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技術 内燃機関の駆動方法、コンピュータプログラム、開制御および/または閉ループ制御装置、および内燃機関

出願人 ローベルトボツシユゲゼルシヤフトミツトベシユレンクテルハフツング
発明者 ゲルノートヴュルフェルライナーオルトマン
出願日 2002年10月2日 (17年0ヶ月経過) 出願番号 2002-290294
公開日 2003年7月3日 (16年3ヶ月経過) 公開番号 2003-184632
状態 特許登録済
技術分野 体積流量の測定(I) 体積流量の測定(II);質量流量の測定 燃料噴射装置 内燃機関の複合的制御 内燃機関のその他の機械的制御 内燃機関の複合的制御 内燃機関に供給する空気・燃料の電気的制御
主要キーワード 駆動線路 測定ピストン 熱線流速計 プリテンション装置 アダプタ部材 バルブエレメント 基本図 閉ループ制御装置
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (13)

課題

冒頭に言及した形式の方法を改善して、燃料噴射装置から燃焼室送出される燃料量偏差をできるだけ正確に求められるようにする。

解決手段

燃焼室へ達する燃料量を流量測定装置の信号から求める。

概要

背景

この種の方法は既に市場から周知である。これは車両内に組み込まれた内燃機関で使用される。電気式燃料ポンプ燃料タンクから噴射弁へ圧送する。この燃料ポンプは燃料を内燃機関の吸気管内噴射する。ここから内燃機関の個々のシリンダまたは相応燃焼室への供給口が分岐している。吸気弁を介して燃焼室にこれらの供給口が接続している。どの吸気弁がその時点で開放されているかに応じて燃料は所定の燃焼室へ供給される。

冒頭に言及した形式の方法は、燃料を直接に燃焼室へ噴射するタイプの内燃機関にも使用できることが知られている。これはガソリン直接噴射型内燃機関またはディーゼル直接噴射型内燃機関である。この場合それぞれの燃焼室には固有燃料噴射装置配属されている。

公知の手法では燃料噴射装置の噴射時間は特性曲線により設定される。この特性曲線として噴射すべき燃料量が与えられる。この量は内燃機関の駆動状態および内燃機関に所望される出力に依存している。

基本的には燃料噴射装置の開放時間が適正であるにもかかわらず所望の燃料量が送出されないことがある。このことの理由として、例えば、燃料噴射装置の噴射孔詰まりなどが挙げられる。製造トレランスもこの理由に含まれ、同じ開放時間でも燃料噴射装置の差によって送出される燃料量が異なってしまう。公知の手法では、ラムダ制御に基づく燃費の変化分または負荷および/または出力の変化分に関するほぼ定常的な変化分を特徴としている。ただし多くのケースでは実際に噴射された燃料量と所望の燃料量とのあいだの差をより高い分解能で求めることが望まれる。

概要

冒頭に言及した形式の方法を改善して、燃料噴射装置から燃焼室へ送出される燃料量の偏差をできるだけ正確に求められるようにする。

燃焼室へ達する燃料量を流量測定装置の信号から求める。

目的

したがって本発明の課題は、冒頭に言及した形式の方法を改善して、燃料噴射装置から燃焼室へ送出される燃料量の偏差をできるだけ正確に求められるようにすることである。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

燃料吸入側燃料タンク(12)に接続された燃料ポンプ(14)により圧送し、当該の燃料を少なくとも1つの燃料噴射装置(16)を介して内燃機関の少なくとも1つの燃焼室(22)へ供給する、内燃機関(10)の駆動方法において、燃焼室(22)へ達する燃料量(m)を流量測定装置(18)の信号から求めることを特徴とする内燃機関の駆動方法。

請求項2

流量測定装置(18)により燃料が予定断面積(A)を通って流れる速度(V)を検出し、ここから燃料量(m)を求める、請求項1記載の方法。

請求項3

複数の燃焼室(22a〜22c)を備えた内燃機関(10)では、内燃機関(10)の各燃焼室(22a〜22c)に対する燃料量(m)を各燃焼室(22a〜22c)に属する流量測定装置(18a〜18c)の信号から求める、請求項1または2記載の方法。

