(57)【要約】内燃機関では燃料は、少なくとも１つの燃料ポンプから燃料システムの高圧領域へ吐出される。該燃料システムの高圧領域から、燃料は少なくとも１つの燃料噴射装置を介して、該内燃機関の少なくとも１つの燃焼室へ直接到達する。該燃料システムの高圧領域（２０）内の燃料圧（ｐｒｉｓｔ）は、その時点の運転点（ｎｍｏｔ，Ｍｄ）に依存する。内燃機関の消費特性および排気ガス特性を最適化するため、燃料システムの高圧領域（２０）内の燃料圧（ｐｒｉｓｔ）は付加的に、該内燃機関が運転される運転モード（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）にも依存するように構成することが提案される。
2005504916.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
直接噴射型の内燃機関（１０）を運転するための方法であって、
燃料を、少なくとも１つの燃料ポンプ（１８）から、燃料システム（１２）の高圧領域（２０）内へ吐出し、
前記燃料を、該燃料システム（１２）の高圧領域（２０）から少なくとも１つの燃料噴射装置（２２）を介して、該内燃機関（１０）の少なくとも１つの燃焼室（２４）内に直接到達させ、
該燃料システム（１２）の高圧領域（２０）内の燃料圧（ｐｒｉｓｔ）は、該内燃機関（１０）のその時点の運転点（ｎｍｏｔ、Ｍｄ）に依存する形式の方法において、
該燃料システム（１２）の高圧領域（２０）内の燃料圧（ｐｒｉｓｔ）は付加的に、内燃機関（１０）が運転される運転モード（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）にも依存することを特徴とする方法。
【請求項２】
該燃料システム（１２）の高圧領域（２０）内の燃料圧に対する目標値（ｐｒｓｏｌｌ）を少なくとも時折、各運転モード（Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３）に固有の特性マップ（ＫＦ１，ＫＦ２，ＫＦ３）によって求め、
前記特性マップを、その時点の運転点に特徴的な量（ｎｍｏｔ，Ｍｄ）によってアドレシングする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
運転点に特有の量には、内燃機関（１０）のクランクシャフトの回転数（ｎｍｏｔ）と該内燃機関（１０）の目標トルク（Ｍｄ）が含まれている、請求項２記載の方法。
【請求項４】
第１の運転モード（Ｂ１）から第２の運転モード（Ｂ２）へ移行する際、燃料システム（１２）の高圧領域（２０）内の燃料圧の目標値を所定の時間（Ｔ１）にわたって、未だ第１の運転モード（Ｂ１）を基礎として求める（ＫＦ１）、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
第１の運転モードから第２の運転モードへ移行する際、燃料システムの高圧領域内の燃料圧の目標値を、所定の時間にわたって一定に維持する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
第２の運転モード（Ｂ２）が安定するまでの間、燃料システム（１２）の高圧領域（２０）内の燃料圧の目標値（ｐｒｓｏｌｌ）を、第１の運転モード（Ｂ１）に基づいて求めるか（ＫＦ１）、または一定に維持する、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
燃料システム（１２）の高圧領域（２０）内の燃料圧の目標値（ｐｒｓｏｌｌ）を、ランプまたはフィルタ（５４）を介して、新たな運転モード（Ｂ２）に相応する値（ｐｒｓｏｌｌＫＦ２）にセットする、請求項５または６記載の方法。
【請求項８】
第１の運転モード（Ｂ１）から第２の運転モード（Ｂ２）への切り替え過程の間にすでに、第２の運転領域（Ｂ２）に相応する、燃料システム（１２）の高圧領域（２０）内の燃料圧を求める（ＫＦ２）、請求項５から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
コンピュータプログラムにおいて、
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法をコンピュータ上で実施する場合、該方法を実施するのに適していることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１０】
メモリに格納されており、
前記メモリは、たとえばフラッシュメモリまたはフェライトＲＡＭである、請求項９記載のコンピュータプログラム。
【請求項１１】
内燃機関を運転するための制御および／または調整装置（３０）において、
メモリが含まれており、
