御するための装置において、
第２のエラー識別方法を用いて、前記内燃機関の回転数である機関パラメータ（Ｎ）に基づいて、前記インジェクタに対応するシリンダにより供給されるトルクを特徴付ける第２の特性値（Ｍ２）を決定し、該第２の特性値のみに基づいて、前記第１の較正方法の機能を監視する手段であって、前記第１の較正方法を用いて較正を行った後に、前記第２のエラー識別方法の前記第２の特性値（Ｍ２）が閾値よりも大きい場合にエラーを識別する手段が設けられていることを特徴とする、インジェクタを制御するための装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、独立請求項の上位概念に記載されている装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドイツ公開特許DE 10 2009 003 211号（特許文献１）からは、内燃機関の燃料噴射装置におけるインジェクタを制御するための方法が公知である。この刊行物に開示されている方法及び装置では、較正方法を用いて、制御パラメータに基づいて噴射過程を特徴付けるインジェクタパラメータが求められる。続いて、このインジェクタパラメータに基づいて、インジェクタを較正するための特性値が決定される。
【０００３】
その種の較正は燃料の噴射に影響を及ぼし、従って、間接的に排ガス放出を変化させるので、多くの国では、この方法がその機能について監視されることを要求している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】ドイツ公開特許DE 10 2009 003 211号
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
独立請求項に記載されている特徴を備えている本発明に係る方法及び本発明に係る装置は、従来技術に対して、較正方法の機能を確実に監視することができるという利点を有している。
【０００６】
特に有利には、第１の較正方法を用いて、制御パラメータに基づいて、噴射過程を特徴付けるインジェクタパラメータが求められ、このパラメータに基づいて、インジェクタを較正するための第１の特性値が決定され、第２の較正方法を用いて、機関パラメータに基づいて、インジェクタを較正するための第２の特性値が決定され、第２の特性値に基づいて、第１の較正方法が監視される。このことは、二つの方法を用いて、インジェクタを較正するために使用できる複数の特性値が決定されることを意味している。これによって、二つの較正方法のうちの一方におけるエラーを識別することができる。
【０００７】
第１の実施の形態においては、先ず第１の較正方法を用いて較正が行われる。求められた特性値は制御を補正するために使用される。第２の較正方法の第２の特性値（Ｍ２）が閾値よりも大きい場合にはエラーが識別される。このことは、第１の較正方法によって較正を行った後に第２の較正方法によって更に別の較正が必要であることが識別されると、エラーが識別されることを意味している。較正が必要であるか否かだけが識別されればよいので、第２の較正方法は比較的単純なものになっている。それらの特性値を比較的僅かな手間で検出することができる。
【０００８】
参考例においては、二つの特性値が相互に閾値よりも大きく偏差する場合にエラーが識別される。このことは、二つの較正方法が補正のために異なる値を供給する場合にエラーが識別されることを意味する。
【０００９】
制御パラメータは有利には、インジェクタに流れる電流又はインジェクタに印加される電圧である。それらのパラメータは、簡単に検出することができる。
【００１０】
インジェクタパラメータとして、インジェクタの閉鎖時点、開放時点、閉鎖期間、噴射量、切り替え時点、リフトオフ時点のうちの少なくとも一つが制御パラメータから求められる。それらのパラメータは噴射過程を良好に特徴付けたものであり、また噴射された燃料量を高い精度で表すものである。
【００１１】
本発明の複数の実施例は図面に示されており、以下ではそれらの実施例を詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】内燃機関の燃料調量システムの本質的な構成要素を示す。
【図２】本発明に係る装置の本質的な構成要素を示す。
【図３】本発明に関連する処理手順の一つの参考例を示す。
【図４】本発明による処理手順の一つの実施の形態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
