(57)【要約】本発明は、例えば燃料ポンプ又は噴射器である自動車の内燃機関の燃料調量システムのデータを読み出す方法であって、少なくとも１つの電子部品に燃料ポンプ及び／又は噴射器のデータを割り当て、自動車の内燃機関を制御する際に、シリンダバランシング機能を有する自動車の制御ユニットにより前記データを考慮するようにした方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
例えば燃料ポンプ又は噴射器である自動車の内燃機関の燃料調量システムのデータを読み出す方法であって、少なくとも１つの電子部品に燃料ポンプ及び／又は噴射器のデータを割り当て、自動車の内燃機関を制御する際に、シリンダバランシング機能を有する自動車の制御ユニットにより前記データを考慮するようにした方法において、
シリンダバランシング機能において前記データを考慮することを特徴とする、内燃機関の調量システムのデータを読み出す方法。
【請求項２】
特性マップ補正及び／又はシリンダバランシング機能の事前制御において前記データを使用する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記制御ニットを初めて始動させる際に、前記データを読み出し、前記制御ユニットに格納する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
サービス時及び／又は燃料ポンプもしくは噴射器のうちの１つを手動で交換する際に、例えばサービスインタフェースを介して、前記データを入力する、請求項１又は３記載の方法。
【請求項５】
診断ルーチン及び／又はエラールーチンの際に前記データを考慮する、請求項１記載の方法。
【請求項６】
例えば燃料ポンプ又は噴射器である自動車の内燃機関の燃料調量システムのデータを読み出す装置であって、少なくとも１つの電子部品に燃料ポンプ及び／又は噴射器のデータが割り当てられ、自動車の内燃機関を制御する際に、シリンダバランシング機能を有する自動車の制御ユニットにより前記データが考慮される形式の装置において、
前記装置が請求項１から５のいずれか１項記載の方法を実施するための手段を有していることを特徴とする、自動車の内燃機関の燃料調量システムのデータを読み出す装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば燃料ポンプ又は噴射器である自動車の内燃機関の燃料調量システムのデータを読み出す方法であって、少なくとも１つの電子部品に燃料ポンプ及び／又は噴射器のデータを割り当て、自動車の内燃機関を制御する際に、シリンダバランシング機能を有する自動車の制御ユニットにより前記データを考慮するようにした方法に関する。
【０００２】
本発明はまた、自動車の内燃機関の燃料調量システムのデータを読み出す相応する装置に関する。
技術の状況
ＧＢ  ２，１１８，３２５  Ａから、製造中にポンプをテスト運転させる、内燃機関の燃料調量システムが公知である。テスト運転中に生じるデータは、ポンプ内又はポンプ表面に組み込まれたメモリに格納される。この場合、メモリは読取り専用メモリ（ＲＯＭ）又は離散的な構成要素からなる回路網として実施することができる。離散的な電気素子からなる回路網は、一例として、電気抵抗器からなる回路網であってよい。ＧＢ  ２，１１８，３２５  Ａでは、例えば、メモリに格納されているテストデータは恒久的に制御システムと接続されており、それにより、内燃機関の動作中に制御ユニットによってデータをメモリから読み出すことができることが開示されている。択一的には、データは制御装置によって特別のケーブルを介してメモリから読み出される。この特別ケーブルは、最初の読み出しプロセスの後に、除去してもよい。
【０００３】