請求項4

流量測定装置(18)より多くの数の燃焼室(22a〜22c)を備えた内燃機関(10)では、流量測定装置(18)の信号から求められた燃料量(m)を少なくとも1つの燃料噴射装置(16)の開放時点と場合により内燃機関(10)のクランクシャフトの角度位置とに対応させる、請求項1または2記載の方法。

請求項5

流量測定装置(18)の信号から求められた所定の燃焼室(22a〜22c)へ達する燃料量(m)の実際値目標値へ向かって制御する、請求項3または4記載の方法。

請求項6

内燃機関(10)の燃焼室(22a〜22c)へ達する燃料量(m)の算出値から少なくともクランクシャフトの一回転の期間にわたってスライド平均により平均値を形成し、個々の燃焼室(22a〜22c)へ達する燃料量(m)の各算出値と平均値とのあいだの標準偏差を形成し、個々の燃料噴射装置(16a〜16c)の開放時間を当該の標準偏差が最小化されるように変更する、請求項3または4記載の方法。

請求項7

平均値を目標値へ向かって制御する、請求項6記載の方法。

請求項8

燃焼室(22)へ達する燃料量(m)を求める際に燃料が流量測定装置(18)から燃焼室(22)へ達するまでにかかる必要時間を考慮する、請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。

請求項9

ラムダセンサ(30)の信号を用いて燃焼室(22)へ噴射される燃料量と燃焼室(22)内で燃焼した燃料量との比を求める、請求項1から8までのいずれか1項記載の方法。

請求項10

コンピュータ上で動作する際に請求項1から9までのいずれか1項記載の内燃機関の駆動方法を実行するのに適していることを特徴とするコンピュータプログラム

請求項11

メモリ、例えばフラッシュメモリまたは強磁性RAM上に記憶されている、請求項10記載のコンピュータプログラム。

請求項12

内燃機関を駆動するための開制御および/または閉ループ制御装置(32)において、請求項10または11記載のコンピュータプログラムを記憶したメモリを有することを特徴とする開制御および/または閉ループ制御装置。

請求項13

燃料タンク(12)と、吸入側で当該の燃料タンクに接続された燃料ポンプ(14)と、燃料を内燃機関(10)の少なくとも1つの燃焼室(22)へ供給する少なくとも1つの燃料噴射装置(16)とが設けられている内燃機関(10)において、燃料管路内に少なくとも1つの流量測定装置(18)が設けられており、該流量測定装置の送出する信号から燃焼室(22)へ達する燃料量(m)が求められる、ことを特徴とする内燃機関。

請求項14

流量測定装置(18)は熱線式流速計(68)、撓み部材(80)を備えたセンサ(79)、測定ピストン(92)およびベンチュリ形狭隘部(96)または歯車式流速計(86)を有しており、前記センサは燃料流(82)により偏向されてその偏向の度合ストレインゲージ(84)により検出され、前記測定ピストンには燃料流(82)が供給されてそのオフセットの度合が誘導的に検出される、請求項13記載の内燃機関。

請求項15

各燃料噴射装置(16a〜16c)には固有の流量測定装置(18a〜18c)が配属されており、例えば各燃料噴射装置(16)内に流量測定装置(18)が組み込まれている、請求項13記載の内燃機関。

請求項16

流量測定装置(18)は燃料噴射装置(16)の共通の吸入管(46)内に配置されている、請求項13から15までのいずれか1項記載の内燃機関。

請求項17

請求項12記載の開制御および/または閉ループ制御装置(32)を有する、請求項13から16までのいずれか1項記載の内燃機関。

技術分野

0001

本発明は、燃料吸気側燃料タンクに接続された燃料ポンプにより圧送し、当該の燃料を少なくとも1つの燃料噴射装置を介して少なくとも1つの燃焼室へ供給する、内燃機関駆動方法に関する。

