(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の制御方法であって、噴射過程が少なくとも2つの部分噴射に分割されており、
少なくとも1つの制御部に基づいて噴射過程が設定され、
該噴射過程は前記複数の部分噴射の連続からなり、
充電収支部および量収支部が、前記複数の部分噴射の最大可能数を設定し、
前記充電収支部は、部分噴射の最大可能数を最大許容損失電力に基づいて設定し、
前記量収支部は、部分噴射の最大可能数を高圧ポンプの最大搬送量に基づいて設定し、
前記複数の部分噴射に、動作状態に依存して種々異なる優先度を割り当て、
前記複数の部分噴射が前記最大可能数を越える場合には、前記複数の部分噴射の一部を前記優先度に依存して、前記最大可能数を越えないように中止する、
ことを特徴とする制御方法。
【請求項２】
前記部分噴射を制御電圧、および/または制御電圧が依存する少なくとも1つのパラメータに依存して設定する、請求項１記載の制御方法。
【請求項３】
蓄電素子の電荷を表すパラメータが閾値より小さい場合、可能な部分噴射の数を1にセットする、請求項２記載の制御方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項記載の方法を実施するための装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の制御方法および制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
燃料噴射のためのシステムでは、１動作サイクルおよび内燃機関の１シリンダ当たりで複数の部分噴射がしばしば行われる。ここでは少なくとも１つの主噴射と少なくとも１つの予噴射および／または少なくとも１つの後噴射とが区別される。ここで噴射が異なればそれが満たす目的も非常に異なる。予噴射はノイズ低減および／またはトルク上昇に用いられる。排ガス後処理と関連して後噴射が必要であり、後噴射は例えば粒子フィルタを有するシステムにおいて排ガス中の温度上昇を引き起こす。さらに後噴射によって炭化水素がもたらされ、この炭化水素はＮＯｘ触媒機で反応する。
【０００３】
通常は部分噴射、とりわけ後噴射と予噴射は所定の駆動状態でだけ行われる。従って例えば粒子フィルタ再生の際には、排ガスを加熱するために用いる後噴射が数分の短時間の間だけ、走行距離で数千ｋｍごとに必要である。また予噴射は所定の回転数でだけ行われる。
【０００４】
種々の部分噴射についてのこれらの要求は、それぞれの噴射システムの種々の周辺条件と対立するものである。なぜならそれぞれ可能な部分噴射を制限しなければならないからである。このような制限はたとえな電気的または液圧的な形式とすることができる。例えば噴射を制御する出力段に基づき、噴射を所定の間隔で所定の順序でだけ行うことができる。液圧的作用とは、例えばＣＲシステム（コモンレールシステム）において高圧ポンプが所定の燃料量だけ調量できるようすることである。
【０００５】
全体としてこれら周辺条件は非常に複雑である。従来のシステムでは「ワーストケース設計」が行われている。すなわち機関特性マップの各回転数領域と負荷領域に対して部分噴射ができるだけ保守的に推定される、すなわち最大で可能な部分噴射について設計されている。このことはすでに適用時に相応に考慮される。そのため多数のパラメータがそれぞれの成分のばらつきに依存する。このために、設計は個々で必要であるよりもさらに保守的になる。そのため、システムの性能能力が十分に使用されなかったり、過度に大きく構成されたりする。このことによりコスト的不利が生じる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、噴射システムの可能性、能力を最適に利用できるように構成することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、噴射過程が少なくとも２つの部分噴射に分割されており、
少なくとも１つの制御部に基づいて噴射過程が設定され、
該噴射過程は前記複数の部分噴射の連続からなり、
充電収支部および量収支部が、前記複数の部分噴射の最大可能数を設定し、
