(57)【要約】【課題】燃料蒸気リテンションシステムのバルブ駆動制御方法及び相応する装置において、燃料蒸気リテンションシステムの信頼性の高い高精度な燃料蒸気負荷レベルを求めることができるように改善を行うこと。【解決手段】算出フェーズの間バルブの開度を漸進的又は連続的に高め、さらに前記バルブは、少なくともバルブが所定の閾値よりも長い第２の持続時間だけ事前に閉じられていた場合に限って、算出フェーズの開始前に最大でも所定の第１の持続時間だけコンディショニングパルスによって駆動制御され、前記コンディショニングパルスはバルブが最大で所定の開放持続時間だけ確実に開いて再び閉じるように生成する。【選択図】図３
2007192229.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（６）の燃料蒸気リテンションシステムの燃料蒸気負荷レベルを求めるために燃料蒸気リテンションシステムのバルブ（４）を駆動制御するための方法において、
算出フェーズ（ＥＰ）の間バルブ（４）の開度を漸進的又は連続的に高め、
さらに前記バルブ（４）は、少なくともバルブ（４）が所定の閾値（ＴＨ１）よりも長い第２の持続時間（Ｔ２）だけ事前に閉じられていた場合に、算出フェーズ（ＥＰ）の開始前に最大で所定の第１の持続時間（Ｔ１）だけコンディショニングパルス（ＫＩ）によって駆動制御され、
前記コンディショニングパルス（ＫＩ）はバルブ（４）が最大で所定の開放持続時間（Ｔ０）だけ確実に開いて再び閉じるように生成されることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記コンディショニングパルス（ＫＩ）におけるバルブ（４）の所定の開放持続時間（Ｔ０）は最大で１００ｍｓである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記所定の第１の持続時間（Ｔ１）は約０.５秒から１５秒の間の値である、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記所定の閾値（ＴＨ１）は少なくとも３０秒である、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
【請求項５】
内燃機関（６）の燃料蒸気リテンションシステムの燃料蒸気負荷レベルを求めるために構成されている、燃料蒸気リテンションシステムのバルブ（４）を駆動制御するための装置において、
算出フェーズ（ＥＰ）の間にバルブ（４）の開度が漸進的又は連続的に高められ、
前記バルブ（４）は、少なくともバルブ（４）が所定の閾値（ＴＨ１）よりも長い第２の持続時間（Ｔ２）だけ事前に閉じられていた場合に、算出フェーズ（ＥＰ）の開始前に最大で所定の第１の持続時間（Ｔ１）だけコンディショニングパルス（ＫＩ）によって駆動制御され、
前記コンディショニングパルス（ＫＩ）はバルブ（４）が最大で所定の開放持続時間（Ｔ０）だけ確実に開いて再び閉じるように生成されるように構成されていることを特徴とする装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は燃料蒸気リテンションシステムの燃料蒸気負荷レベルを求めるための、内燃機関の燃料蒸気リテンションシステムのバルブ駆動制御方法と相応する装置に関している。
【背景技術】
【０００２】
燃料蒸気リテンションシステムは例えば公知文献"van Basshuysen Schaefer"による「内燃機関ハンドブック第２版」２００２年、Vieweg社発行、６０４頁−６０７頁に 開示されている。そのような燃料蒸気リテンションシステムは、例えば、燃料タンク内で気化した燃料蒸気を吸収して貯留させる目的で自動車に設けられており、これによって燃料蒸気が大気中に漏出されることはなくなる。燃料蒸気に対する貯留器として燃料蒸気リテンションシステム内には、燃料蒸気リテンションフィルタが設けられ、これは例えば活性炭を貯留媒体として用いている。しかしながらこの燃料蒸気リテンションフィルタは燃料蒸気に対して限られた貯留容量しか持ち合わせていない。燃料蒸気リテンションフィルタを長期に亘って使用可能にするためには、このフィルタの再生が必要とされる。この再生の際には燃料蒸気リテンションフィルタ内に貯まった燃料蒸気が内燃機関に吸い込まれる。この燃料蒸気は燃焼させるべく内燃機関に供給され、それによって燃料蒸気リテンションフィルタの燃料蒸気吸着性は再び再生される。燃料蒸気リテンションフィルタと内燃機関の吸気管の間には、燃料蒸気リテンションシステムの燃料蒸気リテンションフィルタから内燃機関に吸入される燃料蒸気量を調量するためのバルブが設けられている。
