(57)【要約】【課題】堆積物を再除去するために添加剤を燃料に混入することによって、噴射弁の噴射孔における堆積物の形成を減じる方法を改善する。【解決手段】堆積物の形成を、エンジン制御の少なくとも１つの変量から求めるようにした。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関の部分、特に噴射孔を介して燃料を内燃機関のシリンダ内に噴射する噴射弁における堆積物を回避および除去するために、内燃機関のための燃料に添加剤を添加するための方法において、堆積物の形成を、エンジン制御の少なくとも１つの変量から求めることを特徴とする、内燃機関のための燃料に添加剤を添加するための方法。
【請求項２】
エンジン制御の１つの変量が所定の閾値を上回ると、添加剤を燃料に添加する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
エンジン制御の少なくとも２つの変量がその都度１つの閾値を上回ると、添加剤を燃料に添加する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
エンジン制御の第１の変量として、シリンダ内に噴射したい燃料質量を適合するための補正値を求める、請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
エンジン制御の第２の変量として、内燃機関のシリンダ内への燃料の噴射時間を求める、請求項２または３記載の方法。
【請求項６】
噴射時間として、内燃機関の全シリンダにわたった平均である、平均的な噴射時間を求める、請求項５記載の方法。
【請求項７】
添加剤を補助タンクから添加する、請求項２または３記載の方法。
【請求項８】
添加剤を燃料タンク内に混入するかまたは燃料管路内に燃料ポンプの上流または下流で混入する、請求項２または３記載の方法。
【請求項９】
内燃機関における堆積物の形成を、車両に設けられたコントロールランプを用いて通知する、請求項１記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の内燃機関の部分、特に噴射孔を介して燃料を内燃機関のシリンダ内に噴射する噴射弁における堆積物を回避および除去するために、内燃機関のための燃料に添加剤を添加するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
燃料を直接噴射する場合、しばしば噴射弁の「噴射孔」に堆積物が生成される。この堆積物は高温時に噴射孔の、内燃機関の燃焼室に面した側に形成され、主に炭化物から成る。この堆積物の形成はコークス化（Ｖｅｒｋｏｋｕｎｇ）とも呼ばれる。コークス化により、噴射孔の横断面が減じられるので、単位時間当たり噴射弁の噴射孔を通して流動できる体積流量も減少する。同じ体積流量を噴射するためには、堆積物を有した噴射弁の場合、堆積物を有していない噴射弁の場合に比べて、より長い時間が必要とされる。さらに、燃料の噴霧は堆積物によってネガティブな影響を受け、例えば噴流形状、噴流角度、または液滴の大きさが変化し得る。このことは空燃混合気の形成に直接的な効果を有している。それゆえ、噴射弁の噴射孔に形成された堆積物により、エミッションは増加し、かつ内燃機関の消費は増加してしまう。それどころか「ミスファイア」に至り得る。
【０００３】
例えば欧州特許第０４１４９６３号明細書から、燃料付加剤としての「添加剤」が既に公知であって、この添加剤は内燃機関の部分、例えば噴射弁における堆積物を回避および除去する。欠点として、この添加剤がこれまで手動で所定の時間間隔で燃料タンク内に充填されなければならなかった点が挙げられる。その際に、堆積物が内燃機関に存在していないにもかかわらず、添加剤が不必要に混入されてしまう事態や、添加剤の混入の回数が少なすぎて、堆積物が内燃機関に生成されてしまい、場合によってはもはや完全には添加剤により除去できなくなってしまう事態が起こり得る。堆積物は内燃機関の機能にネガティブな影響を及ぼす。
【特許文献１】欧州特許第０４１４９６３号明細書
【特許文献２】ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１１７４４０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
