(57)【要約】ホットスタート状況での自動車の内燃機関において噴射量を表わすパラメータを検出するための第１の方法では、燃料が燃料供給システムの高圧領域から少なくとも１つの燃焼室へ直接噴射され、噴射量を表わすパラメータがホットスタート状況では補正され、噴射量を表わすパラメータは燃料の温度を表わすパラメータに依存して補正される。自動車の内燃機関においてホットスタート状況を検出するための第２の方法では、ホットスタート状況が燃料の温度を表わすパラメータと燃料圧に基づいて検出される。本発明は同様に相応の装置、内燃機関のための相応の制御装置、プログラムコード手段を有する相応のコンピュータプログラム、およびプログラムコード手段を有する相応のコンピュータプログラム製品に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホットスタート状況での自動車の内燃機関において噴射量を表わすパラメータを検出する方法であって、燃料が燃料供給システムの高圧領域から少なくとも１つの燃焼室へ直接噴射され、
噴射量を表わすパラメータがホットスタート状況では補正される形式の方法において、
噴射量を表わすパラメータを、燃料の温度を表わすパラメータに依存して補正する、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
噴射量を表わすパラメータは噴射持続時間である、請求項１１記載の方法。
【請求項３】
燃料の温度を表わすパラメータは機関温度または冷却剤温度である、請求項１記載の方法。
【請求項４】
ホットスタート状況を、燃料の温度を表わすパラメータおよび燃料圧に基づいて検出する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
燃料供給システムの高圧領域での燃料圧を検出する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
機関温度または冷却剤温度が適用可能な温度閾値を上回り、高圧領域の燃料圧が適用可能な圧力閾値を上回る場合にホットスタート状況を識別する、請求項５記載の方法。
【請求項７】
モデルおよび／または適用可能な特性マップに相応して、機関温度または冷却剤温度から燃料の温度を検出する、請求項３記載の方法。
【請求項８】
臨界温度を、燃料供給システムの高圧領域での燃料圧に基づいて検出し、および／または適用可能な特性マップから取り出す、請求項５記載の方法。
【請求項９】
燃料の温度が臨界温度を上回る場合にホットスタート状況が存在する、請求項７または８記載の方法。
【請求項１０】
自動車の内燃機関におけるホットスタート状況を検出するための方法において、
ホットスタート状況を、燃料温度を表わすパラメータおよび燃料圧に基づいて検出する、ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
とりわけ自動車の内燃機関に対する制御装置において、
請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法のステップを実施するための手段を有する制御装置。
【請求項１２】
コンピュータにより読出し可能なデータ担体に記憶されており、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法のステップをすべて実施するためのプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムであって、コンピュータ、とりわけ内燃機関に対する制御装置上で実行されるコンピュータプログラム。
【請求項１３】
コンピュータにより読出し可能なデータ担体に記憶されており、請求項１から１０までのいずれか１項記載の方法を実施するためのプログラムコード手段を有するコンピュータプとグラム製品であって、コンピュータ、とりわけ内燃機関に対する制御装置上で実行されるコンピュータプログラム製品。
【請求項１４】
ホットスタート状況での自動車の内燃機関において噴射量を表わすパラメータを検出する装置であって、燃料が燃料供給システムの高圧領域から少なくとも１つの燃焼室へ直接噴射され、
噴射量を表わすパラメータがホットスタート状況では補正される形式の装置において、
噴射量を表わすパラメータを、燃料の温度を表わすパラメータに依存して補正する手段が設けられている、
ことを特徴とする装置。
【請求項１５】
自動車の内燃機関においてホットスタート状況を検出するための装置において、
