(57)【要約】【課題】噴射燃料の瞬間流量の段階状制御時にばね調整不要で、且つ燃料供給圧が同一でも噴射燃料の流量プロフィールを変更し得るようにする。【解決手段】開示されているのは、電気アクチュエータと、噴射ノズルと、電気アクチュエータの制御のもとに且つ電気インジェクタへの燃料供給圧に従って噴射ノズルを開閉するため開行程及び閉行程に沿って移動可能な開閉ピンとで構成された電気インジェクタを備えた内燃機関における燃料噴射制御方法である。この方法によれば、時間的なとぎれなく動作プロフィールＰで開閉ピンを移動させ且つ開閉ピンがそれぞれ第１開移動Ａ１と第２開移動Ａ２とを行なうよう、互いに充分近似した第１電気指令Ｃ１と少なくとも１つの第２電気指令Ｃ２が電気アクチュエータに供給される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気インジェクタ（１）を電気アクチュエータ（８）と噴霧器とで構成し、該噴霧器を噴射ノズル（５）と開閉ピン（７）とで構成し、該開閉ピン（７）が、前記電気アクチュエータ（８）の制御のもとに前記噴射ノズル（５）を開閉する開行程及び閉行程に沿い移動可能であり、前記電気インジェクタ（１）が電気インジェクタ自体の供給圧に応じて噴霧器の開閉ピン（７）の開放を時間調節することにより１回分の燃料供給を行う、電気インジェクタ（１）を備えた内燃機関における燃料噴射制御方法において、
開閉ピン（７）を時間的な途切れなしに動作プロフィール（Ｐ）で移動させるよう且つ開閉ピン（７）がそれぞれ第１開移動（Ａ１）と第２開移動（Ａ２）を行なうよう、互いに充分に類似している第１電気指令（Ｃ１）と少なくとも１つの第２電気指令（Ｃ２）を前記電気アクチュエータ（８）に供給することを特徴とする内燃機関における燃料噴射制御方法。
【請求項２】
開閉ピン（７）が閉行程に沿って移動しているときに第２開移動（Ａ２）を開始するタイミングで第２電気指令（Ｃ２）を供給することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関における燃料噴射制御方法。
【請求項３】
開閉ピン（７）が閉行程の終点（Ｑ３）に到達したときに第２開移動（Ａ４）を開始するタイミング（Ｔ４）で第２電気指令（Ｃ４）を供給することを特徴とする、請求項１に記載の内燃機関における燃料噴射制御方法。
【請求項４】
第１開移動（Ａ１）と第２開移動（Ａ２）の終点で、相異なる噴射ノズル（５）第１開度（Ｈ１）と噴射ノズル（５）第２開度（Ｈ２）にそれぞれ到達するよう、第１電気指令（Ｃ１）と第２電気指令（Ｃ２）を供給することを特徴とする、請求項１乃至３のいずれかに記載の内燃機関における燃料噴射制御方法。
【請求項５】
第１電気指令（Ｃ１）を第２電気指令（Ｃ２）に先んじて且つ第２開度（Ｈ２）が第１開度（Ｈ１）より大きいよう供給することを特徴とする、請求項４に記載の内燃機関における燃料噴射制御方法。
【請求項６】
第１電気指令（Ｃ１）がゼロではないタイミング（Ｔ２）で第２電気指令（Ｃ２）を供給することを特徴とする、請求項１乃至５のいずれかに記載の内燃機関における燃料噴射制御方法。
【請求項７】
開閉ピン（７）を時間的な途切れなしに動作プロフィール（Ｐ”）で移動させるよう且つ開閉ピン（７）が第１及び第２開移動（Ａ５〜Ａ８）に引き続いて第３開移動（Ａ５〜Ａ８）を行なうよう、第１及び第２電気指令（Ｃ５〜Ｃ８）に充分に類似している少なくとも１つの第３電気指令（Ｃ５〜Ｃ８）を電気アクチュエータ（８）に供給することを特徴とする、請求項１乃至６のいずれかに記載の内燃機関における燃料噴射制御方法。
【請求項８】
