(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンに配置された燃料噴射器をトリミングするための方法であって、
エンジン速度制御を修正するステップと、
少なくとも１つの噴射イベントを中断するステップと、
エンジン速度と関連付けられた変化を監視するステップと、
中断ステップおよび速度監視ステップに基づき平均エンジン速度変化を決定するステップと、
燃料噴射器を、多種多様の作動条件に応答可能なように、平均速度変化の関数として計算されたトリミング量でトリミングするステップと、
を含む方法。
【請求項２】
エンジン速度制御を修正するステップが、エンジン速度制御を緩めて、所望の範囲内のエンジン速度の変化を可能にするステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
エンジン速度制御が比例積分制御であり、そしてエンジン速度制御を修正するステップが、
比例制御の利得を修正するステップと、
選択的に積分制御を無効にするステップと、
を含む請求項２に記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つの噴射イベントを中断するステップが、パイロット噴射イベントおよび主噴射イベントの少なくとも一方を中断するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
少なくとも１つの噴射イベントを中断するステップが、
主噴射イベントを切り離すステップと、
主噴射イベントが切り離される間に引き続きパイロット噴射イベントを切り離すステップと、
を含む、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
エンジン速度と関連付けられた変化を監視するステップが、
エンジン速度制御を修正するステップに引き続き基準速度を決定するステップと、
第１の噴射イベントを中断するステップと、
第１の噴射イベントの中断に応答して基準速度からエンジン速度の第１の変化を決定するステップと、
第２の噴射イベントを中断するステップと、
第２の噴射イベントの中断に応答してエンジン速度の第１の変化からエンジン速度の第２の変化を決定するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
少なくとも１つの噴射イベントを中断するステップが、
エンジン速度制御を修正するステップに引き続き基準速度を決定するステップと、
主噴射イベントを中断するステップと、
主噴射イベントの中断に応答して基準速度からエンジン速度の第１の変化を決定するステップと、
主噴射イベントの中断の間にパイロット噴射イベントを中断するステップと、
パイロット噴射イベントの中断に応答してエンジン速度の第１の変化からエンジン速度の第２の変化を決定するステップと、
を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
エンジンに配置された燃料噴射器をトリミングするための装置であって、
エンジン速度制御装置と、
エンジン速度センサと、
エンジン速度制御装置のエンジン速度制御を修正し、少なくとも１つの噴射イベントを中断し、エンジン速度の変化を監視し、中断および速度監視に基づいて平均エンジン速度を決定し、かつ燃料噴射器を、多種多様の作動条件に応答可能なように、平均速度変化の関数として計算されたトリミング量でトリミングするための制御器と、
を備える装置。
【請求項９】
エンジンに配置された燃料噴射器の多数の噴射イベントを平均化するための方法であって、
エンジン速度制御装置のエンジン速度制御を修正するステップと、
第１の噴射イベントを中断するステップと、
エンジン速度と関連付けられた変化を監視するステップと、
第２の噴射イベントを中断するステップと、
エンジン速度と関連付けられたさらなる変化を監視するステップと、
中断および速度監視ステップに基づいて平均エンジン速度を決定するステップと、
エンジン速度変化の関数として計算されたトリミング量で第１および第２の噴射イベントをトリミングするステップと、
を含む方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、エンジンの燃料噴射器をトリミングするための方法および装置、より詳しくは、噴射イベントの切り離し中にエンジン速度の変化に基づき燃料噴射器をトリミングするための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
個々の燃料噴射器の変化およびエンジンに使用されるすべての噴射器の間の一貫した性能の必要性のため、エンジン内で１組として使用するための噴射器の性能特性を整合させる試みにおいて、様々な技術が利用されてきた。例えば、製造工程では、噴射器仕様の均一性の達成を助けるために厳格な公差を遵守しなければならない。これにもかかわらず、性能差がなお存在するが、これは、テストベンチ上の噴射器の電子トリミング（ｅ−トリム）によって、またエンジン内で使用するための噴射器セットを引き続き整合することによって取り組むことが可能である。