ホットスタート状況を、燃料の温度を表わすパラメータと、燃料圧に基づいて検出する手段が設けられている、
ことを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、ホットスタート状況での自動車の内燃機関において、噴射量を表わすパラメータの検出方法、並びに自動車の内燃機関におけるホットスタート状況の検出方法に関する。本発明は同様に相応の装置、内燃機関に対する相応の制御装置、プログラムコード手段を有する相応のコンピュータプログラム、およびプログラムコード手段を有する相応のコンピュータプログラム製品に関する。
【０００２】
従来の技術
一般的にホットスタート状況とは、例えば短い動作休止の後に内燃機関がまだホットであるときに再始動を行うことである。内燃機関が静止しており、かつホットである場合には、燃料蒸気泡が燃料供給管並びに噴射弁自体にも形成される。後続の始動過程でこの燃料蒸気泡は正規の燃料調量を阻害する。
【０００３】
従ってホットスタート条件下では例えば噴射信号を延長し、これにより燃料蒸気泡が発生した場合でも、所定の最小量の燃料が燃焼過程のために使用できるようにする。
【０００４】
ＤＥ４０３９５９８Ａ１には、内燃機関のためのホットスタート方法およびホットスタート装置が開示されている。そこに示された原理では、機関温度と吸気温度とが所定の閾値を越えており、さらに以前の点火時点での吸気温度と再始動時の吸気温度との絶対値差が選択可能な閾値より上にある場合にホットスタート状況が識別される。
【０００５】
ＤＥ４４３５４１９Ａ１には、内燃機関の燃料調量のための制御装置が開示されている。ここでは、内燃機関温度が第１の閾値を上回っており、さらに吸気温度が最後の測定から所定の大きさだけ上昇した場合にホットスタート状況が識別され、相応のホットスタートビットがセットされる。ここで最後の測定の値は、内燃機関を停止した時点での値、および新たな値は点火またはスタータをスイッチオンした時点で得られた値とすることができる。ホットスタートビットは、内燃機関温度が第２の閾値を下回るか、または所定の全体空気質量が吸気管を通流するまでセットされる。後者の全体空気質量はここでは、吸気管の空気質量センサの信号の積分によって検出される。
【０００６】
ＤＥ１９５４７６４４Ａ１から、内燃機関の燃料調量を制御する方法および装置が公知である。ここでは噴射すべき燃料量が燃料の温度、密度、および圧力に依存して補正される。ＤＥ１９５４７６４４Ａ１の方法は有利には、コモンレールシステムの装備された自己着火型内燃機関で使用される。
【０００７】
高圧燃料噴射により動作する現代の燃料噴射システムでは、高圧ポンプのようないくつかのエレメントが機関の停止後にも熱を帯びる。そのため停止温度に対して高められた温度値が発生することもある。引き続くホットスタート状況では確実で信頼性のある始動を保証するため、燃料を正しく調量することが特に重要である。ここでの重要な側面は、ホトスタート識別自体でもある。
【０００８】
発明の課題
本発明の課題は、噴射量を表わすパラメータを、ホットスタート状況にある自動車の内燃機関において検出すること、並びに自動車の内燃機関でのホットスタート状況の検出を改善することである。この課題は独立請求項記載の特徴によって解決される。
【０００９】
発明の利点
この課題は一方では、噴射量を表わすパラメータを、ホットスタート状況にある自動車の内燃機関において検出する方法により解決される、ここにおいては、燃料を燃料供給システムの高圧領域から直接、少なくとも１つの燃焼室に噴射し、噴射量を表わすパラメータをホットスタート状況では補正し、噴射量を表わすパラメータを燃料の温度を表わすパラメータに少なくとも依存して補正するのである。
【００１０】
このことにより有利には、高圧噴射を行う燃料供給システムにおいて燃料の温度が燃料調量の際に考慮される。このことはホットスタート状況に置ける始動特性および燃焼特性の改善につながる。
【００１１】
本発明による改善形態では、噴射量を表わすパラメータが噴射持続時間であり、燃料温度を表わすパラメータが機関温度または冷却剤温度であり、ホットスタート状況は少なくとも燃料温度を表わすパラメータと燃料圧力に基づいて検出される。
【００１２】
本発明の改善形態により有利には、燃料の温度および圧力が調量の際に考慮される。その結果、ホットスタート時において所定の燃料量の調量されることが保証される。このことはとりわけ洗練された内燃機関の始動特性につながり、同時に有害ガス放出も低減される。特に有利には燃料供給システムの高圧領域における燃料圧を検出する。これにより噴射すべき燃料に直接作用する圧力を燃料調量の際に考慮することができる。
