(57)【要約】【課題】エンジンの燃焼室内への燃料の複数噴射を使用する燃料噴射システムを含む内燃機関を提供する。【解決手段】燃料噴射タイミングを調節する方法及び装置は、燃焼室（１０５）に対する燃料噴射の回数の変化を検出する（４０１）。燃料噴射に対するタイミングは、タイミング調節期間中に区分的に、例えば一連の段階又は増分により、及び／又は燃料噴射の回数の変化の検出から経過した時間に少なくとも部分的に基づいて調節することができる（４０５）。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の燃焼室内への燃料噴射の回数の変化を検出する段階と、
前記変化が検出された時に始まるタイミング調節期間を判断する段階と、
前記タイミング調節期間中に燃料噴射タイミングを調節する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
内燃機関の燃焼室内への燃料噴射の回数の変化を検出する段階と、
タイミング調節期間を判断する段階と、
前記タイミング調節期間中に、前記検出から経過した時間に少なくとも部分的に基づいて燃料噴射タイミングを区分的に調節する段階と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項３】
前記調節する段階は、前記検出する段階からの経過時間に少なくとも部分的に基づいて前記燃料噴射タイミングを区分的に調節する段階を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記検出する段階は、試験燃料噴射の活性化及び非活性化の一方を検出する段階を含むことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項５】
前記調節する段階は、
タイミングオフセットを判断する段階と、
前記検出から経過した時間に少なくとも部分的に基づいて乗数を判断する段階と、
前記タイミングオフセットを前記乗数と組み合わせて修正オフセットを生成する段階と、
前記修正オフセットを利用して燃料噴射タイミングを調節する段階と、
を含む、
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法。
【請求項６】
前記タイミングオフセットは、エンジン速度とエンジン負荷の変化との少なくとも一方に基づいていることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記乗数は、時間が進行する時に前記変化の検出時のタイミングと定常状態タイミングの間で区分的に変化することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項８】
前記乗数は、前記タイミング調節期間中に徐々に変化することを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項９】
内燃機関の燃焼室内への燃料噴射の第１の回数から第２の回数への変化を検出してタイミング調節期間を判断し、かつ該タイミング調節期間中に燃料噴射タイミングを調節するように配置及び構成されたエンジン制御モジュール、
を含み、
前記エンジン制御モジュールは、前記第１の回数と前記第２の回数が同じ数ではない場合に、前記燃焼室内へ該第１の回数及び該第２の回数の燃料噴射を供給することができる燃料噴射システムと共に作動可能である、
ことを特徴とする装置。
【請求項１０】
燃料噴射タイミングが、前記第１の回数から前記第２の回数への燃料噴射の前記変化の検出から経過した時間に少なくとも部分的に基づいてオフセットされることを特徴とする請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
燃料噴射タイミングが、試験噴射タイミングをオフセットすることによって調節されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法又は請求項９に記載の装置。
【請求項１２】
燃料噴射タイミングが、主噴射タイミングをオフセットすることによって調節されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の方法又は請求項９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、限定はしないがエンジンの燃焼室内への燃料の複数噴射を使用する燃料噴射システムを含む内燃機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関は、エンジンの燃焼室内への燃料の単一又は複数噴射で作動することが公知である。燃料の複数噴射は、複数の燃料噴射器によるか、又は複数噴射を考慮するように構成されて作動する単一の燃料噴射器によって達成することができる。燃料の複数噴射は、典型的には試験噴射と主噴射を含む。試験噴射と主噴射の相対的な容積は、かなり異なる場合がある。試験噴射は、一般的に主噴射の容積と比べて容積が小さい。
