(57)【要約】  内燃エンジン燃料系統が、噴射制御圧力（ＩＣＰ）を燃料インジェクタ（２６）に及ぼして燃料を燃焼室（２８）内に送り込む。制御システム（２２）のプロセッサが、所望の噴射制御圧力（ＩＣＰＣ＿ＤＥＳ）を表す噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）に関するデータ値を生じさせ、そして、関数発生器（１３２）からのエンジン速度（Ｎ）と相関関係にある最小動的限度に関するデータ値及び関数発生器（１３０）からのエンジン温度（ＥＯＴ）と相関関係にある最大動的限度に関するデータによって定められる許容動的範囲（ＩＣＰＣ＿ＳＰ）に適合しているかどうかについて噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）のデータ値を評価する。プロセッサは、後で燃料系統によって燃料インジェクタ（２６）に加えられる噴射制御圧力を制御するよう処理される所望の噴射制御圧力（ＩＣＰＣ＿ＤＥＳ）のデータ値を許容動的範囲（ＩＣＰＣ＿ＳＰ）に制限する。
2008507656.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジン（２０）であって、
噴射制御圧力（ＩＣＰ）を燃料インジェクタ（２６）に加えて燃料を燃焼室（２８）内に送り込む燃料系統と、
データを処理して所望の噴射制御圧力（ＩＣＰＣ＿ＤＥＳ）を表す噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）に関するデータ値を生じさせ、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）のデータ値を、エンジン（２０）の速度と相関関係にある最小動的限度に関するデータ値及びエンジン（２０）の温度と相関関係にある最大動的限度に関するデータによって定められる許容動的範囲（ＩＣＰＣ＿ＳＰ）に適合するかどうかについて評価し、後で前記燃料系統によって前記燃料インジェクタ（２６）に加えられる噴射制御圧力（ＩＣＰ）を制御するよう処理される所望の噴射制御圧力（ＩＣＰＣ＿ＤＥＳ）の前記データ値を前記許容動的範囲に制限するプロセッサを含む制御システムと、を備えている、
ことを特徴とする内燃エンジン（２０）。
【請求項２】
前記制御システム（２２）は、各々が或る温度範囲における部分的なエンジン温度範囲と対応して相関関係をなす噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）に関する特定の最大限度を表す多数のデータ値を格納した関数発生器（１３０）を有し、前記プロセッサは、前記関数発生器（１３０）に従ってエンジン温度（ＥＯＴ）を表すデータ値を処理し、それにより、前記プロセッサが、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）のデータ値を前記許容動的範囲（ＩＣＰＣ＿ＳＰ）に適合するかどうかを評価するときに、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）の前記最大限度に関する対応のデータ値を前記許容動的範囲の１つの限度として処理する、
請求項１に記載の内燃エンジン（２０）。
【請求項３】
前記制御システム（２２）は、各々が或る温度範囲における部分的なエンジン温度範囲と対応して相関関係をなす噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）に関する特定の最小限度を表す多数のデータ値を格納した関数発生器（１３２）を有し、前記プロセッサは、前記関数発生器に従ってエンジン速度（Ｎ）を表すデータ値を処理し、それにより、前記プロセッサが、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）のデータ値を前記許容動的範囲（ＩＣＰＣ＿ＳＰ）に適合するかどうかを評価するときに、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）の前記最小限度に関する対応のデータ値を前記許容動的範囲の１つの限度として処理する、
請求項１に記載の内燃エンジン（２０）。
【請求項４】
