(57)【要約】  本発明は、内燃機関のカムシャフトに接続されている、前記内燃機関への燃料噴射用の高圧ポンプを制御する方法において、カムシャフトセンサホイールのエッジ位置（ＮＷ１，ＮＷ２，ＮＷ３，ＮＷ４）と、前記カムシャフト上に配置された前記高圧ポンプのカムの下死点の上方にある所与の点（ＺＰ１，ＺＰ２，ＺＰ３）との間の角度オフセット（ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３）を求めることによって、前記高圧ポンプの制御を、前記カムシャフトに同期して実施する、ことを特徴とする方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（２０）のカムシャフト（２３）に接続されている、前記内燃機関（２０）の燃料噴射用の高圧ポンプ（１６）を制御する方法において、
カムシャフトセンサホイール（２３１）のエッジ位置（ＮＷ１，ＮＷ２，ＮＷ３，ＮＷ４）と、前記カムシャフト（２３）上に配置された前記高圧ポンプ（１６）のカムの下死点の上方にある所与の点（ＺＰ１，ＺＰ２，ＺＰ３）との間の角度オフセット（ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３）を求めることによって、前記高圧ポンプ（１６）の制御を、前記カムシャフトに同期して実施する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記角度オフセット（ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３）を、テーブルから取り出し、
前記テーブルには、前記カムシャフトセンサホイール（２３１）のそれぞれのエッジごとに１つの角度オフセット（ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３）が記入されており、それぞれの角度オフセット（ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３）には、当該それぞれの角度オフセット（ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３）を前記制御時に考慮すべきかどうかを示す情報が対応づけられている、
ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記エッジ位置を、カムシャフト位置センサ（２３２）の信号から求め、
前記信号を、前記カムシャフト（２３）の動的な調整部に関連して補正する、
請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記エッジ位置（ＮＷ１，ＮＷ２，ＮＷ３，ＮＷ４）を、前記内燃機関（２０）のクランクシャフト基準目印（ＫＷ０）に関連して求め、
前記クランクシャフト基準目印（ＫＷ０）は、前記内燃機関（２０）の第１のシリンダ（２１１）の上死点と、前記内燃機関（２０）のクランクシャフトセンサホイール（２２１）における歯溝の後の第２の立ち下がりエッジとの間の角度に相当する、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
前記第１のシリンダ（２１１）の前記上死点の角度（ＯＴ２１１）を、前記カムシャフト（２３）の上死点に関連して求める、
請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記カムシャフト（２３）のカムシャフト信号が欠如している場合には、前記高圧ポンプ（１６）の前記制御を、前記カムシャフト信号の置換値に同期して実施し、
前記角度オフセット（ＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３）を、前記置換値から求める、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記カムシャフト信号が欠如した状態で前記内燃機関（２０）を始動する場合には、前記置換値を、前記内燃機関（２０）のクランクシャフト位置センサ（２２２）の信号から求める、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記内燃機関（２０）の動作中に前記カムシャフト信号が欠如している場合には、前記カムシャフト（２３）のカムシャフト調整部をロック位置へと導き、