ＤＥ  ３５  １０  １５７  Ａ１には、電磁気により操作可能な燃料噴射弁が開示されている。この燃料噴射弁は内燃機関用に設けられており、噴射電子装置により制御される。燃料噴射弁は、噴射電子装置により出力されるインパルス電流により、空気量に依存して開放される。その際、所定の持続時間のインパルス電流が、燃料噴射弁の特性値、すなわち目標特性値からの偏差に依存する相応の燃料量に相当する。各々の燃料噴射弁には、燃料噴射弁の特性量又は目標特性量からの偏差に比例して選定された電気抵抗が割り当てられている。電気抵抗は、特性値の目標量からの偏差を補償するため、噴射時間を制御する噴射電子装置と接続されている。ＤＥ  ３５  １０  １５７  Ａ１によれば、非常に許容誤差の狭い機械的な調整をせず、代わりに完成された各々の燃料噴射弁のいわゆる特性値を検出し、適切な抵抗によって符号化することが可能である。この場合、抵抗は燃料噴射弁の絶縁部に配置されており、恒久的な接続を介して噴射電子装置と電気的に接触している。
【０００４】
ＤＥ  １９８  ５１  ７９７  Ａ１からは、燃料調量システムのテクニカルデータの格納／読み出しを行う電気回路が公知である。この発明では、燃料調量システムにコンデンサ及び／又は抵抗器が設けられており、これらの特性値が読み出すべき又は格納すべきテクニカルデータに割り当てられている。コンデンサ及び／又は抵抗器は、このコンデンサ及び／又は抵抗器の特性値を測定する評価電子装置と接続されている。コンデンサ及び／又は抵抗器は車両のアースに接続されている。使用される抵抗器又はコンデンサの値は、選択された評価電子装置に応じて決定することができる。例えば、インパルスを発生させるため及び受け取ったステップ応答を評価するための評価電子装置を形成することができる。しかしながら、他のソースのインパルス電流を適切な仕方で評価することもできる。この場合、とりわけ、発生した交流電圧を評価することのできる、交流電流源を備えた評価電子装置が挙げられる。
【０００５】
ＵＳ  ５，５７５，２６４からは、燃料噴射弁にＥＰＲＯＭを組み込むことが公知である。ＥＰＲＯＭには、自動車制御装置に伝送される燃料噴射弁のテクニカルデータを格納することができる。一方、自動車制御装置には、ＥＰＲＯＭから伝送されて来たデータを用いて燃料噴射弁に対する制御信号を相応して適合させるソフトウェアが存在している。
【０００６】
公開されていないドイツ特許出願ＤＥ  １００  ０７  ６９１．２−２６には、燃料調量システム、とりわけ燃料ポンプ又は噴射器のデータの格納及び／又は読み出しを行う方法が記載されている。この方法では、少なくとも１つの電子素子に燃料ポンプ及び／又は噴射器のデータが割り当てられ、このデータは燃料調量システムを制御する際に制御ユニットにより考慮される。また、素子（抵抗器、コンデンサ又はＥＰＲＯＭ）は、第１の期間の間は機械的及び／又は電気的に制御ユニットに接続され、第２の期間の間は機械的及び／又は電気的に制御ユニット及び／又は燃料調量ユニットから離される。これは、適切な抵抗が組み込まれた２ノッチコネクタによって達成される。コネクタの第１段ないしノッチはデータの読み出しに使用され、第２のノッチは通常動作に使用される。したがって、内燃機関ないし自動車を初めて始動させる前にコネクタはまず第１のノッチに達し、自動車制御装置に特性データを中継する。接続に使用される第２のノッチ位置では、電子素子と自動車制御装置との間の接続が存在しない。択一的な解決手段では、エンジン又は自動車を初めて始動させる前に特殊プログラムが実行される。このプログラムは、分類抵抗器に非常に大きな電流値及び／又は非常に高い電圧値を印加し、それにより、ヒューズの場合と同様に目標破損箇所の自動的な切断が生じる。さらに、択一的には、自動車製造の際、抵抗値の読み込み後、リード線の一方又は両方のリード線の手動による切断を行ってもよい。これは、例えば、噴射器の表面から突き出た抵抗器の破壊によって行うことができる。
【０００７】
ＤＥ  ３３  ３６  ０２８  Ｃ３には、内燃機関の制御量を制御する装置が開示されている。この発明では、とりわけ、エンジンの非平滑運転が、シリンダに固有の非平滑運転目標値と非平滑運転実際値、ならびに相応する閉ループ制御によって制御される。非平滑運転目標値と非平滑運転実際値との間の差に依存して、シリンダ固有の調整信号が決定される。ここで、非平滑運転実際値は、２つの燃焼時点の間の期間の尺度を表す量である。非平滑運転目標値は、すべてのシリンダの非平滑運転実際値の平均値である。自動車の非平滑運転は、噴射部品の許容誤差によってシリンダの燃焼室にさまざまな噴射量がもたらされることから生じる。この燃料量の違いが急速なトルク変化をもたらし、このトルク変化がエンジンと車体とから成る構造の振動を引き起こす。この低周波振動は個々のシリンダの燃料噴射量を補正することにより減衰させることができる。ＤＥ  ３３  ３６  ０２８  Ｃ３の枠内では、内燃機関の燃焼に影響を与える以下のパラメータが考慮される：燃料調量、排気ガス再循環、噴射時点、噴射時間、空燃比、及び点火時点。