前記メモリには、請求項９または１０記載のコンピュータプログラムが格納されていることを特徴とする制御および／または調整装置（３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来の技術
本発明はまず、直接噴射型の内燃機関を運転するための次のような方法に関する。すなわち、燃料を少なくとも１つの燃料ポンプから燃料システムの高圧領域へ吐出し、該燃料を燃料システムの高圧領域から少なくとも１つの燃料噴射装置を介して該内燃機関の少なくとも１つの燃焼室へ到達させる方法に関する。ここでは燃料システムの高圧領域における燃料圧は、内燃機関のその時点の運転点に依存する。
【０００２】
この種の方法は、市場から知られている。このような方法は、電動式燃料ポンプが燃料を燃料タンクから第２の燃料ポンプへ供給する内燃機関において使用される。第２の燃料ポンプは、機械的に内燃機関によって駆動される。第２の燃料ポンプは、燃料を非常に高い圧力下で燃料蓄積管路（「レール」）へ吐出し、この燃料蓄積管路内に燃料は高圧下で蓄積される。燃料蓄積管路にはインジェクタが接続されており、このインジェクタは燃料を内燃機関の燃焼室へ直接噴射する。
【０００３】
燃料蓄積管路内の圧力は圧力センサによって検出され、この圧力センサは相応の信号を制御装置へ送出する。制御装置は量制御弁を駆動し、この量制御弁によって、第２の燃料ポンプから燃料蓄積管路へ吐出された燃料量が調整される。このように、燃料蓄積管路内の圧力を調整するための閉ループ制御回路が構成される。公知の方法では、燃料蓄積管路内の圧力に対する目標値が特性マップから形成される。この特性マップは、内燃機関のその時点の運転点を表す運転量によってアドレシングされる。この運転量はたとえば、内燃機関のクランクシャフトの回転数および内燃機関の目標トルクである。
【０００４】
本発明の課題は、内燃機関が運転中に消費する燃料がより少なく、排気ガス特性がより良好になるように、冒頭に記載された形式の方法を発展させることである。
【０００５】
本発明の利点
前記課題は、冒頭に記載された形式の方法では、燃料システムの高圧領域における燃料圧が付加的に、内燃機関において運転される運転モードにも依存するように構成することによって解決される。
【０００６】
本発明では、燃料システムの高圧領域内の燃料圧は、たとえば点火角、噴射時点等のように、内燃機関の運転モードが異なると燃焼室内の燃料の燃焼特性に異なる影響を与える運転量であることが確認されている。「運転モード」という概念は、直接噴射型の内燃機関を運転する異なった手法のことである。このような運転モードには、たとえば均一運転、成層運転、均一／成層運転、排気ガス再循環を伴う運転、排気ガス再循環を伴わない運転、均一希薄運転等が挙げられる。
【０００７】
また、均一運転とは、燃料が内燃機関の燃焼室内に到達した際に、該燃焼室内で点火時点において実質的に均一に分布されている運転を指す。このことはとりわけ、吸入行程中の噴射の場合に当てはまる。それに対して、内燃機関の成層運転時には、燃焼室内の点火プラグの領域にのみ点火可能な混合気が存在し、燃焼室の残りの部分には燃料が僅かに存在するか、または全く存在しない。成層運転時には、噴射は圧縮行程中にも行われる。成層運転は有利には、負荷が小さく、かつ内燃機関の部分負荷の場合に実施される。
【０００８】
燃料システムの高圧領域内の燃料圧を検出する際に、これらの異なる運転モードを考慮することにより、各運転モードに対して最適な燃料圧が得られ、ひいては燃焼室における燃料の燃焼条件が最適になる。このことによって、内燃機関の消費特性および排気ガス特性が改善される。
【０００９】
本発明の有利な発展形態は、従属項に記載されている。
【００１０】
ここではたとえば、燃料システムの高圧領域内の燃料圧に対する目標値を少なくとも時折、各動作形式に固有の特性マップによって求め、この特性マップを、その時点の運転点に特徴的な量によってアドレシングすることが提案されている。本発明による方法のこの発展形態では、各運転モードに対して相応の特性マップが設けられており、このような特性マップによって、燃料システムの高圧領域内の燃料圧に対する目標値が求められる。燃料圧に対する目標値を求めるためのこのような方法は非常に精確であり、ソフトウェア技術によって簡単に実現することができる。
【００１１】
運転点に特徴的な量は、内燃機関のクランクシャフトの回転数と、内燃機関の目標トルクとを含むと特に有利である。いずれにしろ、これらは一般的に既存であるから、その時点の運転点を検出するために付加的なセンサを設ける必要はない。
【００１２】
さらに、第１の運転モードから第２の運転モードへ移行する際に、燃料システムの高圧領域内の燃料圧の目標値を所定の時間にわたって、未だ第１の運転モードに基づいて検出することが提案されている。これは、１つの運転モードから別の運転モードへ切り替わる際に、目標値設定が急激に変化するのを回避すべきであるという考察に基づいている。
