(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの燃料ポンプが、低圧領域から高圧領域に燃料を搬送し、
該燃料を、インジェクタの制御によって内燃機関の燃焼室に配分することができ、
前記高圧領域における燃料圧力を、調整手段によって、予め設定可能な値に調整する内燃機関の制御方法において、
少なくとも内燃機関の回転数及び/又は噴射量に依存して、前記調整手段を燃料圧力の上昇方向に制御し、
当該調整手段の制御を、所定の遅延時間の分だけインジェクタの制御より前に、またはインジェクタの制御中に行う、
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項２】
燃料圧力を３０barと１００barとの間の範囲内の値又は１０００barと２０００barとの間の範囲内の値に調整する請求項１項記載の方法。
【請求項３】
燃料圧力が、所定の値（Ｄ）より大きな値の分だけ目標値（ＰＳ）からずれる場合に、燃料圧力の上昇制御を行うことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項４】
調整手段の制御をインジェクタの制御中に行う場合、該調整手段に使用可能な最大エネルギーを供給することを特徴とする請求項1記載の方法。
【請求項５】
燃料圧力の目標値（ＰＳ）を噴射の前に所定の値（ΔＰ）の分だけ上げることを特徴とする請求項１〜４までのうちの１項記載の方法。
【請求項６】
燃料圧力の目標値（ＰＳ）を噴射の前にその分だけ上げる前記値（ΔＰ）及び前記値（Ｄ）を、少なくとも回転数（Ｎ）及び/又は噴射される燃料量に依存して予め設定することを特徴とする請求項５項記載の方法。
【請求項７】
燃料圧力の目標値（ＰＳ）を噴射の前にその分だけ上げる前記値（ΔＰ）を、噴射の間の圧力降下の半分の値に相応して調節することを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの燃料ポンプが、低圧領域から高圧領域に燃料を供給し、
該燃料を、インジェクタの制御によって内燃機関の燃焼室に配分することができ、
前記高圧領域における燃料圧力を、調整手段によって、予め設定可能な値に調整する内燃機関の制御のための装置において、
少なくとも内燃機関の回転数及び/又は噴射量に依存して、前記調整手段を燃料圧力の上昇方向に制御し、当該調整手段の制御を、所定の遅延時間の分だけインジェクタの制御より前に、またはインジェクタの制御中に行う手段が設けられていることを特徴とする内燃機関の制御のための装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも１つの燃料ポンプが、低圧領域から高圧領域に燃料を供給し、燃料をインジェクタの制御によって内燃機関の燃焼室に配分することができ、高圧領域における燃料圧力を調整手段によって予め設定可能な値に調整する内燃機関の制御のための方法及び装置に関する。
【０００２】
【発明の属する技術分野】
上記のような方法及び装置は、ドイツ特許出願公開第１９５３９８８５号公報から公知である。この文献には、内燃機関制御のための装置の方法が記述されており、少なくとも１つの燃料ポンプが、低圧領域から高圧領域に燃料を供給する。高圧領域の燃料圧力を所定の値に調整することができる。インジェクタの制御によって、燃料を内燃機関の個々の燃焼室に配分することができる。インジェクタを介して高圧下の燃料を燃焼室に配分するこのような装置は、通常、コモンレール装置（Common-Rail-Systeme）と呼ばれる。
【０００３】
燃料配分のためにインジェクタを制御する際、高圧領域の圧力は短時間目標値より下に下がってしまう。しかし、正確な燃料配分は、一定圧力においてのみ可能である。この理由から、高圧領域の圧力は、できるだけ一定値をとるべきである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、高圧領域の圧力が、できるだけ一定値をとる内燃機関制御のための方法及び装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、少なくとも内燃機関の回転数及び/又は噴射量に依存して、前記調整手段を燃料圧力の上昇方向に制御し、当該調整手段の制御を、所定の遅延時間の分だけインジェクタの制御より前に、またはインジェクタの制御中に行うことによって解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の方法によって、圧力を一定値に保持することができる。
【０００７】