前記置換値を、アングルクロック（３１）によって前記内燃機関（２０）のクランクシャフト位置センサ（２２２）の信号から求める、
請求項６又は７に記載の方法。
【請求項９】
前記高圧ポンプ（１６）の、前記置換値に同期した制御から、前記カムシャフトに同期した制御への復帰を、カムシャフト位置センサ（２３２）の信号の強度が適用可能なしきい値を上回ってはじめて実施する、
請求項６乃至８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法の各ステップを実施するために構成された、コンピュータプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のコンピュータプログラムが記憶された、機械可読記憶媒体。
【請求項１２】
請求項１乃至９のいずれか１項に記載の方法によって内燃機関（２０）の燃料噴射用の高圧ポンプ（１６）を制御するように構成された、電子制御装置（３０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関のカムシャフトに接続されている、内燃機関への燃料噴射用の高圧ポンプを制御するための方法に関する。本発明はさらに、本発明に係る方法の各ステップを実施するために構成されているコンピュータプログラムと、本発明に係るコンピュータプログラムが記憶されている機械可読記憶媒体とに関する。本発明は最後に、本発明に係る方法によって内燃機関への燃料噴射用の高圧ポンプを制御するように構成された電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術
例えばガソリン高圧ポンプのような、内燃機関への燃料噴射用の高圧ポンプは、内燃機関のカムシャフト上に配置される。高圧ポンプ専用に設計されたカムは、高圧ポンプ内のピストンの動きによって燃料が逆止弁を介して燃料レールに圧送されるように、ばねと協働して機能する。１ストロークごとのそれぞれの燃料量は、高圧ポンプ内の量制御弁（ＭＳＶ）の電子制御によって決定される。
【０００３】
従前から、エンジン制御において、例えばレール圧力の圧力検出、高圧の制御、及び、量制御弁の制御角度のような、量制御弁の制御、並びに、このために必要となるパラメータの計算を、例えば１０ｍｓの時間パターンにおいて実施することが公知である。この時間パターンは、エンジン回転数が低い場合には充分に狭いので、制御及び計算が充分な精度で実施される。エンジン回転数が高い場合には、カムの個数に応じてカム周波数が時間パターン周波数よりも高くなるので、毎回の燃料の圧送時に最新のパラメータを制御計算に考慮することはもはや不可能となる。燃料高圧ポンプが、高速に調整されるカムシャフトによって駆動される場合には、最新でないパラメータを用いて制御計算を実施することにより、エラーが発生してしまう。このエラーは、時間パターンにおける計算時には補償することができない。なぜなら、この計算は、高圧ポンプの制御とは非同期的に実施されるからである。高速なカムシャフト調整部によるエラーは、特に内燃機関の回転数が低い場合に知覚され得る。最大のトータルエラーは、中程度の回転数域にある。このトータルエラーは、燃料レール内の圧力変動によって知覚され得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
発明の開示
本発明に係る方法は、内燃機関のカムシャフトに接続されている、前記内燃機関への燃料噴射用の高圧ポンプを制御するために使用される。本発明による「高圧ポンプ」とは、燃料レール内に圧力を生成するためのポンプであると理解される。本発明による「接続される」とは、高圧ポンプのピストンの動きがカムシャフトを介して制御されることであると理解される。カムシャフトセンサホイールのエッジ位置と、前記カムシャフト上に配置された前記高圧ポンプのカムの下死点の上方にある所与の点との間の角度オフセットを求めることによって、前記高圧ポンプの制御が、前記カムシャフトに同期して実施される。この場合の「高圧ポンプのカム」とは、カムシャフト上に配置された、高圧ポンプ内のピストンの動きを制御するカムであると理解される。高圧ポンプのカムは、以下では高圧ポンプカムとも呼ばれる。特に内燃機関の回転数が高い場合に、高圧ポンプの、カムシャフトに同期した計算及び制御によって、最新のパラメータを計算に考慮することが可能となり、また、エンジンに起因する回転数変動を制御時に考慮することも可能となる。さらには、カムシャフト調整部に基づいて発生するような非常に動的なプロセスを、高圧ポンプの量制御弁の制御時に補償することが可能となる。後者は、時間に基づいた従来の制御では困難であった。なぜなら、この場合には、値が遠い未来に存在し得るので、予測するにはエラーが伴うからである。