【００１３】
このことは、１つの運転モードから別の運転モードへ切り替わる過程の間に燃料システムの高圧領域内の燃料圧が急激に変化することにより、高圧領域内に定義されていない燃料圧が発生する可能性があることと関連している。このような定義されていない燃料圧は場合によっては、新たな運転モードの別のパラメータに適合しないことがあり、たとえ短時間であっても、内燃機関の運転が妨害される可能性、たとえば燃焼失火の可能性がある。これは、本発明による方法のこの発展形態によって回避される。
【００１４】
また、第１の動作形式から第２の動作形式へ移行する際に、燃料システムの高圧領域内の燃料圧の目標値を所定の時間にわたって一定に維持することも可能である。目標値のこのような「凍結」は、簡単に実現することができる。
【００１５】
ここでは、燃料システムの高圧領域内の燃料圧の目標値を、第２の運転モードが安定するまでの間、第１の運転モードに基づいて求めることも有利である。このことは一般的に、数回の燃焼後、たとえば内燃機関が約１０回の燃焼後ないしは約１０の作動周期後に当てはまる。
【００１６】
本発明による方法の有利な構成では、燃料システムの高圧領域内の燃料圧の目標値を、ランプまたはフィルタを介して、新たな運転モードに相応する値にセットすることも提案されている。こうすることによっても、燃料システムの高圧領域内の燃料圧に対する目標値設定の急激な変化につながることが回避される。このことにより、内燃機関の燃焼室内の燃料の燃焼が急激に変化し、それとともに使用者に対して快適さが相応に損なわれる可能性がある。
【００１７】
ここでは特に有利には、第１の運転モードから第２の運転モードへ切り替わる過程の間にすでに、新たな運転モードに相応する、燃料システムの高圧領域内の燃料圧の値を検出する。こうすることにより、該相応する値が直ちに、かつ安定的に得られ、新たな運転モードへの燃料圧の適合が迅速に行われる。
【００１８】
本発明は、前記方法がコンピュータ上で実施される場合、該方法を実施するのに適したコンピュータプログラムにも関する。ここでは、コンピュータプログラムをメモリに格納すると、特に有利である。前記メモリは、とりわけフラッシュメモリまたはフェライトＲＡＭである。
【００１９】
さらに本発明は、内燃機関を運転するための制御および／または調整装置にも関する。内燃機関を消費上および排出ガス上最適に運転できるようにするため、制御および／または調整装置はメモリを有しており、該メモリ上に前記形式のコンピュータプログラムが格納されているように構成することが提案されている。
【００２０】
図面
以下で本発明の特に有利な実施例を、添付された図面と関連して詳細に説明する。
【００２１】
図１  高圧領域を有する燃料システムが設けられた内燃機関の構成の基本図である。
【００２２】
図２  図１に示された燃料システムの高圧領域内の燃料圧の目標値を運転モードに依存して設定するための方法が示されたフローチャートである。
【００２３】
図３  図１の内燃機関の運転モードスイッチング状態が時間上にプロットされているグラフである。
【００２４】
図４  図１に示された内燃機関の燃料システムの高圧領域内の目標燃料圧が時間上にプロットされているグラフである。
【００２５】
実施例の説明
図１では、内燃機関が全体的に参照番号１０を有する。この内燃機関は燃料システム１２を有する。この燃料システム１２には、とりわけ燃料タンク１４が所属している。この燃料タンク１４から、電動式燃料ポンプ１６が低圧燃料管路１７を介して、燃料を高圧燃料ポンプ１８へ吐出する。ここから燃料は高圧下で、燃料蓄積管路２０（「レール」）内に到達する。この燃料蓄積管路２０には複数のインジェクタ２２が接続されている。これらのインジェクタ２２は、燃料を燃焼室２４内へ直接噴射する。
【００２６】
高圧燃料ポンプ１８から燃料蓄積管路２０へ吐出される燃料の量は、量制御弁２６によって調整される。この量制御弁２６は開放状態の際には、高圧燃料ポンプ１８の作業空間（図示されていない）と低圧燃料管路１７とを接続する。量制御弁２６が高圧燃料ポンプ１８の吐出行程中に開放されている場合、燃料は燃料蓄積管路２０へ吐出されるのではなく、低圧燃料管路１７へ吐出し戻される。量制御弁２６が高圧燃料ポンプ１８の吐出行程中に開放されている時間によって、燃料蓄積管路２０へ吐出される燃料量が調整され、ひいては燃料蓄積管路２０内に存在する燃料圧が調整される。このようにして、燃料蓄積管路２０、圧力センサ２８、制御調整装置３０および量制御弁２６によって閉ループ制御回路が構成されている。
【００２７】
