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図面 (6)

課題・解決手段

本発明は、複数のインジェクタを備えており、各インジェクタによって噴射される燃料量は当該インジェクタの駆動制御期間(ti)に依存している、内燃機関における燃料噴射装置内のインジェクタの駆動制御のための方法に関する。少なくとも一つのインジェクタに対して、駆動制御期間(ti)に関するインジェクタ固有補正値(dtv)が、噴射すべき燃料の圧力(p_ist)及び温度(T)に依存して求められ、当該インジェクタに関する駆動制御がインジェクタ固有の補正値(dtv)を考慮して実施される。

概要

背景

燃料噴射装置は、一つ又は複数のインジェクタ噴射弁又は噴射ノズルとも称される)を用いて内燃機関における燃焼に必要とされる燃料の調量を実現する。ガソリン直接噴射及びコモンレール噴射では、燃料が直接的に燃焼室に噴射される。内燃機関の燃焼品質、従って、燃料消費量及び排ガス特性に関しては、調量される燃料量が決定的に重要である。

しかしながら、調量される燃料量は、インジェクタ自体の特性の影響を受ける。内燃機関において複数のインジェクタが使用されている場合に発生する個体ばらつきに起因して、それらのインジェクタから調量される燃料量は大抵の場合異なっており、このことは燃焼品質の低下を必然的に伴う。特に、いわゆる少量領域部分行程領域、弾道領域)においては、それらのインジェクタの相対的な個体ばらつきが非常に影響を及ぼす。この問題に対処するために、駆動制御期間(ti)と噴射量(q)との関係をインジェクタごとに確立し、それらの関係をそれ以降の噴射に使用できるようにする、インジェクタ較正方法が使用される。

種々のインジェクタ較正方法がドイツ公開特許公報DE 10 2009 003 212 A1(特許文献1)及びDE 10 2009 003 211 A1(特許文献2)に開示されている。しかしながら、それらの方法は、各駆動制御プロセスに対して、閉ループ制御のための測定量が求められるので、制御技術的に非常に煩雑である。

概要

本発明は、複数のインジェクタを備えており、各インジェクタによって噴射される燃料量は当該インジェクタの駆動制御期間(ti)に依存している、内燃機関における燃料噴射装置内のインジェクタの駆動制御のための方法に関する。少なくとも一つのインジェクタに対して、駆動制御期間(ti)に関するインジェクタ固有補正値(dtv)が、噴射すべき燃料の圧力(p_ist)及び温度(T)に依存して求められ、当該インジェクタに関する駆動制御がインジェクタ固有の補正値(dtv)を考慮して実施される。

目的

効果

実績

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請求項1

複数のインジェクタ(18)を備えており、各インジェクタ(18)によって噴射される燃料量は当該インジェクタの駆動制御期間(ti;50)に依存している、内燃機関(10)における燃料噴射装置内のインジェクタ(18)の駆動制御のための方法において、少なくとも一つのインジェクタ(18)に対して、前記駆動制御期間(ti;50)に関するインジェクタ固有補正値(dtv)を、噴射すべき燃料の圧力(p_ist)及び温度(T)に依存して求め、当該インジェクタ(18)に関する駆動制御を、特に部分行程運転時の駆動制御を、前記インジェクタ固有の補正値(dtv)を考慮して実施することを特徴とする、方法。

請求項2

前記インジェクタ固有の補正値(dtv)を、圧力及び温度に依存する特性マップ(50)を介して、前記駆動制御期間(ti;50)のフィードフォワード制御取り入れる、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記インジェクタ固有の補正値(dtv)を、前記インジェクタ(18)の実際噴射期間(t_offen_ist;51)と目標噴射期間(t_offen_soll)との偏差に基づき求める、請求項1又は2に記載の方法。

請求項4

前記目標噴射期間(t_offen_soll)を、前記噴射すべき燃料の目標噴射量(q_soll)及び前記圧力(p_ist)に依存する特性マップ(530)を用いて求める、請求項3に記載の方法。

