(57)【要約】  第１のモードまたは第２のモードのいずれかにおいてエンジンを制御する方法であって、前記第１のモードにおいて、前記エンジンは第１の燃料によって燃料供給され、前記第２のモードにおいて、前記エンジンは前記第１の燃料および第２の燃料の混合物によって燃料供給され、前記方法は、前記エンジンをまず前記第１のモードで動作するようにプログラミングする工程と、複数の第１の変数を繰り返し感知し、各感知された第１の変数の測定値を入手し、前記各感知された第１の変数の測定値に応じて、第１の入力信号を放出する工程と、複数の噴射装置制御信号を含む第１の出力信号を前記第１の入力信号に応じて放出させ、前記エンジンに供給される前記第１の燃料の量を制御する工程と、動作モードを前記第２のモードに切り換える工程と、前記噴射装置制御信号のうち１つ以上を選択して第１の変形信号を生成する工程であって、前記第１の変形信号は、前記エンジンに供給される第１の燃料の量を決定する工程と、第２の計算信号を生成する工程であって、前記第２の計算信号は、前記エンジンに供給される前記第２の燃料の量を決定する工程とを含むことを特徴とする方法。【選択図】図１
2012520418.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１のモードまたは第２のモードのいずれかにおいてエンジンを制御する方法であって、前記第１のモードにおいて、前記エンジンは第１の燃料によって燃料供給され、前記第２のモードにおいて、前記エンジンは前記第１の燃料および第２の燃料の混合物によって燃料供給され、前記方法は、
前記エンジンをまず前記第１のモードで動作するようにプログラミングする工程と、
複数の第１の変数を繰り返し感知し、各感知された第１の変数の測定値を入手し、前記各感知された第１の変数の測定値に応じて、第１の入力信号を放出する工程と、
複数の噴射装置制御信号を含む第１の出力信号を前記第１の入力信号に応じて放出させ、前記エンジンに供給される前記第１の燃料の量を制御する工程と、
動作モードを前記第２のモードに切り換える工程と、
前記噴射装置制御信号のうち１つ以上を選択して第１の変形信号を生成する工程であって、前記第１の変形信号は、前記エンジンに供給される第１の燃料の量を決定する工程と、
第２の計算信号を生成する工程であって、前記第２の計算信号は、前記エンジンに供給される前記第２の燃料の量を決定する工程とを含むことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記噴射装置制御信号のうち１つ以上を選択して第１の変形信号を生成する工程は、電源スイッチを用いて前記噴射装置制御信号のうち１つ以上を選択する工程を含むことを特徴とする、請求項１に記載のエンジンを制御する方法。
【請求項３】
前記エンジンは、前記第１の燃料を圧力下において前記エンジンの噴射装置に供給するポンプと、前記ポンプから前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を示す第２の出力信号を生成する圧力センサとをさらに含み、
前記噴射装置制御信号のうち１つ以上を選択して第１の変形信号を生成する工程は、
前記圧力センサからの前記第２の出力信号を変形する工程と、
前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力の変化を発生させる工程と、
前記圧力の変化に起因する、前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の量の差異を計算する工程と、
前記第１の出力信号から前記噴射装置制御信号のうち１つ以上を選択して、前記第１の変形信号を生成する工程と、を含み、
前記第１の変形信号は、前記第１の燃料の差異に連動して、前記エンジンに供給される前記第１の燃料の量を決定し、前記第２の計算信号は、前記エンジンに供給される前記第２の燃料の量を決定することを特徴とする、請求項１または２に記載のエンジンを制御する方法。
【請求項４】
前記エンジンが前記第１のモードであるときに、前記第１の燃料を前記エンジンに流入させるタイミングを前記第１の入力信号に応じて制御する工程と、
前記エンジンが前記第２のモードで動作しているときに、前記第１の燃料および前記第２の燃料双方を前記エンジンに流入させるタイミングを、前記第１の変形信号および前記第２の計算信号に応じて制御する工程とをそれぞれさらに含むことを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載のエンジンを制御する方法。
【請求項５】
前記エンジンが前記第１のモードで動作していた場合に前記エンジンに供給されたであろう第１の量の第１の燃料の熱含有量を計算する工程と、
前記エンジンが前記第２のモードで動作している場合に前記エンジンに供給される第２の量の第１の燃料の熱含有量を計算する工程と、
前記第１の量の第１の燃料の前記熱含有量と、前記第２の量の第１の燃料の前記熱含有量とを比較して、エネルギー欠損を計算する工程と、
前記エンジンが第２のモードで動作しているときに、前記エネルギー欠損を補償するために前記エンジンに供給されるべき第２の燃料の必要量を計算する工程とをさらに含むことを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載のエンジンを制御する方法。
【請求項６】
前記第１の入力信号それぞれに対応する未変形の信号を第１のＥＣＵに返送する工程をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれか一項に記載のエンジンを制御する方法。
【請求項７】