【０００３】
独国特許出願公開第１０２００４０２２９９９Ｂ３明細書には、内燃機関における燃料蒸気リテンションシステムのバルブの制御特性曲線を求めるための方法が開示されている。この制御特性曲線では、バルブの駆動制御に用いるパルス幅変調された制御信号と発生したバルブ位置との間の瞬時の関係が表されている。実際のバルブ開放に必要とされる制御信号の目下の有効な最小パルス幅は、内燃機関の定常的な特性と内燃機関の目下の特性の間で偏差が検出されるまでのパルス幅の漸進的な引き上げによって求められる。パルス幅の漸進的引き上げは予め定められるパルス幅の所定の値で開始されるが、この値はゼロより大きく１よりは小さいものであり、先行する時点で求められた最小パルス幅に相応している。
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００４０２２９９９Ｂ３明細書
【非特許文献１】公知文献"van Basshuysen Schaefer"による「内燃機関ハンドブック第２版」２００２年、Vieweg社発行、６０４頁−６０７頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、燃料蒸気リテンションシステムのバルブ駆動制御方法及び相応する装置において、燃料蒸気リテンションシステムの信頼性の高い高精度な燃料蒸気負荷レベルを求めることができるように改善を行うことである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記課題は本発明により、算出フェーズの間バルブの開度を漸進的又は連続的に高め、さらに前記バルブは、少なくともバルブが所定の閾値よりも長い第２の持続時間だけ事前に閉じられていた場合に、算出フェーズの開始前に最大で所定の第１の持続時間だけコンディショニングパルスによって駆動制御され、前記コンディショニングパルスはバルブが最大で所定の開放持続時間だけ確実に開いて再び閉じるように生成されるようにして解決される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００７】
本発明は、内燃機関の燃料蒸気リテンションシステムのバルブ駆動制御方法及び相応の装置によって特筆される。燃料蒸気リテンションシステムの燃料蒸気負荷レベルの算出に対しては算出フェーズ期間中にバルブの開度が漸進的に若しくは連続的に引き上げられる。さらに前記バルブはバルブが所定の閾値よりも長い第２の持続時間だけ事前に閉じられていた場合に、最大で所定の第１の持続時間だけ、算出フェーズの開始前に、少なくともコンディショニングパルスによって駆動制御される。コンディショニングパルスはバルブが最大で所定の開放持続時間だけ確実に開いて再び閉じるように生成される。
【０００８】
本発明は次のような認識に基づいている。すなわち燃料リテンションシステムのバルブが閉じられていた作動休止期間が所定の閾値を超えた後の算出フェーズ開始時点における最初の開放過程のもとでは、場合によっては、バルブが通常ならば有効であるバルブ制御特性曲線から逸脱したより強い制御信号で駆動制御されなければ開かないことがあるという認識である。このことは、バルブの遮蔽位置における"はりつき"に相応する。それによってバルブは算出フェーズの開始時点で既に開かれていなければならないにもかかわらず閉じられたままとなる。そしてより強い制御信号を用いた駆動制御のもとで、場合によっては過多な燃料蒸気量が燃料蒸気リテンションシステムの燃料蒸気負荷レベルに依存して内燃機関に供給されるような開度で突発的に開かれる。このことは内燃機関の作動を損ないかねず、有害物質の排出も高めることにもつながる。算出フェーズ前のコンディショニングパルスの提供によって後続の算出フェーズに対するバルブの開放特性は改善され、そのため高い信頼性で高精度に行うことができるようになる。さらに内燃機関の作動障害が適切なコンディショニングパルスの形成によって低減ないしは回避されるようになるので、有害物質の排出が少なくて信頼性の高い内燃機関の作動が可能となる。