【０００８】
ＤＥ  １９８  ２８  ２７９  Ａ１からは、多気筒エンジンにおける個々のシリンダのトルク寄与のバランシングを行うことのできる電子制御装置が公知である。この電子制御装置では、個々のシリンダの調整のために、例えば噴射燃料量、点火時点（オットエンジンの場合）、排気ガス再循環率、又は噴射位置を変化させる。個々のシリンダのトルク寄与の測定は、クランクシャフト又はカムシャフトの回転運動の時間変化を評価することにより行われる。その際、個々の期間が考慮される。択一的には、燃焼の中断を認識するためいずれにせよ制御装置において形成される非平滑運転値を利用してもよい。シリンダバランシングの目的は、制御によって非平滑運転値を最小化することである。認識されたパターンと個々のフィルタリングされた非平滑運転値及びフィルタリングされていない非平滑運転値とに依存して、エンジンに対して相応の介入を行うことができる。とりわけ、直噴式エンジンの場合には、噴射弁への着炭により、相応するシリンダのトルクが過度に低くなることがある。この場合、相応するシリンダの動作は過度に乏しくなる。制御機能の主要要素はＤＥ  １９８  ２８  ２７９  Ａ１によればシリンダごとのＰＩ制御器である。
【０００９】
ガソリン直噴システムの場合は特別に、シリンダバランシングは、内燃機関の動作中に個々のシリンダのトルク差を補償するのに使用される。個々のシリンダの間のこのようなトルク差は、例えば噴射弁の標本分散（避けられない製造不精度）が存在しているゆえに又は噴射弁への着炭により生じることがある。シリンダバランシングのための制御は、内燃機関の動作中の非平滑運転値に基づいて、個々のシリンダの間のトルク偏差を求める。シリンダトルクは、有利には、層状燃焼モードにおいて、個々のシリンダの燃料噴射量の調整により動的制御の形で均衡させられる。シリンダバランシングは、そのつど生じるシリンダトルクに依存したシリンダごとの噴射時間の補正に使用される。ただし、補正された噴射時間は再びシリンダトルクへの影響を有する。したがって、シリンダトルクに対する噴射時間のフィードバックが存在しており、そのため、シリンダ間のトルク差はシリンダバランシングの制御により零値へと制御することが可能である。個々の噴射弁の間の差が大きい場合には、シリンダバランシングが個々のシリンダのトルク成分間の大きな差を補償しなければならないという問題が生じる。シリンダバランシングの診断の際、例えば、制御値の大きな差が調べられる。いくつかの噴射弁が噴射特性に関して互いに大きく偏差している場合、シリンダバランシング制御のエラー判定が難しくなる。
発明の課題、解決手段、及び利点
本発明の課題は、燃料ポンプ及び／又は噴射器の標本分散に関してシリンダバランシング機能をより良く適合させることである。
【００１０】
この課題は、例えば燃料ポンプ又は噴射器である自動車の内燃機関の燃料調量システムのデータを読み出す方法であって、少なくとも１つの電子部品に燃料ポンプ及び／又は噴射器のデータを割り当て、自動車の内燃機関を制御する際に、シリンダバランシング機能を有する自動車の制御ユニットにより前記データを考慮するようにした方法において、シリンダバランシング機能において前記データを考慮することにより解決される。特に有利には、シリンダバランシング機能の特性マップ補正に前記データを使用する。本発明による方法の有利な発展形態では、制御ニットを初めて始動させる際に、前記データを読み出し、前記制御ユニットに格納する。本発明に従ってシリンダバランシング機能において前記データを考慮することにより、原則的に、シリンダバランシング機能の事前制御が行われる。これにより、シリンダバランシング機能の制御には、本発明によるデータの考慮がない場合に必要とされるよりも格段に少ない制御介入しか必要とされないという特別の利点が得られる。それゆえ、特に、許容しうる大きさの制御偏差に関してシリンダバランシング機能の監視を行う診断ルーチン及び／又はエラールーチンの際の本発明による前記データの考慮は、格段に正確に行いうる。例えば、シリンダバランシング機能の制御値の振幅が過度に大きい場合には、噴射弁ないし噴射器が汚損もしくは着炭しているか、又は、全般的にシリンダバランシングの機能が損なわれていることを識別することができる。この種の診断にとっては、シリンダバランシング機能がその根本機能から正確に作用することが重要である。これは本発明による方法によって達成される。