図１には、内燃機関の燃料調量システムの本質的な構成要素のブロック図が示されている。内燃機関１０は、所定の時点で調量された所定量の燃料を燃料調量ユニット３０から受け取る。種々のセンサ４０は、内燃機関の動作状態を特徴付ける測定値１５を検出し、それらの測定値１５を制御装置２０に供給する。制御装置２０には別のセンサ４５からの種々の出力信号２５が更に供給される。検出された測定値１５は内燃機関の状態、例えば内燃機関の回転数を特徴付けるものである。制御装置２０は、それらの測定値１５及び別のパラメータ２５に基づき、燃料調量ユニット３０に印加される制御パルス３５を算出する。このために、制御装置は図示していない別の構成要素の他に、設定部２２及び補正手段２４を含んでいる。
【００１４】
内燃機関は、有利には直接噴射式の内燃機関である。しかしながら、基本的には、本発明による処理手順を、燃焼室に燃料を調量するあらゆる内燃機関に使用することができる。燃料調量ユニット３０を種々に構成することができる。有利には、燃料調量システムは、いわゆるコモンレールシステムとして構成されている。その種のコモンレールシステムにおいては、燃料が高圧ポンプによって圧縮されてレールに供給される。このレールから燃料がインジェクタを介して内燃機関の燃焼室に到達する。インジェクタが燃料を調量する燃料噴射期間は通常の場合、電磁弁又はピエゾアクチュエータによって規定される。電磁弁又はピエゾアクチュエータは、所定の制御期間にわたり給電電圧と接続されるように、制御装置によって出力段を介して制御される。
【００１５】
制御装置は、公知の方法で内燃機関に噴射すべき燃料量を算出する。この算出は、種々の測定値１５、例えば回転数Ｎ、機関温度、実際の噴射開始時点、車両の動作状態を特徴付ける別のパラメータ２５に依存して行われる。それらの別のパラメータは例えば、ドライバの要求を特徴付けるアクセルペダルの位置、又は、周囲空気の圧力及び温度である。噴射すべき燃料量ＱＫのこのような算出は、第１の設定部２２において行われる。続いて制御装置は、噴射すべき燃料量を、インジェクタにその都度印加される、対応する制御期間ＡＤを有する対応する制御信号に変換する。この変換は換算部２３において行われる。
【００１６】
その種の燃料調量システムにおいて問題となるのは、電気的に駆動される複数の弁又はピエゾアクチュエータが、同じ制御信号を用いても、特に同じ制御期間においても異なる量の燃料を調量する可能性があることである。
【００１７】
従って、所定のパラメータに基づいて、インジェクタの較正に使用される特性値Ｍを決定する較正方法が実施される。
【００１８】
その種の較正方法では補正手段２４が用いられる。この補正手段２４は、出力信号として特性値Ｍを供給する。この特性値Ｍを用いて噴射量ＱＫ又は制御期間ＡＤが補正される。この補正を、値Ｍが結合点２１ａ又は２１ｂにおいて噴射量ＱＫ又は制御期間ＡＤに加算されるように行うことができる。このことは、噴射量ＱＫが値Ｍ分だけ増加又は低減されること、又は、制御期間が値Ｍ分だけ延長又は短縮されることを意味している。択一的に、乗法による補正を実施することも可能である。
【００１９】
つまり、例えば、インジェクタに流れる電流に基づいて、噴射過程を特徴付ける所定のインジェクタパラメータを求める較正方法が公知である。例えば、インジェクタに流れる電流を評価することによって、電磁弁が閉じられ、従って、噴射過程が終了する閉鎖時点と、電磁弁が開かれ、噴射が開始される開放時点と、閉鎖期間即ち閉鎖時点から開放時点までの時間間隔とを求めることができる。これらのパラメータを例えば、それらの時点における電流経過又は電圧経過が変化することによって求めることができる。それらのパラメータの他に、更に別のパラメータ、例えばインジェクタのリフトオフ時点、即ち、ニードルが移動を開始する時点を評価することができる。続いて、それらのパラメータのうちの一つ又は複数に基づき補正値が算出され、その補正値を用いることにより、それぞれのインジェクタが所望の量の燃料を所望の時点に調量するように制御期間が補正される。この補正値は特性値としても使用される。
【００２０】
図２には、対応する処理手順が示されている。第１の較正方法は、参照番号２００で表されている。この較正方法は、制御パラメータに基づいてインジェクタを較正するための第１の特性値Ｍ１としての補正値を算出する。制御パラメータＩ，Ｕは信号設定部２０５から供給される。第１の較正方法の出力信号（以下では第１の特性値Ｍ１と称する）は、監視部２１０に供給される。第２の較正方法は、参照番号２２０で表されている。この第２の較正方法は、第２の信号設定部２２５から供給される機関パラメータＮを評価する。この第２の較正方法２２０は第２の特性値Ｍ２を供給し、この第２の特性値Ｍ２は同様に監視部２１０によって評価される。