請求項5

前記実際噴射期間(t_offen_ist;51)を測定し又はモデルに基づき決定する、請求項3又は4に記載の方法。

請求項6

前記噴射すべき燃料の圧力及び温度が固定である場合には、目標噴射量(q_soll)を変更し、該変更と共に目標噴射期間(t_offen_soll)を変更し、前記インジェクタ固有の補正値(dtv)を前記実際噴射期間(t_offen_ist;51)と前記目標噴射期間(t_offen_soll)との依存関係から求める、請求項3乃至5のいずれか一項に記載の方法。

請求項7

前記実際噴射期間(t_offen_ist;51)が前記目標噴射期間(t_offen_soll)よりも長い場合には、前記駆動制御期間(ti;50)を延長し、前記インジェクタ固有の補正値(dtv)を前記駆動制御期間の変更から求める、請求項3乃至6のいずれか一項に記載の方法。

請求項8

前記実際噴射期間(t_offen_ist;51)が前記目標噴射期間(t_offen_soll)よりも短い場合には、前記駆動制御期間(ti;50)を短縮し、前記インジェクタ固有の補正値(dtv)を前記駆動制御期間の変更から求める、請求項3乃至7のいずれか一項に記載の方法。

請求項9

前記インジェクタ固有の補正値(dtv)を閉ループ制御積分値として決定し、該閉ループ制御においては、前記実際噴射期間(t_offen_ist;51)が前記目標噴射期間(t_offen_soll)になるように閉ループ制御を実施する、請求項3乃至6のいずれか一項に記載の方法。

請求項10

前記インジェクタ固有の補正値(dtv)をコーディネータによる開ループ制御の下で求め、前記コーディネータは、インジェクタ較正過程に関する開始条件監視し、インジェクタ較正を開始し、及び/又は、前記インジェクタ固有の補正値(dtv)を出力する、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の方法。

請求項11

前記インジェクタ固有の補正値(dtv)を、動作中に所定の時点において、及び/又は、規則的に、及び/又は、所定の条件の発生時に、決定する、請求項1乃至10のいずれか一項に記載の方法。

請求項12

請求項1乃至11のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成されていることを特徴とする計算ユニット

技術分野

0001

本発明は、内燃機関における燃料噴射装置内のインジェクタ駆動制御のための方法に関する。

背景技術

0002

燃料噴射装置は、一つ又は複数のインジェクタ(噴射弁又は噴射ノズルとも称される)を用いて内燃機関における燃焼に必要とされる燃料の調量を実現する。ガソリン直接噴射及びコモンレール噴射では、燃料が直接的に燃焼室に噴射される。内燃機関の燃焼品質、従って、燃料消費量及び排ガス特性に関しては、調量される燃料量が決定的に重要である。

0003

しかしながら、調量される燃料量は、インジェクタ自体の特性の影響を受ける。内燃機関において複数のインジェクタが使用されている場合に発生する個体ばらつきに起因して、それらのインジェクタから調量される燃料量は大抵の場合異なっており、このことは燃焼品質の低下を必然的に伴う。特に、いわゆる少量領域部分行程領域、弾道領域)においては、それらのインジェクタの相対的な個体ばらつきが非常に影響を及ぼす。この問題に対処するために、駆動制御期間(ti)と噴射量(q)との関係をインジェクタごとに確立し、それらの関係をそれ以降の噴射に使用できるようにする、インジェクタ較正方法が使用される。

0004

種々のインジェクタ較正方法がドイツ公開特許公報DE 10 2009 003 212 A1(特許文献1)及びDE 10 2009 003 211 A1(特許文献2)に開示されている。しかしながら、それらの方法は、各駆動制御プロセスに対して、閉ループ制御のための測定量が求められるので、制御技術的に非常に煩雑である。