【０００５】
高圧ポンプをカムシャフトに同期して制御するために、好ましくはカムシャフトに同期したパターンが作成され、これによって、特に内燃機関の回転数が高い場合に、内燃機関の燃料レール内の燃料の実際圧力が目標圧力により精確に更新される。これにより、高速なカムシャフト調整部との組み合わせにおいて、燃料レール内の圧力は、特に内燃機関が中程度の回転数である場合により安定的になる。
【０００６】
前記角度オフセットは、好ましくはテーブルから取り出され、前記テーブルには、前記カムシャフトセンサホイールのそれぞれのエッジごとに１つの角度オフセットが記入されており、それぞれの角度オフセットには、当該それぞれの角度オフセットを前記制御時に考慮すべきかどうかを示す情報が対応づけられている。この情報は、即ち、有効性情報であり、この有効性情報は、ブーリアン値（ｙｅｓ／ｎｏ）として保存することが可能であり、カムシャフトセンサホイールの所定のエッジに基づいて、高圧ポンプの制御のための計算に角度オフセットを考慮すべきであるかどうか、即ち、タスクを生成すべきかどうかを示している。角度オフセット値は、それぞれ異なるカムシャフトセンサホイールごとに、及び、カムシャフト上に配置され、高圧ポンプに対応づけられたそれぞれ異なるカムごとに、それぞれ設定変更可能であるので、本発明に係る方法は、カムシャフトセンサホイールと高圧ポンプカムとからなるいかなる組み合わせに対しても使用することが可能である。
【０００７】
前記エッジ位置は、特にカムシャフト位置センサの信号から求められ、前記信号は、前記カムシャフトの動的な調整部に関連して補正される。これによって、場合によって起こり得るカムシャフトのねじれが考慮される。例えばカムシャフトの機械的誤差又はねじれが原因で、さらなる補正を実施することができる。
【０００８】
好ましくは、前記エッジ位置は、前記内燃機関のクランクシャフト基準目印に関連して求められる。この場合、前記クランクシャフト基準目印は、前記内燃機関の第１のシリンダの上死点と、前記内燃機関のクランクシャフトセンサホイールにおける歯溝の後の第２の立ち下がりエッジとの間の角度に相当する。特に好ましくは、第１のシリンダの上死点の角度は、カムシャフトの上死点に関連して求められる。このことにより、内燃機関のクランクシャフトと、高圧ポンプに接続されたカムシャフトとの間の同期が可能となる。
【０００９】
前記カムシャフトのカムシャフト信号が欠如している場合には、前記高圧ポンプの前記制御は、好ましくは前記カムシャフト信号の置換値に同期して実施される。この場合、前記角度オフセットは、前記置換値から求められる。このことにより、置換モードへのできるだけ切れ目のない移行が可能となる。この置換モードでは、高圧ポンプを制御するための全ての機能が、カムシャフトに同期した置換パターンにおいて計算され続け、全ての必要なパラメータを置換信号から供給することができる。
【００１０】
前記カムシャフト信号が欠如した状態で前記内燃機関を始動する場合には、前記置換値は、好ましくは前記内燃機関のクランクシャフト位置センサの信号から求められる。これにより、内燃機関の阻害のない動作中に、カムシャフトに同期したタスクを生成することができる。この場合、特に同期は、内燃機関のそれぞれの種類に応じて、例えばクランクシャフトの歯時間を評価する手法で、又は、吸気圧力評価の手法で、又は、点火カットの手法で、又は、試験噴射の手法で、実施される。
【００１１】
前記内燃機関の動作中に前記カムシャフト信号が欠如している場合には、前記カムシャフトのカムシャフト調整部がロック位置へと導かれ、前記置換値が、アングルクロックによって前記内燃機関のクランクシャフト位置センサの信号から求められる。この場合には、カムシャフトに対するクランクシャフトの同期が既に存在している。なぜなら、この同期は、基本的にエンジン始動時に生成されるので、エンジンは同期されたままだからである。