【０００３】
望ましいエンジン性能を得るための燃料噴射のタイミングは、エンジンが試験噴射付きで作動しているか否かに依存する。試験噴射の入切のスイッチングは、エンジン性能に影響を及ぼす可能性がある。例えば、エンジン作動が主燃料噴射に試験燃料噴射を加えるか又は除去することによって変更されると、多くの場合にエンジンが荒くなる。
従って、燃料噴射行程における試験噴射の活性化又は非活性化に関係したエンジン性能問題を排除すべきである。
【発明の開示】
【０００４】
燃料噴射タイミングを調節する方法は、内燃機関の燃焼室内への燃料噴射の回数の変化を検出する段階、及びその変化の検出に応答してタイミング調節期間を判断する段階を含む。タイミング調節期間中に、燃料噴射タイミングが調節される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
以下に説明するのは、燃焼室に対する燃料噴射の回数の変化が検出された時に燃料噴射タイミングを調節する方法及び装置である。燃料噴射に対するタイミングは、タイミング調節期間中に区分的に、例えば一連の段階又は増分により、及び／又は燃料噴射の回数の変化の検出から経過した時間に少なくとも部分的に基づいて調節することができる。
図１に示すのは、燃料噴射システムを有する内燃機関１００である。エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）１０１は、エンジン１００の１つ又はそれよりも多くの燃料噴射器１０３を制御する。図示のエンジン１００は、当業技術で公知のように作動するように配置されたクランクシャフト１１７、フライホイール１１５、エンジン速度センサ１１９、及び／又は加速度ペダルセンサ１２１に加えて、１つ又はそれよりも多くの燃焼室１０５、ピストン１０７、シリンダ１０９、吸気弁１１１、排気弁１１３、及び連結ロッド１２３を含む。
【０００６】
１回又はそれよりも多くの燃料噴射が、各エンジンサイクル中に燃焼室１０５内に噴射される。複数噴射が送出される場合には、そのような噴射は、当業技術で公知のように試験噴射及び主噴射を含むことができる。燃料噴射イベントは、主噴射のみ、試験噴射及び主噴射、複数の試験噴射及び主噴射、並びに様々な回数の噴射の他の組合せを含むことができる。燃料の単一又は複数噴射は、望ましいエンジン作動及び性能に応じて選択することができる。
【０００７】
ＥＣＭ１０１は、燃料噴射システムの作動及び／又はエンジン１００の様々な他の機能を制御する１つ又はそれよりも多くのマイクロプロセッサを含むことができる。ＥＣＭ１０１は、燃料噴射の回数、１回又はそれよりも多くの燃料噴射の各々のタイミング、及び各燃料噴射の量などの制御を提供することができる。ＥＣＭ１０１は、エンジン負荷及びトルクに基づいて単一又は複数噴射を選択することができる。ＥＣＭ１０１は、ＥＣＭプログラミング、及びエンジン又は車両センサ１１９又は１２１からの入力などに基づいて燃料噴射タイミングを判断又は調節することができる。
燃料噴射タイミングは、典型的にはピストン１０７がシリンダ１０９内の上死点位置にある時に対する角度で測定される。ＥＣＭ１０１は、燃料噴射タイミングを調節することができる。この調節は、１つ又はそれよりも多くのオフセットの組合せとすることができる。
【０００８】
図２に示すのは、燃料噴射システムと共に使用するための論理図である。この論理は、例えば、燃料噴射タイミングを制御するＥＣＭ１０１及び／又は他のプロセッサによって実行されるコンピュータプログラム内で実施することができる。燃料噴射システムは、２つのモードの一方で作動すると考えられる。モード１は、例えば連続的な燃料噴射イベント間の燃料噴射の回数の変化に対処するために燃料噴射タイミング調節が行われる時に発生する。燃料噴射の回数の変化は、例えば、主噴射のみから主噴射プラス試験噴射へ、主噴射プラス試験噴射から主噴射のみへ、及びＮはＭが等しくないとして主噴射プラスＮ試験噴射から主噴射プラスＭ試験噴射へなどの変化が行われる時に発生する。モード１は、タイミング調節期間と呼ばれる時間期間にわたって持続する。モード０は、所定のエンジンサイクルにおける燃料噴射の回数の変化を補償するための燃料噴射タイミング調節が行われない時の定常状態作動を意味しており、この燃料噴射タイミングは、定常状態燃料噴射タイミングと呼ばれる。
【０００９】
モードが０から１へ変わる時、タイマ２０１が始動する。０から１へのモードの変化は、エンジンサイクルにわたる燃料噴射の回数の検出された変化を表している。タイマ２０１の出力は、燃料噴射の回数の変化の検出からの経過時間を表している。タイマ２０１は、タイミング調節期間に等しい時間に設定される。タイマ２０１の経過時間がタイミング調節期間に達した時、モードは、１から０へ変わる。