第１、第２及び第３開移動（Ａ５〜Ａ８）の終点で、それぞれ第１開度、第２開度及び第３開度（Ｈ５〜Ｈ８）に到達し且つ第１及び第２開度（Ｈ５〜Ｈ７）が第３開度（Ｈ８）よりも小さいよう第１、第２及び第３電気指令（Ｃ５〜Ｃ８）を供給することを特徴とする、請求項７に記載の内燃機関における燃料噴射制御方法。
【請求項９】
第１及び第２電気指令（Ｃ５〜Ｃ７）を互いに連続的に且つ第３電気指令（Ｃ８）に先んじて供給することを特徴とする、請求項８に記載の内燃機関における燃料噴射制御方法。
【請求項１０】
第１及び第２開度（Ｈ５〜Ｈ７）が互いに等しいように第１及び第２電気指令（Ｃ５〜Ｃ７）を供給することを特徴とする、請求項８又は請求項９に記載の内燃機関における燃料噴射制御方法。
【請求項１１】
少なくとも１回の噴射のために、内燃機関の操作パラメータの関数として以下の量、即ち、
電気指令のうちの少なくとも１つの継続時間、
電気指令の数、
電気指令間の時間間隔、
のうち少なくとも１つを測定することを特徴とする、請求項１乃至１０のいずれかに記載の内燃機関における燃料噴射制御方法。
【請求項１２】
１回の噴射と次回の噴射との間に、内燃機関の操作パラメータの関数として以下の量、即ち、
電気指令のうちの少なくとも１つの継続時間、
電気指令の数、
電気指令間の時間間隔、
のうち少なくとも１つを変更することを特徴とする、請求項１１に記載の内燃機関における燃料噴射制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関における燃料噴射制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンの分野では、時間の関数としての噴射燃料の瞬間流量が、ほぼ一定で且つ相互に異なるレベルを有する少なくとも２線で構成されるような、即ち、「階段状」タイプの曲線によって表すことができるような燃料噴射をする必要が痛切に感じられている。特に、第１レベルＬ１とその後段でそれより高い第２レベルＬ２がある図１の曲線で示したような、時間Ｔでのプロットを有する燃料瞬間流を噴射する必要が痛切に感じられている。
【０００３】
前記流量曲線を得る試みとして公知なのは、相応するばねと協働する２個の移動可能な開閉ピンを持上げることにより、又は、２個の共軸ばねと協働する単独の可動開閉ピンを持上げることにより噴射ノズルの開放を行なう専用タイプのインジェクタを提供することである。特に、前記２個のばねは、相互に異なる予荷重を掛けてあるか、又は、相互に異なる力／移動特性を持っているか、又はその両方であって、所要の流量曲線に近似する持上げでノズルを開く。
【０００４】
上記の公知解法は、ばねを最適に調整して、ノズルからの最大流量より少ない第１レベルの流量を得て図１の曲線のような流量曲線に近似させることが幾分複雑であるという点で、全く満足からほど遠いものである。
【０００５】
更に又、燃料供給圧が同一の場合、ピン持上げの法則(law)が、従って、ノズル開放の法則が一旦定まると、噴射燃料の流量プロフィールは改変できない。インジェクタの行なう噴射が異なるとエンジンの操業条件が変わってしまうからである。
【０００６】
加えて、操業中、常に噴射燃料の流量プロフィールが一定なインジェクタを得ることは幾分困難である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、上記した欠点を簡単且つ経済的に有利な仕方で解消できる、内燃機関における燃料噴射制御方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明によれば、電気インジェクタを電気アクチュエータと噴霧器とで構成し、該噴霧器を噴射ノズルと開閉ピンとで構成し、該開閉ピンが、前記電気アクチュエータの制御のもとに前記噴射ノズルを開閉する開行程及び閉行程に沿い移動可能であり、前記電気インジェクタが電気インジェクタ自体の供給圧に応じて噴霧器の開閉ピンの開放を時間調節することにより１回分の燃料供給を行う、電気インジェクタを備えた内燃機関における燃料噴射制御方法において、
