(57)【要約】【課題】レール圧の制御、特にダイナミックな状態でのレール圧制御を改善する。【解決手段】第１の駆動状態で所定の駆動特性量に基づいて差分特性を有する素子により制御量を調整する値を設定する。【選択図】図３
2004116527.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　実際値と目標値との比較に基づいて制御量を設定する内燃機関の圧力量の制御方法において、
　第１の駆動状態で所定の駆動特性量に基づいて差分特性を有する素子により制御量を調整する値を設定する
ことを特徴とする内燃機関の圧力量の制御方法。
【請求項２】
　駆動特性量が閾値以上の変化を生じたとき第１の駆動状態が存在するものとする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
　圧力量はコモンレールシステムのレール圧を表す、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
　アクチュエータを制御する制御量を高圧ポンプの圧送量の制御に用いる、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】
　駆動特性量が変化するときの符号変化の際に値を新たに計算する、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の駆動状態ではＰＴ１特性を有する素子により値をゼロへおく、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
　駆動特性量の変化が閾値より小さいとき第２の駆動状態が存在するものとする、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
　前記駆動特性量は噴射燃料量、ドライバーの要求したトルク、内燃機関の回転数、および／または高圧ポンプの回転数を表す量である、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
　実際値と目標値との比較に基づいて制御量が設定される内燃機関の圧力量の制御装置において、
　第１の駆動状態で所定の駆動特性量に基づいて差分特性を有する素子により制御量を調整する値が設定される
ことを特徴とする内燃機関の圧力量の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は実際値と目標値との比較に基づいて制御量を設定する内燃機関の圧力量の制御方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
　内燃機関の圧力量の制御方法および装置は例えば独国特許出願第１９７３１９９５号明細書から知られている。ここにはコモンレールシステムでのレール圧の制御方法および制御装置が記載されている。レール圧の実際値と目標値との比較に基づいて相応のアクチュエータを駆動するための制御量が設定される。アクチュエータは例えば圧力制御弁および／または制御される高圧ポンプである。
【０００３】
　コモンレールシステムでのレール圧の制御は、制御の品質が液圧コンポーネントの寿命に影響するため、最近さらに重要性が増している。またますます厳しくなる排気ガス基準により、特に加速時に発生する圧力を高くし、にもかかわらず排気ガス放出量を小さくすることが要求される。特にスポーティブな走行ではしばしばダイナミックな駆動状態が極端な使用条件で発生するので、こうした要求も多く課される。
【０００４】
　レール圧はつねにその時点での走行状態に適合していなければならない。これは最適な燃焼、経済性、および快適性にとって重要なことである。
【０００５】
　ここで問題なのは、ダイナミックな走行状態である。ポンプの圧送量は噴射量と回転数、特に圧送ポンプの回転数とに依存しているので、パラメータの変更は制御に負の影響をもたらす。またレール容量過剰な圧力レベルはできるだけ迅速に適合化しなければならない。制御回路の出力と圧送力の変化量とのあいだには無駄時間も生じる。
【０００６】
　積分器の負荷を軽減するために、圧送量の特性マップには既知のパラメータが設けられている。これは定常駆動の補正に用いられる。システムトレランスは積分回路によって補正される。スタティックシステムでの変化量は時間的に規定される目標値と実際値とのあいだの偏差を生じる。こうした偏差もできるだけ小さくしなければならない。
【０００７】
　特に問題となるのは、ダイナミックな変化はＰＩ制御回路によっても補償できないということである。並列に接続されたＤ成分器は積分器の過励振を阻止する。後置接続されたＤ成分器は無駄時間を制御しなければならない。ただし噴射量またはポンプ回転数が大きく変化すると圧力制御部へ障害影響が作用してしまう。