前記充電収支部は、部分噴射の最大可能数を最大許容損失電力に基づいて設定し、
前記量収支部は、部分噴射の最大可能数を高圧ポンプの最大搬送量に基づいて設定し、
前記複数の部分噴射に、動作状態に依存して種々異なる優先度を割り当て、
前記複数の部分噴射が前記最大可能数を越える場合には、前記複数の部分噴射の一部を前記優先度に依存して、前記最大可能数を越えないように中止することにより解決される。
【０００８】
【発明の実施の形態】
少なくとも１つの設定が満たされているか否かを検査し、設定検査に依存して所要のすべての部分噴射を行うか、または少なくとも１つの部分噴射を中止することによって、噴射システムの可能性を最適に利用することが補償される。それぞれの周辺条件、例えば噴射持続時間、レール圧、回転数および温度を考慮して、個々の部分噴射をイネーブルおよび／または遮断する。さらにこのアプローチによって種々異なる成分の実際の特性を考慮することができる。このことにより噴射システムの可能性をさらに良好に使用することができる。さらにアプリケーションの簡素化も可能である。
【０００９】
特に有利には、充電収支および／または量収支が満たされているか否かという設定、および／または噴射の最大数を下回っているか否かという設定を検査する。このことにより重要なパラメータを考慮することができる。
【００１０】
特に有利には部分噴射には種々異なる優先度が割り当てられている。このことにより部分噴射をその優先度に依存して中止することができる。このことにより噴射システムの重要な機能性を制限モードでも保証することができる。
【００１１】
本発明の方法の特に簡単な実現は、設定に基づいて可能な部分噴射の数を設定することにより得られる。このことによりとりわけソフトウエアと計算能力のコストを最小にすることができる。
【００１２】
特に確実なアプローチは、記憶素子のロードを表すパラメータが閾値より小さい場合に可能な部分噴射の数を１にセットすると得られる。前記の実施例で、電磁弁段ブースタコンデンサの電圧、および／または圧電段のバッファコンデンサの電圧を評価する。
【００１３】
さらなる有利な構成および改善形態は従属請求項に記載されている。
【００１４】
【実施例】
図１には、本発明の理解に必要な、高圧噴射部を有する内燃機関の燃料供給システムの構成部材が示されている。ここに示したシステムは通常はコモンレールシステムと称される。
【００１５】
本発明のアプローチを以下、ディーゼル内燃機関のコモンレールシステム（ＣＲシステム）の例で説明する。しかし本発明はこの適用に制限されるものではない。本発明は他の噴射システムでも使用することができる。とりわけ本発明は、ガソリン内燃機関を制御するためのシステム、および／または電磁弁および／または圧電アクチュエータにより燃料が噴射されるシステムにおいても適用可能である。
【００１６】
１００により燃料備蓄容器が示されている。この備蓄容器は第１のフィルタ１０５、搬送ポンプ１１０を介して第２のフィルタ手段１１５と接続されている。第２のフィルタ手段１１５から燃料は管路を介して高圧ポンプ１２５に達する。フィルタ手段１１５と高圧ポンプ１２５との間の接続管路は低圧制限弁１４５を介して備蓄容器１００と接続されている。高圧ポンプ１２５はレール１３０と接続している。このレール１３０はリザーバとも称され、燃料管路を介して種々のインジェクタ１３１とつながっている。圧力解除弁１３５を介してレール１３０は燃料備蓄容器１００と接続している。この圧力解除弁１３５はコイル１３６によって制御される。
【００１７】
高圧ポンプ１２５の出口側と圧力制御弁１３５の入口側との間の管路は高圧領域と称される。この領域では燃料は高圧下にある。高圧領域の圧力はセンサ１４０によって検出される。タンク１００と高圧ポンプ１２５との間の管路は定圧領域と称される。
【００１８】
制御部１６０は高圧ポンプ１２５に制御信号ＡＰを、インジェクタ１３１に制御信号Ａおよび／または圧力解除弁１３５に制御信号ＡＶを印加する。制御部１６０は種々のセンサ１６５の種々の信号を処理する。これらの信号は内燃機関および／または内燃機関が駆動する自動車の動作状態を表す。このような動作状態は例えば、内燃機関の回転数Ｎである。