背景技術

0002

この種の方法は既に市場から周知である。これは車両内に組み込まれた内燃機関で使用される。電気式の燃料ポンプは燃料をタンクから噴射弁へ圧送する。この燃料ポンプは燃料を内燃機関の吸気管内噴射する。ここから内燃機関の個々のシリンダまたは相応の燃焼室への供給口が分岐している。吸気弁を介して燃焼室にこれらの供給口が接続している。どの吸気弁がその時点で開放されているかに応じて燃料は所定の燃焼室へ供給される。

0003

冒頭に言及した形式の方法は、燃料を直接に燃焼室へ噴射するタイプの内燃機関にも使用できることが知られている。これはガソリン直接噴射型内燃機関またはディーゼル直接噴射型内燃機関である。この場合それぞれの燃焼室には固有の燃料噴射装置が配属されている。

0004

公知の手法では燃料噴射装置の噴射時間は特性曲線により設定される。この特性曲線として噴射すべき燃料量が与えられる。この量は内燃機関の駆動状態および内燃機関に所望される出力に依存している。

0005

基本的には燃料噴射装置の開放時間が適正であるにもかかわらず所望の燃料量が送出されないことがある。このことの理由として、例えば、燃料噴射装置の噴射孔詰まりなどが挙げられる。製造トレランスもこの理由に含まれ、同じ開放時間でも燃料噴射装置の差によって送出される燃料量が異なってしまう。公知の手法では、ラムダ制御に基づく燃費の変化分または負荷および/または出力の変化分に関するほぼ定常的な変化分を特徴としている。ただし多くのケースでは実際に噴射された燃料量と所望の燃料量とのあいだの差をより高い分解能で求めることが望まれる。

発明が解決しようとする課題

0006

したがって本発明の課題は、冒頭に言及した形式の方法を改善して、燃料噴射装置から燃焼室へ送出される燃料量の偏差をできるだけ正確に求められるようにすることである。

課題を解決するための手段

0007

この課題は、燃焼室へ達する燃料量を流量測定装置の信号から求めることにより解決される。

発明を実施するための最良の形態

0008

本発明の方法は、燃料噴射装置から燃焼室内へ供給される噴射量が他の量から逆算されるのではなく直接に得られるという利点を有する。この量は例えば噴射圧および噴射時間である。ただし噴射時間は測定量ではなく設定量である。実際の噴射時間がどの程度所望の値に相応しているか否かは必ずしも既知にはならない。

0009

オットー機関ではこれまで実際の噴射量はラムダ比吸入された空気流量とから逆算して求めていた。これら2つの量は確かにセンサで検出されるものの、内燃機関の燃焼室からは遠い位置で得られた量である。吸入空気流量は例えば吸気管の流入口で測定され、ラムダ比は排気管内触媒の領域で測定される。空気量流がセンサから燃焼室まで流れていく時間と排気ガス流が燃焼室からラムダセンサまで流れていく時間とに依存する異なる時定数のために、従来の手法では動作サイクルごとに分解された流量を求めることはできなかったのである。

0010

これに対して、本発明の方法で使用される流量測定素子の信号からは実際に送出された燃料量を直接に求めることができる。逆算および不正確定数を考慮することによる精度の低下は本発明の方法で排除される。有利には、流量測定素子は内燃機関の燃焼室または燃料噴射装置のできる限り近傍に配置される。

0011

本発明の有利な実施形態は従属請求項から得られる。

0012

第1の実施形態によれば、流量測定装置により燃料が所定の断面積を通って流れる速度が検出され、ここから燃料量が求められる。このような流量測定装置はきわめて正確に動作する。これにより流速の小さな変化分も検出することができる。

0013

流量測定装置のタイプに応じて、流れ断面積に対する平均流速または局所流速が求められる。燃料管路の断面積にわたる流れのプロフィルが既知となるので、局所流速から平均流速を求めることもでき、ここから流れ断面積と圧力に依存する燃料の密度とを考慮して燃料の質量流量が求められる。

0014

複数の燃焼室を備えた内燃機関では、各燃焼室に対する燃料量が各燃焼室に対応する流量測定装置の信号から求められる。この方法を行うためには、内燃機関のシリンダ数同数の流量測定装置が必要となる。この場合、直接かつきわめて正確に個々のシリンダの燃焼室内へ供給される燃料量を求めることができる。