したがって本発明の課題は、堆積物を再除去するために添加剤を燃料に混入することによって噴射弁の噴射孔における堆積物の形成を減じる方法を改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題を解決するために本発明の方法では、堆積物の形成を、エンジン制御の少なくとも１つの変量から求めるようにした。
【発明の効果】
【０００６】
本発明による方法が背景技術に対して有する利点は、堆積物の形成がエンジン制御の変量から認識されることによって、添加剤の、必要に応じた混入が可能になるという改善を簡単に得ることができることにある。このようにして、噴射孔は堆積物から解放されるので、空燃混合気の形成が損なわれることはない。
【０００７】
請求項２以下に記載した手段により、請求項１に記載した方法の、有利な変形および改良が可能である。
【０００８】
エンジン制御の１つの変量が所定の閾値を上回ると、添加剤が燃料に自動的に混入されれば特に有利である。それというのも、この所定の閾値の超過は、噴射孔における堆積物の形成に関する徴候を意味するからである。
【０００９】
さらに、エンジン制御の少なくとも２つの変量がそれぞれ１つの所定の閾値を上回ると、添加剤が燃料に自動的に混入されれば有利である。それというのも、噴射孔に形成された堆積物の認識は、少なくとも１つの別の所定の閾値の超過によって、より確実になるからである。
【００１０】
また、エンジン制御の変量として、シリンダ内に噴射したい燃料質量を適合するための補正値が使用されると有利である。それというのも、この補正値の変化は噴射孔における堆積物の形成を示唆しているからである。
【００１１】
さらに、エンジン制御の変量として、内燃機関のシリンダ内への燃料の噴射時間が使用されると有利である。それというのも、噴射時間の変化も、噴射孔における堆積物の形成を示唆しているからである。
【００１２】
添加剤が補助タンクから燃料タンクに混入されると特に有利である。
【００１３】
添加剤を自動的に燃料タンク内に、または燃料管路内に燃料ポンプの上流または下流で混合することは特に有利である。それとういうのも、これが、添加剤を燃料に混ぜ合わせるために特に好都合な実施形態であるからである。
【００１４】
また、内燃機関における堆積物の形成について、車両に設けられたコントロールランプによりシグナルを発することは有利である。このようにして、車両の運転者は、添加剤を燃料に混ぜ合わせることに注意を払うようになる。
【００１５】
以下に図面を参照しながら本発明の実施例について詳説する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
図１には、第１の実施例に基づく本発明による方法がフローチャートで示されており、内燃機関を起動制御するための信号を発するために内燃機関の運転条件の信号を受信し、これを処理する電子式の制御装置をエンジン制御のために備えた内燃機関において使用される。
【００１７】
第１のループ１では連続的に、エンジン制御の第１の変量の閾値が超過されるかどうかが検査される。第１のループ１の第１の方法ステップ３．１では、エンジン制御の第１の変量が観察される。エンジン制御の第１の変量の各値は引き続き第１の応答４．１で、それが第１の変量の閾値を上回るかまたは下回るかについて検査される。エンジン制御の第１の変量の値がエンジン制御の第１の変量の閾値を上回る場合、第１の応答４．１を起点として、第１の矢印５．１を介してＯＲ論理結合部もしくは論理和結合部（ｂｏｏｌｅｓｃｈｅ  Ｏｄｅｒ−Ｖｅｒｋｎｕｅｐｆｕｎｇ）８に達し、かつそこから矢印９を介して、添加剤の混入が実施される第２の方法ステップ１０に到達する。その際、燃料への添加剤の混入は自動的に行われる。
【００１８】
添加剤は例えば補助タンクから供給管路を介して燃料タンクに導かれることができる。ただし添加剤を、供給管路を介して例えば燃料ポンプの上流または下流で燃料管路内に導くことも可能であって、これにより、添加剤はそこで燃料と混合し、燃料と共に内燃機関の方向で噴射弁に搬送される。燃料に混ぜ合わされた添加剤は燃料を燃焼室内に噴射する際に噴射弁の噴射孔と接触し、このようにして、そこに形成された堆積物を除去することができる。添加剤は引き続いて燃料と共に燃焼室内で燃焼する。
【００１９】
エンジン制御の第１の変量の値が、エンジン制御の第１の変量の閾値を下回る場合、混入は行われず、第１の応答４．１を起点として第３の矢印１１．１を介して第１の方法ステップ３．１に戻る。この第１のループ１は例えば連続的に実行される。