開閉ピンを時間的な途切れなしに動作プロフィールで移動させるよう且つ開閉ピンがそれぞれ第１開移動と第２開移動を行なうよう、互いに充分に類似している第１電気指令と少なくとも１つの第２電気指令を前記電気アクチュエータに供給することを特徴とする内燃機関における燃料噴射制御方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
本発明のより良い理解のために、添付図面を参照した単に非限定的な例としての好適実施例を以下で説明する。
【００１０】
図５の参照番号１は全体的に、内燃機関、特にディーゼルサイクルエンジン（図示せず）の電気インジェクタ（部分的に図示）を示す。
【００１１】
電気インジェクタ１を構成する外部構造、即ち、殻２は、長手方向軸線３に沿って延び、燃料供給システム（図示せず）に接続するよう構成した側部入口４を有し、噴霧器で終わっている。
【００１２】
噴霧器を構成するのは、側部入口４と連通し、燃料を燃焼室に噴射するよう構成されたノズル５と、電気制御のアクチュエータ装置、即ち、電気アクチュエータ８の制御のもとにノズル５を開閉する開行程及び閉行程に沿って移動可能な開閉ピン７又はニードルである。電気インジェクタ１は、電気インジェクタ１自体の供給圧に従い、即ち、側部入口４での圧に従い、噴霧器の開閉ピン７の開放を時間調節することにより１回分の燃料供給を行なう。このことは以下の記述から更に明らかとなるであろう。
【００１３】
電気アクチュエータ８としては、電磁石１０と、電磁石１０の作用のもとに殻２内を軸線方向に摺動可能なアンカー１１と、予め負荷を掛けたばね１２とで構成されるタイプのものが好ましい。ばね１２は電磁石１０に囲まれ、アンカー１１に対し電磁石１０の引力の反対方向に推力を働かせる。
【００１４】
殻２は軸線方向の座１３を有する。座１３は図５では明確化のために一部を省略して示してあり、開閉ピン７の摺動する座の延長部として得られる。座１３の中間線部は逆さにしたグラス形状の胴体１３ａ（部分的に図示）を収容し、それが固定位置で殻２に流体密連結して軸線方向の座１３ｂを有する。座１３ｂはロッド１４を収容し、ロッド１４は座１３ｂ，１３内を軸線方向に摺動可能で、制御室１５内に存在する燃料の圧力の作用のもとに閉行程に沿って開閉ピン７に推力の作用を伝える。
【００１５】
制御室１５は座１３ｂの端部を構成し、制御サーボ弁１６の一部を限定し、加圧した燃料を受取るために殻２と胴体１３ａ内に造られた通路１８を介し側部入口４と常に連通しているので、ロッド１４による開閉ピン７の開閉調節が電気インジェクタ１への燃料供給圧に従って行なわれる。
【００１６】
制御室１５は、軸線方向の一側がロッド１４により、他側が胴体１３ａの端部により限定され、胴体１３ａに対し軸線方向に並んで円板２０が配置され、適宜のクランプシステムにより殻２に対し固定される。
【００１７】
サーボ弁１６を更に構成する通路２２は制御室１５の出口を限定し、軸線３に対しほぼ対称的であり、胴体１３ａ内、円板２０内、円板２０と電気アクチュエータ８との間の軸線方向中間位置に配置された分配体２５内に造られる。分配体２５は殻２に対し固定であり、流体密で円板２０に軸線方向に連結されるので、円板２０に当接し、端が円筒形側面３０で画成されたステム又はピン２９で終わる。ステム２９には通路２２に出る環状室３４が穿設される。