本発明を次に図面に図示された実施形態にもとづいて説明する。
【０００８】
図１には、コモンレール装置をブロック図として図示してある。いわゆるレールは、１００で記されている。このレール１００は、圧力下にある燃料を貯蔵するのに使用され、インジェクタ１１０と接続されている。インジェクタ１１０は、燃料を、ここには図示されていない内燃機関の燃焼室に配分する。インジェクタには、制御装置１１５から制御信号が供給される。この制御装置は、圧力センサ１２０、回転数センサ１２２及び燃料量プリセット１２４ならびに内燃機関の作動状態を検出するその他のセンサの信号を処理する。
【０００９】
制御装置１１５は、さらに圧力調整弁１３０に制御信号を供給する。この圧力調整弁１３０は、レール１００とフューエルタンク１３５との間の接続路に配置されている。圧力調整弁１３０は、有利には、レール１００内の圧力が所定の圧力Ｐである場合に、フューエルタンク１３５への接続路を開放するように構成されている。この接続路を開放する圧力値は、制御信号の大きさによって可変である。
【００１０】
さらに、フューエルタンク１３５は、吐出ポンプ１４０及び高圧ポンプ１４５を介してレール１００と接続されている。高圧ポンプ１４５とレール１００との間には、逆止め弁１４８を配置することができる。吐出ポンプ１４０と高圧ポンプ１４５との間には、制限弁１５０が配置されている。この制限弁１５０は、フューエルタンク１３５への接続路を開放することができる。
【００１１】
高圧ポンプ１４５とインジェクタとの間の領域は、高圧領域と呼ばれる。フューエルタンクと高圧ポンプ１４５との間の領域は、低圧領域と呼ばれる。
【００１２】
この装置は次のように動作する。
【００１３】
吐出ポンプ１４０は、フューエルタンク１３５から高圧ポンプ１４５へ燃料を供給する。高圧ポンプ１４５は、燃料を比較的高圧まで圧縮する。通常、外部点火式内燃機関用の装置の場合には、圧力値をほぼ３０から１００barまでの値にし、自己点火式内燃機関の場合には、圧力値をほぼ１０００から２０００barまでの値にする。燃料は、高圧ポンプ１４５から逆止め弁１４８を介してレール１００に達する。ここでは、燃料は高圧下にある。
【００１４】
制御装置１１５の制御信号に依存して、インジェクタ１１０は、レールと個々の燃焼室との間の接続路を開放する。従って、噴射開始、噴射終了、そして個々の燃焼室への燃料配分噴射量も、制御装置１１５によって制御される。
【００１５】
吐出ポンプと高圧ポンプとの間で、高すぎる燃料圧が形成された場合、制限弁１５０がフューエルタンクへの接続路を開放する。
【００１６】
高圧領域、とりわけレール１００内の圧力は、圧力センサ１２０によって検出される。この圧力値Ｐに依存して、制御装置はインジェクタ１１０のための制御信号を計算する。さらに、この信号は、圧力調整のためにも使用される。すなわち、圧力調整弁１３０を開閉することによって、レール内の圧力Ｐを所定の値に調節することができる。
【００１７】
インジェクタの制御は、回転数、所望の燃料量ＱＫ及び高圧領域内の圧力Ｐに依存して行われる。
【００１８】
高圧ポンプ１４５と内燃機関との間に回転数結合を有するコモンレール装置では、回転数が低い場合及び/又は大量の燃料量がある場合に、問題が発生する。この問題とは、望ましくないことに、レール内の圧力が、噴射中に下がってしまう、ということである。このような装置では、高圧ポンプ１４５は、内燃機関に結合されており、直接的に又は変速装置を介して内燃機関によって駆動される。問題の原因は、この領域における高圧ポンプの吐出率の低さ、ならびに圧力調節に必要な圧力調整弁１３０の閉鎖の遅れである。原理的には、レールの容積を拡大することによって圧力降下を制限することができる。しかし、これはまたレール内の圧力ダイナミック特性の劣化、とりわけスタート時の圧力形成における圧力ダイナミックの劣化を引き起こす。
【００１９】
図２には、より詳細に圧力調整部を図示してある。すでに図１で説明した部品装置は同じ参照記号で示してある。
【００２０】
調整器２００は圧力調整弁１３０に制御信号を供給する。この圧力調整器２００は結合点２０５の制御信号を処理する。この結合点２０５には、負の符号の付いた圧力センサ１２０の出力信号ＰＩと正の符号の付いた制御部２１０の出力信号ＰＳとが供給される。
【００２１】
制御部２１０は、回転数センサ１２２の信号Ｎ及び燃料量プリセット１２４の信号ＱＫを処理する。この制御部２１０は、インジェクタ１１０の出力段２１５に信号を供給する。この出力段２１５は、インジェクタ１１０への制御信号を供給する。出力段２１５への制御信号は、さらに出力段２２０にも供給される。この出力段２２０も圧力調整弁１３０に信号を供給する。