【０００３】
しかし、上記の技術は、ある程度まで有効であり得るにすぎない。製造方策およびテストベンチのｅ−トリム工程は、制限的な状態下で実施されるので、多種多様な作動条件下での実際のエンジン使用は、さもなければ明白でない噴射器毎の性能の欠陥を露呈する。特に、ローアイドル状態、すなわち、噴射器が非常に少量の燃料を必要としている際の噴射器の性能は、テストベンチ状態により近い作動条件下の性能ほど最適でない場合がある。
【０００４】
さらに、温度条件の変化のようなエンジンそれ自体の作動に関する条件（エンジン上の時間と位置の両方に関して）および低い圧力力学（特にローアイドル中）は、噴射器の性能特性の変化に寄与する。
【０００５】
過去に、エンジンに取り付けた後に噴射器をトリミングする試みが行われてきた。典型的に、これらの方法は、一度に１つの噴射器の作動を切り離して、残りの噴射器に対する燃料供給の変化を監視することを含んでいる。それぞれの噴射器のトリム要件を決定するために、典型的に噴射持続時間の変化の形態で、燃料供給の変化が分析される。しかし、燃料供給の変化は、特に要求される燃料量が非常に少ないローアイドル状態の間、分析のために十分な分解能を提供し得ないことが確認されている。問題は、エンジン作動がスプリット噴射モードのような多数のショットの燃料供給を含み、したがって、個々の燃料供給をはるかに少なくする場合、さらに複雑になる。
【０００６】
切り離しテスト中に燃料供給の変化を測定する代替方法は、エンジン速度の変化、すなわち逐次的な変化についてより大きな分解能を提供し得るパラメータを監視することである。例えば、米国特許公報（特許文献１）ヘインズ（Ｈａｉｎｅｓ）は、ある作業条件下で、個々の噴射器が非作動にされるときにエンジン速度の変化を監視する制御システムを開示している。しかし、ヘインズは、このテスト形態を速度制御が行われない作業条件に具体的に限定している。したがって、テストは、ヘインズのシステムが「２つの速度制御モード」にある、例えばローアイドル速度で実施できない。さらに、ヘインズは、噴射器を完全に非作動にすることによってテストを行い、また多ショット噴射の特定のショットのような噴射器イベントのみが停止されるテストを実行しない。
【０００７】
【特許文献１】米国特許第５，１１３，８３０号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上述したような問題の１つ以上を克服することに関する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一形態において、エンジンに配置された燃料噴射器をトリミングするための方法が開示される。本方法は、エンジン速度制御を修正するステップと、少なくとも１つの噴射イベントを中断するステップと、エンジン速度と関連付けられた変化を監視するステップと、噴射器を応答可能なようにトリミングするステップとを含む。
【００１０】
本発明の他の形態において、エンジンに配置された燃料噴射器をトリミングするための装置が開示される。本装置は、エンジン速度制御装置と、エンジン速度センサと、エンジン速度制御装置のエンジン速度制御を修正し、少なくとも１つの噴射イベントを中断し、エンジン速度の変化を監視し、かつ噴射器を応答可能なようにトリミングするための制御器とを備える。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図面および添付請求項を参照するに、エンジン１０２に配置された燃料噴射器１０４をトリミングするための方法および装置１００が開示されている。
【００１２】
特に図１を参照するに、複数の燃料噴射器１０４を含むエンジン１０２が示されている。エンジン１０２は、ディーゼルのような燃料を使用する圧縮点火内燃機関であり得る。しかし、他の種類のエンジン、例えば火花点火エンジンを本発明に同様に使用することが可能である。
【００１３】
本出願に典型的なエンジンは、燃焼用に１つ以上のシリンダ（図示せず）を含み、またそれぞれのシリンダに対応する燃料噴射器１０４を有するであろう。例えば、図１に示したように、エンジン１０２はｎ数の燃料噴射器１０４を有し、したがってｎ数のシリンダを有することが予想されるであろう。しかし、本発明はまた、シリンダと異なる数の燃料噴射器、例えば１シリンダ当たり複数の燃料噴射器等を有するエンジンにも適用可能である。
【００１４】
エンジン１０２は、エンジン速度変化を監視するための手段１０６を含むことが可能であり、より一般的には、エンジン速度を監視するための手段１０６と称される。好ましくは、エンジン速度を監視するための手段１０６は、例えば関連技術で周知の種類のエンジン速度センサ１０８を含む。
【００１５】
他の機能の中で、制御器１１４は、エンジン速度センサ１０８から信号を受信し、応答してエンジン速度を決定することが可能である。制御器１１４は、本発明によれば、エンジン速度センサ１０８からも信号を受信し、以下Δ速度と呼ぶエンジン速度の変化を応答して決定することが可能である。
【００１６】