【００２０】
第２のループ２では連続的に、エンジン制御の第２の変量の閾値が超過されるかどうかが検査される。第２のループ２の第１の方法ステップ３．２でエンジン制御の第２の変量が観察される。エンジン制御の第２の変量の各値は引き続き第１の応答４．２で、それが第２の変量の閾値を上回るかまたは下回るかどうかについて検査される。エンジン制御の第２の変量の値がエンジン制御の第２の変量の閾値を上回る場合には、第１の応答４．２を起点として第１の矢印５．２を介してＯＲ論理結合部８に達し、そこから矢印９を介して、添加剤の混入が行われる第２の方法ステップ１０に到達する。エンジン制御の第２の変量の値がエンジン制御の第２の変量の閾値を下回る場合、混入は行われず、第１の応答４．２を起点として第３の矢印１１．２を介して第１の方法ステップ３．２に戻る。この第２のループ２も例えば連続的に実行される。
【００２１】
エンジン制御の第１の変量の閾値およびエンジン制御の第２の変量の閾値の内のどちらか一方が超過されると直ぐに、ＯＲ論理結合部８に応じて、燃料への添加剤の混入が行われる。
【００２２】
エンジン制御の前制御は、多数の因子を考慮した上で、噴射したい燃料質量を算出する。エンジン制御は噴射したい燃料質量から、算出された燃料質量を圧力下で燃焼室内に噴射するために必要な、噴射弁を開弁する噴射時間を算出する。
【００２３】
多くの運転状態で理論空燃比が燃焼室内に必要である。理論空燃比は噴射された燃料質量の完全な燃焼のために必要な空気質量が燃焼室内に正確に存在している場合に該当する。「ラムダ値（Ｌａｍｂｄａ−Ｗｅｒｔ）」は、燃焼室内の実際の空気質量の、化学量論的な燃焼のために必要な空気質量に対する割合を表す。ラムダ値が１に等しい場合には、化学両論的な燃焼が生じる。ラムダ値が１より大きい場合には、燃料欠乏が生じ、空燃混合気は過度にリーンであると見なされる。ラムダ値が１より小さい場合には、酸素欠乏が生じ、空燃混合気は過度にリッチであると見なされる。
【００２４】
ラムダ閉ループ制御は、ラムダセンサが、必要な空燃比、例えば理論空燃比からの偏差もしくはズレを確認すると、前制御により算出されて噴射弁により噴射される燃料質量を補正する。しかし、必要な空燃比からの偏差の補正は時間的に遅れて初めて実施されることができる。必要な空燃比からの偏差が可能な限り全く存在しない、もしくは噴射される燃料質量と、必要な空燃比のために必要な燃料質量との間の差が可能な限り小さいものであるためには、前制御は噴射したい燃料質量を可能な限り正確に算出しなければならない。それゆえ、前制御により算出される、噴射したい燃料質量は連続的に新たに算出され、その都度の運転状態に新たに適合される。このようにして、ラムダ閉ループ制御は負担軽減され、後調整する必要はそれ程多くない。前制御により算出される、噴射したい燃料質量は付加的に「混合気適応（Ｇｅｍｉｓｃｈａｄａｐｔｉｏｎ）」において少なくとも１つの補正係数により補正される。その際、混合気適応は内燃機関の所定の運転形式、いわゆる「均質運転」でのみ行われる。少なくとも１つの補正係数は例えば、前制御により算出される、噴射したい燃料質量に乗算されるが、前制御により算出される、噴射したい燃料質量に加算されてもよい。
【００２５】
空燃混合気を調節するための方法は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第４１１７４４０号明細書から公知であり、したがって、上記明細書の内容は明らかに本願の開示の部分を成している。
【００２６】
堆積物が噴射弁の噴射孔に形成されると、噴射される燃料質量が減じられるので、混合気適応において、少なくとも１つの補正係数が、再度必要な空燃比を燃焼室内に達成するために適合されなければならない。この補正係数の時間的な変化により、こうして、堆積物の形成は認識されることができる。
【００２７】
コークス化もしくはカーボン堆積の他にも、混合気適応の、少なくとも１つの補正係数を変更する別の因子は存在する。しかしながら、これらの別の因子は大部分、コークス化に比べれば、少なくとも１つの補正値に対して遥かに小さな影響を有しているに過ぎないので、コークス化は確実にその他の因子から区別されることができる。
【００２８】
混合気適応の、少なくとも１つの補正値は例えばエンジン制御の第１の変量として、第１のループ１内で使用される。