【００１８】
環状室３４により限定される通路２２の半径方向出口は、スリーブ３５により限定される開閉素子によって開閉されるよう構成されており、スリーブ３５はステム２９に嵌着しており、制御室１５内の圧力を変え従って噴射ノズル５を開閉する電気アクチュエータ８の作用のもとに軸線方向に摺動可能である。
【００１９】
スリーブ３５が環状室３４を閉じるとき、結果的に燃料による軸線３に沿った圧力がゼロとなることが明らかで、インジェクタ１可動部の動的挙動の安定性の観点から好都合である。
【００２０】
特に、開行程に沿った（即ち、持上げ時の）開閉ピン７の移動と閉行程に沿った開閉ピン７の移動は、電気アクチュエータ８に送られる所与の電気指令に応答して、１回の噴射と次回の噴射とで実際には一定である。言い換えれば、開閉ピン７の位置と電気アクチュエータ８に供給される電気指令とを二方向唯一的且つ繰返し可能な仕方で相互に関連づけることが可能である。電気指令に応答した開行程及び閉行程に沿った開閉ピン７の位置は理論的計算を介し、インジェクタ１の構造パラメータ（例えばサーボ弁１６の通路断面）の関数として及び既知の操作パラメータ（例えば、側部入口４への燃料供給圧）の関数として、又は、適宜のセンサを取付けた「サンプル」インジェクタ等によって実験的に、知ることができる。同時に、噴射ノズル５の開部分、ひいては燃料の瞬間流量パターンを、特に噴射ノズル５自体の通路の大きさに基づきそして燃料供給圧に基づき、開閉ピン７の軸線方向移動の関数として独自な仕方で割り出すことができる。
【００２１】
図２乃至図４各々の上側のグラフは、時間Ｔの関数としての、本発明により電気アクチュエータ８に供給される電気指令の波形Ｃ（破線）と、前記指令に応答して、ノズル５が閉じる「ゼロ」縦座標に関し開閉ピン７がとる動作プロフィールＰ即ち軸線方向位置の動作又はプロット（実線）とを示し、下側のグラフは、時間Ｔの関数として、対応する上グラフに示した開閉ピン７の移動によって引き起こされる、ノズル５を介して噴射される燃料の瞬間流量の曲線Ｆ（実線）を示す。
【００２２】
図２〜図４において、指令と、参照文字の横の下付数字とは関連しており、相応するグラフの各部を示している。
【００２３】
明確にするために、用語「指令」は、本明細書の記述及び添付の請求項では、曲線Ｃを有する電気信号を意味しており、曲線Ｃは比較的速い初期増加を有する立下り区間Ｒを初期に有する。図示例において、電気アクチュエータ８は電流信号を受け、その曲線Ｃは、立下り区間Ｒの後に、最大値のあたりを保持する線Ｍ、中間値へと減少して下る線Ｄ、前記中間値あたりを保持する線Ｎ、そして最終的な減少の線Ｅを示す。
【００２４】
本発明の方法によれば、燃料噴射を得るために電気アクチュエータ８に供給されるのが第１電気指令及び少なくとも１つの第２電気指令であり、これらの指令は、開閉ピン７を時間的な途切れなしに動作プロフィールＰで移動させるよう且つ開閉ピン７がそれぞれ第１開移動と第２開移動、即ち第１持上げと第２持上げを行なうよう、互いに充分に類似している。第１開移動と第２開移動はプロフィールＰにおいて相対−最大値Ｈまで増加する各線Ａで限定され、その後にプロフィールＰの減少線Ｂで限定される各閉移動が続く。
【００２５】
図２の例では、タイミング(instant)Ｔ１で第１指令が供給され、それの曲線Ｃ１は立下り区間Ｒ１で増加し、次いでほぼ一定を保ち（線Ｍ１）、更に線Ｄ１に沿って減少し、更にほぼ一定を保ち（線Ｎ１）、最後に減少する（線Ｅ１）。
【００２６】