制御器１１４はまた、エンジン速度制御を修正するための手段１１０を含んでもよい。エンジン速度制御を修正するための手段１１０は、エンジン速度制御装置１１２、例えばエンジン速度ガバナを含んでもよい。エンジン速度制御装置１１２は、ソフトウェアベースかつ図示したような制御器１１４の部分として配置し得るか、あるいはソフトウェアベースの別個の制御ユニットでもよい。代わりに、エンジン速度制御装置１１２は、例えば機械式速度ガバナのように非ソフトウェアベースでもよい。
【００１７】
本発明の使用に適したエンジン速度制御装置１１２は、当業者に周知のように、比例積分（ＰＩ）制御器を含むことが可能である。例えば、図４は、本発明に使用し得る模範的なＰＩ制御器４０２を示している。しかし、様々な他の種類の制御器、例えばＰＩＤ制御器等が使用可能であることが指摘される。
【００１８】
図４のＰＩ制御器４０２は、所望のエンジン速度と実際のエンジン速度との比較、すなわち、加算接合部４０８で生成され得るようなエンジン速度エラーの項を示す信号を受信可能なフォワードＰＩモジュール４０４を含む。ＰＩ制御器４０２はまた、実際のエンジン速度を表す信号を受信し、信号を処理し、また処理された信号を加算接合部４０８に供給するフィードバック調整モジュール４０６を含む。フォワードＰＩモジュール４０４は、好ましくは所望のエンジン速度と等価の実際のエンジン速度を維持するために、加算接合部４０８からのエンジン速度エラー信号を処理して、所望の燃料量を計算することが可能である。フォワードＰＩモジュール４０４は、モジュールの比例部分および積分部分のそれぞれに関するゲインの項目を含み得ることが指摘される。これらのゲインの項目は、以下に述べるように制御することが可能である。同様に、ＰＩ制御器４０２は、追加の信号処理を実行するための追加のモジュールを含んでもよく、フォワードＰＩモジュールおよびフィードバック調整モジュール４０４、４０６の一方または他方を含まなくてもよいことが指摘される。
【００１９】
なお図１を参照するに、制御器１１４は、噴射イベントを中断するための手段１１６を含み得る。噴射イベントは、噴射器１０４による合計燃料量の噴射を指してもよく、あるいは合計燃料量の部分噴射、例えばパイロット噴射または主噴射を指してもよい。かくして、例えば１つの噴射イベントはパイロット噴射であってもよく、他の噴射イベントは主噴射であってもよい。
【００２０】
図２を参照するに、一連の噴射イベントを示すプロット２０２が示されている。２つの噴射イベント、パイロット噴射イベント２０８および主噴射イベント２１０が示されている。プロット２０２のＸ軸２０４は、時間、クランク角、あるいは何か他の適切な変数を示すことが可能である。Ｙ軸２０６は、電流、燃料等の大きさを示してもよい。同一の持続時間を有するパイロットおよび主噴射イベント２０８、２１０を表示するプロット２０２が示され、すなわち、パイロット噴射イベント２０８はΔｘ１の持続時間を有し、主噴射イベント２１０はΔｘ２の持続時間を有し、またΔｘ１はΔｘ２に等しい。本実施形態は、スプリット噴射として典型的に知られている。持続時間Δｘ１とΔｘ２は典型的に異なる値であるが、燃料供給量は等しいので、なおスプリット噴射として分類されることが示されている。例えば、すなわちＹ軸２０６によって示された大きさは、異なる持続時間を補償するために異なり得る。しかし、説明の目的のため、持続時間は等しく示されている。
【００２１】
図１に戻ると、制御器１１４はまた、噴射器をトリミングするための手段１１８を含むことが可能である。噴射器をトリミングするための手段１１８は、好ましくは、噴射イベントの持続時間を調整できる制御器１１４を指す。より詳しくは、図２を簡単に参照するに、制御器１１４は、パイロットおよび主噴射イベント２０８、２１０の少なくとも１つの持続時間Δｘ１、Δｘ２を調整することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００２２】
図３を参照するに、本発明の好ましい方法を示したフローチャートが示されている。図示した好ましい方法は、本発明の用途に関して記載し得る。
【００２３】
第１の決定ブロック３０２において、エンジン１０２が安定した負荷状態で作動しているかどうかが決定される。エンジン１０２は、テストセル環境、運転条件下で、あるいはエンジン１０２に加えられる負荷が変化しない通常運転の間、テストセル環境で作動することが可能である。安定した負荷状態が確認されない場合、テストは、第１の制御ブロック３０４に示したように放棄される。ことが指摘される。第１の決定ブロック３０２はフローチャートの１つの位置に示されているが、テストの全体にわたって安定した負荷状態を維持しなければならないか、あるいは負荷が変化する任意のときにテストを放棄しなければならない。
【００２４】
第２の制御ブロック３０６において、エンジン速度ガバナが修正される。例えば、図２のＰＩ制御器４０２において、フォワードＰＩモジュール４０４の比例ゲインは変更、例えば低減することが可能であり、またフォワードＰＩモジュール４０４の積分ゲインをゼロに設定し得る。このことは、エンジン速度のある程度の変化が可能になるようにエンジン速度制御装置１１２を「緩める」、すなわち、修正する効果を有するであろう。代わりの構成では、エンジン速度制御装置１１２は、テスト目的のために一時的に切り離すことが可能である。