エンジンを制御する方法であって、
複数の第１の変数を繰り返し感知し、各感知された第１の変数の測定値を取得し、前記各感知された第１の変数の測定値に応じて、第１の入力信号を放出する工程と、
前記第１の入力信号に応じて第１の出力信号を放出させて、前記エンジンに供給される第１の燃料の量を制御する工程と、
燃料圧力センサにより、ポンプを介して前記エンジンの噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を感知し、前記第１の燃料の前記圧力に応じて第２の出力信号を放出する工程と、
エンジン制御装置により、前記第２の出力信号を変化させて、前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を変化させる工程と、を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
第１のモードおよび第２のモードを含む複数の異なるモードで動作するエンジンの制御デバイスであって、前記第１のモードにおいて、前記エンジンへの燃料供給は、実質的に全て第１の燃料によって行われ、前記第２のモードにおいて、前記エンジンは、前記第１の燃料および第２の燃料の混合物によって燃料供給され、前記制御デバイスは、
前記エンジンが前記第１のモードで動作しているときに、前記エンジン内への第１の燃料の流れを決定する第１の出力信号を放出する第１のエンジン制御装置（ＥＣＵ）であって、前記第１の出力信号は、複数の噴射装置制御信号を含む、第１のエンジン制御装置（ＥＣＵ）と、
前記第１のＥＣＵに動作可能に接続され、前記第１の出力信号を傍受する第２のＥＣＵと、を含み、
前記第２のＥＣＵは、前記エンジンが前記第２のモードで動作しているときに、前記噴射装置制御信号のうち１つ以上を選択して、第１の変形信号および第２の計算信号を生成し、前記第１の変形信号は、前記エンジンに供給される第１の燃料の量を決定し、前記第２の計算信号は、前記エンジンに供給される第２の燃料の量を決定することを特徴とする制御デバイス。
【請求項９】
前記第２のＥＣＵは、前記複数の噴射装置制御信号のうち１つ以上を選択するように動作可能な電源スイッチをさらに含むことを特徴とする、請求項８に記載の制御デバイス。
【請求項１０】
前記エンジンは、
前記第１の燃料を圧力下において前記エンジンの噴射装置に供給するポンプと、
前記ポンプを介して前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を示す第２の出力信号を生成する圧力センサとをさらに含み、
前記エンジンが前記第１のモードで動作しているときに、前記第１のＥＣＵは、前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を、前記第２の出力信号に応じて事前プログラムされた態様で変化させるように前記ポンプを制御し、
前記エンジンが前記第２のモードで動作しているときに、前記第２のＥＣＵは、前記第２の出力信号を変形させ、前記第２のＥＣＵは、前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力の変化を、前記変形された第２の出力信号に従って発生させるように前記ポンプを動作させ、前記第１の変形信号の継続時間にわたる前記燃料圧力の変化は、前記エンジンに供給される前記第１の燃料の量の差異と連動し、
前記第１の変形信号は、前記第１の燃料の差異と連動して、前記エンジンに供給される前記第１の燃料の量を決定し、前記第２の計算信号は、前記エンジンに供給される前記第２の燃料の量を決定することを特徴とする、請求項８または請求項９に記載の制御デバイス。
【請求項１１】
前記エンジンが前記第１のモードで動作していた場合に、前記エンジンに供給されたであろう第１の量の第１の燃料の熱含有量と、前記エンジンが前記第２のモードで動作しているときに、前記エンジンに供給される第２の量の第１の燃料の熱含有量とを計算する計算器と、
前記第１の量の第１の燃料の前記熱含有量と、前記第２の量の第１の燃料の前記熱含有量との間の差を比較する比較器とをさらに含み、
前記計算器は、前記エンジンが前記第２のモードで動作しているときに、前記エンジンに供給されるべき必要な量の第２の燃料を計算し、前記第２の量の第１の燃料および前記量の第２の燃料の熱含有量全体が前記第１の量の第１の燃料の前記熱含有量と確実に実質的に同じとすることを特徴とする、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の、エンジンの制御デバイス。
【請求項１２】
前記第２のＥＣＵは、前記エンジンが前記第１のモードまたは前記第２のモードのいずれかで動作しているときに、前記第１の出力信号を未変形の形態で前記第１のＥＣＵに返送する信号返送器をさらに含むことを特徴とする、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の制御デバイス。
【請求項１３】
エンジンの制御デバイスであって、
前記エンジンは、第１の燃料を圧力下において前記エンジンの噴射装置に供給するポンプと、
前記ポンプを介して前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を示す第２の出力信号を生成する圧力センサと、
エンジン制御装置（ＥＣＵ）とを含み、
前記エンジン制御装置（ＥＣＵ）は、前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を、前記第２の出力信号に応じて事前プログラムされた態様で変化させるように前記ポンプを制御し、