曲線Ｃ１により開閉ピン７はプロフィールＰで移動し、プロフィールＰは値Ｈ１までの増加線Ａ１と減少線Ｂ１とで構成される。第２指令はタイミングＴ２で第２持上げ、即ち、線Ａ２を線Ｂ１の点Ｑ１から始めて、開閉ピン７が噴射ノズル５閉行程終点位置に到達するよう供給される。特に、タイミングＴ２は、曲線Ｃ１で表される第１指令がゼロ値に到達する論理的タイミングより小さい。曲線Ｃ２は線Ｎ１より継続時間の長い線Ｎ２を有するので開閉ピン７のリフトはＨ１より大きい値Ｈ２に到達し、噴射ノズル５の開度即ち開部分が線Ａ１の終点で到達する開度即ち開部分よりも大きくなる。
【００２７】
次いで、線Ｂ２で限定される閉移動が噴射ノズル５の全閉するまで続き、その後は開閉ピン７は次の噴射まで動かないままである。
【００２８】
得られる瞬間流量の曲線Ｆは、２つの連続した部分Ｓ,Ｕを示し、互いに異なる各々最大レベルを有し、各平均レベルが互いに異なってそれぞれレベルＬ１，Ｌ２に近似しているという点で図１に示した瞬間流量の所望曲線に充分近似している。部分Ｓが終わって部分Ｕが始まるタイミングが点Ｑ１の時間横座標（ＴＱ１）に相当するのが明らかである。
【００２９】
図３の例では、電気アクチュエータ８が下付数字３，４でそれぞれ示される２つの電気指令を連続して受け、それにより開閉ピン７をここでも時間的な途切れなしに、即ち、休止時間なしに動作プロフィールＰ’（実線）で線Ｂ３と線Ａ４の間を、但し限られた条件で、移動させる。即ち、線Ｂ３の終点Ｑ３で、即ち、閉行程終点位置にちょうど到達した時点で第２持上げ（線Ａ４）を開始するようタイミングＴ４で第２電気指令を供給するという条件である。特に、タイミングＴ４は曲線Ｃ３の線Ｅ３がゼロに行くタイミングより大きい。制限条件にもかかわらず、得られる瞬間流量の曲線Ｆ’は２つの連続した部分Ｓ’，Ｕ’を示し、互いに異なる各々最大レベルを有し、各平均レベルが互いに異なってしかも充分にそれぞれ図１の所望瞬間流曲線のレベルＬ１，Ｌ２に近似している。部分Ｓ’が終わって部分Ｕ’が始まる瞬間が点Ｑ３の時間横座標（ＴＱ３）に対応するのが明らかである。
【００３０】
図４の例では、電気アクチュエータ８が下付数字５〜８でそれぞれ示される、開閉ピン７をここでも時間的な途切れなしに動作プロフィールＰ”で移動させるよう互いに充分に近似した４つの電気指令を連続して夫々タイミングＴ５〜Ｔ８で受ける。特に、タイミングＴ６〜Ｔ８は線Ｅ５〜Ｅ７がそれぞれゼロに行くタイミングよりも大きい。図２の例と同様に、線Ａ６〜Ａ８は開閉ピン７が噴射ノズル５の閉行程終点位置にまだ到達していない線Ｂ５〜Ｂ７のそれぞれ点Ｑ５〜Ｑ７から始まる。
【００３１】
最初の３回の持上げの終点で開閉ピン７の到達する値Ｈ５〜Ｈ７（相対−最大値）は互いにほぼ等しいので、噴射ノズル５の相対最大開部分は互いにほぼ同一である。線Ｎ８は線Ｎ５〜Ｎ７よりも継続時間が長いので４度目の最後の持上げ（線Ａ８）の終点で到達する値Ｈ８はより大きく、より大きな開度即ち開部分となる。
【００３２】
従って、「階段状」曲線により密に近似しているという点で図１の所望流量曲線に良好に近似している流量曲線Ｆ”が得られる。特に、曲線Ｆ”は、点Ｑ７の横座標に相当するタイミングＴＱ７までは、３つの「頂点」を有して図１の曲線のレベルＬ１に近似する部分Ｓ”で、タイミングＴＱ７以降は、部分Ｓ”よりも大きな平均レベルと最大レベルを有して図１の曲線のレベルＬ２に近似する部分Ｕ”である。
【００３３】
改変例(図示せず)によれば、適宜の継続時間と大きさを有する電気指令を供給することにより、開閉ピン７を３回以上の連続した持ち上げで互いに異なる値Ｈで移動させることによって及び／又は(例示したレベルＬ１，Ｌ２の替わりに)レベルがより低いレベルの後に来る瞬間流量の曲線に近似させることで３以上のレベルがある「階段状」タイプの瞬間流量曲線を近似することが可能である。
【００３４】