【００１１】
シリンダバランシング機能の制御範囲は通常は限定されているが、理想的には可能な限り広くするべきである。本発明による方法の重要な利点は、読み出したデータを用いた事前制御によってシリンダバランシング制御の負担が軽減され、それにより制御範囲がより広くなることにある。同時に、仕様の比較的劣る噴射器を使用することもできるため、コストを節減することが可能である。とりわけ、上記のように仕様の比較的劣る噴射器を使用する場合、読み出したデータを用いた本発明による事前制御は大きな利点である。極端なケースでは、噴射器の分散が余りに大きいと、本発明による方法なしでは、初めて始動を試みるときにエンジンが始動しないこともある。また、初めての始動が良好でない場合、エンジンのきれいな回転立上りが保証されないので、シリンダバランシング機能の実施に必要な動作状態にエンジンが達しないことになる。そこで、本発明は、事前制御においてデータを考慮することにより、新たな状態における噴射器の許容誤差ないし分散を±２０％まで補償することのできる手段を講じる。
【００１２】
シリンダバランシング機能においてデータを考慮することの別の利点は、噴射器の新部分データが時間とともに変化することと関連している。長距離走行ドリフトと呼ばれるこの効果は、直接、内燃機関を初めて始動させる際に、シリンダバランシング機能においてデータを考慮することによって最もよく対処される。というのも、元の状態ないし新たな状態におけるデータが、格納されているデータと一致するからである。噴射器データが時間とともに変化すると、シリンダバランシング機能によりこの変化が検出され、格納されているデータが絶えず適合されるので、最適な最初の始動から各動作時点まで、シリンダバランシング機能はそのつど最適な事前制御データを利用できる。
【００１３】
本発明の１つの発展形態では、例えば工場滞在時及び／又は燃料ポンプもしくは噴射器のうちの１つを手動で交換する際などのサービス時には、データは特にサービスインタフェースを介して入力される。本発明のこの発展形態によれば、噴射器及び／又は燃料ポンプを個別に交換することが可能である。これは今のところ従来技術では可能となっていないことである。今のところ、通常は、欠陥のある噴射器があると、すべての噴射器が交換される。というのも、噴射器のデータを自動車の制御ユニットにおいて考慮する方策が存在していないからである。
【００１４】
本発明の課題はさらに、本発明による方法を実施するための手段を備えた、自動車の内燃機関の燃料調量システムのデータを読み出す装置によって解決される。
実施例の説明
図１には本発明による装置が示されており、
図２には本発明による方法が示されている。
【００１５】
図１には、直噴式の内燃機関１が示されている。ピストン２はシリンダ３の中で往復運動をすることができる。シリンダ３には燃焼室４が設けられており、吸気管６と排気管７が弁５を介してこの燃焼室４で終端している。さらに、信号ＴＩによって制御可能な噴射弁８と信号ＺＷによって制御可能な点火プラグ９が燃焼室４に結合されている。なお、信号ＴＩ及びＺＷは制御ユニット１６によって噴射弁／噴射器８ないし点火プラグ９に伝送される。
【００１６】
吸気管６は空気流量センサ１０を備えており、排気管７はラムダセンサ１１を備えている。
【００１７】
空気流量センサ１０は吸気管６に供給された外気の流量を測定し、この流量に応じて信号ＬＭを生成する。ラムダセンサ１１は排気管７内の排気ガスの酸素含有量を測定し、この酸素含有量に応じて信号Ｌａｍｂｄａを生成する。空気流量センサ１０とラムダセンサ１１の信号は制御装置１６に供給される。吸気管６内にはスロットルバルブ１２が収められており、スロットルバルブ１２の回転位置は制御装置１６からの信号ＤＫによって調整可能である。