【００２１】
第１の較正方法２００は、制御パラメータに基づいて、インジェクタの較正に使用される特性値Ｍ１を算出する。このことは、第１の較正方法が、例えば、インジェクタに流れる電流に基づいて、又は、電圧信号から、噴射過程を特徴付ける少なくとも一つのインジェクタパラメータを求めることを意味している。インジェクタパラメータは例えば、インジェクタの噴射量、閉鎖時点、開放時点、閉鎖期間、切り替え時点及び／又はリフトオフ時点のうちの一つ又は複数のパラメータである。それらのパラメータのうちの一つ又は複数は、インジェクタに流れる電流又はインジェクタに印加される電圧を評価することによって求められる。つまり、例えば、電流又は電圧の導関数に基づき、インジェクタの電磁弁の開放時点又は閉鎖時点を識別することができる。有利には、閉鎖時点及び開放時点の両方が識別され、従って、電磁弁の閉鎖期間が求められる。
【００２２】
別の実施の形態においては、噴射過程を特徴付けるこのインジェクタパラメータに基づいて、インジェクタを較正するための特性値が決定される。このために、例えば、閉鎖期間を期待値即ち目標値と比較し、偏差が生じた場合には制御期間を対応して補正することができる。このことは、閉鎖期間が目標値に合わせて制御されることを意味する。この制御においては、インジェクタの制御に用いられる制御パラメータが調整量として使用される。この場合、第１の特性値Ｍ１として制御器の調整量が使用される。
【００２３】
択一的な実施の形態においては、個々のインジェクタの閉鎖期間を相互に比較することができる。その場合、平均値からの偏差が第１の特性値Ｍ１として使用される。
【００２４】
一つの実施の形態においては、電流経過又は電圧経過に基づき、電磁弁又はインジェクタの閉鎖持続時間のようなインジェクタパラメータを直接的に求めることができる。このインジェクタパラメータは、噴射される燃料量に関する直接的な尺度として使用される。続いて、インジェクタパラメータに基づいて補正値が算出され、この補正値を用いて、インジェクタパラメータが期待値を取るように、制御期間、又は、この制御期間を特徴付ける別のパラメータが補正される。続いてこの補正値が記憶され、補正に使用される。この補正値は第１の特性値Ｍ１として使用される。
【００２５】
第１の較正方法は電流ベースの較正方法とも称される。電流を評価する代わりに、電圧信号を相応に評価することもできる。
【００２６】
第２の較正方法２２０は、有利には回転数ベースの較正方法として構成されている。この第２の較正方法では、第２の信号設定部２２５から供給される回転数Ｎに基づいて、対応するシリンダの回転トルクが算出される。第１の実施の形態においては、種々の噴射パターン間での切り替えが行われる。即ち、全体の制御期間が一定に維持され、全体の燃料量の１回の部分噴射での内燃機関への調量と、全体の燃料量の２回又はそれ以上の回数の部分噴射での内燃機関への調量とが交互に行われる。例えば、パイロット噴射を用いる動作とパイロット噴射を用いない動作との間で切り替えが行われる。複数のインジェクタが同じ制御信号で同じ量の燃料を調量する場合には、そのような切り替え時にトルクは変化せず、従って、回転数も変化しない。偏差が生じた場合には、この偏差に基づいて、切り替え時にトルク又は回転数が一定に維持されるように形成されている補正値が算出される。この補正値は、第２の特性値Ｍ２として使用される。
【００２７】
本発明によれば、第２の較正方法を用いて第１の較正方法が正常な機能について監視される。
【００２８】
その種の監視を用いる参考例が、図３に示されている。第１のステップ３００においては、第１の較正方法が実施され、インジェクタの制御を補正することができる第１の補正値が算出される。第１の特性値Ｍ１は、最適値からの制御期間の偏差を特徴付ける。この最適値は、所望の量の燃料を調量するために通常は必要とされる値に相当する。この第１の特性値Ｍ１は、補正手段２４によって求められる。しかしながら、制御パルス３５の補正は行われない。
【００２９】