前記制御デバイスは、前記ＥＣＵおよび前記圧力センサに接続され、前記ＥＣＵが前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を前記第２の変形出力信号に応じて変化させるように前記ポンプを動作させるように、前記第２の出力信号を変形させることを特徴とする、制御デバイス。
【請求項１４】
前記第２のＥＣＵは、変形回路を含み、前記変形回路は、前記圧力センサからの前記第２の出力信号を受信するように前記圧力センサに電気的に接続され、かつ、前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を変化させるように、第２の変形出力信号を生成することを特徴とする、請求項１０または１４に記載の制御デバイス。
【請求項１５】
請求項９〜１５のいずれか一項に記載の制御デバイスを含むエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、方法と、エンジンを制御するための制御デバイスとに関し、特に、かつ非限定的に、二元燃料コモンレールディーゼルエンジンを制御する方法と、このようなエンジンを制御するためのデバイスとに関する。
【背景技術】
【０００２】
いわゆる二元燃料動作と呼ばれる、ディーゼル燃料および天然ガスの混合物でディーゼルエンジンを動作させることが公知である。
【０００３】
二元燃料ディーゼルエンジンの場合、車両操作者にとって複数の有意な恩恵が可能となる。例えば、操作コストの低減（天然ガスは歴史的にディーゼル燃料よりも安価であったため）、排ガスレベルの低下および動作範囲の拡大などである。
【０００４】
二元燃料エンジンにおいては、適切な量の天然ガスをエンジンに供給しつつ、エンジンに供給されるディーゼル燃料の量を低減することで、エンジン出力全体が実質的に不変となるようにする必要がある。
【０００５】
ディーゼルエンジンでは、エンジンシリンダへのディーゼル燃料の供給および測定のために、燃料噴射ポンプが用いられている。
【０００６】
その結果、エンジンに供給されるディーゼル燃料の量を低減するための基本技術としては、噴射事象の継続時間を低減する技術と、燃料噴射圧を低減する技術との２つがある。
【０００７】
ほとんどのディーゼルエンジンは今やエンジン制御装置（ＥＣＵ）によって電子的に制御されているため、従来は、噴射事象を低減するアプローチを用いた方が容易であった。このアプローチの方が簡単な理由は、ディーゼル燃料圧力の生成は従来は機械的手段によって達成されていたため、燃料圧力を変化させるためには、さらなるハードウェアが必要となり、そのためシステム複雑度が増す原因となるからである。
【０００８】
近年、エンジン製造業者は、より厳格化される排ガス規制を満たすために、ディーゼルエンジン中の燃料噴射のためのコモンレール技術を用いてきている。
【０００９】
コモンレールディーゼル噴射システムは、分配型燃料噴射ポンプ型システムよりもずっと高い燃料圧力で動作し、典型的には１３５０〜１７５０バールで動作する。このような燃料圧力増加と噴射装置技術（例えば、圧電駆動および多孔ノズル）の発展とが相まって、タイミング制御およびエンジンへの燃料供給量の制御をエンジン製造業者がより厳密に行うことが可能となっている。
【００１０】
このように、エンジンへの燃料をより高精度に計測することが可能となったため、排ガス規制（例えば、ＥｕｒｏＩＩＩ、ＥｕｒｏＩＶおよびＥｕｒｏＶ）によって課されている厳しい排ガスレベルをエンジンが満たすことが可能となっている。
【００１１】
個々の噴射事象のタイミングおよび量のより高精度の制御が可能となったことに加え、噴射装置技術および電子制御ハードウェアの開発により、エンジン製造業者は、複数の噴射事象のシーケンスを含む噴射戦略を作成することが可能となっている。
【００１２】
例えば、１つの一般的に用いられている戦略においては、まず先立ち噴射を行った後に主要噴射を行い、最後に後噴射を行う。その結果、ディーゼル燃料の送達を個々のエンジンサイクルを通じてより高精度に達成することが可能となる。
【００１３】
複数の噴射事象により、燃焼事象をより高度に制御しつつ、粒子形成の低減およびＮＯｘ排出のの低減も可能となる。
【００１４】
複数の噴射事象の利用が多くのコモンレールエンジン製造業者によって採用されており、実際、エンジンサイクルあたり３回よりも多くの噴射事象を用いたコモンレールシステムが利用されている。
【００１５】
コモンレール技術が利用されるようになった結果、旧型の分配形式噴射ポンプ技術を備えたエンジンの場合よりも、燃料噴射事象はずっと短縮されている。
【００１６】
コモンレールエンジンを二元燃料動作用に転換する場合、噴射事象の継続時間の短縮はずっと困難となる。なぜならば、これらの個々の噴射事象はすでに、例えばマイクロ秒オーダーまで、極めて短縮されているからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
これらの噴射事象の継続時間の短縮に関連する問題とは、噴射装置信号の傍受と、上記信号のリアルタイム処理と、より短い継続時間の変形信号の生成および噴射装置への送信とを行うことができるよう、第２のＥＣＵ内の処理能力を大幅に上げる必要が有る点である。このように処理能力を大幅に上げる必要がある場合、二元燃料転換のコストおよび複雑度が大幅に増し、場合によっては、このようなアプローチは実行不可能となる。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の第１の側面によれば、第１のモードまたは第２のモードのいずれかにおいてエンジンを制御する方法であって、前記第１のモードにおいて、前記エンジンは第１の燃料によって燃料供給され、前記第２のモードにおいて、前記エンジンは前記第１の燃料および第２の燃料の混合物によって燃料供給され、前記方法は、