【００１２】
置換値は、それぞれ高圧ポンプの制御のために関連したそれぞれ異なる計算ごとに、個別的にそれぞれ異なるように求められる。従って、置換値の計算及び実行は、例えばＥＰＭのパケット（エンジン出力管理）ごとに、ハードウェア的な（低水準の:hardwarenah）のドライバごとに、アプリケーションソフトウェアごとに、カムシャフト調整部ごとに、及び、タスク生成ごとに、それぞれ異なるように実施することができる。
【００１３】
前記高圧ポンプの、前記置換値に同期した制御から、前記カムシャフトに同期した制御への復帰は、特にカムシャフト位置センサの信号の強度が適用可能なしきい値を上回ってはじめて実施される。これによって、通常モードと置換モードとの間の永続的な切り替えが回避される。置換モードから通常モードへの復帰を、内燃機関の次の始動まで抑止することも可能である。これによって、通常モードから置換モードへの切り替えが、走行期間にわたって恒久的なものになり、このことは例えば、カムシャフトセンサホイールの品質が悪い場合に有利である。
【００１４】
本発明に係るコンピュータプログラムは、特にコンピュータ装置又は制御装置上で実行された場合に、本発明に係る方法の全てのステップを実施する。これによって本発明に係る方法を、従来の電子制御装置において構造的な変更を加える必要なく実行することが可能となる。このために、本発明に係るコンピュータプログラムは、本発明に係る機械可読記憶媒体に記憶されている。本発明に係るコンピュータプログラムを従来の電子制御装置にインストールすることにより、本発明に係る方法によって内燃機関への燃料噴射用の高圧ポンプを制御するように構成された本発明に係る電子制御装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の１つの実施例に係る方法によって制御可能な高圧ポンプを有する燃料噴射システムの概略図である。
【図２】図１の燃料噴射システムによって燃料が供給される内燃機関における、クランクシャフト及びカムシャフトの配置構成と、クランクシャフトセンサホイール及びカムシャフトセンサホイールの配置構成とを示す図である。
【図３】本発明の１つの実施例に係る方法における高圧ポンプの制御時の、カムの時間的な動きを示す線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の実施例
図１には、内燃機関２０の燃料供給装置１０が図示されており、内燃機関２０の高圧ポンプ１６は、本発明に係る方法の１つの実施例によって制御可能である。燃料供給装置１０は、電気式の燃料ポンプ１１を有する。燃料は、この燃料ポンプ１１によって燃料タンク１２から圧送され、燃料フィルタ１３を介してさらにポンピングされる。燃料ポンプ１１は、低圧を生成するために適している。この低圧を開ループ制御及び／又は閉ループ制御するために、燃料フィルタ１３の出力部に接続された低圧制御装置１４が設けられており、この低圧制御装置１４によって燃料を再び燃料タンク１２に帰還させることができる。燃料フィルタ１３の出力部にはさらに、量制御弁１５と機械式の高圧ポンプ１６とからなる直列回路が接続されている。高圧ポンプ１６は、ポンプモジュール１６１と逆止弁１６２とを有する。高圧ポンプ１６の出力部は、圧力逃し弁１７を介して量制御弁１５の入力部に帰還されている。高圧ポンプ１６の出力部はさらに、圧力蓄積器である燃料レール１８に接続されており、この燃料レール１８には圧力センサ１８１が接続されている。燃料レール１８にはさらに、４つの噴射弁１９１，１９２，１９３，１９４が接続されており、これらの噴射弁１９１，１９２，１９３，１９４はそれぞれ、内燃機関２０のシリンダ２１１，２１２，２１３，２１４の１つに燃料を噴射するように構成されている。燃料供給装置１０及び内燃機関２０は、制御装置３０によって制御される。制御装置３０は、複数の制御モジュール、特にアングルクロック３１を有する。
【００１７】
