(57)【要約】  本発明は、以下のステップを有する、内燃機関のための燃料インジェクタを制御するための方法を提供する：まず、燃料インジェクタのための制御タイミングが算出される。その後、制御タイミングの前の所定の時間間隔内で、燃料インジェクタの制御の回数が検出され、その後、この検出された回数に基づいて、燃料インジェクタのための制御電圧が算出される。本発明はさらに、内燃機関のための燃料インジェクタを制御するための方法を実行するためのコンピュータプログラムプロダクトおよび制御装置を提供する。制御装置は、燃料インジェクタのための制御タイミングを算出するタイミング算出器と、制御タイミングの前の所定の時間間隔内で燃料インジェクタの制御の回数を検出するカウンタと、算出された回数に基づいて燃料インジェクタの制御電圧を算出する電圧算出器とを有する。
2012505336.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関のための燃料インジェクタ（１００）を制御（２０６）するための方法において、
前記燃料インジェクタ（１００）のための制御タイミングを算出するステップ（２０１）と、
前記制御タイミングの前の所定の時間間隔内で、前記燃料インジェクタ（１００）の制御の回数を検出するステップ（２００，２０８，２１０，２１２，２１４，２１５）と、
前記検出された回数に基づいて、前記燃料インジェクタ（１００）のための制御電圧を算出するステップ（２０４）
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記制御電圧を算出するステップ（２０４）および前記回数を検出するステップは、前記制御タイミングよりも所定の割り込み間隔だけ前に位置する割り込みタイミングにて行われる、
ことを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記所定の時間間隔は、内燃機関の１サイクルよりも短い、
ことを特徴とする請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記回数を検出するステップ（２０２）は、
前記所定の時間間隔のためにタイマ（１１０）を準備するステップ（２００）と、
前記制御をカウントするためにカウンタ（１０６）を増分するステップ（２０８）と、
前記タイマ（１１０）が開始されているか否かを検出するステップ（２１０）と、
前記タイマ（１１０）の開始以降に前記所定の時間間隔が経過したか否かを検出するステップ（２１４）と、
前記所定の時間間隔が経過した場合に、前記カウンタ（１０６）をリセットするステップ（２１５）
を含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか一項記載の方法。
【請求項５】
前記制御電圧を算出するステップは、
制御電圧基本値を算出するステップ（２１６）と、
前記算出された回数に基づいて、補正係数または加法オフセットを算出するステップ（２１８）と、
前記補正係数ないし前記加法オフセットを、前記制御電圧基本値に適用するステップ（２２０）
を含むことを特徴とする請求項１から４のいずれか一項記載の方法。
【請求項６】
前記制御電圧基本値を算出するステップ（２１６）は、内燃機関の冷却水温度または燃料温度に基づいて行われる、
ことを特徴とする請求項５記載の方法。
【請求項７】
コンピュータプログラムを備える記憶媒体において、
前記コンピュータプログラムは、前記記憶媒体に保存されており、内燃機関のインジェクタ装置または制御装置（１０２）にロードされた場合に請求項１から６のいずれか一項記載の方法を実施するよう構成されている
ことを特徴とする記憶媒体。
【請求項８】
内燃機関のための燃料インジェクタ（１００）を制御するための制御装置（１０２）において、
燃料インジェクタ（１００）のための制御タイミングを算出するタイミング算出器（１０４）と、
前記制御タイミングの前の所定の時間間隔内で、前記燃料インジェクタ（１００）の制御の回数を検出するカウンタ（１０６）と、
前記検出された回数に基づいて、前記燃料インジェクタ（１００）のための制御電圧を算出する電圧算出器（１０８）