【００１８】
第１の動作モードである、内燃機関１の層状燃焼モードでは、スロットルバルブ１２は広く開かれる。燃料は、ピストン２によって生じる圧縮過程の間、噴射弁／噴射器８によって燃焼室４内に噴射される。そして、点火プラグ９により燃料が発火し、それによりピストン２は、今度は次の動作過程において、発火した燃料の膨張によって駆動される。
【００１９】
第２の動作モードである、内燃機関１の均質燃焼モードでは、スロットルバルブ１２は所望の供給空気流量に応じて部分的に開かれ又は閉じられる。燃料は、ピストン２によって生じる吸気過程の間、燃焼室４内に噴射される。同時に吸入された空気によって、噴射された燃料は渦動し、これにより燃焼室４内に実質的に均一に分布する。その後、燃料／空気混合気は圧縮過程の間に圧縮され、点火プラグ９によって点火される。ピストン２は発火した燃料の膨張によって駆動される。
【００２０】
層状燃焼モードでも均質燃焼モードでも、ピストンの駆動によりクランクシャフト１４の回転運動が引き起こされ、この回転運動を介して最終的に自動車の車輪が駆動される。クランクシャフト１４には歯車１３が取り付けられており、この歯車１３の歯は直ぐ近くに対向して配置された回転数センサ１５によって走査される。回転数センサ１５は信号を生成し、この信号からクランクシャフト１４の回転数ｎが求められ、この信号Ｎは制御装置１６に送られる。制御装置１６の内部では、信号ｎの個々のインパルスの間の時間差に基づいて、個々のシリンダにおけるトルク差ないし非平滑運転値を推定することができる。制御装置１６に対するこれらの入力データは、以降のシリンダバランシング機能の基礎である。言い換えれば、シリンダバランシング機能は求められた非平滑運転に基づいて実施が可能となる。層状燃焼モードと均質燃焼モードにおいて噴射弁８によって燃焼室内に噴射される燃料量は、制御装置１６によって、とりわけ燃費及び／又は有害物質の発生を低くすることを顧慮して、制御及び／又は調整される。さらに、噴射弁８は本発明に従って、噴射器８の固有データを考慮しつつ、最適な平滑運転を目指して、制御装置１６によって制御される。この目的のために、制御装置１６にはマイクロプロセッサが設けられており、このマイクロプロセッサの記憶媒体、特に読取り専用メモリ（ＲＯＭ）には、内燃機関１の全体的な制御及び／又は調整を実行するのに適したプログラムが格納されている。
【００２１】
制御装置１６には、センサによって測定された内燃機関の動作特性量を表す入力信号が供給される。例えば、制御装置１６は空気流量センサ１０、ラムダセンサ１１、及び回転数センサ１５と接続されている。さらに、制御装置１６はアクセルペダルセンサ１７とも接続されている。アクセルペダルセンサ１７は、運転手が操作するアクセルペダルの位置、ひいては運転手が要求しているトルクを知らせる信号ＦＰを生成する。制御装置１６の出力信号は、アクチュエータを介して、所望の制御及び／又は調整に応じて内燃機関の動作に影響を与えることができる。例えば、制御装置１６は噴射弁８、点火プラグ９、及びスロットルバルブ１２と接続されており、これらを制御するのに必要な信号ＴＩ，ＺＷ及びＴＫを生成する。燃料ポンプ及び／又は噴射器のデータを自動車の制御装置に送るために、サービスインタフェースが設けられている。このサービスインタフェースは図１には図示されていない。交換時ないしサービス時に直にサービスインタフェースを介して制御装置に入力するために、入力値ないし噴射器のデータは、例えば平文で、噴射器自体にプリントしてもよい。
【００２２】
図２には、燃料調量システムのデータを読み出すための本発明による方法の実施例が示されている。方法の開始後、ステップ２１において、噴射器又は燃料ポンプのデータが読み出される。これらのデータは、流量値、密度値、電気的及び／又は機械的特性に関する情報、又は一般的な分類コードを含んでいてよい。図２に示されている実施例では、燃料調量システムが組み込まれた自動車を初めて始動させる際にデータが読み出される。これはつまり、関連する燃料調量システムを備えた自動車のいわゆる初始動（Ｕｒｓｔａｒｔ）の際である。データ読み出し後、このデータは制御装置のメモリに格納される。
【００２３】