前記制御システム（２２）は、各々が或る温度範囲における部分的なエンジン温度範囲と対応して相関関係をなす噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）に関する特定の最大限度を表す多数のデータ値を格納した第１の関数発生器（１３０）と、各々が或る温度範囲における部分的なエンジン温度範囲と対応して相関関係をなす噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）に関する特定の最小限度を表す多数のデータ値を格納した第２の関数発生器（１３２）とを有し、前記プロセッサは、前記第１の関数発生器（１３０）に従ってエンジン温度（ＥＯＴ）を表すデータ値を処理し、それにより、前記プロセッサが、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）のデータ値を前記許容動的範囲（ＩＣＰＣ＿ＳＰ）に適合するかどうかを評価するときに、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）の前記最大限度に関する対応のデータ値を前記許容動的範囲の一方の限度として処理し、前記プロセッサは、前記第２の関数発生器（１３２）に従ってエンジン速度（Ｎ）を表すデータ値を処理し、それにより、前記プロセッサが、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）のデータ値を前記許容動的範囲（ＩＣＰＣ＿ＳＰ）に適合するかどうかを評価するときに、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）の前記最小限度に関する対応のデータ値を前記許容動的範囲の他方の限度として処理する、
請求項１に記載の内燃エンジン（２０）。
【請求項５】
噴射制御圧力（ＩＣＰ）を燃料インジェクタ（２６）に加えて燃料を燃焼室（２８）内に送り込む燃料系統及びデータを処理して所望の噴射制御圧力（ＩＣＰＣ＿ＤＥＳ）を表す噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）に関するデータ値を生じさせるプロセッサを含む制御システム（２２）を有する内燃エンジン（２０）を作動させる方法であって、
データを処理して前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）のデータ値を、エンジン（２０）の速度と相関関係にある最小動的限度に関するデータ値及びエンジン（２０）の温度と相関関係にある最大動的限度に関するデータによって定められる許容動的範囲（ＩＣＰＣ＿ＳＰ）に適合するかどうかについて評価し、後で前記燃料系統によって前記燃料インジェクタ（２６）に加えられる噴射制御圧力（ＩＣＰ）を制御するよう処理される所望の噴射制御圧力（ＩＣＰＣ＿ＤＥＳ）の前記データ値を前記許容動的範囲（ＩＣＰＣ＿ＳＰ）に制限するステップを有する、
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
各々が或る温度範囲における部分的なエンジン温度範囲と対応して相関関係をなす噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）に関する特定の最大限度を表す多数のデータ値を格納した関数発生器（１３０）に従ってエンジン温度（ＥＯＴ）を表すデータ値を処理し、それにより、前記プロセッサが、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）のデータ値を前記許容動的範囲（ＩＣＰＣ＿ＳＰ）に適合するかどうかを評価するときに、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）の前記最大限度に関する対応のデータ値を前記許容動的範囲の１つの限度として処理する、
請求項５に記載の方法。
【請求項７】
各々が或る温度範囲における部分的なエンジン温度範囲と対応して相関関係をなす噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）に関する特定の最小限度を表す多数のデータ値を格納した関数発生器（１３２）に従ってエンジン速度（Ｎ）を表すデータ値を処理し、それにより、前記プロセッサが、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）のデータ値を前記許容動的範囲（ＩＣＰＣ＿ＳＰ）に適合するかどうかを評価するときに、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）の前記最小限度に関する対応のデータ値を前記許容動的範囲の１つの限度として処理する、
請求項５に記載の方法。
【請求項８】
各々が或る温度範囲における部分的なエンジン温度範囲と対応して相関関係をなす噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）に関する特定の最大限度を表す多数のデータ値を格納した関数発生器（１３０）に従ってエンジン温度（ＥＯＴ）を表すデータ値を処理し、それにより、前記プロセッサが、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）のデータ値を前記許容動的範囲（ＩＣＰＣ＿ＳＰ）に適合するかどうかを評価するときに、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）の前記最大限度に関する対応のデータ値を前記許容動的範囲の一方の限度として処理し、各々が或る温度範囲における部分的なエンジン温度範囲と対応して相関関係をなす噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）に関する特定の最小限度を表す多数のデータ値を格納した関数発生器（１３２）に従ってエンジン速度（Ｎ）を表すデータ値を処理し、それにより、前記プロセッサが、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）のデータ値を前記許容動的範囲（ＩＣＰＣ＿ＳＰ）に適合するかどうかを評価するときに、前記噴射制御圧力設定値（ＩＣＰＣ＿Ｔ１３）の前記最小限度に関する対応のデータ値を前記許容動的範囲の他方の限度として処理する、