を有することを特徴とする制御装置（１０２）。
【請求項９】
制御電圧基本値を算出する制御電圧基本値算出器（１１２）と、
前記カウンタ（１０６）のカウンタ状態に基づいて、前記制御電圧基本値に適用するためのカウンタ状態補正値を算出するカウンタ状態補正値算出器（１１４）
を有することを特徴とする請求項８記載の制御装置（１０２）。
【請求項１０】
内燃機関の冷却水温度および／または燃料温度に基づいて、制御電圧基本値に適用するための温度補正値を算出する温度補正値算出器（１１６）を含む
ことを特徴とする請求項９記載の制御装置（１０２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景技術
本発明は、内燃機関のための燃料インジェクタを制御するための方法に関する。本発明の対象はさらに、内燃機関のための燃料インジェクタを制御するための方法を実行するためのコンピュータプログラムプロダクトおよび制御装置である。
【０００２】
最近の内燃機関は、内燃機関の吸気管または燃焼室に所期量の燃料を噴射するために、適当な制御装置によって電気制御信号が印加される燃料インジェクタを有していることが多い。制御信号の電気エネルギの機械動作への変換は、例えば燃料インジェクタ内にある電磁アクチュエータまたはピエゾアクチュエータによって行われる。
【０００３】
一般的にアクチュエータの特性、ひいては燃料インジェクタの特性は、全体として各アクチュエータの温度に影響されている。なぜなら温度によって、電磁アクチュエータの電磁コイルの抵抗またはピエゾアクチュエータのピエゾセラミックの材料特性が変化するからである。燃料インジェクタの噴射特性に対する温度の影響を補償するために、例えばアクチュエータの温度が内燃機関の冷却水温度および／または燃料供給システム温度によって評価され、例えば温度上昇時には、ピエゾアクチュエータのための目標制御電圧を上昇させることによって制御信号が動的に適合される。
【０００４】
しかしながら、アクチュエータ温度が冷却水温度または燃料供給システム温度によって完全には決定されていない場合、つまり、例えば頻繁な制御およびこれによって引き起こされる入熱によってアクチュエータ温度が著しく冷却水温度ないし燃料供給システム温度を超えて上昇し、もはやこれらの温度からアクチュエータ温度を導出できない場合には、燃料噴射特性の不所望な温度依存性が生じる。
【０００５】
発明の利点
したがって本発明によれば、以下のステップを有する、内燃機関のための燃料インジェクタを制御するための方法が提供される。まず、燃料インジェクタのための制御タイミングが算出される。その後、制御タイミングの前の所定の時間間隔内で、燃料インジェクタの制御の回数が検出され、その後、この検出された回数に基づいて、燃料インジェクタのための制御電圧が算出される。
【０００６】
次の制御の終了前に所定の時間間隔中に行われている制御をカウントすることによって、時間間隔中に制御によって生じた入熱および入熱によって引き起こされるアクチュエータの温度上昇を、制御電圧の計算時に考慮することが可能となる。したがって、アクチュエータ温度が冷却水温度または燃料供給システム温度によって完全には決定されていない場合でも、噴射特性の温度依存性を補償することが可能となる。所定の時間間隔内の制御のみを検出することによって、比較的過去の制御を考慮せずにおくことが可能となる。このような比較的過去の制御に関しては、冷却水温度ないし燃料供給システム温度に対する、制御によって引き起こされる温度上昇は、周囲の冷却水および／または燃料との熱交換によって格段に弱まっている。有利にはこの時間間隔は、ちょうどこの時間間隔の長さよりも時間的に手前にある制御が、アクチュエータ温度に実質的に影響を与えるように定められる。これは例えば、アクチュエータの温度依存性の有利な補償を可能にする時間間隔を経験的に算出することによって定められる。
【０００７】