【特許文献１】独国特許出願第１９７３１９９５号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
　したがって本発明の課題は、レール圧の制御、特にダイナミックな状態でのレール圧制御を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
　この課題は、第１の駆動状態で所定の駆動特性量に基づいて差分特性を有する素子により制御量を調整する値を設定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】
　本発明によれば、ダイナミックな駆動状態における制御が改善される。差分特性を有する素子の少なくとも１つの駆動特性量に基づいて制御漁を補正する値を背呈することにより、ダイナミックな駆動状態においてもきわめて正確な制御が可能となる。それぞれの駆動状態に依存して差分器を用いたプレコントロールにより、レール圧をダイナミックな状態においても正確に制御することができる。
【００１１】
　本発明の有利な実施形態および実施態様は従属請求項に記載されている。
【実施例】
【００１２】
　本発明を図示し、実施例に則して以下に詳細に説明する。
【００１３】
　図１には本発明を理解するのに必要な内燃機関の燃料供給システムおよび高圧噴射装置のコンポーネントが示されている。図示のシステムは通常コモンレールシステムと称される。
【００１４】
　参照番号１００で燃料タンクが示されている。このタンクは第１のフィルタ１０５、プレフィードポンプ１１０を介して第２のフィルタ１１５へ接続されている。第２のフィルタ１１５から燃料は管路を介して高圧ポンプ１２５へ達する。第２のフィルタ１１５と高圧ポンプ１２５とのあいだの接続管路は低圧制限弁１４５を介して再びタンク１００へ接続している。高圧ポンプ１２５はレール１３０に接続されている。レール１３０は蓄圧器とも称され、燃料管路を介して各インジェクタ１３１へコンタクトしている。レール１３０は圧力制限弁１３５を介して燃料タンク１００へ接続可能である。圧力制限弁１３５はコイル１３６によって駆動制御される。高圧ポンプはここから圧送される燃料量を制御するアクチュエータを有している。このアクチュエータは高圧ポンプ内または高圧ポンプ前方に配置され、高圧ポンプへ供給される燃料量および高圧領域へ圧送すべき燃料量を定める。
【００１５】
　高圧ポンプ１２５の出力側と圧力制限弁１３５の入力側とのあいだの管路は高圧領域と称される。この領域では燃料に高圧がかかっている。高圧領域の圧力はセンサ１４０によって検出される。タンク１００から高圧ポンプ１２５までの間の管路は低圧領域と称される。
【００１６】
　制御装置１６０は高圧ポンプ１２５へ駆動信号ＡＰを印加し、インジェクタ１３１へ駆動信号Ａを印加し、および／または圧力制限弁１３５へ駆動信号ＡＶを印加する。制御装置１６０は内燃機関の駆動状態および／または内燃機関によって駆動される車両の駆動状態を表す種々のセンサ１６５からの種々の信号を処理している。この場合の駆動状態は例えば内燃機関の回転数Ｎである。
【００１７】
　本発明は次のように動作する。まず燃料タンク内の燃料がプレフィードポンプ１１０によってフィルタ１０５、１１５を通って圧送される。
【００１８】
　低圧領域の圧力が許容不能に高い値まで上昇すると低圧制限弁１４５が開放され、プレフィードポンプ１１０の出力側とタンク１００とのあいだの管路接続がイネーブルされる。
【００１９】
　高圧ポンプ１２５は燃料を低圧領域から高圧領域へ圧送する。圧送される燃料量Ｑ１は高圧ポンプのアクチュエータに印加される信号ＡＰによって定められる。これは高圧ポンプが吸入側で制御されることを意味している。
【００２０】
　高圧ポンプ１２５はレール１３０内に高圧を形成する。通常、外部点火式内燃機関のシステムでは圧力値は約３０ｂａｒ〜１００ｂａｒとなり、自己着火式内燃機関のシステムでは圧力値は約１０００ｂａｒ〜２０００ｂａｒとなる。インジェクタ１３１を介して燃料は所定の圧力をかけられ、内燃機関の個々のシリンダへ調量される。
【００２１】
　センサ１４０により、レール内圧力Ｐまたは全高圧領域の圧力が検出される。高圧ポンプ１２５および／または圧力制御弁１３５を調整することにより高圧領域の圧力が閉ループ制御される。
【００２２】
　図２には本発明のレール圧の制御部が詳細に示されている。この制御部は有利には図１の制御装置１６０に含まれている。既に図１に則して説明したエレメントには相応する参照番号を付してある。特性マップ２００にはセンサからの種々の信号および制御装置１６０の内部信号が供給される。これは特に回転数信号Ｎおよび噴射燃料量を表す信号ＱＫである。回転数として有利には内燃機関の回転数および／または高圧ポンプの回転数が使用される。
【００２３】