【００１９】
この装置は次のように動作する。すなわち備蓄容器に存在する燃料が予搬送ポンプ１１０からフィルタ手段１０５および１１５を通って搬送されるように動作する。
【００２０】
低圧領域の圧力が許容できないほど高い値に上昇すると、低圧制限弁１４５が開放し、予搬送ポンプ１１０と備蓄容器１００との間の接続が開放される。
【００２１】
高圧ポンプ１２５は燃料量Ｑ１を低圧領域から高圧領域へ搬送する。高圧ポンプ１２５はレール１３０で非常に高い圧力を形成する。通常、外部点火式内燃機関に対するシステムでの圧力値は約３０から１００barであり、自己着火式内燃機関での圧力値は約１０００から２０００barが達成される。インジェクタ１３１を介して燃料を高圧下で内燃機関の個々のシリンダに調量することができる。
【００２２】
センサ１４０によってレールないし高圧領域全体の圧力Ｐが検出される。制御可能な高圧ポンプ１２５および／または圧力解除弁１３５を用いて、高圧領域の圧力が制御される。
【００２３】
予搬送ポンプ１１０として通常は電子式燃料ポンプが使用される。とりわけ実用車両で必要とされる比較的に多くの搬送量に対しては、予搬送ポンプを複数並列に接続して使用することができる。
【００２４】
図２には本発明のアプローチがフローチャートに基づいて示されている。有利には図示の機能は制御部１６０の一部である。機関制御部２００，排ガス後処理部２１０，並びに破線で示された別の制御部２２０が噴射経過要求部２３０に信号を印加する。この噴射経過要求部２３０はさらに変換部２６０と優先度マネージャ２５０に目標噴射経過を印加する。変換部２６０は最小選択部２４０に信号を供給する。最小選択部にはさらに種々異なる設定部の出力信号、すなわち例えば充電収支設定部２６２，量収支設定部２６４、噴射の最大数設定部２６６、および他の設定部の出力信号が供給される。最小選択部２４０はさらに優先度マネージャ２５０に信号を印加する。優先度マネージャ２５０はインジェクタ１３１を制御するための信号Ａを生成する。インジェクタ１３１は以下、調整器１３１と称する。
【００２５】
機関制御部は所望のトルクおよび別の駆動特性量、例えば回転数に依存して、部分噴射に対する所定の要求を設定する。とりわけ機関制御部は１つまたは服すの主噴射を設定する。この主噴射がトルク全体の大部分を規定する。さらに少なくとも１つの予噴射を要求することができる。この予噴射はトルクに貢献し、および／またはノイズ低減に用いられる。
【００２６】
排ガス後処理部２１０は所定の動作状態において、噴射に対する要求を設定する。これはとりわけ後噴射であり、排ガス後処理に用いる。さらに別の制御部２２０を設けることができ、この別の制御部は別の部分噴射を要求する。
【００２７】
この要求に基づいて、噴射経過要求部２３０は噴射経過を１サイクルの噴射全体に対して設定する。この噴射全体は、少なくとも１つの主噴射、少なくとも１つの予噴射および／または少なくとも１つの後噴射からなる。少なくとも主噴射は行われる。特別の動作状態では、１つまたは複数の予噴射を行い、選択された動作状態では１つまたは２つの後噴射を行うことが所望されることがある。さらに主噴射を同様に２つまたは複数の主噴射に分けることもできる。噴射経過要求部２３０は直接、目標噴射経過についての信号を変換部２６０および優先度マネージャ２５０に供給する。
【００２８】
変換部２６０は部分噴射の数を検出し、この数を最小選択部２４０にさらに供給する。
【００２９】
有利には２つの予噴射、１つまたは２つの主噴射および２つの後噴射が行われる。しかし本発明のアプローチは噴射をこの部分噴射に分けることに制限されるものではない。本発明は、部分噴射を有する他のシステムでも使用することができる。
【００３０】
充電収支部２６２，量収支部２６４および噴射最大数設定部２６６並びに別の設定部２６８は、満たさなければならない噴射システムの種々の周辺条件を考慮する。これらの周辺条件に基づいて、充電収支部２６２，量収支部２６４および噴射最大数設定部２６６並びに別の設定部２６８はそれぞれ最大可能部分噴射数を設定する。
【００３１】
例えばコモンレールシステムでは、高圧ポンプの最大搬送量が制限されている。このことは量収支部２６４により考慮される。瞬時の動作状態に基づき、量収支部は最大可能部分噴射数を設定する。