本発明によればさらに、他の以下のような影響を補償することが可能となる。すなわち、密に連続した多数の制御によって、燃料インジェクタの燃料圧力、例えば燃料インジェクタの液圧式カプラにおける燃料圧力が、所期の燃料量を噴射するためにより高い制御電圧が必要となる程に低下するという影響を、補償することが可能となる。制御によるアクチュエータの加熱も燃料インジェクタ内の圧力降下も、繰り返される制御によって決められる、時間的に限定された影響を有するプロセスであるから、２つの影響を同時に補償することが可能である。このために時間間隔を、例えばこれら２つの影響が全体として最適に補償されるように定めることができる。
【０００８】
別の観点においては、本発明は、内燃機関のための燃料インジェクタを制御するための方法を実行するためのコンピュータプログラムプロダクトおよび制御装置を提供する。制御装置は、燃料インジェクタのための制御タイミングを算出するタイミング算出器と、制御タイミングの前の所定の時間間隔内で燃料インジェクタの制御の回数を検出するカウンタと、検出された回数に基づいて燃料インジェクタの制御電圧を算出する電圧算出器とを有する。
【０００９】
本発明の方法の有利な実施形態によれば、制御電圧の算出と回数の検出は、制御タイミングよりも所定の割り込み間隔だけ前に位置する割り込みタイミングにて行われる。これによって、制御電圧を算出するために、実施すべき制御の直前に行われる制御も考慮することができ、ひいては有利には、温度変化または圧力低下のような短期間の物理的プロセスの影響を補償することもできる。
【００１０】
有利な実施形態によれば、所定の時間間隔は、内燃機関の１サイクルよりも短い。このことは、先行するサイクルにて実施された制御や、先行するサイクルにて実施された制御の、アクチュエータ温度および／またはアクチュエータ内の圧力に対する格段に弱まった影響を、制御電圧を算出する際に考慮から排除することができるので、補償の質が特に高くなるという利点がある。
【００１１】
有利な実施形態によれば、回数の検出は、所定の時間間隔のためにタイマを準備するステップと、制御をカウントするためにカウンタを増分するステップと、タイマが開始されているか否かを検出するステップと、タイマが開始されていない場合にタイマを開始するステップと、タイマの開始以降に所定の時間間隔が経過したか否かを検出するステップと、所定の時間間隔が経過した場合にカウンタをリセットするステップとを含む。これによって特に簡単なインプリメンテーションが可能となり、このインプリメンテーションは、実施すべき制御の直前に割り込み信号によって開始される計算ルーチン内でとりわけ完全に実行することができる。
【００１２】
有利な実施形態によれば、制御電圧を算出するステップは、制御電圧基本値を算出するステップ、検出された回数に基づいて補正係数または加法オフセットを算出するステップ、補正係数ないし加法オフセットを制御電圧基本値に適用するステップを有する。これによって、所定の時間間隔が経過した後に新しい時間間隔において、再び制御電圧基本値に基づいて制御電圧を算出することが可能となり、したがって、例えば補正係数ないし加法オフセットに入り込んだエラーは伝播しない。
【００１３】
有利な実施形態によれば、制御電圧基本値の算出は、内燃機関の冷却水温度または燃料温度に基づいて行われる。こうすることによって、制御によって生じるアクチュエータの温度上昇は一般的に、アクチュエータ温度が定常的な温度に近似するように弱まるので特に有利である。この定常的な温度とは、例えば冷却水温度または燃料温度と同一であるか、または、これらの温度の一方または両方から例えば一定のオフセットを加算することによって得られるものである。
【００１４】
本発明の制御装置の有利な実施形態によれば、制御電圧基本値を算出する制御電圧基本値算出器と、制御電圧基本値に適用するために、カウンタのカウンタ状態に基づいてカウンタ状態補正値を算出するカウンタ状態補正値算出器が設けられている。有利には制御装置はさらに、制御電圧基本値に適用するために、内燃機関の冷却水温度および／または燃料温度に基づいて温度補正値を算出する温度補正値算出器を含む。
【００１５】
以下、本発明を図面の各概略図に示された実施例に基づいてより詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、本発明の１つの実施形態による内燃機関の燃料インジェクタのための制御装置のブロック図である。