前記エンジンをまず前記第１のモードで動作するようにプログラミングする工程と、
複数の第１の変数を繰り返し感知し、各感知された第１の変数の測定値を入手し、前記各感知された第１の変数の測定値に応じて、第１の入力信号を放出する工程と、
複数の噴射装置制御信号を含む第１の出力信号を前記第１の入力信号に応じて放出させ、前記エンジンに供給される前記第１の燃料の量を制御する工程と、
動作モードを前記第２のモードに切り換える工程と、
前記噴射装置制御信号のうち１つ以上を選択して第１の変形信号を生成する工程であって、前記第１の変形信号は、前記エンジンに供給される第１の燃料の量を決定する工程と、
第２の計算信号を生成する工程であって、前記第２の計算信号は、前記エンジンに供給される前記第２の燃料の量を決定する工程とを含むことを特徴とする方法が提供される。
【００１９】
上記噴射装置制御信号のうち１つ以上を選択することにより上記第１の出力信号を変形することの利点として、既存のＥＣＵ技術を用いて上記方法を実行することが可能となる点がある。この技術の場合、１つ以上噴射装置制御信号のみが選択され、上記信号のリアルタイム処理は不要であるため、処理能力のいかなる有意な増加も必要としない。
【００２０】
上記方法のさらなる利点として、上記方法は、上記第１の出力信号が３つ以上の噴射装置制御信号を含む用途に容易に利用可能である点がある。実際、上記方法は、任意の数の噴射装置制御信号を有する用途に適用可能であると考えられる。
【００２１】
必要に応じて、前記噴射装置制御信号のうち１つ以上を選択して第１の変形信号を生成する工程は、電源スイッチを用いて前記噴射装置制御信号のうち１つ以上を選択する工程を含んでもよい。
【００２２】
上記噴射装置制御信号のうち１つ以上を高精度に選択可能とするためには、上記選択方法は、高信号周波数で動作可能である必要がある。
【００２３】
これは、上記電源スイッチによって達成される。上記電源スイッチは、ＭＯＳＦＥＴスイッチ回路または他の高速応答電子電源スイッチの形態をとり得る。
【００２４】
必要に応じて、前記エンジンは、前記第１の燃料を圧力下において前記エンジンの噴射装置に供給するポンプと、前記ポンプから前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を示す第２の出力信号を生成する圧力センサとをさらに含み、
前記噴射装置制御信号のうち１つ以上を選択して第１の変形信号を生成する工程は、
前記圧力センサからの前記第２の出力信号を変形する工程と、
前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力の変化を発生させる工程と、
前記圧力の変化に起因する、前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の量の差異を計算する工程と、
前記第１の出力信号から前記噴射装置制御信号のうち１つ以上を選択して、前記第１の変形信号を生成する工程と、を含み、
前記第１の変形信号は、前記第１の燃料の差異に連動して、前記エンジンに供給される前記第１の燃料の量を決定し、前記第２の計算信号は、前記エンジンに供給される前記第２の燃料の量を決定する。
【００２５】
必要に応じて、前記エンジンが前記第１のモードであるときに、前記第１の燃料を前記エンジンに流入させるタイミングを前記第１の入力信号に応じて制御する工程と、
前記エンジンが前記第２のモードで動作しているときに、前記第１の燃料および前記第２の燃料双方を前記エンジンに流入させるタイミングを、前記第１の変形信号および前記第２の計算信号に応じて制御する工程を含む。
【００２６】
必要に応じて、前記エンジンが前記第１のモードで動作していた場合に前記エンジンに供給されたであろう第１の量の第１の燃料の熱含有量を計算する工程と、
前記エンジンが前記第２のモードで動作している場合に前記エンジンに供給される第２の量の第１の燃料の熱含有量を計算する工程と、
前記第１の量の第１の燃料の前記熱含有量と、前記第２の量の第１の燃料の前記熱含有量とを比較して、エネルギー欠損を計算する工程と、
前記エンジンが第２のモードで動作しているときに、前記エネルギー欠損を補償するために前記エンジンに供給されるべき第２の燃料の必要量を計算する工程とをさらに含む。
【００２７】
必要に応じて、前記第１の入力信号それぞれに対応する未変形の信号を第１のＥＣＵに返送する工程をさらに含む。
【００２８】
本発明の第２の側面によれば、エンジンを制御する方法であって、
複数の第１の変数を繰り返し感知し、各感知された第１の変数の測定値を取得し、前記各感知された第１の変数の測定値に応じて、第１の入力信号を放出する工程と、
前記第１の入力信号に応じて第１の出力信号を放出させて、前記エンジンに供給される第１の燃料の量を制御する工程と、
燃料圧力センサにより、ポンプを介して前記エンジンの噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を感知し、前記第１の燃料の前記圧力に応じて第２の出力信号を放出する工程と、
エンジン制御装置により、前記第２の出力信号を変化させて、前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を変化させる工程とを含むことを特徴とする方法が提供される。
【００２９】