【００１３】
本発明の特に有利な改善形態では、機関温度または冷却剤温度が適用可能な温度閾値を上回り、かつ高圧領域の燃料圧が適用可能な圧力閾値を上回るときにホットスタート状況を識別する。これにより高圧噴射を行う燃料供給システムにおいてホットスタート状況が確実に識別され、燃料量を噴射持続時間の補正により相応に調量することができる。
【００１４】
有利には燃料温度は、モデルおよび／または適用可能な特性マップに相応して機関温度または冷却剤温度から求められる。さらに臨界温度を、燃料供給システムの高圧領域での燃料圧に基づいて検出することができる。および／または適用可能な特性マップから取り出すことができる。検出された燃料温度と臨界温度を用い有利には、燃料温度が臨界温度を越える場合にホットスタート状況が識別される。
【００１５】
前記課題はさらに、自動車の内燃機関においてホットスタート状況を検出するための方法により解決される。ここではホットスタート状況が少なくとも、燃料温度を表わすパラメータと、燃料圧に基づいて検出される。この手段により、ホットスタート状況が自動車において特に簡単、迅速、かつ確実に検出される。
【００１６】
前記課題はさらに、噴射量を表わすパラメータを、ホットスタート状況での自動車の内燃機関で検出するための装置により解決される。ここでは燃料が燃料供給システムの高圧領域から直接、少なくとも１つの燃焼室に噴射され、噴射量を表わすパラメータがホットスタート状況では補正され、さらに噴射量を表わすパラメータを少なくとも燃料温度を表わすパラメータに依存して補正する手段が設けられている。
【００１７】
さらに前記課題は、自動車の内燃機関においてホットスタート状況を検出する装置により解決される。ここでは、燃料温度を表わすパラメータと燃料圧に基づいてホットスタート状況を検出する手段が設けられている。
【００１８】
本発明の方法を、とりわけ自動車の内燃機関に対する制御装置の形態で実現することは重要である。ここでは前に説明した方法ステップを実施するための手段が設けられている。
【００１９】
さらにプログラムコード手段を有するコンピュータプログラムの形態での実現、およびプログラムコード手段を有するコンピュータプログラム製品の形態での実現も重要である。本発明のコンピュータプログラムはプログラムコード手段を有し、プログラムがコンピュータ、とりわけ自動車の内燃機関に対する制御装置上で実行されるとき、本発明の方法のすべてのステップを実施する。この場合、本発明は制御装置に記憶されたプログラムによって実現され、プログラムの設けられたこの制御装置は本発明の方法と同じようにプログラムを実施するのに適する。本発明のコンピュータプログラム製品はプログラムコード手段を有し、このプログラムコード手段はコンピュータで読出し可能なデータ担体に記憶されており、プログラム製品がコンピュータ、とりわけ自動車の内燃機関に対する制御装置上で実行されるときに本発明の方法を実施する。この場合、本発明はデータ担体によって実現される。従ってプログラム製品ないしデータ担体がとりわけ自動車の内燃機関に対する制御装置に組み込まれていれば本発明の方法を実施することができる。データ担体ないしコンピュータプログラム製品として、とりわけ電子記憶媒体を使用することができる。これは例えば読出し専用メモリ（ＲＯＭ）、ＥＰＲＯＭ、またはＣＤ−ＲＯＭまたはＤＶＤのような電子的恒久メモリである。
【００２０】
本発明のさらなる特徴、適用可能性および利点は、以下の本発明の実施例の説明から明かとなる。
【００２１】
実施例の説明
図１は、本発明の装置を示す。
【００２２】
図２は、本発明の方法を示す。
【００２３】
図１には内燃機関１が示されている。この内燃機関ではピストン２がシリンダ３内を往復運動する。シリンダ３には燃焼室４が設けられており、この燃焼室には弁５を介して吸気管６と排気管７が接続されている。さらに燃焼室４とは、信号ＴＩにより制御される噴射弁８と、信号ＺＷにより制御される点火プラグ９が接続されている。信号ＴＩとＺＷはここでは制御装置１６から噴射弁８ないし点火プラグ９へ伝送される。信号ＴＩは噴射信号であり、信号ＺＷは点火角を表わす。噴射弁には燃料高圧リザーバ１９，例えばコモンレールから高圧燃料管路１８を介して燃料が供給される。燃料高圧リザーバ１９には圧力センサ２０と温度センサ２１が配置されており、これらは圧力信号Ｐと温度信号Ｔを制御装置１６に通知する。燃料を低圧領域から燃料高圧リザーバ１９の高圧領域へ搬送する高圧ポンプは図１に示されていない。