0015

これに代えて、流量測定装置より多い数の燃焼室を備えた内燃機関では、少なくとも1つの燃料噴射装置の開放時点と場合により内燃機関のクランクシャフトの角度位置とによって求められた燃料量が所定の燃焼室へ割り当てられる。このような内燃機関は、極端なケースでは唯一の流量測定装置を有していれば良いので、コスト上有利である。

0016

特に有利には、流量測定装置の信号から求められた所定の燃焼室へ達する燃料量の実際値目標値へ向かって閉ループ制御される。したがって燃焼室内で正確に内燃機関のそれぞれの駆動状態に対して最適な燃料量が供給される。

0017

その際に、内燃機関の燃焼室へ供給される燃料量の算出値から少なくともクランクシャフトの一回転の期間にわたってスライド平均により平均値を形成し、個々の燃焼室へ達する燃料量の各算出値と平均値とのあいだの標準偏差を形成し、個々の燃料噴射装置の開放時間を当該の標準偏差が最小化されるように変更することができる。

0018

本発明の方法の当該の実施形態では、燃料噴射装置の種々の製造トレランスがこのようにして補償される。内燃機関の静粛性はこれに基づいており、またこれにより内燃機関の排気ガス放出特性も改善される。

0019

個々の燃焼室内へ供給される燃料量を求める全ての実施形態における基本的な利点は、燃焼が最適化されるように燃料が噴霧されるがシステムの製造トレランスに起因して噴射燃料量の比較的高いばらつきが生じてしまう燃料噴射装置を使用できることである。この例として外側へ開放する円錐状噴射弁が挙げられる。こうした噴射弁では固有の絞り作用が直接にバルブニードルの座の位置で生じる。したがって全システム圧が直接にバルブの座の位置にかかり、燃料の噴霧が最適化される。

0020

これにより噴射された燃料がきわめて良好に燃焼室内へ侵入し、有利な排気ガス特性および燃費特性が達成される。このような円錐状噴射弁はバルブニードルの比較的小さなストロークできわめて大きな燃料量を燃焼室内へ供給する。したがってこの種の円錐状噴射弁では製造トレランスは噴射燃料量に相対的に大きな影響を与えるものと見なされていた。ただし本発明の方法ではこの種のばらつきが検出され、監視および/または制御される。

0021

またここで特に有利には、平均値が目標値へ向かって閉ループ制御される。このようにすれば出力および排気ガス放出量の正確な調整が可能となる。

0022

さらに有利には、本発明の方法の別の実施形態にしたがって、燃焼室へ達する燃料量を求める際に燃料が流量測定装置から燃焼室へ達するまでにかかる必要時間が考慮される。これにより内燃機関の燃焼室へ供給される燃料量を求める際の精度が一層改善される。

0023

また本発明によれば、ラムダセンサの信号を用いて燃焼室へ噴射される燃料量と燃焼室内で燃焼した燃料量との比も求められる。こうした燃料の変換量の比により燃焼室内の沈殿量考慮すべきか否かの評価を行うことができる。直接噴射型の内燃機関では燃料噴射装置の開放による汚れまたは黒化により噴射の形成が最適なものとならず、噴射された燃料の燃焼率劣化することがある。本発明の方法によればこうした場合にも適切な時点でメンテナンス措置を導入することができる。

0024

本発明はさらにコンピュータ上で動作する際に上述の内燃機関の駆動方法を実行するのに適したコンピュータプログラムに関する。ここで特に有利には、このコンピュータプログラムはメモリ、例えばフラッシュメモリまたは強磁性RAM上に記憶されている。

0025

本発明はさらに内燃機関を駆動するための開制御および/または閉ループ制御装置に関する。ここでは上述のコンピュータプログラムを記憶したメモリを有する装置を提案する。

0026

さらに本発明は、燃料タンクと、当該の燃料タンクに入力側で接続された燃料ポンプと、燃料を内燃機関の少なくとも1つの燃焼室へ供給する燃料噴射装置とが設けられている内燃機関に関する。