【００３２】
量収支部２６４は噴射を次のように制限する。すなわち噴射量、インジェクタでの制御量およびシステムでの漏れ量の和が高圧ポンプの最大搬送量を上回らないように制限する。ここで漏れ量、とりわけ高圧ポンプ１２５の漏れ量はレール圧に依存する。インジェクタの制御量はレール圧と噴射持続時間とに依存する。
【００３３】
有利には量収支部は可能な部分噴射の数を１つまたは複数の動作特性量に依存して設定する。動作特性量として、内燃機関の回転数、レール圧、所望の噴射すべき燃料量により表される負荷、および／または部分噴射の持続時間が評価される。簡単な実施形態では、数が回転数および負荷信号に依存して設定される。
【００３４】
圧電アクチュエータを備えるコモンレールシステムでは、さらに２つの部分噴射間で液圧式カプラが充電されることを保証しなければならない。
【００３５】
充電収支部２６２は周辺条件を、インジェクタの制御に用いる出力段と関連して考慮する。例えば単純に、発生しても良い最大許容損失電力を考慮する。さらに電磁弁には出力段が使用され、この出力段ではいわゆるブースタコンデンサが充電され、ブースタコンデンサの電荷が制御の開始時に電磁弁の制御に使用される。部分噴射は次の順序で発生しなければならない。すなわちこのブースタコンデンサが常に十分なエネルギーを有し、噴射を実行できるような順序で発生しなければならない。有利には充電収支部は可能な部分噴射の数を、ブースタコンデンサの充電状態および／または電圧に依存して設定する。
【００３６】
圧電アクチュエータの場合は通常はＤＣ／ＤＣコンバータが使用される。このＤＣ／ＤＣコンバータは車両の供給電圧を約２５０Ｖの比較的に高い電圧に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ自体は実質的にその出力に関して誘導性構成素子により制限されている。ここで供給するエネルギーは実質的に環境温度に依存する。
【００３７】
有利には充電収支部２６２は可能な部分噴射の数を、インジェクタを制御するための出力段の状態を表すパラメータに依存して設定する。電磁弁に対する出力段では、これは有利にはいわゆるブースタコンデンサの電圧および／または供給電圧の値である。圧電アクチュエータに対する出力段では、これは有利にはいわゆるバッファコンデンサの電圧および／または供給電圧の値である。
【００３８】
圧電アクチュエータを有するシステムでは、可能な部分噴射の数が制御装置の損失電力により制限される。この損失電力は実質的に制御電圧により決められる。制御電圧はレール圧および温度に依存する。所定の動作点では、とりわけレール圧が高く、部分噴射の数が多い場合には、制御装置に使用されるエネルギーが十分でない場合があり得る。これは加熱の結果であり得る。このことは部分噴射の数を制御電圧に依存して、および／または制御電圧の依存するパラメータに依存して制限することにより阻止される。
【００３９】
このことは設定部２６８が、部分噴射の最大可能数を制御電圧および／または制御電圧に依存するパラメータに依存して設定することを意味する。このようなパラメータは有利には少なくともレール圧および／または温度パラメータ、とりわけ燃料温度および／または環境温度である。
【００４０】
有利には部分噴射の数は特性曲線または特性マップに相応のパラメータに依存してファイルされている。
【００４１】
実施形態では、充電収支部２６２が可能な部分噴射の数を１つまたは複数の動作特性量に依存して設定する。動作特性量としてとりわけ内燃機関の回転数、内燃機関の負荷（これは例えば噴射すべき所望の燃料量により表される）、部分噴射の持続時間、温度値、蓄積素子の充電状態を表すパラメータ、所要の再充電時間および／または供給電圧を考慮する。
【００４２】
蓄積素子としてはとりわけブースタコンデンサまたはバッファコンデンサが使用される。これらコンデンサでの電圧はその充電状態を表す。再充電時間として通常は、コンデンサを所定の電圧まで再充電する時間が示される。ここでは実質的に一定のパラメータが取り扱われる。
【００４３】
これら設定部２６２から２６８はそれぞれ部分噴射の最大許容数を設定する。