　特性マップ２００の出力信号が結合点２０５へ印加され、これがさらに結合点２０６とＤ成分器２１５へ印加される。Ｄ成分器２１５の出力信号は結合点２０６の第２の入力側に印加される。結合点２０６の出力信号は制限回路２１０を介してアクチュエータ１２５へ達する。図示の実施例ではアクチュエータは制御される高圧ポンプである。これに代えて、レール圧を制御することのできる別のアクチュエータ、例えば圧力制限弁１３５を設けてもよい。
【００２４】
　圧力センサ１４０の出力信号Ｐは結合点２２５へ供給され、その第２の入力側には目標値設定回路２２０の出力信号Ｓが印加される。この出力信号Ｓはレール圧の目標値を表している。結合点２２５の制御偏差に相応する出力信号は、レール圧制御回路の比例器２３０、積分器２３２、および差分器２３８へ印加される。比例器２３０および積分器２３２の出力信号は結合点２３４へ印加され、さらに結合点２３６へ印加される。差分器２３８の出力信号は結合点２４０を介して結合点２３６へ供給される。結合点２３６の出力信号は結合点２０５へ達する。参照番号２２５〜２４０で示された各素子は圧力制御回路を形成し、特性マップ２００は主としてプレコントロール部を含む。
【００２５】
　制御装置１６０はさらに１つまたは複数の動作特性量の値を形成する。この値は一方では差分特性を有する素子２６０へ供給され、他方ではウィンドウコンパレータ２７０へ供給される。ウィンドウコンパレータ２７０の出力信号はスイッチング手段２６５の切換入力側へ達する。差分特性を有する素子２６０の出力信号は一方ではＰＴ１回路２７５へ供給され、他方ではスイッチング手段２６５へ供給される。ＰＴ１回路２７５の出力信号は同様にスイッチング手段２６５へ供給される。スイッチング手段の出力信号は結合点２４０の第２の入力側へ印加される。参照番号２６０〜２７５で示されている素子は共通のダイナミックプレコントロール部２５０を形成している。
【００２６】
　それぞれの駆動状態に基づいて特性マップ２００にアクチュエータ１２５の制御量を形成するためのプレコントロール値が格納されている。これが結合点２０５へ作用する。プレコントロール値は本来の制御装置のダイナミクスを改善する。目標値Ｓと実際値Ｐとを比較することにより、素子２３０、２３２、２３８から成るレール圧制御回路は制御量を調整する値を求める。レール圧制御回路の出力信号とプレコントロール部の出力信号とは結合点２０５で有利には加法的に結合される。
【００２７】
　各素子２３０、２３２、２３８の出力信号の結合は有利には結合点２３４および２３６で行われる。これに代えてこれらの信号を１つの結合点でまとめて扱ってもよい。
【００２８】
　このようにして形成された制御量はＤ成分器２１５へ供給され、この制御量に基づいて差分により補正値が形成される。これにより結合点２０６の制御量がダイナミクスを改善する方向で働く。補正された値は制限回路２１０へ達する。この制限回路は当該の制御量を物理的に可能であるかおよび／または許容できる値となるように制限する。
【００２９】
　本発明ではプレコントロール部およびＤ成分器２１５はダイナミックな駆動において最適な閉ループ制御を保証するには充分でないことが認識されている。したがって本発明によればダイナミックプレコントロール部２５０が設けられる。このダイナミックプレコントロール部は適切な駆動特性量に基づいて制御量を調整するための補正値を形成する。このために有利には差分特性を有する素子２６０が使用される。パラメータとしてここでは連続する２回の噴射で生じる２つの駆動特性量値の差が求められる。有利にはダイナミックプレコントロールを行うための駆動特性量として噴射燃料量を表す値が使用される。特に適しているのはドライバーの所望のトルクを表すドライバー要求量またはトルク量に関するパラメータである。これによりレール圧制御用の噴射量またはドライバー要求量が変化したことがきわめて早い時点で検出される。付加的にポンプ回転数も利用される。特に有利には、連続する２回の噴射の値が使用され、噴射量を制御するために要求燃料量が遅延して供給される。つまり変化のプレコントロールが識別されかつ相応の制御量の補正値が生じてはじめて要求量が処理され、燃料量が制御されるのである。このことはダイナミックプレコントロール部２５０が制御量を変更してから噴射量の制御装置によって当該の量が増大されることを意味する。
【００３０】
　Ｄ成分器２６０が駆動特性量の重大な変化を識別すると、制御量に対する相応の補正値が設定される。この補正値の設定は駆動特性量に相応の変化が生じたときにのみ行われる。このことはウィンドウコンパレータ２７０によって保証される。変化が閾値ＳＷよりも大きいときにのみ、ウィンドウコンパレータ２７０は信号をスイッチング手段２６５へ供給し、これにより差分特性を有する素子２６０の出力信号が生じる。信号が閾値ＳＷよりも小さい場合には、値０が供給される。ＰＴ１素子により、差分特性を有する素子の出力信号からゼロへの切り換えが急激に行われないことが保証される。本発明によれば、値０への切り換えの際に差分特性を有する素子２６０の従前の出力信号はＰＴ１素子によって設定された関数により０へリセットされる。
