(57)【要約】【課題】本発明の課題は、噴射器の噴射特性を制御するための従来の装置及び方法を改善することである。【解決手段】上記課題は、本発明に従って、噴射器に関する情報を記憶するための装置と、記憶された情報に基づいて噴射器を制御するための手段とを備えた、噴射器の噴射特性を制御するための装置において、記憶された情報に噴射器固有の噴射開始が含まれているようにすることにより解決される。【選択図】図１
2004100701.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　噴射器（２０）に関する情報を記憶するための装置（２６）と、
　記憶された情報に基づいて噴射器（２０）を制御するための手段（２４）とを備えた、噴射器の噴射特性を制御するための装置において、
　前記記憶された情報に噴射器固有の噴射開始が含まれている、ことを特徴とする噴射器の噴射特性を制御するための装置。
【請求項２】
　前記噴射器（２０）を制御するための手段はエンジン制御装置（２４）に組み込まれている、請求項１記載の装置。
【請求項３】
　前記記憶された情報には噴射器（２０）の噴射量特性マップの補正値が含まれている、請求項１又は２記載の装置。
【請求項４】
　前記情報を記憶するための装置（２６）は、
　例えば、噴射器（２０）に取り付けられた集積回路である、噴射器（２０）に取り付けられたデータメモリ、
　噴射器（２０）に取り付けられた抵抗器、
　噴射器（２０）に取り付けられたバーコード、又は、
　噴射器（２０）のテキストフィールドにおける英数字暗号により実現されている、請求項１から３のいずれか１項記載の装置。
【請求項５】
　別のエンジン機能を噴射器固有の噴射開始に関する情報に基づいて制御するための手段が設けられており、
　有利には、前記別のエンジン機能を制御するための手段は前記エンジン制御装置（２４）に組み込まれている、請求項１から４のいずれか１項記載の装置。
【請求項６】
　噴射器の噴射特性を制御する方法であって、
　噴射器（２０）に関する記憶された情報を読み出すステップと、
　読み出された情報に基づいて噴射器（２０）を制御するステップとを有する方法において、
　前記記憶された情報には噴射器固有の噴射開始が含まれており、
　前記噴射器固有の噴射開始を考慮して制御を行う、ことを特徴とする噴射器の噴射特性を制御する方法。
【請求項７】
　前記記憶された情報には噴射器（２０）の噴射量特性マップの補正値が含まれている、請求項６記載の方法。
【請求項８】
　別のエンジン機能を噴射器（２０）に関する情報、例えば、噴射器固有の噴射開始に関する情報に基づいて制御する、請求項６又は７記載の方法。
【請求項９】
　液体を該液体の噴射特性に従って噴射する電気制御式の噴射器をランク付けする方法において、
　噴射器（２０）の通電（３０）の開始を決定するステップと、
　噴射される液体量（４０）を時間の関数として決定するステップと、
　噴射される液体量の第１の上昇（４２；５２，５４，５６）と通電開始（３２）との間の時間に噴射開始を設定するステップと、
　設定された噴射開始に基づいて噴射器（２０）をランク付けするステップとを有することを特徴とする電気制御式の噴射器をランク付けする方法。
【請求項１０】
　液体量関数（４０）を時間微分し、噴射される液体量の第１の上昇を前記液体関数の微分（５０）から求める、請求項９記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、噴射器に関する情報を記憶するための装置と記憶された情報に基づいて噴射器を制御するための手段とを備えた、噴射器の噴射特性を制御するための装置に関する。本発明はまた、噴射器に関する記憶された情報を読み出すステップと、読み出された情報に基づいて噴射器を制御するステップとを有する、噴射器の噴射特性を制御する方法に関する。さらに、本発明は、液体をその噴射特性に従って噴射する電気制御式の噴射器をランク付けする方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
　電気制御式の噴射ノズル（噴射器）は、例えば、行程制御式の蓄圧噴射システム（「コモンレール」）において使用される。この種の蓄圧噴射システムでは、圧力の形成と噴射が互いに分離している。噴射圧はエンジン回転数と噴射量とは独立して形成され、いわゆるレール、燃料蓄圧器において、噴射のため準備されている。噴射時点及び噴射量は電子制御装置により決定され、通電した制御弁を介して噴射ノズル（噴射器）から各エンジンシリンダに移される。ここで、通電した制御弁は、例えば、ソレノイド弁又はピエゾアクチュエータである。
【０００３】