請求項５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、燃料が噴射される燃焼室を有する内燃エンジン（内燃機関）並びに燃料を強制的に噴射するために用いられる油圧の閉ループ制御に関連したシステム及び方法に関する。特に、本発明は、燃料がエンジン作動に対する正しいタイミングでエンジン燃焼室内に噴射制御圧力で直接送り込まれて空気と混合し、燃焼室を形成するエンジンシリンダ内で往復動するピストンが混合気に加える圧縮力で点火されるエンジン、システム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
公知のエンジン電子制御システムは、プロセッサを利用したエンジンコントローラを有し、このコントローラは、種々の源からのデータを処理してエンジン燃焼室内への燃料の噴射によるエンジンの燃料供給を含むエンジンの或る特定の機能を制御する制御データを生じさせる。エンジン燃料供給の制御は、幾つかの要因を有する。１つは、噴射中に噴射される燃料の量である。もう１つは、噴射の時期（タイミング）である。その結果、制御システムは、燃料の噴射量とエンジン作動サイクル中の噴射時期の両方を設定しなければならない。
【０００３】
自動車を駆動する公知のディーゼルエンジンは、電気式燃料噴射装置すなわち簡単に言えば燃料インジェクタに給油するオイルレールに加圧したオイルを送るオイル（油）ポンプを有し、これら燃料インジェクタは、オイルレールからのオイルを用いて燃料を噴射させる。オイルレール中の圧力は、インジェクタ制御圧力、またはＩＣＰと呼ばれる場合があり、この圧力は、エンジン制御システムで実行される全体的なエンジン制御方式の一要素である適当なＩＣＰ制御方式の制御下にある。ＩＣＰは、噴射中に噴射される燃料の量を設定する際の一要因である。
【０００４】
プランジャを介して燃料をエンジン燃焼室内に送り込むためにＩＣＰ油を利用した燃料噴射装置を有する燃料システムの例が、米国特許第５，４６０，３２９号明細書、同第５，５９７，１１８号明細書、同第５，７２２，３７３号明細書及び同第６，０２９，６２８号明細書に見られる。後者の装置は、燃料をこの装置の内部圧送室から送り出すようオイルレールからの、圧力がＩＣＰの油によって圧送室内で変位するプランジャを有している。ＩＣＰ油圧力は、装置内の燃料圧力を装置の出口に設けられた常閉制御弁を開放させるのに十分、高いレベルに増大させる。その出口制御弁が開くと、増大した燃料圧力は、出口を通して、燃料を対応の燃焼室内に送り込む。
【０００５】
オイルレール中のＩＣＰは、噴射中に噴射される燃料の量を設定する上で重要な要因なので、ＩＣＰを正確に制御できるかどうかは、エンジン制御方式において明らかに重要なことである。ＩＣＰの制御は、変化するエンジン条件がＩＣＰを変化させるように作用する場合があるので当然のことながら複雑なものである。
【０００６】
エンジンコントローラのプロセッサにより或る特定のデータを処理して所望のＩＣＰを設定することに起因して生じる所望のＩＣＰの変化は、複雑さの原因の１つである。別の複雑さの原因は、特定の油系統が変化する条件にどのように応答するかである。従って、ＩＣＰの閉ループ制御は、所望のＩＣＰに対する実際のＩＣＰの最適対応関係を確保する一方式である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
燃料噴射の制御は、テールパイプのエミッションに影響を及ぼすので、燃料噴射の制御を改良すると、テールパイプエミッション中の望ましくない燃焼生成物の量を減少させることができる。テールパイプエミッションに関する法律及び規則がますます厳しくなっている現状に照らして、テールパイプエミッションを減少させることができるかどうかは、エンジン及び自動車製造業者にとって極めて重大であると考えられる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