【００３１】
　さらに、差分特性を有する素子２６０の入力側で符号が変化すると、従前の値は直ちに消去され、新たな出力値が補正用のプレコントロール部で計算される。
【００３２】
　本発明の手段を燃料量またはこれを表すパラメータの実施例に則して説明したが、本発明は他の駆動特性量にも適用可能である。特に有利なのは、内燃機関の回転数またはこれを表すパラメータでの適用である。この種のパラメータは例えば高圧ポンプの回転数が使用される。
【００３３】
　本発明の方法を図３に則して詳細に説明する。
【００３４】
　第１のステップ３００では噴射燃料量ＱＫが求められる。続くステップ３１０で燃料量ＱＫの実際値と先行の噴射で計算された値ＱＫＡとのあいだの差ＱＫＤが求められる。ステップ３２０ではこの量の絶対値ＱＫＤＢが求められる。次の問い合わせステップ３３０では値ＱＫＤＢが閾値ＳＷよりも大きいか否かが検査される。大きい場合にはスイッチング手段２６５が駆動され、ステップ３４０で差分特性を有する素子２６０からアクチュエータへの介入制御が行われる。値ＱＫＤＢが閾値ＳＷよりも小さかった場合には、ステップ３５０でスイッチング手段２６５が駆動され、ＰＴ１素子からアクチュエータへの介入制御が行われる。ここではＰＴ１素子の開始値がＤ成分器の従前の値を踏襲するようにイニシャライズされる。
【００３５】
　続く問い合わせステップ３６０では、先行の調量過程で信号ＱＫＤに符号変化が生じているか否か検査される。符号変化があった場合には、ステップ３６５で差分特性を有する素子２６０の値が新たにイニシャライズされる。符号変化がなかった場合には、新たなプログラムフローへ移行する。この場合には燃料調量過程は先行して計算された値ＱＫＡを用いてステップ３７０で行われる。
【００３６】
　本発明によれば、特性マップ２００で実現されるスタティックプレコントロール部や、目標値と実際値との比較に基づいて制御量を設定する制御回路のほか、付加的にダイナミックプレコントロール部が設けられている。これに代えてスタティックプレコントロール部を省略することもできる。特に有利な実施例では、ダイナミックプレコントロール部を大きな信号の領域のみで使用する。つまり第１の駆動状態におけるプレコントロールのみに使用して、制御量を補正する。この第１の駆動状態とは、駆動特性量が設定された閾値より大きく変化する場合である。
【００３７】
　また特に有利には、差分特性を有する素子２６０のイニシャライズにより、制御量に望ましくない跳躍的変化が生じず、かつ記憶された値が誤った方向のダイナミクスを阻止する。有利には差分特性を有する素子２６０は小さい信号の領域でオフとなるように設けられている。これはスイッチング手段２６５によりウィンドウコンパレータ２７０へ接続が形成されて行われる。このオフが達成されると、差分特性を有する素子２６０のそれまでの出力値はＰＴ１素子２６５を介して０へリセットされる。これにより出力信号の跳躍的変化は回避される。入力側の符号が変化すると、Ｄ成分器のメモリはただちに消去され、新たな出力値が補正用のプレコントロール部で計算される。これによりＤ成分器の値がダイナミックに作用することが回避される。
【００３８】
　特に有利には、駆動特性量として噴射量、噴射量を表すパラメータ、ポンプ回転数、ポンプ回転数を表すパラメータ、またはこれらのパラメータに相応する量（例えば機関回転数など）を駆動特性量として用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】コモンレールシステムのブロック図である。
【００４０】
【図２】制御に関する主要なエレメントのブロック図である。
【００４１】
【図３】本発明の方法のフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
　１００　燃料タンク
　１０５、１１５　フィルタ
　１１０　プレフィードポンプ
　１２５　高圧ポンプ
　１３０　レール
　１３１　インジェクタ
　１３５　圧力制御弁
　１３６　コイル
　１４０　圧力センサ
　１４５　低圧制限弁
　１６０　制御装置
　１６５　駆動状態センサ
　２００　特性マップ
　２１０　制限回路
　２１５　Ｄ成分器
　２２０　目標値設定回路
　２０５、２０６、２２５、２３４、２３６、２４０　結合点
　２３０　比例器
　２３２　積分器
　２３８　差分器
　２６０　差分特性を有する素子
　２６５　スイッチング手段
　２７０　ウィンドウコンパレータ
　２７５　ＰＴ１素子
【図１】
2004116527.tif 000003
【図２】
2004116527.tif 000004
【図３】
2004116527.tif 000005