0027

このような内燃機関を燃費および排気ガス放出の点で最適に駆動し、またメンテナンス措置を適切な時点で行えるようにするために、本発明では、燃料管路内に少なくとも1つの流量測定装置が設けられており、この流量測定装置の送出する信号から燃焼室へ達する燃料量が求められる内燃機関を提案する。

0028

このための有利な実施形態では、流量測定装置が熱線式流速計、撓み部材を備えたセンサ、測定ピストンおよびベンチュリ形狭隘部または歯車式流速計を有している。センサは燃料流により偏向されてその偏向の度合ストレインゲージにより検出され、測定ピストンには燃料流が供給されてそのオフセットの度合が誘導的に検出される。これらの流量測定装置は全てきわめて正確に動作し、構造が小さく、簡単に内燃機関内に組み込むことができる。

0029

また別の実施形態では、各燃料噴射装置に固有の流量測定装置が配属されており、例えば燃料噴射装置内に流量測定装置が組み込まれている。この種の内燃機関では、燃焼室内へ供給される燃料量が内燃機関のシリンダごとにきわめて正確に求められる。流量測定装置の燃料噴射装置内への組み込みも容易である。

0030

また流量測定装置を燃料噴射装置の共通の吸入管内に配置することもできる。この構成は流量測定装置が比較的容易にアクセス可能な位置へ取り付けられるという利点を有しており、これにより取り付けも簡単化される。ガソリン直接噴射型内燃機関では、流量測定装置は例えば高圧ポンプ燃料蓄積管路レール)とのあいだに配置される。

0031

ただしこのときには燃料噴射装置および燃料蓄積管路から漏れ流管路および/または過流管路が分岐していないことが前提となる。この種の戻し管路が存在する場合には、流量測定装置を高圧ポンプの前方、すなわち漏れ流管路および/または過流管路の流入口の前方に配置することができる。吸気管噴射を行う内燃機関では、流量測定装置は燃料ポンプと燃料噴射装置とのあいだに配置することができる。

0032

特に有利には、内燃機関は上述の開制御および/または閉ループ制御装置を有する。

0033

以下に本発明の有利な実施例を添付図を参照しながら詳細に説明する。

0034

図1には内燃機関全体が参照番号10で示されている。内燃機関は燃料タンク12を有しており、この燃料タンクから電気式燃料ポンプ14を介して燃料が燃料噴射装置16へ圧送される。燃料ポンプ14と燃料噴射装置16とのあいだの流路に流量測定装置18が配置されている。

0035

燃料噴射装置16は吸気管20内または吸気管に接して配置されている。ここから燃焼室22a〜22cへの吸気管セクション20a〜20cが分岐している(内燃機関10は別の燃焼室も有しているがここでは図示していない)。燃焼室22と吸気管セクション20とは、図1には示されていない吸入弁を介して接続されている。燃焼排気ガスは燃焼室22から同様に図示されていない排気弁を介して排気管24へ流入する。排気管の内部に触媒26が配置されている。

0036

内燃機関10の(図示されていない)クランクシャフトの角度位置が角度センサ28によって取り出される。このセンサは所定の位置で所定数の歯が欠落している歯車である。この歯車を用いて内燃機関のクランクシャフトの回転数が求められる。燃料および空気の混合気は燃焼室22内で燃焼し、触媒26内でラムダセンサ30により測定される。角度センサ28およびラムダセンサ30は流量測定装置18と同様に開制御および閉ループ制御装置32に接続されている。

0037

アクセルペダル36の位置を検出するペダル位置センサ34も信号を開制御および閉ループ制御装置32に送出する。出力側でこの制御装置はさらに燃料噴射装置16へ接続されている。吸気管20の流路で見て燃料噴射装置16の上流側にスロットルバルブ38およびホットフィルムセンサ40(HFMセンサ)が配置されている。このセンサは吸気管を通って流れる空気量を検出する。スロットルバルブ38およびHFMセンサ40は同様に開制御および閉ループ制御装置32に接続されている。