【００２５】
次に、エンジン速度は定常状態に定着することが可能にされ、また第３の制御ブロック３０８で基準エンジン速度が決定される。
【００２６】
第４の制御ブロック３１０では、テスト用の第１の噴射器１０４が選択される。典型的に、テストが終了する前に、エンジン１０２内のすべての噴射器１０４についてテストが実施される。
【００２７】
第５の制御ブロック３１２では、主噴射イベント２１０が切り離される。次に、制御は第６の制御ブロック３１４に進み、そこで基準速度からの速度変化、Δ速度１が決定される。代替実施形態では、基準速度から他の所定の速度に変化するためにかかる時間の変化を決定し得る。
【００２８】
第７の制御ブロック３１６では、主噴射イベント２１０は切り離し状態に維持され、パイロット噴射イベント２０８も切り離される。次に、第８の制御ブロック３１８において、以前の速度変化からのさらなる速度変化、Δ速度２が決定される。
【００２９】
第９の制御ブロック３２０では、テストされる噴射器１０４の主およびパイロット噴射イベント２０８、２１０が回復される。
【００３０】
第２の決定ブロック３２２では、他の噴射器１０４のテストが必要であるかどうかが決定される。必要ならば、制御は第１０の制御ブロック３２４に進み、そこで、次の噴射器１０４が選択され、制御ステップ３１２〜３２０が繰り返される。不必要ならば、制御は第１１の制御ブロック３２６に進み、そこで、以前に決定されたすべてのΔ速度から平均Δ速度が決定される。スプリット噴射システムでは、すなわち、パイロット噴射イベントの燃料供給は主噴射イベントに等しく、平均Δ速度を決定するためにすべてのΔ速度が使用される。パイロット噴射イベントの燃料供給が主噴射イベントに等しくない、例えば、パイロット噴射イベントが合計噴射持続時間のより小さな割合であるならば、パイロットイベントについて平均Δ速度を決定することが可能であり、主イベントについて異なるΔ速度を決定し得る。
【００３１】
上記のステップの別形態では、制御ブロック３１２〜３２０を様々な方法で修正してもよく、例えば主噴射イベント２１０は、パイロット噴射イベント２０８をターンオフする前にターンオンに戻してもよく、あるいはパイロット噴射イベント２０８を最初にターンオフしてもよく、次に、主噴射イベント２１０をターンオフしてもよい。
【００３２】
第１２の制御ブロック３２８では、平均Δ速度の関数として１つ以上の噴射イベントがトリミングされる。例えば、それぞれの噴射器１０４のパイロットおよび主噴射イベント２０８、２１０の少なくとも１つの持続時間を調整、すなわちトリミングすることが可能である。代わりに、イベントのタイミングを変更することによって１つ以上の噴射イベントを修正してもよい。次に、プロセス全体を新しいトリミングで繰り返し、かくしてトリミングプロセス全体を反復することが可能であり、すなわち、噴射イベントが適切であると決定されるまで、あるいはある設定数の反復が実行されるまでプロセスを繰り返すことが可能である。
【００３３】
第１３の制御ブロック３３０では、エンジン速度制御が回復され、通常運転が再開し得る。
【００３４】
他の形態は、図面、明細書および添付した請求の範囲の検討によって得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の好ましい実施形態を示したブロックダイヤグラムである。
【図２】本発明に使用し得るような複数噴射イベントの例示目的のプロットである。
【図３】本発明の好ましい方法を示したフローチャートである。
【図４】本発明の用途に適した模範的な制御器の制御ダイヤグラムである。
【符号の説明】
【００３６】
１００  装置
１０２  エンジン
１０４  燃料噴射器
１０６  エンジン速度変化を監視するための手段
１０８  エンジン速度センサ
１１０  エンジン速度制御を修正するための手段
１１２  エンジン速度制御装置
１１４  制御器
１１６  噴射イベントを中断するための手段
１１８  噴射器をトリミングするための手段
２０２  プロット
２０４  Ｘ軸
２０６  Ｙ軸
２０８  パイロット噴射イベント
２１０  主噴射イベント
３０２  第１の決定ブロック
３０４  第１の制御ブロック
３０６  第２の制御ブロック
３０８  第３の制御ブロック
３１０  第４の制御ブロック
３１２  第５の制御ブロック
３１４  第６の制御ブロック
３１６  第７の制御ブロック
３１８  第８の制御ブロック
３２０  第９の制御ブロック
３２２  第２の決定ブロック
３２４  第１０の制御ブロック
３２６  第１１の制御ブロック
３２８  第１２の制御ブロック
３３０  第１３の制御ブロック
４０２  ＰＩ制御器
４０４  フォワードＰＩモジュール
４０６  フィードバックＰＩモジュール
４０８  加算接合部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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