燃料システム１２の燃料蓄積管路２０内の燃料圧は、圧力センサ２８によって検出される。この圧力センサ２８は、相応の信号を制御調整装置３０へ供給する。内燃機関１０にはアクセルペダル３２も含まれており、このアクセルペダル３２の位置は位置センサ３４によって検出される。この位置センサ３４もまた、制御調整装置３０に接続されている。内燃機関１０のクランクシャフト（図示されていない）の回転数は回転数センサ３６によって検出され、この回転数センサ３６も同様に、相応の信号を制御調整装置３０へ伝送する。
【００２８】
内燃機関１０は異なる運転モードで運転される。たとえば、回転数が低い場合、および／または目標トルクが低い場合、内燃機関１０は運転モード「成層」で動作する。その際、燃料はインジェクタ２２によって燃焼室２４内へ噴射されると、燃料は該燃焼室２４内に成層される。このことは、実質的に点火プラグ（図示されていない）の領域内にのみ点火可能な燃料混合気が存在することを意味する。それに対して運転モード「均一」では、燃料が噴射されると、燃焼室２４内に全体的に均一に分布される。
【００２９】
各運転モードごとに、運転点が異なることも考えられる。これらの運転点はたとえば、内燃機関１０のクランクシャフトの回転数および目標トルクによって定義される。図１に示された内燃機関１０では、燃料蓄積管路２０内の燃料圧の目標値は内燃機関１０の運転モードおよび運転点に依存する。ここでこのことを、図２に示された方法に基づいてより詳細に説明する。
【００３０】
図２に示された方法では例として、内燃機関１０が３つの異なる運転モードＢ１，Ｂ２およびＢ３で運転されることが前提とされている。各運転モードに対して、制御調整装置３０のメモリには特性マップＫＦ１，ＫＦ２およびＫＦ３が格納されている。特性マップＫＦ１〜ＫＦ３は、回転数センサ３６によって検出された回転数ｎｍｏｔと、アクセルペダル３２の位置ｗｐｅｄから求められた目標トルクＭｄとによってアドレシングされる。
【００３１】
この実施例ではまず、内燃機関１０が運転モードＢ１で動作していると仮定される（図３を参照せよ）。時点ｔ１では制御によって、運転モードＢ２へ切り替えるのが妥当な条件が存在すると判定される。この制御は、ここでは詳細には説明されない。したがって、運転モードＢ２へ切り替えられる。これにはたとえば、点火時点のシフト、噴射時点のシフト、排気ガス再循環のためのバルブの開放、スロットルバルブの位置の変化等が含まれる。
【００３２】
運転モードＢ１から運転モードＢ２への切り替えが開始されることにより、ブロック５０において遅延素子がスタートされる。こうすることにより、スイッチングブロック５２において待機時間Ｔ１の経過後に初めて、特性マップＫＦ１から特性マップＫＦ２へ切り替えられる。したがって時間Ｔ１が経過するまでは、特性マップＫＦ１で形成された目標値ｐｒｓｏｌｌＫＦ１が燃料システム１２の燃料蓄積管路２０内の燃料圧に対する目標値ｐｒｓｏｌｌとして使用され続ける。
【００３３】
時間Ｔ１の経過後に初めて、ブロック５２は新たな運転モードＢ２に相応する特性マップＫＦ２に切り替わる。その後、特性マップＫＦ２で形成された目標値ｐｒｓｏｌｌＫＦ２が、切り替えブロック５２からフィルタ５４へ伝送される。フィルタ５４において、目標値ｐｒｓｏｌｌはランプを介して、以前の特性マップＫＦ１で形成された値ｐｒｓｏｌｌＫＦ２から、新たな特性マップＫＦ２で形成された値ｐｒｓｏｌｌＫＦ２に適合される。こうすることにより、目標燃料圧ｐｒｓｏｌｌの急激な変化が阻止される（図４参照）。フィルタ５４によって得られるランプの持続時間は、図４ではＴ２によって示されている。
【００３４】
燃料圧に対する目標値ｐｒｓｏｌｌは制御装置５６へ供給される。この制御装置５６へは、圧力センサ２８によって検出された燃料圧の瞬時値ｐｒｉｓｔも供給される。制御装置４６において相応の信号が形成され、この信号によって量制御弁２６が駆動される。
【００３５】
ここに図示されていない実施例では、１つの運転モードから別の運転モードへの切り替え過程の開始後に所定の時間にわたって以前の特性マップが使用されるのではなく、その代わりに燃料システムの高圧領域内の燃料圧の目標値が所定の時間にわたって維持される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】高圧領域を有する燃料システムが設けられた内燃機関の構成の基本図である。
【００３７】
【図２】図１に示された燃料システムの高圧領域内の燃料圧の目標値を運転モードに依存して設定するための方法が示されたフローチャートである。
【００３８】
【図３】図１の内燃機関の運転モードスイッチング状態が時間上にプロットされているグラフである。
【００３９】
【図４】図１に示された内燃機関の燃料システムの高圧領域内の目標燃料圧が時間上にプロットされているグラフである。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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