　電気制御式噴射器は従来のディーゼル噴射系統のノズル−ホルダコンビネーション（ノズル及びノズルホルダ）の代わりをする。機械的な製造公差ゆえに、この種の噴射器は様々な噴射量特性マップ、及び噴射開始の様々な時点を有している。ここで、噴射量特性マップとは、噴射量、レール圧及び制御時間の間の関係を示すものである。結果として、各噴射器は、制御装置による制御が同じであるにもかかわらず、異なる燃料量で燃焼室を満たす。
【０００４】
　益々厳しくなりつつある排気ガス基準を遵守しながら同時に低燃費を達成するためには、噴射器は動作中に僅かな偏差しか有してはならない。要求された規格値を守るために噴射器を機械的に再加工するというコストの観点から満足のいかない方策の他に、製造後に噴射器の噴射量を所定の特徴的な作動点において測定し、クラスに分けるという方策がある。それぞれのクラス分けはエンジン動作の制御装置に知らされるので、制御装置は所定のクラスの噴射器に固有の特徴に制御を適合させることができる。これにより、製造公差が存在する場合でも、各噴射器に対して一定の噴射量を達成することができる。
【０００５】
　複数のテスト位置において噴射器の噴射量配分が検査されるように噴射器の分類を実行することは公知である。すべてのテスト位置における測定された実際値が所定の許容誤差窓内にある場合には、噴射器は良好と評価され、実際値の目標値からの偏差に基づいて３つの許容誤差クラスのうちの１つに分類される。クラス所属は、噴射器をエンジン内に取り付けた後に、エンジン制御装置にプログラミングされる。中位クラスに対しては、制御装置は補正を行わず、上位及び下位クラスの噴射量は所定の特性マップに従って補正される。ただし、補正はクラス分けに基づいたテスト位置に対してのみ正確であり、エンジンの他の作動点に対しては、種々の作動点における噴射特性の相関の低さゆえに、補正はしばしば不満足なものとなる。このことは、特に将来の排出限界値基準の充足に関して当てはまる。
【０００６】
　さらに、現代の高出力ディーゼルエンジンは全負荷時には最高圧力限界近くまで達する。したがって、関連するコンポーネントをできるだけ正確に制御する必要がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
　本発明の課題は、噴射器の噴射特性を制御するための従来の装置及び方法を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
　上記課題は、本発明に従って、噴射器に関する情報を記憶するための装置と、記憶された情報に基づいて噴射器を制御するための手段とを備えた、噴射器の噴射特性を制御するための装置において、記憶された情報に噴射器固有の噴射開始が含まれているようにすることにより解決される。
【０００９】
　上記課題はまた、本発明に従って、噴射器に関する記憶された情報を読み出すステップと、読み出された情報に基づいて噴射器を制御するステップとを有する、噴射器の噴射特性を制御する方法において、前記記憶された情報には噴射器固有の噴射開始が含まれており、前記噴射器固有の噴射開始を考慮して制御を行うようにすることにより解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
　請求項１による本発明による装置は、従来技術を基礎として、記憶された情報に噴射器固有の噴射開始を含ませることにより構成されている。これとは対照的に、従来技術による装置では、エンジン作動中に測定技術による噴射開始の検出および考慮が行われない。さらに、従来は、噴射開始は噴射ノズルの開口圧を介して狭い許容誤差で調整される。これに対して、本発明による解決手段によれば、噴射器固有の噴射開始に関する情報に基づいて、エンジンの制御を変化させることにより、必要に応じて目標値へ導く補正を行うことが可能である。さらに、製造公差に対する要求を低くすることができ、それに伴って、製造コストが低下する。
【００１１】
　請求項２の措置によれば、噴射器固有の制御をエンジン制御装置に組み込むことにより、ただ１つの制御装置ですべての噴射器制御を引き受けることができるという利点が得られる。
【００１２】
　請求項３の措置によれば、特に信頼性の高い噴射量制御を達成することができる。
【００１３】
　請求項４の措置の利点は、データメモリに簡単に大量のデータを格納することができ、記憶された情報を自動的にデータメモリ又は抵抗器系から読み出すことができ、制御装置が情報を利用できるように、バーコードをスキャンすること又は英数字テキストを手動で入力すること又はカメラを介して読み込むことができることである。したがって、どの場合においても、制御装置の自動プログラミングを行うことができる。