図２に示されるように、実施例ではＶ型エンジンとして図示されている内燃機関２０は、クランクシャフト２２を有し、このクランクシャフト２２にはクランクシャフトセンサホイール２２１が配置されている。クランクシャフト位置センサ２２２は、クランクシャフト角度を特定するために、クランクシャフトセンサホイール２２１の歯エッジ（歯面）の位置を検出する。内燃機関２０は、４つのカムシャフト２３，２４，２５，２６を有し、これらのカムシャフト２３，２４，２５，２６は、伝動装置２７であるチェーンドライブを介してクランクシャフト２２に接続されている。伝動装置２７は、プーリ２８を介して案内される。カムシャフト２３，２４，２５，２６のそれぞれに、カムシャフトセンサホイールが配置されている。以下では、このカムシャフトセンサホイールについて、複数あるうちの１つのカムシャフト２３に設けられたカムシャフトセンサホイール２３１に基づいて説明する。カムシャフト位置センサ２３２は、カムシャフトセンサホイール２３１の歯エッジ（歯面）の位置を検出するように構成されている。カムシャフトセンサホイール２３１の周りには４つの歯が設けられている。それぞれの歯は、カムシャフトセンサホイール２３１の回転方向と反回転方向とにそれぞれ１つの歯エッジ（歯面）を有する。このカムシャフト２３は、高圧ポンプ１６に接続されており、高圧ポンプ１６専用に設計されたカム（図示せず）を有する。これらのカムは、高圧ポンプ１６のポンプモジュール１６１内のピストンの動きによって燃料が逆止弁１６２を介して燃料レール１８に圧送されるように、ばねと協働して機能する。
【００１８】
内燃機関２０の通常モードでは、高圧ポンプ１６の制御は、カムに同期した計算パターンと、カムに同期した制御パターンとを生成しながら実施される。これに関して、図３には、高圧ポンプ１６に対応づけられたカムシャフト２３のカムの動きＰＷが、時間ｔ軸上に示されているが、この図３から見て取れるように、カムシャフトセンサホイール２３１のエッジ位置ＮＷ１，ＮＷ２，ＮＷ３，ＮＷ４と、カムの下死点の上方にある所与の点ＺＰ１，ＺＰ２，ＺＰ３との間における角度オフセットＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３が求められる。カムの下死点は、それぞれ局所的な最小値として図示されており、カムの上死点は、それぞれ局所的な最大値として図示されている。これらの所与の点ＺＰ１，ＺＰ２，ＺＰ３では、内燃機関２０のそれぞれのシリンダ２１１，２１２，２１３，２１４において空気燃料混合気の点火が実施され、これらの所与の点ＺＰ１，ＺＰ２，ＺＰ３のそれぞれは、一定の期間だけ、ひいては一定のカムシャフト角度だけ、カムの上死点の手前に位置している。また、カムの第１の図示された上死点と、第１のシリンダ２１１の上死点ＯＴ２１１との間の時間間隔、ひいては角度が図示されている。さらには、この第１のシリンダの上死点ＯＴ２１１と、クランクシャフトセンサホイール２２１における歯溝の後の第２の立ち下がりエッジとの間の時間間隔、ひいては角度が図示されており、この時間間隔、ひいては角度から、クランクシャフト基準目印ＫＷ０が生成される。このクランクシャフト基準目印ＫＷ０は、第１のエッジ位置ＮＷ１のための基準パラメータとして使用され、この基準パラメータは、カムシャフトセンサホイール２３１の補正されたエッジとして、カムシャフト位置センサ２３２の信号から求めることができる。それぞれの角度オフセットＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３は、テーブルから取り出され、このテーブルには、カムシャフトセンサホイール２３１のそれぞれのエッジごとに１つの角度オフセットＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３が記入されており、それぞれの角度オフセットＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３には、当該それぞれの角度オフセットＩＲ１，ＩＲ２，ＩＲ３を高圧ポンプ１６の制御のために考慮すべきかどうかを示す有効性情報が対応づけられている。図３に図示された実施例では、角度ＩＲ４が無効であるとしてテーブルに示されており、それゆえエッジ位置ＮＷ４の後には、対応する角度オフセットＩＲ４が記入されていない。
【００１９】