0038

内燃機関10は次のように動作する。アクセルペダル36の位置と内燃機関10のクランクシャフトの回転数とに依存して開制御および閉ループ制御装置32によりスロットルバルブ38が所定の位置へ制御される。ペダル位置はペダル位置センサ34によって検出されてここから開制御および閉ループ制御装置32へ供給され、クランクシャフト回転数は角度センサ28によって求められる。同時に開制御および閉ループ制御装置32はその時点での動作点に相応に燃料噴射装置16から噴射すべき燃料量の目標値を求める。この目標値はHFMセンサによって求められる空気量に追従するように設定される。

0039

実際に電気式燃料ポンプ14から燃料噴射装置16へ達した燃料量は流量測定装置18の信号から求められ、閉じた制御回路内で目標値へ向かって制御される。こうした閉じた制御回路により、噴射された燃料量はきわめて正確に調整される。場合によりラムダセンサ30を目標値の適応化により追従制御することができる。燃料量が燃料噴射装置16から送出される時点は、相応の燃焼室22での1回の動作サイクルの後に生じる。この動作サイクルはセンサ28を介してクランクシャフトの角度位置から求められる。

0040

ラムダセンサ30およびHFMセンサ40の信号により、どれだけの量の燃料が内燃機関10の燃焼室22で実際に燃焼したかが逆算される。ここから流量測定装置18によって求められた噴射燃料量に対して差が生じると、噴射燃料量のうち所定の成分が燃焼しなかったことになる。この差が比較的長い時間範囲にわたって検出される場合、燃焼しなかった燃料が燃焼室22内に蓄積されていくことがわかる。このようにして検出された差は、偏差の生じた原因を究明するために内燃機関10のメンテナンスを行うべきであることを表す指標となる。

0041

角度センサ28によって求められた内燃機関10のクランクシャフトの角度位置から個々の燃焼室22のその時点での動作点が検出される。一方ではラムダセンサ30により信号が求められ、他方では流量測定装置18により信号が求められ、これらが個々の燃焼室22a〜22cへ割り当てられる。ラムダセンサ30を介して求められた燃焼燃料量と流量測定装置18を介して求められた噴射燃料量との比較はシリンダごとに行われ、これにより内燃機関10内で問題が生じた位置の特定がさらに容易になり、正確化する。

0042

図2には内燃機関10の第2の実施例が示されている。図2図3の実施例では第1の実施例と同様の機能を有するエレメントには対応する参照番号を付してある。こうしたエレメントについては基本的にはここで詳細には立ち入らない。

0043

図2に示されている内燃機関10は吸気管噴射型の内燃機関ではなく、ガソリン直接噴射型内燃機関10(BDE)である。ここでは複数の燃料噴射装置16a〜16cが直接に相応の燃焼室22a〜22cに配置されている。燃料噴射装置16は燃料蓄積管路42に接続されており、この管路へ燃料が(図示されていない)組み込まれたプレフィードポンプおよび高圧ポンプ14を介して圧される。燃料は燃料蓄積管路42内に高圧かけられた状態で蓄積される。流量測定装置18は高圧ポンプ14と燃料蓄積管路42とのあいだに配置されている。

0044

図2に示されている内燃機関10は種々の駆動モードで動作する。層状給気モードでは燃料が燃料噴射装置16から燃焼室22内で燃料が層状となるように噴射される。これは燃焼室の点火プラグの領域(点火プラグは図示されていない)のみに点火可能な混合気が存在し、これに対して燃焼室22の他の領域にはきわめて希薄な混合気しか存在しないか、または燃料が全く存在しないことを意味する。内燃機関10の層状給気モードでは絞りが緩められる。すなわちこのときスロットルバルブは完全に開放されている。均一給気モードでは燃料は燃焼室22内に均一に分布するように噴射される。この駆動モードではスロットルバルブ38はその時点での負荷に相応に調整される。