【００１４】
　これに関連して、請求項５の措置は、エンジンに対する制御を噴射器固有の噴射開始に合わせることにより、非常に静かな走行、低燃費及び低い排出値を達成することができるという利点をもたらす。
【００１５】
　本発明は、請求項６によれば、上位概念で示された方法を基礎として、記憶された情報に噴射器固有の噴射開始を含ませ、噴射器固有の噴射開始を考慮して制御を行うことから成っている。これにより、本発明による方法は、噴射器固有の噴射量特性マップのみに基づいた制御を超えた正確なエンジン制御を可能にする。
【００１６】
　請求項７の措置によれば、さらに、噴射量、レール圧及び制御時間の間の関係に基づいた補正を使用することができ、これにより、噴射器固有の制御による許容誤差を特に良好に補償することができる。
【００１７】
　これに関連して、請求項８の措置は、別のエンジン機能を制御に取り入れることにより、より静かな走行、低燃費及び低い排出値の達成を可能にする。
【００１８】
　請求項９による本発明の方法は、従来技術を基礎として、噴射器の通電の開始を決定し、噴射される液体量を時間の関数として決定し、噴射される液体量の第１の上昇と通電開始との間の時間に噴射開始を設定し、設定された噴射開始に基づいて噴射器をランク付けすることから構成されている。
【００１９】
　ランク付けは、各々所定の窓領域内において噴射開始を指定する複数のクラスのうちの１つに、噴射器を割当てることによって行うことができる。しかし、ランク付けは、例えば、噴射器に割当てられた記憶装置における噴射開始の直接的設定によって、又は適切に符号化された暗号を噴射器にプリントすることによって行ってもよい。
【００２０】
　請求項１０の措置の利点は、微分された液体量信号が高い精度で噴射実施時点の決定を可能にすることである。
【実施例】
【００２１】
　図１の概略的な表示は、全体として１０と印された蓄圧噴射システム（コモンレール）の高圧部を本発明の実施例に従った配置で示したものである。以下では、主要な構成要素、及び本発明の理解にとって重要な構成要素のみをより詳細に説明する。
【００２２】
　図示された高圧部において、高圧ポンプ１２は高圧燃料パイプ１４を介して高圧蓄圧器１６、「レール」に接続されている。一方、高圧蓄圧器１６は別の高圧燃料パイプ１８を介して電気制御可能な噴射ノズル（噴射器）２０に接続されている。図１の簡単な表示では、高圧燃料パイプ１８及び噴射器２０のみが示されている。燃料戻し管２２は低圧部に配置されている燃料タンク（図示せず）に帰還する。エンジン制御装置２４は、エンジン機能及び別の補助機能の他に、とりわけ、電気制御可能な噴射器２０を制御する。各噴射器２０はインレットスロットルを有しており、高圧燃料パイプ１８からの燃料はこのインレットスロットルを介して弁制御空間に導くことができる。弁制御空間は、電磁弁により開くことのできるドレインスロットルを介して、燃料戻し管２２と接続されている。
【００２３】
　ドレインスロットルが閉じた状態では、弁制御ピストンへの液圧力はニードル弁の圧縮行程の力を上回る。その結果、ニードル弁は弁座に押しつけられ、高圧ポートをエンジンルームに液密に封止する。ドレインスロットルは電磁弁の電気制御により開かれ、弁制御空間内の圧力、ひいては弁制御ピストンへの液圧力も低下する。液圧力がニードル弁の圧縮行程の力を下回るとすぐにニードル弁が開き、それにより、燃料は噴射孔を通って燃焼室に達することができる。噴射の終了は電磁弁の通電を停止することにより行われる。
【００２４】
　各噴射器２０はさらに記憶装置２６を有しており、記憶装置２６は実際の噴射器の噴射特性に関する情報を保持している。これらの情報はエンジン制御装置２４によって読み出すことができ、エンジン機能の制御の際、とりわけ、噴射器を個々に作動させる際に利用される。記憶装置２６内に格納された情報は、本発明によれば、少なくとも噴射器固有の噴射開始に関するデータ含んでいるが、通常は、噴射器２０の噴射量特性マップに関する別のデータを含んでいる。
【００２５】
　記憶装置２６は、実施例において、本発明の一般性を制限することなく、噴射器に取り付けられた集積回路として実施されている。同様に、記憶装置２６は、噴射器に配置された抵抗器によって、噴射器に取り付けられたバーコードによって、又は噴射器のテキストフィールド上の英数字暗号によって実現してもよい。同様に、エンジン制御装置２４は、実施例においては、記憶装置２６内に保持されている情報の読み出し及び評価のための半導体集積回路を有している。
【００２６】