【０００９】
本発明の別の有利な実施例によれば、コンディショニングパルスのもとでバルブの所定の開放持続時間が最大１００ｍｓとなる。このことは次のような利点となる。すなわちバルブの開放持続時間の間にバルブを通る最大の燃料蒸気量が僅かとなり、それによって内燃機関の作動障害が極僅かしか引き起こされなくなる。
【００１０】
本発明のさらに別の有利な実施例によれば、所定の第１の持続時間がほぼ０.５秒から１５秒の間の値となる。このことは次のような利点につながる。すなわち所定の第１の持続時間の間に、コンディショニングパルスに基づいて場合によっては付加的に内燃機関に供給される燃料蒸気量によって引き起こされ得る内燃機関の作動障害が確実に補償制御される。
【００１１】
本発明のさらに別の有利な実施例によれば、所定の閾値は少なくとも３０秒である。このことは次のような利点となる。すなわち算出フェーズの開始時点でバルブ開放特性の損なわれる危険性が大きい時にだけバルブがコンディショニングパルスによって駆動制御されるようになる。このようなリスクはバルブが中断なしで閉じられる第２の持続時間と共に高まる。特に有利には、バルブが内燃機関の作動開始後の最初の開放時点でコンディショニングパルスによって駆動制御される。
【実施例】
【００１２】
次に、添付の図面を参照しながら本発明に実施例について詳しく説明する。
【００１３】
なおこれらの図面中同じ構造若しくは同じ機能の要素には同じ符号が付されている。
【００１４】
燃料蒸気リテンションシステムは外気導入部３及びバルブ４と共に燃料蒸気リテンションフィルタ２を含んでいる（図１）。燃料蒸気リテンションフィルタ２の入力側は燃料タンクに結合されている。燃料タンク１内で該タンク１内の燃料の蒸発によって生じた燃料蒸気は燃料蒸気リテンションフィルタ２を通される。 
燃料蒸気リテンションフィルタ２は燃料蒸気に対する貯留媒体を有しており、この貯留媒体は例えば活性炭を含んでいる。
燃料蒸気リテンションフィルタ２の出力側はバルブ４を介して内燃機関６の吸気管５に結合されている。
【００１５】
さらに制御ユニット７が設けられており、この制御ユニット７はバルブ４と接続され、バルブ４の開閉のための制御信号を送出するように構成されている。この制御信号は例えばパル幅変調されており、この制御信号の値ＰＷＭは所属のパルス幅によって設定されている。しかしながらこの制御信号はその他の構成であってもい。
【００１６】
制御ユニット７はさらに内燃機関６と接続され、内燃機関６のアクチュエータに対する作動信号を供給しかつ内燃機関６の複数のセンサのセンサ信号を検出するように構成されている。内燃機関６のアクチュエータには例えば内燃機関６のスロットル弁や燃料噴射弁が含まれる。内燃機関６のセンサには例えば酸素濃度を検出するセンサ（これはラムダゾンデとも称され内燃機関６の排気ガス中の残留酸素成分を検出する）や内燃機関６の温度を検出する温度センサが含まれる。制御ユニット７は、検出された排ガス中の残留酸素成分に依存して内燃機関６の燃料調量を燃料噴射弁の相応の駆動制御によって制御するように構成されており、それによって燃焼過程に対する所定の燃料／空気混合気が形成される。
【００１７】
燃料タンク１からの燃料蒸気は、燃料蒸気リテンションフィルタ２内に貯留される（特に内燃機関の作動休止期間中に）。この燃料蒸気リテンションフィルタ２内での燃料蒸気の貯留によって、この燃料蒸気が未燃のまま大気中に放出されることが避けられる。しかしながら燃料蒸気リテンションフィルタ２の貯留容量は限られている。燃料蒸気リテンションフィルタ２の再生に対してはバルブ４が内燃機関６の作動中に開かれ、貯留されていた燃料蒸気が燃焼中の内燃機関６に供給される。燃料蒸気リテンションフィルタ２内の燃料蒸気は、内燃機関６が作動している間にバルブ４が開かれるとその負圧によって吸気管５内に外気と共に吸い込まれる。燃料蒸気リテンションフィルタ２は外気導入部３から吸気された外気によって浄化され、それによって再び燃料タンク１からの燃料蒸気を新たに吸着して貯留する。
【００１８】
燃料蒸気リテンションシステム、特に燃料蒸気リテンションフィルタ２の燃料蒸気負荷レベルは、内燃機関６の作動開始の時点、並びに燃料蒸気リテンションシステムのその後の作動休止の後では未知である。そのため特にバルブ４が所定の開度で開かれる場合に、どれくらいの燃料蒸気量が内燃機関６の燃焼中に実際に供給されるかはわからない。しかしながら内燃機関６の確実でかつ有害物質の排出が少ない作動のためには、燃料蒸気リテンションシステムによって燃焼室に付加的に供給される燃料蒸気量が考慮されなければならない。