0045

図2に示されている内燃機関10では、高圧ポンプ14により、燃料噴射装置16を介して燃焼室22へ供給すべき正確な量の燃料が燃料蓄積管路42に後から圧送される。したがって流量測定装置18を介して求められた燃料量は、燃料噴射装置16から燃焼室22内へ噴射された燃料量に正確に相応する。この実施例では所定の燃焼室22に属する燃料噴射装置16の噴射時点がクランクシャフトの角度位置に依存しているので、流量測定装置18を介して求められた燃料量は角度センサ28を介して伝達された信号を用いてそれぞれの燃焼室22へ割り当てられる。唯一の流量測定装置18しか内燃機関10内に存在しなくとも、このようにすれば個々の燃焼室22内へ達する個々の燃料量が求められる。

0046

図2に示されている内燃機関10では、燃焼室22内へ達する全燃料量から平均値が形成される。これはいわゆる“スライド平均”の平均値形成により行われる。この場合には求められた全燃料量のうち所定数の新しい値を使用して平均する。個々の燃焼室22に対応する個々の燃料量に対して形成された平均値との標準偏差が計算される。

0047

個々の燃料噴射装置16の開放時間は開制御および閉ループ制御装置32により求められた標準偏差または計算された標準偏差が最小となるように変更される。平均値はこの場合目標値へ向かって制御される。この目標値はとりわけユーザが内燃機関に所望するトルクから形成される。この目標値にはペダル位置センサ34で取り出されたアクセルペダルの位置36も相応する。他の係数、例えば内燃機関10の温度などを目標値に作用させてもよい。

0048

前述の方法により、システムに起因する燃料噴射装置16の製造トレランスがあっても内燃機関の全ての燃焼室22への同じ燃料量の供給が達成される。これは主として2つの利点をもたらす。すなわち1つは内燃機関10の静粛性が改善されることであり、もう1つは比較的大きな製造トレランスを有する燃料噴射装置を使用できることである。

0049

図3に示されている内燃機関10もガソリン直接噴射型内燃機関である。ただしここで使用されている燃料噴射装置16は戻し管路44を介して高圧ポンプ14の上流側に配置された低圧燃料管路46へ接続されている。図示をわかりやすくするために、開制御および閉ループ制御装置32からの燃料噴射装置16b、16cの駆動線路図3には図示していない。

0050

燃料蓄積管路も圧力制限弁48および戻し管路50を介して低圧燃料管路46へ接続されている。流量測定装置18を介して求められた燃料量が戻し管路44、50を通る燃料によっても誤差を生じないようにするために、この場合、流量測定装置18は流路で見て戻し管路44、50の流入口上流側の低圧燃料管路46内に配置される。

0051

図4には内燃機関10のさらに別の実施例が示されている。この内燃機関も直接噴射型内燃機関である。前述の実施例とは異なり、ここでは各燃料噴射装置16a〜16cに固有の流量測定装置18a〜18cが設けられている。さらにプレフィードポンプは高圧ポンプ14内に組み込まれてはおらず、個別の電気式燃料ポンプ52として構成されている。高圧ポンプ14の圧送量図4に示されている内燃機関10では燃料制御弁54を介して調整される。燃料制御弁54は開制御および閉ループ制御装置32により、特に圧力センサ56の信号に依存して駆動される。圧力センサ56は燃料蓄積管路42内の圧力を検出する。

0052

図5には図4に示されている内燃機関10の燃料噴射装置16が詳細に示されている。燃料噴射装置16はバルブケーシング58および電磁アクチュエータ60を備えたインジェクタである。この電磁アクチュエータは接続ケーブル62を介して開制御および閉ループ制御装置32により駆動される。電磁アクチュエータ60はバルブニードル64に作用し、これを外側へ開放し、図5では下方端部に示されているインジェクタ16に設けられた排出口を開く(ただし基本的には内側へ開放されるバルブニードルを使用することもできる)。

0053

図5の上方端部のインジェクタ16には高圧用端子66が設けられており、この端子に熱線流速計68が組み込まれている。アイソレーション部材70を介してこの流速計はインジェクタ16のプラスティックから製造されたアダプタ部材72内に支承されている。熱線流速計68に対する接続線路74は開制御および閉ループ制御装置32に接続されている。