【００４４】
変換部２６０により検出される目標噴射の数が、充電収支部２６２，量収支部２６４または他の収支部２６６または２６８により設定された部分噴射の数よりも大きければ、最小選択部２４０が相応の信号を優先度マネージャ２５０に供給する。
【００４５】
次に優先度マネージャ２５０は、所望の目標噴射経過から部分噴射の許容数Ｚを選択する。この数Ｚは収支部２６２から２６８により設定された数の最小数に相応する。
【００４６】
有利な実施例では、種々異なる部分噴射に異なる優先度が割り当てられている。ここで主噴射は最高の優先度を有し、後噴射は通常は最低の優先度を有する。
【００４７】
特に有利な実施形態では、優先度を動作状態に依存して設定することができる。例えば後噴射の優先度は排ガス後処理システムの状態に依存することができる。
【００４８】
有利には、優先度マネージャ２５０は、優先度の低い部分噴射を最大可能数Ｚに達するまで中止することができる。このことは、噴射経過要求部２３０が４つの部分噴射を要求し、最小選択部２４０が単に２つの部分噴射しか許容しない場合に、優先度マネージャ２５０が２つの部分噴射を中止することを意味する。ここでは最低位の優先度を有する部分噴射が中止される。
【００４９】
圧電アクチュエータを制御する場合には、充電時に電荷が圧電セラミックに流れ、放電時に再びバッファコンデンサに戻る。このときＤＣ／ＤＣ変換器により後充電されたエネルギーは消失する。この後充電は任意に高速に行うことはできない。アクチュエータの確実な開放および／または閉鎖を保証するためには最小電圧が必要である。
【００５０】
充電収支部２６２の特に有利な構成が図３にフローチャートとして示されている。各調量サイクルの前に、バッファコンデンサに蓄積された電荷量が部分噴射の要求される最大数に対して十分であるか否かが検査される。既存のエネルギーが十分でなければ、少なくとも最高優先度を有する部分噴射の実行されることが保証される。これは通常の場合は主噴射である。
【００５１】
第１のステップ３００でバッファコンデンサの電圧Ｕが検出される。ステップ３１０でこの電圧が閾値ＳＷと比較される。電圧Ｕが閾値ＳＷより小さければ、ステップ３２０で可能な部分噴射の数Ｚが１にセットされる。このことにより、少なくとも最高優先度を有する部分噴射（これは通常の場合は主噴射である）を実行できるようになる。閾値ＳＷは、少なくともこの制御に対して十分であるように選択される。
【００５２】
電圧Ｕが閾値ＳＷより大きければ、ステップ３３０で数Ｚが最大値ＺＭより小さいか否かが検査される。この最大値ＺＭは可能な部分噴射の最大数に相応する。これは数Ｚがステップ３４０で１だけ高められた場合である。
【００５３】
問い合わせ部３３０が、数Ｚが最大値に相応することを識別するか、またはステップ３２０と３４０につながれば、数Ｚが最小値選択部２４０に引き渡される。
【００５４】
このことは、電圧Ｕが閾値ＳＷより小さいことが識別されると、部分噴射の数が直ちに１に制限されることを意味する。続いて電圧Ｕが閾値ＳＷより大きいことが識別されると、各噴射サイクルで可能部分噴射数Ｚが最大数ＺＭに再び達するまで高められる。
【００５５】
このように部分噴射を直ちに制限することの利点は、部分噴射の数が可能な数の確実な状態によって近似されることである。数が緩慢に減分されることになれば、不確実な状態が生じる。なぜなら、１つだけ減分された部分噴射の数に対してエネルギーが十分であるか否かが保証されないからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】いわゆるコモンレール噴射システムの概略図である。
【図２】本発明の方法を説明するためのブロック図である。
【図３】特別な実施例のフローチャートである。
【符号の説明】
１００  燃料備蓄容器
１１０  予搬送ポンプ
１１５  フィルタ手段
１２５  高圧ポンプ
１３０  レール
１３５  圧力解除弁
１４０  センサ
１６０  制御部
１６５  センサ
【図１】
0004243071.tif 000002
【図２】
0004243071.tif 000003
【図３】
0004243071.tif 000004