更に又、本発明の方法によれば、少なくとも１回の噴射のために、以下の量のうち少なくとも１つがエンジンの操作パラメータの関数として測定される。
電気アクチュエータ８に供給されるべき電気指令のうちの少なくとも１つの継続時間、  電気アクチュエータ８に供給されるべき電気指令の数、
電気アクチュエータ８に供給されるべき電気指令開始間の時間間隔。
【００３５】
特に、１回の噴射と次回の噴射との間に、以下の量のうち少なくとも１つがエンジンの操作パラメータの関数として、特に負荷の関数として変更される。
電気指令の少なくとも１つの継続時間、
電気指令の数、
電気指令間の時間間隔。
【００３６】
このようにして、近似するのが望ましいほぼ一定レベルの流量の大きさ及び／又は継続時間及び／又は数を変更することにより種々の噴射間の瞬間流量の曲線を調節することが可能である。
【００３７】
上述の記述から、「階段状」タイプの流量曲線を最適な仕方で近似した瞬間流量を噴射することがどのようにして可能であるかが、そして、これが如何に比較的簡単に得られるかが明らかである。
【００３８】
実際、上述の方法による噴射制御は機械的構成要素の調整・測定を必要とせず及び／又は専用に造られたインジェクタを必要としない。
【００３９】
更に又、所望流量曲線に出来るだけ近似させ、エンジン自体の操作の特定点に従ってエンジン効率を最適化するよう、噴射流量曲線は１回の噴射と次回の噴射との間で容易に変更することが可能である。
【００４０】
以上の記述から、本発明の保護範囲を逸脱することなく、上述の制御方法をどのように改変・修飾することが可能であるかが明らかである。
【００４１】
特に、制御方法は図示例で示した電気インジェクタ１と異なるインジェクタでも実施できるが、噴射ノズルの開閉ピンの移動は燃料供給圧の関数として常に行なわれ、所与の電気指令に応答して繰り返し可能である。
【００４２】
更に又、電気アクチュエータ８は電磁石の替わりに圧電アクチュエータで構成してもよい。
【００４３】
更に又、開閉ピン７は１回の噴射での持上げ時に、例示したのとは異なる回数及び／又は異なる量で移動させることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】内燃機関の１回の噴射における、時間の関数としての燃料瞬間流量の所望曲線を示す。
【図２】本発明の、内燃機関における燃料噴射制御方法の好適実施例による電気インジェクタの操作を示すグラフである。
【図３】本発明の、内燃機関における燃料噴射制御方法の別の好適実施例による電気インジェクタの操作を示すグラフである。
【図４】本発明の、内燃機関における燃料噴射制御方法の更に別の好適実施例による電気インジェクタの操作を示すグラフである。
【図５】明確化のため一部を省略して示した、本発明の、内燃機関における燃料噴射制御方法を行なうための電気インジェクタの断面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１        電気インジェクタ
５        噴射ノズル
７        開閉ピン
８        電気アクチュエータ
Ｃ１〜Ｃ８  第１〜第８電気指令
Ｔ１〜Ｔ８  タイミング
Ｅ１〜Ｅ８  線
Ｑ１〜Ｑ８  点
Ａ１〜Ａ８  開移動
Ｂ１〜Ｂ８  閉移動
【図１】
2006138310.tif 000003
【図２】
2006138310.tif 000004
【図３】
2006138310.tif 000005
【図４】
2006138310.tif 000006
【図５】
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