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技術 内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を検出するための方法および装置、並びに前記検出に基づいて内燃機関のための燃料噴射システムを制御するための方法

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 マルコガンギ
出願日 2003年1月10日 (16年6ヶ月経過) 出願番号 2003-004841
公開日 2003年7月30日 (15年11ヶ月経過) 公開番号 2003-214215
状態 未査定
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
主要キーワード 分配ポンプ 超音波検出器 高圧管路 蓄積器 超音波源 燃料流速 通流方向 排ガス内
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この項目の情報は公開日時点(2003年7月30日)のものです。
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図面 (2)

課題

内燃機関燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を検出するための方法、および前記検出の結果に基づいて内燃機関の燃料システムを制御するための方法において、内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を正確に検出し、前記検出の結果に基づいて、噴射すべき燃料を正確に調量し、一定の排ガスの質を保証できるようにすることである。

解決手段

前記課題は、高圧形成装置と、燃料噴射システムの少なくとも1つのインジェクタまたは噴射ノズルとの間の媒体接続路に存在する燃料の流速(v)ないしは圧力脈動を検出し、それによって、媒体接続路を通流する燃料流量を検出し、前記検出の結果に基づいて内燃機関の燃料噴射システムを制御することによって解決される。

概要

背景

現在公知であるのは、たとえばディーゼル機関のような内燃機関のためのコモンレール燃料噴射システムである。このシステムでは、燃料高圧蓄積器によって高圧管路コモンレール)を介し、燃料を高圧で燃焼室噴射する少なくとも1つのインジェクタへ供給される。また燃料室には、噴射される燃料量に応じて調量された空気量も供給される。この空気量は、排ガスが所望の質を有するように調整される。しかし、空気量が所定の燃料噴射量に対して例えば小さすぎると、このことは燃焼過程を悪化させる原因となり、この燃焼過程の悪化によって、ディーゼル機関ではとりわけ、目に見える煙の排出や排ガス内粒子増加が引き起こされてしまう。また、高圧蓄積器からインジェクタまでの高圧管路内に、不所望の圧力脈動が生じるおそれがあることも知られており、この圧力脈動は排ガスの質を悪化させる原因になる。というのも、燃焼室へ供給される燃料量が、燃料室へ充填される、予め調整された空気量と比較して大きすぎるかまたは小さすぎるからである。

概要

内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を検出するための方法、および前記検出の結果に基づいて内燃機関の燃料システムを制御するための方法において、内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を正確に検出し、前記検出の結果に基づいて、噴射すべき燃料を正確に調量し、一定の排ガスの質を保証できるようにすることである。

前記課題は、高圧形成装置と、燃料噴射システムの少なくとも1つのインジェクタまたは噴射ノズルとの間の媒体接続路に存在する燃料の流速(v)ないしは圧力脈動を検出し、それによって、媒体接続路を通流する燃料流量を検出し、前記検出の結果に基づいて内燃機関の燃料噴射システムを制御することによって解決される。

目的

本発明の課題は、前記の場合に、内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を正確に検出し、前記検出の結果に基づいて、噴射すべき燃料を正確に調量し、一定の排ガスの質を保証でき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
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請求項1

内燃機関燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を検出するための方法において、高圧形成装置と、燃料噴射システムの少なくとも1つのインジェクタまたは噴射ノズルとの間の媒体接続路(3)における燃料流速(v)ないしは圧力脈動を検出または測定し、前記検出または測定の結果から、媒体接続路(3)を通流する燃料流量を検出または算出することを特徴とする方法。

請求項2

少なくとも超音波(19)を、燃料が通流する媒体接続路(3)を通るように送出し、受信された周波数(fE)と送出された周波数(fS)との間の周波数ずれから流速(v)を求める、請求項1記載の方法。

請求項3

流速(v)を、数式

請求項

ID=000003HE=015 WI=015 LX=0525 LY=1150によって算出し、fEは受信された周波数、fSは送出された周波数、vは流速、cは媒体(燃料)における音速である、請求項1または2記載の方法。

請求項4

請求項1から3までのいずれか1項記載の方法に基づいて検出された、内燃機関の燃焼室内に実際に噴射される燃料量に依存して、燃焼過程のために燃焼室に供給される空気量および/または燃料量自体を調整し、少なくとも実質的に一定の排ガスの質が得られるようにすることを特徴とする、内燃機関のための燃料噴射システム(1)を制御するための方法。

請求項5

内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を検出するための装置であって、請求項1から4までのいずれか1項記載の方法を実施するための装置において、燃料の流速(v)を検出するための装置(11)が、高圧形成装置と、燃料噴射システム(1)の少なくとも1つのインジェクタまたは噴射ノズルとの間に設けられた媒体接続路に配属されており、前記装置(11)によって検出された流速(v)から燃料量を算出するための評価装置(13)が設けられていることを特徴とする装置。