【図２】図２は、１つの実施形態による燃料インジェクタを制御するための方法のフローチャートである。
【００１７】
各図面において同一の参照符号は、明示的に異なる指示がない限り、同一の特徴または同機能の特徴を表す。
【００１８】
図１は、図示しない自動車の内燃機関の燃焼室にて燃料を噴射するための燃料噴射装置１６０のための制御装置１０２の概略的なブロック図を示す。燃料噴射装置１６０は、例えば個々の燃料インジェクタ１００によって表される。燃料インジェクタ１００は、燃料供給管路１５４を介して図示しない畜圧器と接続されており、燃料帰還管路１５２を介して図示しない燃料タンクと接続されている。燃料インジェクタ１００に含まれるアクチュエータは、制御線路１５０を介して制御装置１０２の制御ユニット１５８に接続されている。
【００１９】
制御装置１０２は、制御電圧基本値算出器１１２を有している。制御電圧基本値算出器１１２は、制御電圧基本値を算出して出力側にて供給する。制御電圧基本値は、有利には以下のような電圧値である。すなわち、例えば標準として定められている冷却水温度および／または燃料供給システム温度の場合、および冷却水ないし燃料と燃料インジェクタ１００との間で調整された温度比の場合において、所期の燃料量を噴射するように燃料インジェクタ１００を制御する電圧値である。制御電圧基本値算出器１１２から供給された制御電圧基本値は、制御装置１０２の第１乗算器１６２の第１入力側に入力される。
【００２０】
制御装置１０２は温度補正値算出器１１６を有している。温度補正値算出器１１６は、保存されている特性マップ１７０を用いて、例えば図示しない内燃機関のセンサによって受信された実際の冷却水温度および／または燃料供給システム温度の測定値に基づき、温度補正値を算出する。温度補正値算出器１１６は、温度補正値を第１乗算器１６２の第２入力側に供給する。第１乗算器１６２は、自身の入力側に入力された制御電圧基本値と温度補正値との積を、制御装置１０２の第２乗算器１６４の第１入力側に供給する。
【００２１】
制御装置１０２は、カウンタ１０６およびカウンタ状態補正値算出器１１４を有している。このカウンタ状態補正値算出器１１４は、保存されている特性マップ１７２を用いて、カウンタ１０６のカウンタ状態に基づき、カウンタ状態補正値を算出する。カウンタ状態補正値算出器１１４は、カウンタ状態補正値を、第２乗算器１６４の第２入力側に供給する。第２乗算器１６４は、前記制御電圧基本値と温度補正値との積と、自身の入力側に入力されたカウンタ状態補正値との積を、制御装置１０２の電圧算出器１０８に供給する。電圧算出器１０８は、第２乗算器１６４の出力信号に相応して、燃料インジェクタ１００を制御するための実際のアクチュエータ制御電圧を算出し、制御ユニット１５８に供給するように構成されている。
【００２２】
制御装置１０２はさらに、シーケンス制御器１６６を有している。シーケンス制御器１６６は、内燃機関の現在の動作状態、例えば内燃機関が設置されている車両の運転者の要求、周囲条件等に応じて、実行すべき燃料噴射タイミングを算出する。このためにシーケンス制御器１６６は、タイミング算出器１０４を有している。シーケンス制御器１６６は制御ユニット１５８に接続されており、算出されたタイミングに、制御ユニット１５８に対し、燃料噴射を実行するための制御信号を燃料インジェクタ１００に送信するよう指示をする。さらにシーケンス制御器１６６はカウンタ１０６に接続されており、カウンタ１０６を増分およびリセットするための指示をカウンタ１０６に送信する。さらにシーケンス制御器１６６は、制御装置１０２に設けられているタイマ１００に接続されており、タイマ１００に対し、タイマ１００を開始するための指示と、タイマ１１０の開始後にタイマ１００によって定められた所定の時間間隔が経過したか否かの問い合わせを送信する。
【００２３】
図２は、燃料インジェクタ、例えば図１に図示された燃料インジェクタ１００を、例えば図１に図示された制御装置によって制御するための方法を示すフローチャートである。
【００２４】