【００２９】
内燃機関の「層状運転」では混合気適応がアクティブではないので、混合気適応の補正値は層状運転では０に等しいので、第１のループは層状運転では添加剤の混入を惹起することができない。混合気適応の補正値には、対応する閾値が割り当てられる。補正値がその閾値を上回ると直ぐに、堆積物が噴射孔に形成されたと理解されなければならない。閾値は実験技術的に求められる。
【００３０】
噴射時間も堆積物を認識するために援用されることができる。例えば全てのシリンダの噴射時間が調べられて、噴射時間のこれらの値から平均値、つまり平均的な噴射時間が求められる。噴射したい燃料質量、ひいては噴射時間が、内燃機関の、ガスペダルを介して要求される出力に依存しているので、要求された出力と噴射時間とから得られる商、つまり指数だけがエンジン制御の変量として役立つことができる。ガスペダルを介して要求された出力は運転者所望トルクとも呼ばれる。
【００３１】
運転者所望トルクと噴射時間とから得られる指数は例えばエンジン制御の第２の変量として第２のループ２内で使用される。
【００３２】
運転者所望トルクと噴射時間とから得られる指数には、対応する閾値が割り当てられる。この指数が、その対応する閾値を上回ると直ぐに、堆積物が噴射孔に形成されたと理解されなければならない。
【００３３】
噴射孔に形成された堆積物により、噴射される燃料の量が減少する。これにより、内燃機関の燃焼室内の空燃比は変化し、ラムダ値は上昇する。燃焼される燃料が少なく、それゆえ、燃料との燃焼のために意図されていた酸素が余剰になるので、ラムダセンサにより、排出ガスの残留酸素含有量の上昇が測定される。ラムダ閉ループ制御は、排出ガスの、上昇する残量酸素含有量に対して、必要な空燃比を維持するために、噴射時間の延長でもって対処する。
【００３４】
添加剤を燃料に自動的に混入する代わりに、エンジン制御の少なくとも１つの変量から突き止められた、堆積物の形成について、車両に設けられたコントロールランプを用いてシグナルを発することも可能である。このようにして、車両の運転者は、次回燃料タンクに燃料を補給する際に、噴射弁の噴射孔に形成された堆積物を取り除くために、添加剤を燃料に混ぜ合わせるべきであることを気にかけるようになる。
【００３５】
本発明による方法は例えばガソリンエンジンまたはディーゼルエンジンにおいて使用されることができる。
【００３６】
公知の添加剤は例えば、Ｃｈｅｖｒｏｎ  Ｏｒｏｎｉｔｅ社の添加剤（型式番号ＯＧＡ７２００２）またはＳｈｅｌｌ社の添加剤Ｏｐｔｉｍａｘである。
【００３７】
図２に示した方法において、図１に示した方法に対して同じままであるかまたは同じように働く部分には同一の符号を付与した。
【００３８】
図２には、第２の実施例に基づく本発明による方法がフローチャートで示されている。図２に示した方法は図１に示した方法から、ＯＲ論理結合部８の代わりに、ＡＮＤ論理結合部もしくは論理積結合部（ｂｏｏｌｅｓｃｈｅ  Ｕｎｄ−Ｖｅｒｋｎｕｅｐｆｕｎｇ）１２が使用される点で異なる。
【００３９】
例えば第１のループ１に基づき、エンジン制御の唯一の変量が堆積物を示唆しても、添加剤の混入はまだ行われない。例えば第２のループ２に基づき、エンジン制御の別の変量も所定の閾値の超過により、堆積物が存在していることを確認して初めて、ＡＮＤ論理結合部に応じて、添加剤が燃料に混入される。このようにして、エンジン制御の、誤差を含む変量に基づいた不必要な混入の可能性は小さくなる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】第１の実施例によるフローチャートを示す図である。
【００４１】
【図２】第２の実施例によるフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００４２】
１  第１のループ
２  第２のループ
３．１，３．２  第１の方法ステップ
４．１，４．２  第１の応答
５．１，５．２  矢印
８  ＯＲ論理結合部
９  矢印
１０  第２の方法ステップ
１１．１，１１．２  矢印
１２  ＡＮＤ論理結合部
【図１】
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【図２】
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