本発明の第３の側面によれば、第１のモードおよび第２のモードを含む複数の異なるモードで動作するエンジンの制御デバイスであって、前記第１のモードにおいて、前記エンジンへの燃料供給は、実質的に全て第１の燃料によって行われ、前記第２のモードにおいて、前記エンジンは、前記第１の燃料および第２の燃料の混合物によって燃料供給され、前記制御デバイスは、
前記エンジンが前記第１のモードで動作しているときに、前記エンジン内への第１の燃料の流れを決定する第１の出力信号を放出する第１のエンジン制御装置（ＥＣＵ）であって、前記第１の出力信号は、複数の噴射装置制御信号を含む、第１のエンジン制御装置（ＥＣＵ）と、
前記第１のＥＣＵに動作可能に接続され、前記第１の出力信号を傍受する第２のＥＣＵと、を含み、
前記第２のＥＣＵは、前記エンジンが前記第２のモードで動作しているときに、前記噴射装置制御信号のうち１つ以上を選択して、第１の変形信号および第２の計算信号を生成し、前記第１の変形信号は、前記エンジンに供給される第１の燃料の量を決定し、前記第２の計算信号は、前記エンジンに供給される第２の燃料の量を決定することを特徴とする制御デバイスが提供される。
【００３０】
必要に応じて、前記第２のＥＣＵは、前記複数の噴射装置制御信号のうち１つ以上を選択するように動作可能な電源スイッチをさらに含む。
【００３１】
必要に応じて、前記エンジンは、
前記第１の燃料を圧力下において前記エンジンの噴射装置に供給するポンプと、
前記ポンプを介して前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を示す第２の出力信号を生成する圧力センサとをさらに含み、
前記エンジンが前記第１のモードで動作しているときに、前記第１のＥＣＵは、前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を、前記第２の出力信号に応じて事前プログラムされた態様で変化させるように前記ポンプを制御し、
前記エンジンが前記第２のモードで動作しているときに、前記第２のＥＣＵは、前記第２の出力信号を変形させ、前記第２のＥＣＵは、前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力の変化を、前記変形された第２の出力信号に従って発生させるように前記ポンプを動作させ、前記第１の変形信号の継続時間にわたる前記燃料圧力の変化は、前記エンジンに供給される前記第１の燃料の量の差異と連動し、
前記第１の変形信号は、前記第１の燃料の差異と連動して、前記エンジンに供給される前記第１の燃料の量を決定し、前記第２の計算信号は、前記エンジンに供給される前記第２の燃料の量を決定する。
【００３２】
必要に応じて、上記制御デバイスは、前記エンジンが前記第１のモードで動作していた場合に、前記エンジンに供給されたであろう第１の量の第１の燃料の熱含有量と、前記エンジンが前記第２のモードで動作しているときに、前記エンジンに供給される第２の量の第１の燃料の熱含有量とを計算する計算器と、
前記第１の量の第１の燃料の前記熱含有量と、前記第２の量の第１の燃料の前記熱含有量との間の差を比較する比較器とをさらに含み、
前記計算器は、前記エンジンが前記第２のモードで動作しているときに、前記エンジンに供給されるべき必要な量の第２の燃料を計算し、前記第２の量の第１の燃料および前記量の第２の燃料の熱含有量全体が前記第１の量の第１の燃料の前記熱含有量と確実に実質的に同じとする。
【００３３】
必要に応じて、前記第２のＥＣＵは、前記エンジンが前記第１のモードまたは前記第２のモードのいずれかで動作しているときに、前記第１の出力信号を未変形の形態で前記第１のＥＣＵに返送する信号返送器をさらに含む。
【００３４】
本発明の第４の側面によれば、エンジンの制御デバイスであって、
前記エンジンは、第１の燃料を圧力下において前記エンジンの噴射装置に供給するポンプと、
前記ポンプを介して前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を示す第２の出力信号を生成する圧力センサと、
エンジン制御装置（ＥＣＵ）とを含み、
前記エンジン制御装置（ＥＣＵ）は、前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を、前記第２の出力信号に応じて事前プログラムされた態様で変化させるように前記ポンプを制御し、
前記制御デバイスは、前記ＥＣＵおよび前記圧力センサに接続され、前記ＥＣＵが前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を前記第２の変形出力信号に応じて変化させるように前記ポンプを動作させるように、前記第２の出力信号を変形させることを特徴とする、制御デバイスが提供される。
【００３５】
必要に応じて、前記第２のＥＣＵは、変形回路を含み、前記変形回路は、前記圧力センサからの前記第２の出力信号を受信するように前記圧力センサに電気的に接続され、かつ、前記噴射装置に供給される前記第１の燃料の圧力を変化させるように、第２の変形出力信号を生成する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について、非限定的な例を用いて説明する。
【図１】本発明の第１の実施形態による二元燃料コモンレールディーゼルエンジンのための制御デバイスの模式図であり、電源スイッチが通常位置にセットされている態様を示す。
【図２】図１の制御デバイスの模式図であり、電源スイッチがエミュレーション位置にセットされている様子を示す。
【図３】図１の制御デバイスの噴射装置エミュレータシステムの回路図である。
【図４】本発明の第２の実施形態による高圧力コモンレール燃料噴射システムの模式図である。
【図５】本発明の制御デバイスを図４中に示すシステム内に用いる１つの方法を示す模式図である。