第２のステップ３１０においては、第２の較正方法を用いて第２の特性値Ｍ２の算出が行われる。第３のステップ３２０においては、二つの特性値Ｍ１，Ｍ２の差分が算出される。それらの特性値が相互に閾値Ｓよりも大きく偏差する場合には、ステップ３３０においてエラーが識別される。偏差しない場合には、ステップ３４０において正常な動作が識別される。
【００３０】
有利には、単純に二つの特性値Ｍ１及びＭ２の差分の絶対値が閾値Ｓと比較される。このことは、二つの較正方法を用いて算出された二つの特性値が相互に閾値よりも大きく偏差した場合にエラーが識別されることを意味する。
【００３１】
第１の実施の形態が、図４に示されている。この実施の形態においては、メイン機能即ち第１の較正方法が、選択された動作点で制御信号、従って、噴射される燃料量を較正する。この場合、診断のためには、メイン機能によって学習された制御期間の間に、単数回噴射と複数回噴射とが交互に行われる。このことは有利な動作点、例えば空調装置がスイッチオンされておらず回転数が低い時点に、所定数の動作サイクルにわたり実施される。回転数信号から、各燃焼に対して第２の特性値Ｍ２が算出される。続いて、単数回噴射の特性値と複数回噴射の特性値との差分が形成され、所定数の動作サイクルにわたり平均化される。この差分が適用可能な所定の閾値を上回ると、メイン較正機能はエラーがあるものとして識別される。
【００３２】
この処理手順は、図４に詳細に示されている。第１のステップ４００においては、第１の較正方法が実施され、第１の特性値Ｍ１が算出され、制御信号３５の補正に使用される。ステップ４１０においては、診断のために適切な動作点が存在しているか否かが検査される。特にそのような適切な動作点は、例えば空調装置のような付加的な負荷がスイッチオフされている、回転数の低い動作点である。続いて、ステップ４２０においては、第２の特性値に関する第１の値Ｍ２．１が算出される。続くステップ４３０においては、第２の噴射パターンが選択される。この第２の噴射パターンでは、特に、１回の噴射が複数回の部分噴射に分割される。続いて、ステップ４４０においては、第２の特性値に関する第２の値Ｍ２．２が算出される。ステップ４５０においては、第２の特性値の第１の値及び第２の値の平均値形成が行われる。即ち、第２の特性値の第１の値及び第２の値の複数の測定値から一つの平均値が形成される。この平均値形成は、最も簡単な実施の形態では省略することも可能である。
【００３３】
続く判定ステップ４６０においては、第２の特性値Ｍ２、特に平均化された第２の特性値が閾値Ｓよりも大きいか否かが検査される。大きい場合にはステップ４７０においてエラーが識別され、大きくない場合にはステップ４８０において正常な動作が識別される。
【００３４】
即ち、本発明によれば、制御信号が第１の較正方法を用いて補正される。第１の較正方法の機能を制御するために、第２の較正方法を用いて補正値が求められる。更なる補正が必要であることが第２の補正方法によって識別されると、第１の較正方法の範囲におけるエラーが識別される。
【００３５】
本発明によれば、第２の較正方法を用いて完全な実施が行われるのではなく、複数回噴射と単数回噴射との間で切り替えを行う際に信号が実質的に変化するか否かのみが監視される。即ち、例えば特性値としては、この方法において複数回噴射と単数回噴射との間で切り替えを行う際に回転数信号又はトルクが変化するか否かについて、回転数信号又はトルクが考察及び検査されれば十分である。単数回噴射と複数回噴射との間で切り替えが行われずに、複数回行われる噴射の回数が異なる二つの複数回噴射の間で切り替えが行われること、即ち、一般的な形態で異なる噴射パターンにおける二つの特性値が決定されることも考えられる。それらの特性値が相互に偏差する場合には、第１の較正方法におけるエラーが判定される。この実施の形態においては、第２の特性値として、内燃機関によって提供される、又は、内燃機関から出力されるトルクを特徴付ける信号が使用される。例えば、測定又は算出された回転数信号を直接的に使用することができる。択一的に、少なくとも回転数信号に基づき算出されるパラメータも、第２の特性値として使用することができる。
【００３６】
いずれの実施の形態も、回転数ベースの較正方法を用いて電流ベースの較正方法が監視されるという点では共通している。いずれの方法も、異なる入力パラメータを基礎としているので、エラーを非常に高い確率で識別することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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