概略的には、本発明は、或る特定の公知のパラメータを新規な仕方で利用するＩＣＰの制御の改良に関する。本発明者のうちの１人であるロゲリオ・ロドリゲス（Rogelio Rodriguez）が２００３年１０月２４日に共同出願した米国特許出願第１０／６９２，８６６号明細書は、ＩＣＰの閉ループ制御のためのマップスケジュール設定ゲインに関する。この制御方式の一部は、所望のＩＣＰを表すデータ値から実際のＩＣＰを表すデータ値を減算することによりＩＣＰ誤差データを生じさせるステップを有する。ＩＣＰ誤差データに関するデータ値は、ＩＣＰの閉ループ制御に関する誤差入力である。
【０００９】
本発明は、所望のＩＣＰに関するデータ値を生じさせる観点においてなされ、本発明は特に、所望のＩＣＰに関する設定値限度の動的調整のための新規な方式に関する。
【００１０】
テールパイプのエミッションに関する要件に従いながら所望のエンジン性能を達成するというニーズにより、エンジン設計に厳格な条件が課される。エンジン温度及びエンジン速度は、一般に燃料噴射制御方式で用いられているパラメータである。本発明は、これらパラメータを新規な仕方で利用して所望のＩＣＰに関する設定値上限及び下限を定める。
【００１１】
エンジン温度及びエンジン速度が変化すると、設定値上限及び設定値下限は、所望のエンジン作動及び性能を損なわないで適切なテールパイプエミッションに関する要件を遵守することができる高品質の燃料噴射を維持しようとする仕方で動的に調節される。
【００１２】
したがって、本発明の包括的な特徴は、噴射制御圧力を燃料インジェクタに加えて燃料を燃焼室内に送り込む燃料系統と、データを処理して所望の噴射制御圧力を表す噴射制御圧力設定値に関するデータ値を生じさせるプロセッサを含む制御システムを有する内燃エンジンに関する。
【００１３】
プロセッサは、噴射制御圧力設定値のデータ値を、エンジンの速度と相関関係にある最小動的限度に関するデータ値及びエンジンの温度と相関関係にある最大動的限度に関するデータによって定められる許容動的範囲に適合するかどうかについて評価し、後で燃料系統によって燃料インジェクタに加えられる噴射制御圧力を制御するよう処理される所望の噴射制御圧力のデータ値を許容動的範囲に制限する。
【００１４】
別の包括的な特徴は、上述した制御システムに関する。
【００１５】
さらに別の包括的な特徴は、上述した制御システムにより実施される方法に関する。
【００１６】
上記内容は、本発明の別の特徴及び利点と共に、この時点において想定されている本発明の最適実施態様を示す本発明の現時点において好ましい実施形態に関する以下の説明から理解できる。本明細書には、後で概要説明される図面が添付されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
図１は、本発明の原理の理解に適した例示のディーゼルエンジン２０の一部の略図である。エンジン２０は、自動車を駆動するために用いられ、このエンジンは、種々の源からのデータを処理してエンジン作動の種々の面を制御するための種々の制御データを生じさせるプロセッサ利用型エンジン制御システム２２を有している。制御システム２２により処理されたデータは、外部源、例えばセンサに源を発する場合があると共に（或いは）内部で作成される場合がある。
【００１８】
制御システム２２は、電気式燃料噴射装置２６の作動を制御するインジェクタドライバモジュール２４を有している。各装置２６は、ピストン３０が往復動するエンジンシリンダ２８により示されているそれぞれのエンジン燃焼室と関連してエンジンに搭載されている。各ピストンは、対応のコンロッド３４によりクランクシャフト３２に結合されている。エンジン制御システム２２のプロセッサは、装置の作動のタイミング及び期間をリアルタイムで計算して燃料供給の時期と量の両方を設定するのに十分迅速にデータを処理することができる。
【００１９】
エンジン２０は、オイル溜めからオイルを引き出し、この油を加圧してオイルレール４０に送るポンプ３８を備えたオイル系統３６を更に有し、オイルレール４０は、実際に、オイルを制御流体として個々の装置２６に送るマニホルドとしての役目を果たす。噴射圧力調整器（ＩＰＲ）バルブ４２は、オイルレール４０内のオイルの油圧を調節するようＩＰＲドライバ４４を介して制御システム２２で制御されている。ＩＰＲバルブの一例は、デューティサイクル調整電圧のデューティサイクルが増大すると弁が次第に開き、それにより圧送油をオイルレール４０から次第に逸らす電気機械式アクチュエータを有する。
【００２０】
各装置２６は、オイルレール４０、それぞれのシリンダ２８及び燃料源４８と関連してエンジン２０に取り付けられた本体４６を有する。装置２６は、インジェクタドライバモジュール２４へのそのアクチュエータの電気的接続を可能にする電気コネクタ５０を有する。燃料源４８は、液体燃料を本体４６の燃料入口ポート５２に送る。本体４６は、燃料をシリンダ２８内に噴射させる燃料出口ポート、即ち、ノズル５４及びオイルレール４０内の油に通じる制御流体入口ポート５６を更に有する。
【００２１】