　噴射器２０の噴射開始は、噴射器をエンジンに取り付ける前に、噴射量指示器の出力信号から決定される。これについては、図２に関連してより詳細に説明する。噴射量指示器は、ピストン行程信号から噴射量を推定するために、部品評価及び部品検査において使用される。
【００２７】
　図２は、（ａ）において噴射器の通電信号を、（ｂ）において噴射器の測定された噴射量のグラフを、（ｃ）において微分された噴射量の測定曲線をそれぞれ時間の関数として示している。噴射された燃料量の第１の上昇と通電開始との間の時間が噴射器の噴射開始として定められる。図２（ａ）の曲線３０はハサミ状電流信号を示している。矢印３２は通電の開始ｔ０を示している。実施例では、ｔ０はほぼ２４０μｓに等しい。
【００２８】
　図２（ｂ）には、噴射量指示器のピストン行程信号が曲線４０として表示されている。矢印４２は噴射された燃料量の第１の上昇の時点ｔ１を示しており、ｔ１は実施例ではほぼ６３０μｓである。本発明によれば、この噴射器の噴射開始は、
　　　　　　　ｔＥＭＩ＝ｔ１−ｔ０
に決定される。これは実施例ではほぼ３９０μｓである。
【００２９】
　噴射器の噴射開始を決定する別の方法は、図２（ｃ）に関連して説明される。図２（ｃ）では、噴射量指示器の微分されたピストン行程信号が曲線５０として表示されている。なお、この微分されたピストン行程信号は噴射量指示器の出力側で読み取ることができる。図２（ｃ）から分かるように、微分されたピストン行程信号は、噴射開始時には、図２（ｂ）のピストン行程信号のほぼ一定の傾きに対応するほぼ一定の値に調整されるまで、急峻で狭い上昇を示す。この急峻な上昇から、噴射の投入時点ｔ２を曲線５０から高い精度を以て引き出すことができる。
【００３０】
　測定された上昇時点の決定には、種々の基準を用いることができる。例えば、微分された信号の屈曲部に合わせてもよいし（参照記号５２）、又は、所定の閾値を超えた時点、実施例では０．０５を超えた時点に合わせてもよい（参照記号５４）。さらに、微分された信号が最大値の５０％に達した時点に合わせてもよい（参照記号５６）。どの基準が選択されるかには無関係に、本発明によれば、噴射開始は
　　　　　　　　ｔｄｉｆｆ＝ｔ２−ｔ０
により決定される。もちろん、一緒に取り付けられた噴射器に対しては、噴射開始の決定のために同じ基準を使用すべきである。
【００３１】
　上述した方法により決定される噴射開始を検査するため、比較実験において、フォトチャンバ内で１０個の噴射器の噴射開始ｔｋの光学的な決定を行った。同時に、上述したように、噴射量指示器のピストン行程信号と微分されたピストン行程信号とから噴射開始を求めた。図３には、本発明による方法により決定された噴射開始とフォトチャンバ内で決定された噴射開始との相関のグラフが示されている。図中、フォトチャンバ内で決定された噴射開始は横座標に、本発明により決定された噴射開始は縦座標にプロットされている。点６２は、図２（ｂ）に相応して、噴射量指示器のピストン行程信号から決定された噴射開始ｔＥＭＩを示しており、×印６０は、図２（ｃ）に相応して、微分されたピストン行程信号から決定された噴射開始ｔｄｉｆｆを示している。
【００３２】
　２つの補正直線６４及び６６から分かるように、本発明により決定された噴射開始は、すべての噴射器に関して、フォトチャンバにより決定された基準値と強く相関しており、それゆえ、噴射特性による噴射器のランク付けに適している。
【００３３】
　本発明に従った実施例の以上の説明は、図解を目的とするのみで、本発明の限定を目的とするものではない。本発明の枠内において、本発明及びその等価物の範囲を逸脱することなく、様々な変更及び変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明の実施例による装置を備えた蓄圧噴射システムの一部を概略的に示す。
【００３５】
【図２】噴射開始の決定を図解するため、（ａ）において噴射器の通電信号を、（ｂ）において噴射器の測定された噴射量のグラフを、（ｃ）において噴射器の微分された噴射量の測定曲線を時間に沿って示す。
【００３６】
【図３】縦座標にプロットされた本発明による方法によって決定された噴射開始と、横座標にプロットされたフォトチャンバ内で決定された噴射開始との相関を示す。
【符号の説明】
【００３７】
　１０　蓄圧噴射システム
　１２　高圧ポンプ
　１４　高圧燃料パイプ
　１６　高圧蓄圧器
　１８　高圧燃料パイプ
　２０　噴射器
　２２　燃料戻し管
　２４　エンジン制御装置
　２６　記憶装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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