【００１０】
タイマ２０１の出力は、経過時間を乗数に変換するコンバータ２０３に対する入力である。この乗数は、有利な態様においては、０と１の間の値をとることができる。この乗数に対して、他の範囲の値も利用することができる。この乗数は、有利な態様においては、燃料噴射の回数の変化が起こってから経過した時間に少なくとも部分的に基づいている。代替的に、モード変化からの燃焼サイクルの回数を使用して、少なくとも部分的に乗数を計算することができる。コンバータ２０３は、エンジン試験データと相関させることによって特定タイプのエンジンに対して較正することができる。例えば、燃料噴射の回数を変える時にエンジンの荒さを減少又は排除する燃料噴射タイミングを判断するエンジン試験を使用して、コンバータ２０３を較正することができる。エンジン試験の結果を使用して、乗数を計算するための変数として経過時間を使用する数学的関係を判断することができる。
【００１１】
乗数は、コンバイナ２０５に入力される。コンバイナは、乗数をタイミングオフセットと結合して、修正されたオフセットを発生する。図２に示すように、有利な態様においては、乗数には、タイミングオフセットが乗算され、その場合は、コンバイナは乗算器として作用する。代替的に、乗数は、コンバイナ２０５によってタイミングオフセットに加算されるか又はそれから減算される因子とすることができる。他の結合方法も利用することができる。
【００１２】
タイミングオフセットは、例えば、試験噴射タイミングオフセット又は主噴射タイミングオフセットとすることができる。例えば、試験噴射タイミングオフセットが活性化されて燃料噴射の回数の変化を引き起こした場合には、コンバイナ２０５へのタイミングオフセット入力は、試験噴射タイミングオフセットである。主噴射は、必要に応じて時間内に試験噴射に続く。例えば、試験噴射タイミングが非活性化されて燃料噴射の回数に変化を引き起こした場合には、コンバイナ２０５へのタイミングオフセット入力は、主噴射タイミングオフセットである。タイミングオフセットは、あらゆる数の方法で判断することができる。例えば、入力としてエンジン速度とエンジン負荷の変化とを有する判断器２１１を利用して、タイミングオフセットを判断することができる。
【００１３】
コンバイナ２０５からの修正オフセットは、スイッチ又はマルチプレクサ２０７へ入力される。スイッチ２０７の出力は、モードによって制御される。モードが０である時、つまり定常状態作動である時、燃料噴射の回数の変化に関係した燃料噴射タイミングオフセットは０であり、０がスイッチ２０７によって出力される。モードが１である時、修正オフセットが、スイッチ２０７によって出力される。コンバイナ２０９は、スイッチ２０７の出力つまり燃料噴射の回数の変化に関係した燃料噴射タイミングオフセットを燃料噴射システムが利用することができる他の燃料噴射タイミング因子と組み合わせる。これらの因子は、例えば、高度の高低に対するタイミング調節、オイル温度、巡航エンジン作動への移行、気温、及びエンジン速度などを含むことができる。コンバイナ２０９は、燃料噴射を制御するために利用される調節された燃料噴射タイミングを出力する。
【００１４】
図３に示すのは、時間に対する様々なタイミングオフセットを示すグラフである。単純化するために、時間は、モードが０から１へ切り換わる時に０．０秒に等しく、ｘ軸の値は、モード変化つまり燃料噴射の回数が変化してから経過した時間を表している。また、単純化するために、曲線３０１、３０３、３０５、及び３０７は、エンジン速度及び負荷が一定であるエンジン条件に対して示されている。
【００１５】
実線曲線３０１は、例えば、試験噴射が主噴射に加えられた従来技術の解決法の典型的な実施例を示している。燃料噴射タイミングは、上死点以前（ＢＴＤＣ）の０．０度から試験噴射に対する望ましいタイミングである６．０度ＢＴＤＣまでほとんど瞬間的に変わる。エンジンの荒さ又はエンジン障害は、試験噴射のない状態から試験噴射のある状態へのこのような急速な変化によって発生する場合がある。
【００１６】
３つの曲線３０３、３０５、及び３０７は、図２に関連して示したような修正オフセットの異なる曲線を示している。望ましい結果を達成するために、図示の曲線とは異なる形状を有するあらゆる数の曲線を利用することができる。図３の例に示す曲線３０３、３０５、及び３０７は、燃料噴射の回数が増加する時、例えば、試験噴射が活性化されるか又は主噴射に加えられる時、又は試験噴射の回数が増加する時に利用することができる。最も急な曲線３０３は、１．２秒よりも短い最も短いタイミング調節期間を有する。中間の曲線３０５は、１．８秒のタイミング調節期間を有する。最も緩やかな曲線３０７は、２．２秒という最も長いタイミング調節期間を有する。