カムシャフトセンサホイール２３１の故障が原因で、カムシャフト位置センサ２３２が信号を送信しない場合には、高圧ポンプ１６の制御のため、及び、この制御に先行する計算のために、置換値が生成される。このために、内燃機関２０の始動時にまずＥＰＭのパケットごとに、クランクシャフトホイール２２１の歯時間、吸気管圧力評価、点火カット、又は、試験噴射に関して同期が実施される。同期が完了した後、アングルクロック３１のエンジン位置情報に基づいて、高圧ポンプの、カムに同期した制御を計算するために、割り込みの読み出しが実施される。割り込みの位置は、前もって較正された、カムシャフトセンサホイール２３１のエッジ位置から計算される。内燃機関の動作中、カムシャフト２３の調整部がロック位置へと導かれる。カムシャフトセンサホイール２３１の較正されたエッジを送信することにより、クランクシャフト位置センサ２２２の信号と、アングルクロック３１の出力と、内燃機関の始動時に既に行われた、カムシャフト２３に対するクランクシャフト２２の同期とによって、ＥＰＭからカムシャフト調整値がエミュレートされる。ここから通常モードの場合と同じように、高圧ポンプ１６の、カムに同期した制御が生成される。この場合にはエッジ位置ＮＷ１，ＮＷ２，ＮＷ３，ＮＷ４が存在しないので、カムに同期したパターンは消失するが、正しい角度位置を有する置換パターンが生成されることとなる。このために、カムシャフトセンサホイール２３１の故障に関する情報が、適用可能なしきい値に基づいて可能な限り迅速に用意される。カムシャフト調整部が自身のロック位置に帰還すると直ちに、カムシャフト位置センサ２２３の信号の欠如に基づいて、要求されているカムシャフトセンサホイール２３１の角度が、カムシャフトセンサホイール２３１のエッジ位置の基準値に関連づけられる。これにより、アングルクロック３１によって置換値から割り込みを生成することが可能となる。ロック位置への到達を直接的に利用できない場合には、第１の置換エッジをあまり早期に生成するべきではない。なぜなら、第１の置換エッジは、カムシャフト調整部において遅れて閉鎖すべきではないからである。
【００２０】
ハードウェア的な（低水準の:hardwarenah）のドライバのスタートは、時間に同期したモードにおいて実施される。カムシャフトに同期した置換パターンに到達してから、角度に同期した置換モードへの移行が実施される。内燃機関２０のさらなる動作中には、ハードウェア的なドライバは、既に起草された高圧ポンプ１６の制御を削除するために、置換モードへの移行が実施されるという情報を可能な限り迅速に必要とする。カムシャフト調整部が予期せず自身の基準位置に帰還することが原因で起こり得る、誤った角度位置による完全圧送が、これによって回避される。その後ドライバは、カムシャフトに同期した置換パターンにおいて従来どおり計算し続ける。ドライバの全ての入力パラメータは、置換モード中にも利用し続けることが可能である。
【００２１】
アプリケーションソフトウェアは、内燃機関の始動時、及び、内燃機関のさらなる動作中に、カムシャフトに同期した置換パターンにおいて計算を実施する。
【００２２】
カムシャフト調整部には、カムシャフト位置センサ２３２の信号の欠如に関する情報がＥＰＭから供給される。それに応じてカムシャフト調整部は直ちに、自身のロック位置へと帰還する。このロック位置への到達を、情報として利用することが可能である。この場合における戻り値は、例えば基準位置における量制御弁１５の所期の制御開始のための、クランクシャフト角度（単位：度）で表される較正された絶対角度である。カムシャフト調整部のデルタ角度に関する全ての出力パラメータ及び関数呼び出しは、それでもなお有効な値を有しており、ロック位置に関連づけられている。
【００２３】
置換モードではタスク生成のために、エッジ位置ＮＷ１，ＮＷ２，ＮＷ３，ＮＷ４の置換値と、ＥＰＭの置換情報とが計算され続ける。これによって、高圧ポンプ１６の、カムシャフトに同期した制御が生成され続ける。内燃機関の始動時に既に、カムシャフトに同期した第１のパターンが、置換値から生成される。内燃機関の動作中にカムシャフト位置センサ２３２の信号が欠如している場合には、当該内燃機関２０によって駆動される自動車の運転者がこれに関して何かを知覚することなく、カムシャフトに同期したパターンが、カムシャフトに同期した置換パターンへと移行する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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2018504547.tif 000007
2018504547.tif 000008
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