【００２４】
吸気管６にはエアフローセンサ１０が、排気管７にはラムダセンサ１１が設けられている。エアフローセンサ１０は吸気管６に供給される新鮮空気の空気質量を測定し、これに依存して信号ＬＭを形成する。ラムダセンサ１１は、排気管７の排ガス中の酸素成分を測定し、これに依存して信号λを形成する。エアフローセンサ１０とラムダセンサ１１の信号は制御装置１６に供給される。
【００２５】
吸気管６にはスロットルバルブ１２が収容されており、その回転位置を信号ＤＫにより調整することができる。さらに吸気管７はここに図示しない排ガス還元管路を介して吸気管６と接続することができる。排ガス還元の制御は、制御装置１６により制御される、ここに図示しない排ガス還元弁を介して行うことができる。
【００２６】
第１の駆動モード、すなわち内燃機関１の均質駆動モードでは、スロットルバルブ１２が供給される所望の空気質量に依存して部分的に開放ないし閉鎖される。燃料は噴射弁８から、ピストン２により惹起される吸気フェーズの間に燃焼室４へ噴射される。同時に吸気された空気により噴射された燃料はスワールされ、これにより燃焼室４に実質的に均質／均一に分散される。その後、燃料／空気混合気が圧縮フェーズの間に圧縮され、点火プラグ９により点火される。点火された燃料の膨張によってピストン２が駆動される。
【００２７】
第２の動作モード、すなわち内燃機関１の層駆動モードでは、スロットルバルブ１２が大きく開放される。燃料は噴射弁８から、ピストン２により惹起される圧縮フェーズの間に燃焼室４へ噴射される。次いで、点火プラグ９により燃料は点火され、ピストン２は後続の動作フェーズで点火された燃料の膨張により駆動される。
【００２８】
層駆動モードでは均質駆動モードと同じように、駆動されるピストンによりクランクシャフト４が回転運動され、この回転運動を介して自動車の車輪が最終的に駆動される。クランクシャフト１４には歯車が配置されており、この歯車の歯を対向して配置された回転数センサ１５により走査することができる。回転数センサは信号を形成し、この信号からクランクシャフト１４の回転数ｎが検出され、この信号ｎが制御装置１６に通知される。
【００２９】
層駆動モードおよび均質駆動モードで噴射弁８から燃焼室へ噴射される燃料質量は制御装置１６により、燃料消費の低減および／または有害物質の低減の観点から制御ないし調整される。ホットスタート状況の本発明による検出およびホットスタート状況での噴射持続時間の検出も制御装置１６で行われる。この目的のために制御装置１６にはマイクロプロセッサが設けられており、このマイクロプロセッサは記憶媒体のプログラムコードを記憶し、内燃機関の本発明による制御および／または調整を実行する。
【００３０】
制御装置１６には、センサにより測定された内燃機関の動作パラメータを表わす入力信号が印加される。制御装置１６は例えばエアフローセンサ１０，ラムダセンサ１１，回転数センサ１５，圧力センサ２０，および温度センサ２１と接続されている。さらに制御装置１６はアクセルペダルセンサ１７と接続されており、このセンサは信号ＦＰを形成する。この信号ＦＰは運転者により走査されるアクセルペダル／ガスペダルの位置を表わし、ひいては運転者により要求されるトルクを表わす。さらに図１に図示されていない入力信号として、制御装置１６には機関温度信号が供給される。これは例えば冷却水温度センサ、オイル温度センサ、または機関ブロックに取り付けられた構成部材温度センサの信号とすることができる。制御装置１６は出力信号を形成し、この制御信号によりアクチュエータを介して内燃機関１の特性を所望のように制御および／または調整することができる。制御装置１６は噴射弁８，点火プラグ９およびスロットルバルブ１２と接続されており、これらの制御のために必要な信号ＴＩ，ＺＷおよびＤＫを形成する。
【００３１】
制御装置１６に実現された本発明の方法を詳細に説明する。
【００３２】
基本的に燃料供給システムにおける蒸気泡の形成は、残留する燃料の温度が１００℃以上であり、システム圧が約３から４ｂａｒであるときに発生する。高圧燃料噴射、例えばガソリン直接噴射を行う現代の機関では、通常、内燃機関の始動時にはまだ高圧が燃料供給システムに存在しない。スタータ状況では高圧が存在しないため、燃料供給システムのコンポーネントがまだ熱いと燃料の過熱によってホットスタート状況が存在することがある。通常は、内燃機関の停止後に噴射システムおよび燃料供給システム、とりわけコモンレールに存在する燃料の温度が約１０分にわたってさらに上昇し、それから低下することがある。この自動車の停止後の温度上昇によって、燃料供給システムでは蒸気泡が形成され、このことは再始動状況でのホットスタートに結び付く。