請求項6

少なくとも1つの超音波源(15)および少なくとも1つの超音波検出器(17)が設けられており、前記超音波源(15)および超音波検出器(17)は媒体接続路(3)の領域内に、相互に対向して配置されている、請求項5記載の装置。

請求項7

超音波源(15)および超音波検出器(17)は、それぞれ少なくとも1つの圧電素子を有している、請求項5または6記載の装置。

技術分野

0001

本発明は、請求項1の上位概念による、内燃機関燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を検出するための方法、および請求項4の上位概念による、内燃機関のための燃料噴射システムを制御するための方法、並びに請求項5の上位概念による、内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を検出するための装置に関する。

背景技術

0002

現在公知であるのは、たとえばディーゼル機関のような内燃機関のためのコモンレール燃料噴射システムである。このシステムでは、燃料高圧蓄積器によって高圧管路コモンレール)を介し、燃料を高圧で燃焼室へ噴射する少なくとも1つのインジェクタへ供給される。また燃料室には、噴射される燃料量に応じて調量された空気量も供給される。この空気量は、排ガスが所望の質を有するように調整される。しかし、空気量が所定の燃料噴射量に対して例えば小さすぎると、このことは燃焼過程を悪化させる原因となり、この燃焼過程の悪化によって、ディーゼル機関ではとりわけ、目に見える煙の排出や排ガス内粒子増加が引き起こされてしまう。また、高圧蓄積器からインジェクタまでの高圧管路内に、不所望の圧力脈動が生じるおそれがあることも知られており、この圧力脈動は排ガスの質を悪化させる原因になる。というのも、燃焼室へ供給される燃料量が、燃料室へ充填される、予め調整された空気量と比較して大きすぎるかまたは小さすぎるからである。

発明が解決しようとする課題

0003

本発明の課題は、前記の場合に、内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を正確に検出し、前記検出の結果に基づいて、噴射すべき燃料を正確に調量し、一定の排ガスの質を保証できるようにすることである。

課題を解決するための手段

0004

前記課題は、高圧形成装置と、燃料噴射システムの少なくとも1つのインジェクタまたは噴射ノズルとの間の媒体接続路に存在する燃料の流速ないしは圧力脈動を検出し、それによって、媒体接続路を通流する燃料流量を検出し、前記検出の結果に基づいて内燃機関の燃料噴射システムを制御することによって解決される。

発明を実施するための最良の形態

0005

請求項1に記載された特徴を有する本発明による方法は、内燃機関の燃焼室へ噴射される燃料量をオンラインで検出できるという利点を有する。たとえば軽油ガソリンなどの燃料を正確に調量できることにより、排ガスの一定の質を保証することができる。たとえば、燃料室へ燃焼過程のために供給される空気量を、実際に燃焼室へ噴射される燃料量に相応に即座に適合することができる。

0006

本発明による方法は、高圧形成装置と燃料噴射システムの少なくとも1つのインジェクタまたは少なくとも1つの噴射ノズルとの間の媒体供給用接続路(以下「媒体接続路」とする)に存在する燃料の流速ないし圧力脈動がオンラインで、換言すれば瞬時に検出されるように構成されている。このようにして検出された値によって、媒体接続路を通流する燃料流量ひいては燃焼室内に噴射される燃料量が検出される。

0007

前記方法は、たとえばコモンレール燃料噴射システムにおいて使用することができる。この種のシステムでは、高圧形成装置は高圧蓄積器(コモンレール)によって形成され、この高圧蓄積器は高圧管路を介してインジェクタと接続される。本発明はまた、たとえばPDE(ポンプノズルユニット)または分配ポンプのような他の燃料噴射システムにおいて使用することもできる。

0008

本方法の特に有利な実施形態では、少なくとも超音波が、燃料が通流する媒体接続路を通過するように送出され、受信された周波数と送出された周波数との間の周波数ずれから燃料の流速が検出されるように構成されている。

0009

有利には燃料流速は、周波数ずれに対する以下の数式によって算出される。

0010

0011

ここで、fEは受信された周波数、fSは送出された周波数、vは流速、cは媒体(燃料(軽油;ガソリン))内の音速である。この数式から、瞬時に燃焼室内へ噴射される燃料量が検出され、有利にはここには記載されていない数式によって算出される。また、制御ユニットファイルされたグラフによって、燃料量を流速に依存して求めることも考えられる。前記グラフは、たとえば実験に基づいて検出される。

0012

本方法の別の有利な実施形態は、従属項に記載された構成を組み合わせることによって得られる。

0013

本発明はまた、請求項4の特徴を有する、内燃機関のための燃料噴射システムを制御するための方法にも関する。この方法は、少なくとも実質的に一定の排ガスの質が得られるように、ディーゼル機関のような内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量に依存して、燃料量および/または燃焼過程のために燃焼室へ供給される空気量が調整される。この場合の前提は、実際に噴射される燃料量がオンラインで検出されることである。