先行技術

0005

ドイツ公開特許公報DE 10 2009 003 212 A1
ドイツ公開特許公報DE 10 2009 003 211 A1

発明が解決しようとする課題

0006

インジェクタ較正を簡略化することが所望されている。

課題を解決するための手段

0007

本発明によれば、請求項1の特徴部分に記載されている構成を備えている、内燃機関における燃料噴射装置内のインジェクタの駆動制御のための方法が提案される。有利な実施の形態は、従属請求項の対象であり、また、下記に記載されている。

発明の効果

0008

本発明は、煩雑な閉ループ制御の代わりに、圧力及び温度に依存するインジェクタ固有補正値のみが駆動制御期間に使用される場合には、インジェクタ較正を、特に弾道領域に関しては品質をほぼ維持したままではあるが、計算の手間を大幅に低減して実施することができる。噴射期間の煩雑な閉ループ制御自体はもはや必要ない。個々の弁の差異又は弁の経年劣化の作用は、簡単な方法によって適合され、また、特に噴射期間の閉ループ制御を実施することができない場合であっても、そのような個々の弁の差異又は弁の経年劣化の作用を補正値として直接的に駆動制御期間のフィードフォワード制御取り入れることができる。本発明は、閉ループ制御が行われない場合であっても、圧力及び温度に依存する特性値を使用することによって噴射弁の経年劣化の作用及び個体ばらつきをカバーする。この特性値は、噴射弁のフィードフォワード制御に直接的に取り入れられ、例えば始動時、制御の準備ができていないとき等に常に提供される。

0009

有利な実施の形態においては、複数のインジェクタ固有の補正値が特性マップに格納される。その場合、駆動制御の補正に関して、単に特性マップから得られるインジェクタ固有の補正値が考慮される。特に、いわばリアルタイムで補正値を測定値から求める必要がないので、計算の手間を低減することができる。むしろ、補正値が事前に(通常の場合、全体の動作期間中の任意の時点、所定の時点又は規則的な時点に)、即ち、それらの補正値が実際に駆動制御に取り入れられる前に決定され、その後に特性マップから読み出されれば十分である。

0010

本発明の範囲において、駆動制御期間(ti)とは、担当制御装置がインジェクタに電流を供給する、即ち、インジェクタを駆動制御する期間である。噴射期間(t_offen)とは、インジェクタが少なくとも部分的に開放されており、従って、燃料が噴射される期間である。機械的、液圧的及び電気的な遅延に基づき、インジェクタの開放過程は、駆動制御の開始後に第1の遅延期間を伴って開始され、また、閉鎖過程もやはり、駆動制御の終了後に所定の第2の遅延期間(閉鎖遅延期間とも称される)を伴って終了される。

0011

インジェクタ固有の補正値がそのインジェクタの実際噴射期間と目標噴射期間との偏差に基づき求められる場合には、非常に正確な補正を達成することができる。

0012

少なくとも噴射すべき燃料の圧力及び温度によって特徴付けられる、少なくとも一つの動作点に関するインジェクタ固有の補正値を求めるための簡単な可能性は、噴射すべき燃料の圧力及び温度が固定の場合に、目標噴射量従って目標噴射時間を変更し、実際噴射期間と目標噴射期間との依存関係からインジェクタ固有の補正値を求めることである。

0013

一つの有利な実施の形態によれば、目標噴射量に関して、第1の駆動制御期間が例えば従来の方法で決定され、駆動制御に使用される。続いて、それにより得られた実際噴射期間が(例えばモデルベースで又は測定技術的に)求められ、目標噴射期間と比較される。実際噴射期間が過度に長い場合には、駆動制御期間が短縮され、また、実際噴射期間が過度に短い場合には、駆動制御期間が延長される。目標噴射期間に達すると、古い駆動制御期間と新しい駆動制御期間との差からインジェクタ固有の補正値を決定することができる。このような補正値の決定を非常に簡単に実施することができ、また、それにも拘わらず良好な結果が提供される。結果の改善のために内挿又は外挿を実施することができ、それにより駆動制御期間と噴射期間との関係をより正確に決定することができる。