0054

図6からわかるように、図5に示されているインジェクタは外側へ開放される円錐状噴流弁である。このバルブエレメントは円錐76として構成されており、相応の円錐状のバルブ座78を有している。バルブ座78からバルブ円錐76が持ち上げられると、ただちにバルブ座78での流れが絞られる。したがって全システム圧が直接にバルブ座78にかかり、これが燃料の最適な噴霧を生じさせる。ただしバルブニードル64のストロークが比較的小さくても比較的大きな燃料量が発生する。したがって大量生産のために生じる不可避の製造精度のばらつきにより、バルブニードル64のストロークが等しいとインジェクタ16ごとの燃料量のばらつきはかなり大きなものとなってしまうが、これも上述の方法により補償される。

0055

図5に示されている熱線流速計に代えて、流量測定装置18として別の測定装置を使用することもできる。図7にはマイクロメカニカルセンサ79が示されており、このセンサは燃料流(矢印82)によって偏向する撓み部材80を有している(この偏向は破線で示されている)。偏向はストレインゲージ84により検出される。流速Vに応じて撓み部材80の偏向の度合が大きくなったり小さくなったりする。

0056

流れ断面積Aと燃料の密度(この密度は場合により圧力センサおよび温度センサの信号から求められる)とが既知であるので、測定流dm/dtは撓み部材80の偏向の度合により求められた速度Vが計算される。インジェクタ16の開放時間が既知となれば、測定流dm/dtからさらに噴射された燃料量mが計算される。

0057

図8にはさらに別の流量測定装置18が示されている。この装置は歯車型流速計86を有しており、この流速計は回転速度を誘導センサ88によって検出する相互にかみ合った2つの歯車86a、86bを有している。図9のこの装置のバリエーションでは唯一の歯車86aのみが設けられており、この歯車の外周に鎌状部材90が設けられている。図10の別のバリエーションでは2つの歯車、すなわち外側の歯車86aが内向きの歯を有しており、内側の歯車86bが外向きの歯を有している。そのあいだに鎌状部材が大きな流れ損失を回避するために設けられている。流入および流出は画面に対して垂直な方向で行われる。

0058

図11のさらに別の実施例の流量測定装置18は燃料流の印加される測定ピストン92を有している。この測定ピストンにはプリテンション装置94によりテンションがかけられており、その位置が前述の場合と同様に誘導センサ88によ検出される。図12によれば流れ82の速度Vの検出はベンチュリ形狭隘部12により行われる。圧力差はここでは圧力センサ88により検出される。

図面の簡単な説明

0059

図1吸気管噴射型内燃機関での第1の実施例を示す概略図である。
図2図1の実施例に類似したガソリン直接噴射型内燃機関での第2の実施例を示す概略図である。
図3図1の実施例に類似したガソリン直接噴射型内燃機関での第3の実施例を示す概略図である。
図4図1の実施例に類似したガソリン直接噴射型内燃機関での第4の実施例を示す概略図である。
図5流量測定装置の組み込まれた燃料噴射装置の第1の実施例を示す部分断面図である。
図6図5の燃料噴射装置の一部の領域を詳細に示す部分断面図である。
図7流量測定装置の第2の実施例を示す基本図である。
図8図7の実施例に類似した流量測定装置の第3の実施例を示す図である。
図9図7の実施例に類似した流量測定装置の第4の実施例を示す図である。
図10図7の実施例に類似した流量測定装置の第5の実施例を示す図である。
図11図7の実施例に類似した流量測定装置の第6の実施例を示す図である。
図12図7の実施例に類似した流量測定装置の第7の実施例を示す図である。

--

0060

10内燃機関
12燃料タンク
14燃料ポンプ
16燃料噴射装置
18流量測定装置
20、20a〜20c吸気管
22a〜22c燃焼室
24排気管
26触媒
28角度センサ
30ラムダセンサ
32開制御および閉ループ制御装置
34ペダル位置センサ
36アクセルペダル
38スロットルバルブ
40 HFMセンサ

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