【図６】本発明第２の実施形態による制御デバイスの回路図である。
【図７】図６の回路において用いられるデジタルゲイン制御の回路図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
図１および図２を参照して、本発明の第１の実施形態による制御デバイスは、主に参照符号１０によって示される。制御デバイス１０は、第１のエンジン制御装置（ＥＣＵ）２０と、第２のＥＣＵ３０とを含む。
【００３８】
図示の実施形態において、制御デバイス１０は、典型的な商用車両の６気筒ディーゼルエンジン（図示せず）上に取り付けられる。上記ディーゼルエンジンは、電子制御型でありかつエンジン駆動型の高圧力燃料ポンプ（図示せず）と、燃料圧力センサ４０と、ディーゼル燃料噴射装置５０とをシリンダごとに含む。ディーゼル燃料噴射装置５０には、共通アキュムレータ燃料レールからディーゼル燃料が供給される。上記共通アキュムレータ燃料レールは、上記燃料をおよそ１，３５０バールの圧力において含む。
【００３９】
第１のＥＣＵ２０は、上記エンジンがディーゼルオンリーモードで動作している場合に必要な電力およびトルク出力を提供するように、上記エンジンへと供給されるディーゼル燃料の量およびタイミングを制御する。
【００４０】
本実施形態において、第１のＥＣＵ２０の噴射戦略は、先立ち噴射、主要事象および後噴射事象の、３つの噴射事象を含む。
【００４１】
第２のＥＣＵ３０は、第１のＥＣＵ２０に電気的に接続され、第１のＥＣＵ２０から上記エンジンの噴射装置５０へと送られた噴射装置駆動信号を傍受する。
【００４２】
上記エンジンがディーゼルオンリーモードで動作している場合、第１のＥＣＵ２０によって生成された上記噴射装置駆動信号は、第２のＥＣＵ３０を介して上記エンジンの噴射装置へとリレーされ、上記エンジンは、標準的なディーゼルエンジンと同じ様態で動作する。
【００４３】
上記エンジンは、低レベルのガス代替においてまたは上記二元燃料動作が停止されるべき場合においても、このモードで動作させることができる。
【００４４】
加えて、第２のＥＣＵ３０への電力が任意の理由に起因して無くなった場合、上記システムは、このディーゼルオンリーモード動作にデフォルトする。
【００４５】
第２のＥＣＵ３０は、上記エンジンが二元燃料モードで動作している場合、上記エンジンに供給されるディーゼル量の低減に連動して、上記エンジンへの天然ガス供給を制御する。
【００４６】
第２のＥＣＵ３０は、電源スイッチ６０と、噴射装置エミュレータシステム７０と、燃料圧力低減システム８０とを含む。電源スイッチ６０、噴射装置エミュレータシステム７０および燃料圧力低減システム８０はそれぞれ、マイクロコントローラ９０によって制御される。
【００４７】
システム中の電源スイッチ６０および噴射装置エミュレータ７０の数は、エンジン構成に依存する。本実施形態は、２つのエミュレータ７０および２つの電源スイッチ６０を含み、各エミュレータおよび電源スイッチは、３つのディーゼル噴射装置５０を取り扱う。
【００４８】
上記コモンレール中の燃料の圧力を感知する燃料圧力センサ４０は、第２のＥＣＵ３０に接続される。第１のＥＣＵ２０は、第２のＥＣＵ３０からの燃料圧力信号を受信する。
【００４９】
上記エンジンがディーゼルオンリーモードで動作している場合、第２のＥＣＵ３０は、燃料圧力信号を変形していない形態で第１のＥＣＵ２０へとリレーする。
【００５０】
しかし、上記エンジンが二元燃料モードで動作している場合、第２のＥＣＵ３０は、上記燃料圧力信号を変形した後、上記変形信号を第１のＥＣＵ２０へとリレーする。この変形の効果は、上記燃料圧力が高すぎるようにみせることによって第１のＥＣＵ２０をだますことである。その結果、第１のＥＣＵ２０は、上記コモンレール中の燃料圧力を低減するように、上記燃料ポンプを電子的に制御する。
【００５１】
電源スイッチ６０は、第１のＥＣＵ２０によって生成された噴射装置駆動信号を受信し、かつ、上記信号を上記エンジンの噴射装置５０へと直接リレーするかまたは上記信号を上記噴射装置エミュレータシステム７０へと経路設定するように、構成される。
【００５２】
上記噴射装置駆動信号が噴射装置５０へと経路設定された場合、図１に示すように、第１のＥＣＵ２０は、噴射装置制御信号を噴射装置５０へと送る。その後、噴射装置５０は、対応する量のディーゼル燃料を上記エンジン中へ噴射する。その後、噴射装置５０は、上記噴射事象が正確に完了したことを確認する信号を第１のＥＣＵ２０へと返送する。
【００５３】
上記噴射装置駆動信号が噴射装置エミュレータシステム７０へと経路設定された場合、図２に示すように、上記噴射装置は動作せず、上記エンジンにディーゼル燃料は送達されない。
【００５４】
しかし、噴射装置エミュレータシステム７０は、通常であればディーゼル噴射装置５０が第１のＥＣＵ２０へと送り返していたであろう確認信号を表す電気波形を生成する。その結果、第１のＥＣＵ２０は、ディーゼル噴射装置５０に上記駆動信号が供給されており、ディーゼル噴射装置５０は正確に機能しているものと認識する。
【００５５】
上記エンジンが二元燃料モードで動作している場合、電源スイッチ６０の動作は、エンジンクランク軸位置と、実行されているガス代替のレベルとに応じてマイクロコントローラ９０によって制御される。
【００５６】
電源スイッチ６０は通常は、上記噴射装置駆動信号を各噴射装置５０へと経路設定するように設定される。電源スイッチ６０は、先立ち噴射事象および主要噴射事象が発生し、後噴射事象を期待することが可能なエンジンサイクルにおける位置に到達するまで、この位置に残留する。この点において、上記噴射装置駆動信号を噴射装置エミュレーションシステム７０へと経路設定するように、電源スイッチ６０が変更される。