続くステップ２２では、読み出されたデータが制御装置に格納されたシリンダバランシング機能の特性マップの補正に使用される。択一的に、読み出されたデータをシリンダバランシングの事前制御に使用してもよい。両方の択一的実施形態に共通する大きな利点は、理想的な状態では、シリンダバランシング機能は少ない制御介入しか行わなくてもよいことである。というのも、本発明に従ってシリンダバランシング機能においてデータを考慮することにより、噴射器又は燃料ポンプの種々の製造誤差がバランシングされるからである。また、この少ない制御介入により、より信頼性の高い診断、又はエラールーチンがより実行し易くなるという利点が得られる。読み込んだデータを考慮しないシリンダバランシングの場合には、例えば噴射器の誤差による大きな制御介入と製造誤差による大きな制御介入とを区別しづらいという危険がある。本発明によるデータ取り入れによれば、シリンダバランシング機能のエラー診断を、例えばシリンダバランシング機能の作用の監視という形で、より良好かつより高い信頼性をもって実行することが可能である。
【００２４】
この実施例では、ステップ２２の後に、燃料調量システム及び内燃機関（ＢＫＭ）の動作を開始させるステップ２３が続く。これは、エンジン制御装置のメモリ内の相応する情報を変更することにより行うことができる。ただし、この情報は制御装置の製造時に工場側で「未読データ」として設定される。この措置により、前もってデータを考慮せずにＢＫＭが始動するのを防ぐことができる。このことは、初始動の際に、制御装置へのデータの読み込みが、例えば制御信号によって外部的にトリガされる場合に有効である。このデータ読み込みの外部トリガは、自動車製造の最終工程において、操作員が例えばエンジン制御ユニットを用いて実行することができる。
【００２５】
ステップ２３においてＢＫＭの始動がトリガされた後、本発明による方法は終了する。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による装置を示す。
【図２】本発明による方法を示す。
【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年5月27日(2003.5.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
例えば燃料ポンプ又は噴射器である自動車の内燃機関の燃料調量システムのデータを読み出す方法であって、少なくとも１つの電子部品に燃料ポンプ及び／又は噴射器のデータを割り当て、自動車の内燃機関を制御する際に、自動車の制御ユニットにより前記データを考慮するようにした方法において、
前記制御ユニットはシリンダバランシング機能を有しており、
シリンダバランシング機能の事前制御のために前記データを考慮することを特徴とする、内燃機関の調量システムのデータを読み出す方法。
【請求項２】
特性マップ補正のために前記データを使用する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記制御ニットを初めて始動させる際に、前記データを読み出し、前記制御ユニットに格納する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
サービス時及び／又は燃料ポンプもしくは噴射器のうちの１つを手動で交換する際に、例えばサービスインタフェースを介して、前記データを入力する、請求項１又は３記載の方法。
【請求項５】
診断ルーチン及び／又はエラールーチンの際に前記データを考慮する、請求項１記載の方法。
【請求項６】
例えば燃料ポンプ又は噴射器である自動車の内燃機関の燃料調量システムのデータを読み出す装置であって、少なくとも１つの電子部品に燃料ポンプ及び／又は噴射器のデータが割り当てられ、自動車の内燃機関を制御する際に、自動車の制御ユニットにより前記データが考慮される形式の装置において、
前記制御ユニットはシリンダバランシング機能を有しており、
前記制御ユニットはシリンダバランシングの事前制御のために前記データを考慮することを特徴とする、自動車の内燃機関の燃料調量システムのデータを読み出す装置。
【国際調査報告】
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