オイルレール４０内の油の圧力（油圧）は、インジェクタ制御圧力、即ちＩＣＰをもたらし、上述の米国特許出願第１０／６９２，８６６号明細書に記載されている方式に従って制御されるのは、この圧力である。各装置２６は、装置作動の噴射段階中、オイルレール４０からのＩＣＰ状態にあるオイルによって内部圧送室内で変位して燃料を圧送室から送り出すプランジャを有する。プランジャのタイミング及び行程は、制御システム２２によって制御される。プランジャを介して及ぼされるＩＣＰは、圧送室内の燃料に作用し、燃料の圧力をノズル５４内の常閉制御弁が開くようにするのに十分に高いレベルまで増大させ、その結果、プランジャが変位しているときに、増大した燃料圧力が燃料を、ノズルを通してシリンダ２８内に送り込むようになっている。オイルレール４０内の実際のＩＣＰは、ドライバ４４を介してＩＰＲバルブ４２に作用する制御システム２２によって制御される。
【００２２】
この制御方式は、ＩＣＰにとって所望の設定値を定め、そして、オイルレール４０内の実際のＩＣＰをこの所望の設定値にするような仕方で弁４２を作動させるよう動作する。エンジン２０が作動し、変化する条件がＩＣＰ設定値の変化を必要とすると、この制御方式は、引き続き実際のＩＣＰをＩＣＰにとって変化する所望の設定値に追随させる。上述の米国特許出願から特定の詳細を得ることができるので、ここでは繰り返す必要はないであろう。
【００２３】
図２は、制御システム２２に具体化された制御方式全体の一部をなす本発明の特定の例を示している。
【００２４】
米国特許出願第１０／６９２，８６６号明細書に記載された方式は、エンジン温度、気圧、エンジン速度及び所望のエンジン燃料供給を含む種々のパラメータに基づいて指令されたＩＣＰを設定する。エンジン温度（パラメータＥＯＴ）を表すデータ値は、任意適当な源、例えば、図１に示すエンジン油温度センサ６０から得られる。エンジン速度（パラメータＮ）を表すデータ値は、任意適当な源、例えば図１に示すクランクシャフトセンサ６４から得られる。
【００２５】
エンジン温度ＥＯＴに関するデータ値は、関数発生器１３０に入力され、エンジン速度Ｎに関するデータ値は、関数発生器１３２に入力される。関数発生器１３０は、各々がＩＣＰにとって特定の最大限度設定値を表す多数のデータ値を格納している。各データ値は、或る温度範囲におけるエンジン温度の対応の部分範囲と相関関係がある。これら部分範囲のうちの１つに属する任意所与の温度に関し、関数発生器１３０は、ＩＣＰにとって最大限度設定値に関する対応の値を提供するであろう。
【００２６】
関数発生器１３２は、各々がＩＣＰにとって特定の最小限度設定値を表す多数のデータ値を格納している。各データ値は、或る温度範囲におけるエンジン速度の対応の部分範囲と相関関係がある。これら部分範囲のうちの１つに属する任意所与の速度に関し、関数発生器１３２は、ＩＣＰにとって最大限度設定値に関する対応の値を提供する。
【００２７】
適当なアルゴリズムを用いて所望のＩＣＰに関するデータ値を計算する。データ値をパラメータＩＣＰＣ＿Ｔ１３によって識別し、これが関数発生器１３０，１３２によって許容される動的範囲内にある限り、そのデータ値は、評価関数１３４によりＩＣＰ所望フィルタリング（ICP Desired Filtering）と表示されたフィルタに送られる。ＩＣＰＣ＿Ｔ１３に関するデータ値が、関数発生器１３０により設定された最大限度に関するデータ値よりも大きい場合、関数発生器１３０により設定された最大限度に対するデータ値をフィルタに送る。ＩＣＰＣ＿Ｔ１３に関するデータ値が、関数発生器１３２により設定された最小限度に関するデータ値よりも小さい場合、関数発生器１３２により設定されたデータ値をフィルタに送る。これら限度により定められた許容範囲に対するＩＣＰＣ＿Ｔ１３の評価の結果として、パラメータＩＣＰＣ＿ＳＰに関するデータ値がフィルタに送られることになる。すると、フィルタは、米国特許出願第１０／６９２，８６６号明細書のデータパラメータＩＣＰＣ＿ＤＥＳにより表された所望ＩＣＰ（Desired ICP）に関するデータ値を提供する。
【００２８】
最大許容ＩＣＰについての動的調整のためにエンジン温度を用いる開示した方式は、変化する条件が、油の粘度による作用効果に起因してエンジンに望ましくない仕方で影響を及ぼすのを阻止することができる。最小ＩＣＰの動的調整のためにエンジン速度を用いる方式は、変化する条件が、燃焼の質に悪影響を及ぼす場合のある仕方で燃料供給を制限するのを阻止することができる。
【００２９】
本発明の現時点において好ましい実施形態を図示すると共に説明したが、本発明の原理は特許請求の範囲に記載された本発明の範囲に属する全ての実施形態に当てはまることは理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の理解に適切な例示のディーゼルエンジンの一部の全体的略図である。
【図２】本発明の制御方式の例示の実施形態のソフトウェアの説明図である。
【図１】
2008507656.tif 000003
【図２】
2008507656.tif 000004
【国際調査報告】
2008507656.tif 000005