【００２２】
この装置は、次のように動作する。まず、制御部２１０によって予め設定される目標値ＰＳと、圧力センサ１２０から供給される実際値ＰＩとが比較され、調整器２００が圧力調整弁１３０に供給するための制御信号を計算する。この信号に依存して、圧力調整弁は、所定の位置をとる。圧力調整弁のこの所定の位置に依存して、レール１００内で相応の圧力が形成される。この圧力が圧力センサ１２０によって検出され、再び結合点２０５に供給される。
【００２３】
さらに、制御部２１０は、出力段２１５に、インジェクタ１１０に供給するための制御信号を供給する。この制御信号は出力段２２０にも到達し、この出力段２２０もまた圧力弁１３０に制御信号を供給する。
【００２４】
これは、インジェクタ１１０のうちの１つが噴射するように制御されるやいなや、同時に圧力調整弁１３０が圧力を上昇させるように制御される、ということを意味する。
【００２５】
図３には、時間ｔ上にプロットされた異なる信号が示されている。図３のａには圧力Ｐが、図３のｂにはインジェクタのための制御信号が、図３のｃには圧力調整弁の変位Ｈが示されている。通常の制御においては、実線で記された曲線が現れる。
【００２６】
図３のａには、一点鎖線によって、圧力Ｐに対する目標値ＰＳが記入されている。この一点鎖線に平行な一点鎖線によって、調整範囲が示されている。この調整範囲は、２つの垂直な矢印によって示されている。圧力が目標値ＰＳより大きくなるやいなや、圧力調整弁が開放され、減圧が行われる。圧力が、調整範囲の下側に降下するやいなや、圧力調整弁は、閉鎖され、増圧が可能になるように制御される。
【００２７】
時点ｔ１までは圧力調整が行われ、圧力は通常その目標値ＰＳである。調整動作中に、圧力調整弁は、結果的に圧力がその目標値ＰＳになるような位置を圧力調整弁がとるように、圧力調整器２００によって制御される。
【００２８】
図３ｂの相応の信号によって示されているように、時点ｔ１でインジェクタの制御が行われると、噴射のために圧力が降下する。調整偏差の増大に応じて、圧力調整器２００が応答し、圧力調整弁１３０を閉鎖の方向に制御する。圧力が調整範囲を下回るやいなや、圧力調整器２００は、結果的に圧力調整弁を完全に閉鎖する信号を送出する。これによって、短い遅延時間の後で、弁ニードルが閉鎖位置の方へ動く。弁ニードルは、その慣性及びコイルのインダクタンスのせいで、この運動のために若干の時間を必要とするのである。この時間中に圧力はさらに降下する。
【００２９】
圧力調整弁１３０が完全に閉鎖されたかもしくは噴射が終了した時点ｔ２で、圧力は再び上昇する。圧力値が時点ｔ３で再び調整範囲に到達するやいなや、圧力調整器２００はアクティブになり、圧力がその目標値ＰＳにとどまるように弁ニードルを調整する。
【００３０】
圧力降下を小さくするために、次のことを提案する。すなわち、時点ｔ１で、インジェクタの制御と同時に、圧力形成させる位置に圧力調整弁１３０がすぐに移行するように、圧力調整弁１３０を制御することを提案する。これは、使用可能な最大エネルギーを圧力調整弁１３０に供給することを意味している。このような制御においては、圧力及び弁ニードルの変位Ｈに対して破線で示された曲線が生じる。
【００３１】
圧力はそれほど大きく降下しないし、弁ニードルははるかに迅速にその新しい位置に到達する。圧力形成の際、圧力は、より早い時点ｔ４で圧力調整範囲に到達する。フューエルタンクに流れる燃料量ははるかに少なく、これにより圧力降下は小さくなる。圧力の目標値にはるかに迅速に再び到達する。
【００３２】
本発明の方法は、アナログ的にインジェクタと圧力調整弁１３０とを同時に制御することによって実現される。本発明をデジタル的に実施すれば、とりわけ有利である。このようにデジタル的に実施する実施形態を図４に図示する。
【００３３】
図４のａには、圧力調整弁１３０を制御するためのプログラムが図示されている。第１のステップ４００で、例えば回転数Ｎ及び噴射される燃料量ＱＫのような異なる動作特性量に基づく目標値ＰＳ＊を出力する。回転数信号としては、センサの信号が使用される。このセンサは内燃機関及び/又は噴射装置の回転数を使用する。噴射装置の回転数は、高圧ポンプを駆動する回転数に相応する。圧力目標値のための値ＰＳ＊は、有利には、この値と、場合によっては他の量とに依存して、特性マップに格納される。
【００３４】
続く質問ステップ４１０で、回転数が目標値ＮＳより大きいか又は等しいか質問される。イエスの場合にはステップ４２０でインジェクタ１１０が制御される。質問ステップ４１０で、回転数が目標値より小さいと識別されると、ステップ４３０で、回転数Ｎと噴射される燃料量ＱＫとの関数Ｆとして生じる値ΔＰが算出される。続くステップ４４０で、圧力調整器１３０のための目標値ＰＳが、値ＰＳ＊と値ΔＰとを加算することによって算出される。続いて、ステップ４５０で、圧力調整弁１３０の制御が行われる。次いでステップ４２０で、インジェクタ１１０の制御が行われる。