【００５７】
その後、上記噴射信号は、ディーゼル燃料噴射装置５０にではなく噴射装置エミュレーションシステム７０へと送られ、上記エンジン内にはディーゼル燃料は噴射されない。
【００５８】
このときにも、各エンジンシリンダは燃焼する。なぜならば、上記シリンダは、後噴射事象と、ディーゼル圧力の低減に起因して先立ち噴射事象および主要噴射事象から供給されるディーゼル量も低減したこととに関連するディーゼル燃料損失を補償できるだけの十分な天然ガスを含むからである。
【００５９】
後噴射事象信号が噴射装置エミュレータシステム７０によって受信された後、電源スイッチ６０は、その初期位置へと戻って、次の先立ち噴射事象および主要噴射事象からの噴射装置駆動信号を各ディーゼル噴射装置５０へと経路設定する。
【００６０】
図３は、噴射装置エミュレータシステム７０の模式的配置構成を示す。噴射装置エミュレータシステム７０は、上記ディーゼル噴射装置が通常動作をしている際に、第１のＥＣＵ２０から送られた信号を複製した電気波形を生成することを意図する。
【００６１】
噴射装置エミュレータシステム７０は、ピーク制御部位と、ホールド制御部位およびダイオード１１８とを含む。
【００６２】
上記ピーク制御部位は、ピークスイッチ１１０、第１のインダクタ１１２、ピークレジスタ１１４、第２のインダクタ１１６およびキャッチダイオード１２０を含む。上記ホールド部位は、ホールドスイッチ１２２を含む。
【００６３】
噴射事象の開始時において、電気信号がピークスイッチ１１０の入力へと付加されることにより、ピークスイッチ１１０がオンに切り換えられる。その後、ピークスイッチ１１０、第１のインダクタ１１２、ピークレジスタ１１４、第２のインダクタ１１６内を電流が流れ、その後、ダイオード１１８を通過する噴射装置戻りラインを介して第１のＥＣＵ２０へと戻る。電流蓄積が発生するレートは、噴射システム電圧およびピークレジスタ１１４の値の組み合わせと、インダクタ１１２および１１６の値の組み合わせとによって決定される。本実施形態において、レジスタ１１４ならびにインダクタ１１２および１１６の値は、システム電圧が５０Ｖとなって１００ｕＳ後に電流ピークがおよそ２６Ａとなるように、選択される。
【００６４】
個々の噴射事象の間に、ピークスイッチ１１０を通過する電流流れを遮断するように、ホールドスイッチ１２２への入力へ信号が付加される。ここで、ピークインダクタ１１２内を流れる電流は、キャッチダイオード１２０を通じて徐々にゼロまで低下する。
【００６５】
従って、ホールドスイッチ１２２に信号が付加されることにより、電流が蓄積し、噴射装置エミュレータ回路７０を通じてより高速に低下する。ピーク制御入力を用いた電流蓄積と、ホールド制御を用いた電流低下との間の差により、噴射装置５０の動作時の電流挙動をより高精度に表す電流を得ることが可能になる。
【００６６】
最も重要なことは、噴射装置エミュレータ回路７０のこれら２つの部分を通過する電流の流れは連続的なものであるため、実際の噴射装置を表す特性の変化を表す点である。
【００６７】
図４を参照して、本発明の第２の実施形態による燃料噴射システムを主に参照符号２１０によって示す。
【００６８】
燃料噴射システム２１０は、高圧力ポンプ２１２を含む。高圧力ポンプ２１２は、高圧力燃料をコモンレール２１４へと供給する。複数の燃料噴射装置２１６は、コモンレール２１４と連通し、エンジン制御装置ＥＣＵの制御の下で各シリンダ（図示せず）内へ燃料を噴射する（上記ＥＣＵと噴射装置２１６との間の制御配線は、わかりやすさのために省略している）。
【００６９】
上記ＥＣＵは、上記エンジンの動作条件に応じてレール２１４内の流体圧力を変化させるように、（制御出力信号を配線Ｐｃに沿って送ることにより）高圧力ポンプ２１２の動作を制御する。この点において、上記ＥＣＵは、マイクロプロセッサを含む。上記マイクロプロセッサは、所与のエンジン動作条件に対する必要な作動流体圧力を記憶するためのメモリを含む。
【００７０】
圧力センサ２１８が設けられる。圧力センサ２１８は、レール２１４中の流体圧力を感知し、上記感知された圧力を示す出力信号を配線Ｆｐに沿って上記ＥＣＵに提供する。上記ＥＣＵは、上記感知された圧力に反応して、レール２１４中に所望の事前プログラムされた圧力が発生するように、ポンプ２１２の動作を変化させる。
【００７１】
本発明によれば、制御デバイス２３０（図５および図６を参照）が提供される。制御デバイス２３０は、圧力出力信号を所定の態様で変形させるように機能し、これにより、上記ＥＣＵが提供するように事前プログラムされている流体圧力とは異なる流体圧力をポンプ２１２が提供するように、上記ＥＣＵがポンプ２１２を制御する。
【００７２】
図５に示すように、センサ２１８とＥＣＵとの間に制御デバイス２３０が挿入されている。すなわち、配線Ｆｐは、上記ＥＣＵから接続切断され、その代わりに入力としてデバイス２３０に接続される。そして、制御デバイス２３０によって決定された「変形」流体圧力を示す制御出力信号を上記ＥＣＵが受信するように、出力配線２３１が上記ＥＣＵに接続される。
【００７３】
デバイス２３０は、センサ１８からの上記感知された圧力出力信号に応答して、上記信号を変形し、上記ＥＣＵに出力される変形出力信号を生成するように、動作する。上記変形出力信号は、レール２１４中の実際の流体圧力よりも高い流体圧力を示す。その結果、上記ＥＣＵは、上記ポンプがレール２１４中の流体圧力を低減するように、上記ポンプを制御する。この圧力低下に起因して、上記エンジンの出力性能が低下するものの、燃料消費は向上させることができる。圧力信号を変形させる程度は、最適な所望の結果を達成するように、実験によって決定される。