【００１７】
単一のタイミング調節期間中に、曲線３０３、３０５、及び３０７のうちの１つを利用することができる。この期間中に、シリンダが点火される毎に、点火に関連する修正タイミングオフセットが、シリンダが点火される時間によって曲線から判断される。シリンダが０．４秒において点火され、かつ曲線３０３が利用される場合には、修正タイミングオフセットは、約３．５度ＢＴＤＣである。時間が経過すると、修正タイミングオフセットは、目標つまり定常状態タイミングが達成されるまで区分的又は階段状に増大する。
【００１８】
代替的に、単一のタイミング調節期間中に、曲線の２つ又はそれよりも多くを利用することができる。例えば、０．４秒で点火されるシリンダは、緩やかな曲線３０７から０．２度ＢＴＤＣのタイミングオフセットを利用することができ、０．６秒で点火されるシリンダは、中間の曲線３０５から２．５度ＢＴＤＣのタイミングオフセットを利用することができ、０．８秒で点火されるシリンダは、急な曲線３０３から５．２度ＢＴＤＣのタイミングオフセットを利用することができる。そのような進行は、現在の作動状態に基づいて行うことができる。
曲線３０３、３０５、及び３０７は、コンバータ２０３において実施される。例えば、ｘ軸に沿って曲線３０３、３０５、及び３０７を鏡映した同様な曲線を利用して、試験噴射が非活性化されるか又は試験噴射の回数が減少される時のイミングを調節し、時間が経過する時にタイミングを例えば６．０度ＢＴＤＣから０．０度ＢＴＤＣまで低減することができる。
【００１９】
図４に示すのは、燃料噴射タイミング調節の方法を示す流れ図である。段階４０１において、燃料噴射の回数の変化が起こったか否かが判断される。何の変化も検出されない場合には、段階４０１においてそのような変化を検出するために処理が続行される。段階４０１において変化が検出された時には、処理は段階４０３へと続き、そこでタイミング調節期間が判断される。タイミング調節期間を選択し、それによってタイミング曲線３０３、３０５、及び３０７を確立することができる。代替的に、タイミング曲線３０３、３０５、及び３０７を選択し、それによってタイミング調節期間を確立することもできる。タイミング調節期間は、モードが０から１に変わる時に始まるが、遅延を実施することもできる。段階４０５において、燃料噴射タイミングは、タイミング調節期間が段階４０７において終わるまで、図２に関連して説明したように調節され、処理は、段階４０１と共に続けられる。タイミング調節期間が終わる時、モードが１から０へ変わる。
【００２０】
ディーゼルエンジンの単一シリンダの例によって本発明を説明したが、本発明は、１つ又はそれよりも多くのシリンダを有するエンジンと、直列型及びＶ字型などのような様々なエンジンタイプと、異なるシリンダ点火順序を有するエンジンと、ディーゼルエンジン、ガソリンエンジン、又は他のタイプのエンジンと、ターボ過給機付きエンジン及びターボ過給機のないエンジンと、あらゆるサイズのエンジンと、エンジンサイクル中にエンジンの燃焼室内へ２回又はそれよりも多くの燃料噴射を送出することができる燃料噴射器を有するエンジンとに適用することができる。
【００２１】
本発明は、いくつかの利点を提供する。複数燃料噴射作動への及びそれからのエンジン作動の移行中のエンジン障害又は荒いエンジン作動が低減される。より滑らかで一層信頼性が高く効率的なエンジン作動及び車両性能が得られ、車両運転性及びエンジン適応性が改善される。
本発明は、その精神又は基本的特性から逸脱することなく他の特定の形態で具現化することができる。説明した実施形態は、限定的ではなく、あらゆる点で単に例示的であると考えるものとする。従って、本発明の範囲は、以上の説明ではなく特許請求の範囲によって示されるものである。特許請求の範囲の意味及び均等性の範囲に該当する全ての変更は、本発明の範囲に含まれるものとする。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による燃料噴射システムを有する内燃機関を示す図である。
【図２】本発明による燃料噴射システムと共に使用するための論理図を示す図である。
【図３】本発明による時間に対する様々なタイミングオフセットを示すグラフである。
【図４】本発明による燃料噴射タイミング調節の方法を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００２３】
２０１  タイマ
２０３  コンバータ
２０５、２０９  コンバイナ
２０７  スイッチ、マルチプレクサ
２１１  判断器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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