【００３５】
有利な実施例では、圧力調整弁の制御は時点ｔ０に行われる。この時点ｔ０は、所定の遅延時間の分だけ時点ｔ１より前の時点である。この時点ｔ１にインジェクタ１１０の制御が行われる。この遅延時間は、圧力調整弁が、閉鎖状態にあるように選択される。この閉鎖状態は、噴射が開始される時に圧力形成を可能にする。
【００３６】
インジェクタの制御と同時に圧力調整弁の制御が行われる場合、より迅速な圧力形成を行うことができる。なぜなら、さもないと圧力が降下してやっとはじめて制御が行われるからである。圧力調整弁の制御が、所定の遅延時間の分だけインジェクタ１１０の制御より以前に行われる場合、圧力形成をすでに噴射開始の時点で行うことができる。これは、圧力が降下しない、もしくはほんのすこしだけしか降下しないことを意味する。
【００３７】
ステップ４３０と４４０とを本発明の実施形態から削除してもよい。この簡素化された実施形態では、インジェクタと同時に圧力調整弁１３０の制御が行われるか、もしくは相応の遅延時間の分だけインジェクタより前に圧力調整弁１３０の制御が行われる。
【００３８】
回転数が目標値ＮＳよりも小さい場合にのみ圧力調整弁１３０の制御が行われる。回転数が上昇するとポンプの吐出率が大きくなるため圧力降下が比較的小さくなるので、回転数が目標値ＮＳよりも高い場合には圧力調整弁１３０の早めの制御は必要ない。従って、圧力調整弁１３０の切換動作は、弁へのより大きい負荷を引き起こし、これによりさらに高価な材料部品の使用が必要となるので、本発明の方法では、所定の回転数値ＮＳ以上では圧力調整弁１３０の切換動作を行わない。
【００３９】
ステップ４３０及び４４０では、低い回転数による圧力降下を補償するために、本来の目標値ＰＳ＊に値ΔＰを加算することによって圧力目標値を大きくする。この値は、平均圧力がほぼ圧力目標値ＰＳ＊になるような値の分だけ高められるのである。圧力が噴射量ＱＫ及び回転数に依存する値ΔＰだけ高められると、とりわけ有利である。この値（ΔＰ）は、噴射中の圧力降下の半分の値に相応するように選択される。
【００４０】
図５は、目標値に値ΔＰの分だけ加算した場合の圧力Ｐの経過をプロットした線図である。 ＰＳ＊によって所望の圧力が記されている。時点ｔ５で圧力はＰＳ＊＋ + ΔＰの値に調整されている。時点ｔ６で噴射がスタートし圧力は降下する。噴射は時点ｔ７に終了する。その後、圧力は再び上昇し、 ＰＳ＊＋ + ΔＰになる。
【００４１】
図４のｂは、本発明の別の実施形態である。第１のステップ４６０で目標値ＰＳが設定される。第２のステップ４６５で実際値ＰＩが検出される。続くステップ４７０で、少なくとも回転数Ｎの関数Ｆとして値Ｄが設定される。続く質問ステップ４８０でＰＳからＰＩを減算した差の値が値Ｄより大きいかが質問される。ノーであるならば、ステップ４６０にあらためて戻る。イエスならば、これは、圧力実際値ＰＩが、差異値Ｄよりも大きく目標値ＰＳから逸脱していることを意味する。このイエスの場合、ステップ４９０で切換動作に切り替えられる。これは、圧力調整弁１３０が、その閉鎖状態に移行し、圧力上昇できるように制御されることを意味する。切換動作から調整動作への切り替え又は調整動作から切換動作への切り替えのための閾値は、回転数に依存して可変的に設定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】コモンレール装置の概略的なブロック図である。
【図２】圧力調整部の概略的なブロック図である。
【図３】時間ｔ上にプロットされた様々な信号を示す線図である。
【図４】本発明の方法を明瞭に示すためのフローチャートである。
【図５】時間ｔ上にプロットされた圧力を示す線図である。
【符号の説明】
１００  レール
１１０  インジェクタ
１１５  制御装置
１２０  圧力センサ
１２２  回転数センサ
１２４  燃料量プリセット
１３０  圧力調整弁
１３５  フューエルタンク
１４０  吐出ポンプ
１４５  高圧ポンプ
１４８  逆止め弁
１５０  制限弁
２００  調整器
２０５  結合点
２１０  制御部
２１５  出力段
２２０  出力段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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