0014

また本発明は、請求項5の特徴を有する、内燃機関の燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を検出するための装置にも関する。この装置は、燃料の流速を検出するための装置を特徴とし、これは高圧形成装置と燃料噴射システムの少なくとも1つのインジェクタまたは少なくとも1つの噴射ノズルとの間に設けられた媒体接続路に配属されている。さらに本装置は、前記のようにして検出された流速から燃料量を算出するための評価装置を有している。本装置によって、とりわけ高圧管路のような媒体接続路における燃料脈動識別し、実際に噴射される燃料量をオンラインで求めることができる。少なくともほぼ一定の排ガスの質を保証するため、たとえば燃焼室へ供給される空気量を相応に増加または減少させることができる。また択一的に、噴射される既知の燃料量を、供給される空気量に整合することもできる。

0015

特に有利には、本装置の実施例では、媒体接続路における燃料の流速を検出するための装置が少なくとも1つの超音波源および少なくとも1つの超音波検出器を有している。前記超音波源および超音波検出器は、媒体接続路の領域内に相互に対向して配置されている。送信された周波数と受信された周波数との間の周波数ずれはドップラー効果に起因し、この周波数ずれは燃料流速に対する基準である。この周波数ずれは、前記数式によって算出することができる。

0016

本装置の有利な発展形態は、従属項に記載された構成を組み合わせることによって得られる。

0017

実施例の説明
図1は、たとえばディーゼル機関のような内燃機関のためのコモンレール燃料噴射システム1の一部を示している。このコモンレール燃料噴射システムは自動車において使用される。

0018

コモンレール燃料噴射システム1は、高圧形成装置(高圧蓄積器)と、内燃機関の燃焼室内へ燃料を噴射するためのインジェクタを少なくとも1つと、高圧形成装置とインジェクタの間の媒体接続路を少なくとも1つ有している。この種の噴射システムの構成および機能は公知であるから、ここでは詳細に説明しない。

0019

図1には、媒体接続路3の部分のみが示されている。この媒体接続路3は、ここでは高圧管路5から形成されている。この図では、高圧下にある燃料はこの高圧管路を左から右へ矢印7の方向に通流する。

0020

さらに、燃焼室内へ実際に噴射される燃料量をオンラインで、換言すれば内燃機関の通常動作中に検出できる装置9が設けられている。装置9は、高圧管路5における燃料の流速を検出するための装置11と、このようにして検出された流速から燃料量を算出するための評価装置13とを有している。この場合装置11および評価装置13は、たとえば燃料噴射システム1の制御ユニット内に組み込まれる。しかしこれらは、簡単に別個ユニットとして構成することもできる。

0021

図1に示された装置11の実施例では、超音波源15および超音波検出器17が設けられている。これらは媒体接続路の領域内に、相互に正反対に配置されている。矢印によって示されているように、超音波源15によって超音波19は高圧管路5を通過して送出され、この超音波19は超音波検出器17によって検出される。超音波19はここでは、燃料の流動方向7に対して横方向に通過する。

0022

燃料流によって引き起こされるドップラー効果に基づいて、送出された周波数と受信された周波数との間に周波数ずれが生じる。この周波数ずれから、前記数式によって高圧管路5における燃料の流速が算出される。このように算出された流速から、燃焼室へ実際に噴射される燃料量が求められる。前記ステップは評価装置13によって実行される。

0023

オンライン、換言すれば内燃機関の動作中に検出される、瞬時に燃焼室へ噴射される燃料量に基づいて、場合によっては少なくとも燃焼過程に供給される空気量を相応に変更し、それによって一定の排ガスの質を得ることができる。このことは、ここに述べられていない適切な手段によって実施される。

0024

図1に基づいて説明した装置9の実施例は、コンパクトに、大きなスペースを必要とせずに構成することができるので、簡単に車両内収納することができる。

0025

有利な実施形態では、超音波源15および超音波検出器17はそれぞれ1つの圧電セラミックスを有する。もちろん、別の超音波源および超音波検出器も使用することができる。

0026

また有利には、本発明によって検出された燃料量に基づいて、内燃機関のための燃料噴射システムを制御することもできる。

0027

総じて本発明による方法および装置は、コモンレール燃料噴射システムだけでなくPDE(ポンプ‐ノズルユニット)および分配ポンプにおいても使用できることが理解できる。

図面の簡単な説明

0028

図1内燃機関のための燃料噴射システムの一部を概略的に示した図である。

--

0029

1燃料噴射システム
3媒体接続路
5高圧管路
7燃料の通流方向
9燃焼室内へ実際に噴射される燃料量を検出するための装置
11 高圧管路5における燃料の流速を検出するための装置
13 装置11によって検出された流速から燃料量を算出するための評価装置
15超音波源
17超音波検出器
19 超音波

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