【００１９】
それ故に算出フェーズＥＰが設けられ、この算出フェーズＥＰは有利には内燃機関６の所定の作動条件ＢＢ若しくは所定の作動状態、例えば内燃機関６の定常的な作動状態のもとで実施される（図２）。この算出フェーズＥＰの間はバルブ４は次のように駆動制御される。すなわちバルブ４の開度がその遮蔽状態から出発して漸進的に若しくは連続的に増加するように駆動制御される。それによって内燃機関６には非常に僅かな燃料蒸気しか供給されず、制御ユニット７は作動サイクル毎に燃焼室に供給される全ての燃料量を、燃料噴射弁によって供給される燃料量の相応の低減によって正確に制御することができるようになる。この燃料量の制御は、例えば内燃機関６の排ガス中において検出された残留酸素成分に依存して行われる。燃料蒸気負荷レベルは有利には燃料噴射弁によって燃焼室に供給された燃料量の所要の補正レベルに依存して求められる。この補正レベルは内燃機関６の排ガス中の実質的に不変の残留酸素成分のもとで得られる。さらに燃料蒸気負荷レベルはバルブ４の開度に依存して求められる。バルブ４が開かれれば開かれるほど燃焼室に供給され得る燃料蒸気量は増大する。
【００２０】
燃料蒸気リテンションフィルタ２の再生は実質的に再生フェーズＲＰ中に行われる。この再生フェーズＲＰの実施に対する前提条件は、燃料蒸気リテンションフィルタ２の燃料蒸気負荷レベルが実際にわかっていることである。それによって燃料噴射弁によって燃焼室に供給される燃料量の相応の補正がこの燃料蒸気リテンションフィルタ２の燃料蒸気負荷レベルと再生フェーズＲＰ中のバルブ４の開度に依存して行えるようになる。さらにバルブ４は制御ユニット７によって所定の燃料蒸気量が内燃機関に供給されるように駆動制御される。算出フェーズＥＰは再生フェーズＲＰの直前に行われるか若しくは僅かな時間間隔をあけてこの再生フェーズＲＰの前に実施されるので、算出フェーズＥＰ中に求められた燃料蒸気負荷レベルが後続する再生フェーズＲＰの開始時点ではまだ十分な実際量とみなせる。有利には前記時間間隔は１５秒を超えない。再生フェーズＲＰの間は燃料蒸気負荷レベルが有利には引き続き求められる。それによりそのつどの最新の燃料蒸気負荷レベルがバルブ４の駆動制御のために得られるようになる。
【００２１】
しかしながらバルブ４が、バルブ４の作動休止の後、特に内燃機関６の始動直後のバルブ４の最初の開放の際の算出フェーズＥＰ開始時点で見込み通りには開かないことが経験的にわかっている。なぜならバルブがその閉じた状態に"張り付いて"いるからである。従ってバルブ４が事前に数秒又は数分（例えば２分間）閉じられていたような作動休止後の最初の開放に対しては、バルブ４の制御信号において後続するバルブ４の開放過程に対する値よりも高い値ＰＷＭが必要とされる。
【００２２】
算出フェーズＥＰの開始時点におけるバルブ４の開放特性は、算出フェーズＥＰ開始前のコンディショニングパルスＫＩによるバルブ４の駆動制御によって改善することができる。この算出フェーズＥＰは、コンディショニングパルスＫＩの開始に続く所定の第１の持続時間Ｔ１で開始される。この所定の第１の持続時間Ｔ１は有利にはバルブ４から内燃機関６の燃焼室内へ達する燃料蒸気の推定経過時間に依存して、及び／又はもたらされた燃料蒸気による障害の補償制御に必要とされる持続時間に依存して設定される。予め定められるこの第１の持続時間は、有利には約０.５秒から１５秒の間であるが、しかしながらそれより短くてもよいし長くてもよい。また例えば算出フェーズＥＰはコンディショニングパルスＫＩの直後に実施されてもよい。
【００２３】