ステップ２００において、所定の時間間隔のためにタイマが準備される。例えばタイマは、制御装置のハードウェアまたはソフトウェア構成要素として準備することができ、時間間隔はハードワイヤードであるか、固定的に保存されているか、または適当な方法で動的に算出することができる。
【００２５】
ステップ２０１において、例えば内燃機関の現在の動作状態およびクランクシャフト角度、運転者の要求、および／または、外気温度のような周囲条件に基づいて、燃料インジェクタのための制御タイミングが算出される。ステップ２０３において、ステップ２０１で算出された制御タイミングよりも例えば固定的な割り込み間隔だけ前に位置する割り込みタイミングにおいて、後続のステップ２０８−２２１をトリガする割り込み信号が形成される。例えばこの割り込み信号は、タイマ・コプロセッサ等の電子制御の開始の約４５０μｓ前に出力される。
【００２６】
決定ステップ２１０において、例えばステップ２０３での割り込み信号によってプログラムを実行したプロセッサにより、ステップ２００で準備されたタイマが開始されているか否かがチェックされる。タイマが開始されていないことが確認された場合、この方法はステップ２１２へと分岐する。ステップ２１２ではタイマが開始され、燃料インジェクタの制御をカウントするために設けられたカウンタが"０"にセットされる。引き続きステップ２０８においてカウンタが増分され、したがってカウンタは今やカウンタ状態"１"を有する。決定ステップ２１０でタイマが既に開始されていることが確認された場合には、この方法はただちにステップ２０８に分岐してカウンタが増分される。
【００２７】
決定ステップ２１４において、タイマの問い合わせにより、タイマの最後の開始以降、タイマによって定められた（または他の方法によって定められた）時間間隔が経過しているか否かがチェックされる。経過した場合には、この方法はステップ２１３へと分岐する。ステップ２１３ではタイマが停止され、その後ステップ２１５においてカウンタは値"１"にセットされる。所定の時間間隔が経過していない場合には、ステップ２１３および２１５は省略される。カウンタはつまり、タイマが開始されており、かつ所定の時間間隔がまだ経過していない間だけ増分される。
【００２８】
ステップ２１８において、カウンタの実際のカウンタ状態に基づいて、カウンタ状態補正係数が算出される。このために例えば所定の特性曲線または特性マップを使用することができる。この特性マップによれば、カウンタ状態の他にもさらに、例えば燃料インジェクタが接続されている燃料蓄圧器内の圧力などのような別のパラメータも考慮することができる。ステップ２１９において、内燃機関の冷却水温度および／または燃料供給システム温度に基づいて、温度補正係数が算出される。このために例えば所定の特性曲線および／または特性マップを使用することができ、冷却水温度ないし燃料供給システム温度の他にもさらに、例えば燃料畜圧器内の圧力などのような別のパラメータも考慮することができる。
【００２９】
ステップ２１６において、燃料畜圧器内の圧力、燃料温度、制御すべき燃料インジェクタの個々のパラメータ等に基づいて、制御電圧基本値が算出される。制御電圧基本値として一定の値を算出することも可能である。ステップ２２０において、カウンタ状態補正係数および温度補正係数が制御電圧基本値に適用される。すなわちこれら３つの量の積が計算される。択一的実施形態においては、ステップ２１８および／または２１９で算出された補正係数を加法的な補正値に置き換えて、ステップ２２０での適用のために相応の加算を実施することも可能である。
【００３０】
ステップ２２１では、ステップ２０１で算出された制御タイミングにおいて、ステップ２２０で計算された補正された制御電圧を使用して、燃料インジェクタが制御される。引き続きこの方法はステップ２０１に戻り、新しい燃料噴射のための新しい制御タイミングが算出される。
【図１】
2012505336.tif 000003
【図２】
2012505336.tif 000004
【国際調査報告】
2012505336.tif 000005
2012505336.tif 000006
2012505336.tif 000007
2012505336.tif 000008