【００７４】
適切な制御デバイスの一例を図６および図７に示す。
【００７５】
本質的には、デバイス２３０は、上記ＥＣＵが圧力センサ２１８から受け取る信号の貢献度を強制的に低下させることにより、ディーゼルポンプ燃料圧力を低下させるように、機能する。これは、変形回路２３２を用いて達成される。変形回路２３２は、増幅器２３４を含む。増幅器２３４は、動作可能な増幅器ＩＣ１２３６と、出力バッファ２３８と、マイクロプロセッサによって制御されるゲイン制御２４０との形態をとる。
【００７６】
図６中に示される変形回路２３２は、動作可能な増幅器ＩＣ１２３６を中心として展開される。レジスタＲ４およびＲ９は、２つの目的を果たすように機能する。すなわち、第１の目的は、電力供給ノイズを減衰させるためのローパスフィルタをＣ１に提供することであり、第２の目的は、回路内において障害が発生した場合に電流を制限することである。レジスタＲ１は、Ｄ１およびＤ２と共に、ポンプセンサ入力上に発生し得る全ての過渡伝導電圧を限定するように機能する。このようにして、Ｒ１、Ｄ１およびＤ２における連結部が、＋ｖｅよりも０．５Ｖ高く、接地よりも０．５Ｖ低いように限定され、これによりＩＣｌを保護する。Ｒ２とＣ２は、ＩＣ１２３６の非反転（＋）入力における電圧を平均化するためのローパスフィルタとして機能する。
【００７７】
トランジスタＴＲ１およびＴＲ２は、ＩＣ１２３６からのＥＣＵ入力にＲ５およびＲ７と共にバッファを提供する。Ｒ５は、２つの目的を果たす。すなわち、第１にＴＲ１中の電力損失を低減することであり、第２に電流を制限することである。
【００７８】
ダイオードＤ３は、バイパス回路を規定するように、配置される。このバイパス回路は、バックアップ機構として機能することができる。変形回路２３２が正確に機能するのを止めた場合、実際の圧力センサ電圧信号が上記ＥＣＵに提示される。通常の条件下において、出力における電圧は入力における電圧よりも高いため、ダイオードＤ３は逆バイアスされ、これにより、圧力センサから上記ＥＣＵ内への電流の直接的流入を全て回避する。
【００７９】
Ｒ８およびＲ３は、図７に示すデジタルゲイン制御回路と連動して、フィードバック回路を形成する。ＩＣ１２３６は、上記圧力センサ入力における電圧を、上記出力において上記ＥＣＵに提示された電圧とマッチさせようとする。このフィードバック回路は、Ｒ６内への電流を上昇／下降させた後、Ｒ８を通じた反転（−）入力における電圧と非反転入力（＋）における電圧とを比較することにより、このマッチングを行う。図７のデジタルゲイン制御回路を用いてゲイン抵抗を設定することにより、上記出力は、上記圧力入力においてよりも上記ＥＣＵの出力において以下の値だけ常に高くなる。
【００８０】
【数１】
2012520418.tif 000003
【００８１】
これに応答して、上記ＥＣＵは、ポンプソレノイドにおけるＰＷＭを変更してＥＣＵ入力における電圧を修正し、これにより圧力を低下させる。圧力の低下に起因して圧力センサ２１８の電圧出力が低下し、これにより、上記デバイス２３０から上記ＥＣＵに提示される信号が修正され、ＥＣＵポンプ圧力制御ループが満足される。
【００８２】
図示の実施形態ではデジタルゲイン制御２４０が用いられているため、試験下の車両に合わせて圧力低減量を調節することが可能である。デジタルゲイン制御２４０は、通信インターフェースを介して接続されたＰＣを用いて設定可能である。
【００８３】
図７において、増幅器ＩＣ１に対するゲインは、８個のＭＯＳＦＥＴトランジスタ（そのうち４個図示）によって制御される。これらのＭＯＳＦＥＴトランジスタはそれぞれ、レジスタを介して上記デジタルゲイン制御へと接続される。これら８個のレジスタは、ラダーを形成し、それぞれが隣接相手の値を２倍にすることで、２５６ステップが得られる。各ステップは、上記ＭＯＳＦＥＴトランジスタを順にオンにすることにより行われ、ここで、０ゲインは全ＭＯＳＦＥＴトランジスタがオフであり、最大ゲインは２５６番目のステップで、その際全ＭＯＳＦＥＴトランジスタはオンである。
【００８４】
０ゲインの場合、全ＭＯＳＦＥＴトランジスタはオフにされており、上記ＥＣＵに提示される出力信号はポンプ圧力信号に等しく、フルエンジン出力が回復される。
【００８５】
構成を容易にするために、ＰＣインターフェース制御、すなわち通信インターフェース、によるマイクロコントローラを含むデジタルゲイン制御２４０が実行されているが、この代わりにアナログ回路を用いてもよい。その場合、アナログ回路は、固定レジスタ値またはこの設計上の変数、あるいはこれら両方のバリエーションによって事前設定される。
【００８６】
要約すれば、本発明の方法および制御デバイスを用いれば、容易に利用可能なＥＣＵハードウェアを用いて、コモンレール燃料噴射システムを備えたディーゼルエンジンを二元燃料モードで動作するように容易に転換することが可能である。
【００８７】
その結果、車両操作者は、二元燃料エンジン動作の利点による恩恵を受けつつ、コモンレールを備えたディーゼルエンジンの効率的動作の利点を享受することが可能になる。
【図１】
2012520418.tif 000004
【図２】
2012520418.tif 000005
【図３】
2012520418.tif 000006
【図４】
2012520418.tif 000007
【図５】
2012520418.tif 000008
【図６】
2012520418.tif 000009
【図７】
2012520418.tif 000010
【国際調査報告】
2012520418.tif 000011
2012520418.tif 000012
2012520418.tif 000013