コンディショニングパルスＫＩによればバルブ４が、後続の算出フェーズＥＰにおいて所定の制御特性曲線に応じて漸進的若しくは連続的に開放できる状態にもたらされる。コンディショニングパルスＫＩはバルブ４が有利には最大１００ｍｓの開放持続時間Ｔ０の間、確実に開かれて再び閉じられるように形成される。バルブ４は信頼性の高い確実な開放のために、バルブ４開放のための制御信号の最小値を明らかに上回る制御信号の値ＰＷＭ、例えば最小値の２倍若しくは３倍の値で駆動制御される。バルブ４の確実な開放に対してはバルブ４の構成に依存してもっと大きな値若しくはもっと小さな値ＰＷＭが適する場合もある。バルブ４の開放のための制御信号の最小値は、例えばバルブ４の制御特性曲線によって設定され得る。さらにコンディショニングパルスＫＩは次のように形成される。すなわち燃料蒸気リテンションフィルタ２の燃料蒸気負荷レベルが高い場合でも、内燃機関６の作動が実質的に損なわれない程度、つまり付加的にもたらされた未知の燃料量が確実に制御ユニット７によって補償制御できる程度の僅かな燃料蒸気しか内燃機関６に達しないように構成される。特に有利には、バルブ４は、バルブ４が少なくとも事前に第２の持続時間Ｔ２だけ閉じられていた場合にかぎっては常にコンディショニングパルスＫＩによって算出フェーズＥＰ前に駆動制御される。この第２の持続時間Ｔ２は所定の閾値ＴＨ１（例えば少なくとも３０秒）よりも長い。前記第２の持続時間はＴ２はバルブ４の作動休止に相応する。
【００２４】
図３は本発明による燃料蒸気リテンションシステムのバルブ４の駆動制御のためのプログラムのフローチャートである。有利には制御ユニット７はこのプログラムを実行するように構成されている。このプログラムはステップＳ１で開始される。このステップＳ１は例えば内燃機関６の作動開始時点に実行される。ステップＳ２では、設定された作動条件ＢＢ、例えば内燃機関６の定常的な作動状態が存在しているか否かが問い合わせされる。予め設定された作動条件ＢＢが存在している場合には、ステップＳ３において処理が続けられ、予め設定された作動条件ＢＢが存在していない場合にはステップＳ２が新たに実行される。
【００２５】
ステップＳ３では第２の持続時間Ｔ２がさらなる所定の閾値ＴＨ２よりも短いか否かが問い合わせされる。このさらなる所定の閾値ＴＨ２は次のように設定される。すなわち燃料蒸気負荷レベルがこの持続時間の間は実質的に変更されずかつ有利には最大で１５秒となるように設定される。ステップＳ３での条件が満たされる場合には、算出フェーズＥＰは実行されず、処理がステップＳ４に続けられる。ステップＳ４では再生フェーズＲＰが実施され、このプログラムがステップＳ５で終了される。
【００２６】
ステップＳ３における条件ＢＢが充たされない場合、つまり第２の持続時間Ｔ２が少なくともさらに設定された閾値ＴＨ２のように長い場合には、当該処理がステップＳ６に続けられる。このステップＳ６では第２の持続時間Ｔ２が設定された所定の閾値ＴＨ１よりも長いか否かが問い合わせされる。この条件が満たされない場合には、コンディショニングパルスＫＩは不要となり、当該処理がステップＳ７に続けられる。ステップＳ７では算出フェーズＥＰが実行される。求められた燃料蒸気負荷レベルが燃料蒸気リテンションフィルタ２の再生を必要とする位に大きい場合には、ステップＳ４において再生フェーズＲＰが実施され、ステップＳ５で当該プログラムが終了される。
【００２７】
しかしながらステップＳ６における条件が充たされた場合、つまり第２の持続時間Ｔ２が所定の閾値ＴＨ１よりも長い場合には、ステップＳ８においてバルブ４がコンディショニングパルスＫＩよって駆動制御される。場合によってはステップＳ７において算出フェーズＥＰが実行される前に、バルブ４がコンディショニングパルスＫＩの後でステップＳ９において第１の所定の持続時間Ｔ１が経過するまで閉じられる。
【００２８】
ステップＳ５において当該プログラムが終了した後は、このプログラムがステップＳ１において新たに開始されてもよい。さらにこのプログラムは例えば所定の作動条件ＢＢがもはや存在しなくなった場合にステップＳ５において終了されてもよい。バルブ４は必要に応じてプログラムの終了の際に遮蔽状態にもたらされる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】燃料蒸気リテンションシステムを示した図
【図２】燃料蒸気リテンションシステムのバルブの制御信号の時間経過を示した図
【図３】本発明によるバルブ駆動制御方法のフローチャート
【符号の説明】
【００３０】
１      燃料タンク
２      燃料蒸気リテンションフィルタ
３      外気導入部
４      バルブ
５      吸気管
６      内燃機関
７      制御ユニット
【図１】
2007192229.tif 000003
【図２】
2007192229.tif 000004
【図３】
2007192229.tif 000005