【００３３】
図２は、本発明の方法の実施例を示す。ステップ２０１で本発明の方法がスタートする。このステップでは本発明の方法の実施に必要な初期化が制御装置で行われる。引き続くステップ２０２で燃料高圧リザーバ１９内の燃料圧が測定される。このことは例えば圧力センサ２０により行うことができる。ステップ２０２に続くステップ２０３で機関温度が検出される。このために通常は機関内の液体の温度が測定される。有利には機関の冷却剤温度が機関温度として使用される。しかし択一的に、シリンダヘッド領域に配置された専用の構成部材温度センサを使用することもできる。理想的な場合（実際にはコストの理由から使用されないが）、高圧リザーバ１９内の燃料温度を相応の温度センサ２１により直接測定することができる。
【００３４】
ステップ２０３で機関温度検出が行われた後、ステップ２０４で燃料温度がモデルに基づいて計算される。最も簡単な場合、このモデルは燃料温度が機関温度から一定のオフセットだけ、例えば５℃だけ異なっていることに基づくことができる。ここで燃料温度は機関温度からオフセット値を減算したものに相応することとなる。択一的に、燃料温度の検出を制御装置のメモリにファイルされた特性マップに基づいて行うことも可能である。このような特性マップは機関温度の他に別のパラメータ、例えば自動車の停止持続時間、自動車の周囲温度、使用される冷却剤の固有データまたは燃料固有のデータを含むことができる。
【００３５】
ステップ２０４に続くステップ２０５では、測定された燃料圧と前もって検出された燃料温度に相応して臨界温度が検出される。ここで臨界温度は第一に燃料圧に依存して形成される。ここでは臨界温度を所定の計算規則に相応して、または制御装置のメモリにファイルされた特性マップに基づいて検出することができる。
【００３６】
引き続くステップ２０６では、所定の燃料温度が前もって検出された臨界温度閾値を越えているか否かが検査される。越えていなければ、ステップ２０６からステップｙ２０７へ移行し、ここでホッとすー他と状況の存在しないことが決定される。制御装置に場合により設けられたホットスタートビットはこの場合、セットされない。引き続く噴射持続時間の検出の際には、通常の、いずれにしろ制御装置で実行される噴射時間計算が行われる。従って所定の噴射時間をいわゆるホットスタート係数だけ高めることは行われない。引き続き、本方法はステップ２０２へリターンする。
【００３７】
これに対してステップ２０６で、検出された燃料温度が検出された臨界温度よりも上にあることが検出されると、ステップ２０９へ移行し、ここでホットスタート状況が決定される。このステップ２０９では、例えば制御装置に存在するホットスタートビットを相応にセットすることができる。
【００３８】
ステップ２０９でホットスタートが決定されると、本方法はステップ２１０へ進む。このステップ２１０では、検出された燃料温度がどれだけ臨界温度を上回っているかに依存して、制御装置で通常条件の下で検出された噴射時間に対する上昇係数が検出される。言い替えると、ホットスタート状況では噴射持続時間がいわゆるホットスタート係数だけ高められる。このときホットスタート係数は、検出された燃料温度および検出された臨界温度に依存し、間接的には機関温度に依存する。
【００３９】
前記の実施例で燃料温度について述べるとき、これは燃料供給システムの高圧リザーバ内、例えばコモンレール内の燃料温度を意味することが前提である。ここでの燃料温度は、温度センサ２１を介して直接的に、または燃料温度モデル２０４を介して検出される。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の装置のブロック回路図である。
【図２】
本発明の方法のフローチャートである。
【図２】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
2004525289.tif 000026
2004525289.tif 000027
2004525289.tif 000028
2004525289.tif 000029
2004525289.tif 000030
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