0014

同様に好適には、インジェクタ固有の補正値が閉ループ制御の積分値として決定され、この閉ループ制御では、実際噴射期間が目標噴射期間になるように閉ループ制御される。その積分値からインジェクタ固有の補正値が求められた後には積分器リセットされる。

0015

本発明に従う計算ユニット、例えば自動車の制御装置は、特にプログラム技術的に、本発明に係る方法を実施するように構成されている。

0016

本方法をソフトウェアの形態で実施することも有利である。何故ならば、ソフトウェアによる実施は、このソフトウェアを実行する制御装置が他のタスクにも利用される場合、従って、制御装置がいずれにせよ設けられている場合には、非常に僅かなコストの増加しか生じないからである。コンピュータプログラムの提供に適したデータ担体は、フロッピーディスクハードディスクフラッシュメモリ、EEPROMCD−ROM、DVD等である。コンピュータネットワークインターネットイントラネット等)を介してプログラムダウンロードすることも可能である。

0017

本発明の更なる利点及び別の実施の形態は、下記の説明及び添付の図面より明らかになる。

0018

上記において説明した特徴及び下記において更に説明する特徴は、記載したそれぞれの組合せでしか使用することができないものではなく、本発明の範囲から逸脱せずに、別の組合せ又は単独で使用することもできる。

0019

図面には、本発明の実施例が概略的に示されており、以下では、図面を参照しながら本発明の実施例を詳細に説明する。

図面の簡単な説明

0020

燃料噴射装置及び複数のインジェクタを備えている内燃機関を非常に概略的に示す。
閉鎖された動作状態にあるインジェクタの一つの実施例の概略的な詳細図を示す。
開放された動作状態にあるインジェクタの一つの実施例の概略的な詳細図を示す。
部分ストローク動作時のインジェクタのクロック制御経過及びニードルストローク経過の概略図を示す。
本発明の一つの有利な実施の形態によるインジェクタの駆動制御スキーマを示す。

実施例

0021

図1には、燃料貯蔵容器12を含んでいる内燃機関10が示されており、この燃料貯蔵容器12から搬送システム14を用いて燃料が燃料高圧管16へと搬送される。高圧管16は、例えばコモンレールとして構成されている。高圧管16は複数のインジェクタ18と接続されており、インジェクタ18は、それらのインジェクタ18にそれぞれ対応付けられている燃焼室20に燃料を直接的に噴射することができる。内燃機関10の運転、特に、この実施例では、搬送システム14、高圧管16及び複数のインジェクタ18を有している燃料噴射装置の運転が計算ユニット、ここでは制御装置22によって開ループ制御される。制御装置22は、入力値を検出して出力値を供給することができ、又は、複数のアクチュエータ、特に複数のインジェクタ18を駆動制御することができる。

0022

図2aには、図1に示したインジェクタ18の閉鎖された状態が拡大されて示されており、また、図2bには、インジェクタ18の開放された状態が拡大されて示されている。インジェクタ18は電磁的なアクチュエータを有しており、このアクチュエータは、磁気コイル26と、この磁気コイル26と協働する可動子30とを備えている。可動子30は、ニードル弁28が図2において垂直なニードル弁の移動方向に関して可動であるように、ニードル弁28と接続されている。弁ばね36は、ばね力を介してニードル弁28に作用し、それによりニードル弁28は、弁座38に保持される。

0023

制御装置22によるインジェクタ18の駆動制御は、磁気コイル26への電流供給により行われ、この電流供給によって可動子30は上方に移動され、その結果、可動子30はストッパ32に作用して、ばね力に逆らってニードル弁28を弁座38から離隔する方向に移動させる。この状況は、図2bに示されている。この状況において、燃料42がインジェクタ18から燃焼室20に噴射される。

0024

図3には、部分行程運転時のインジェクタ18の簡略化されたクロック制御経過46及びニードルストローク経過44が例示的に示されている。時点T0においては、いわゆるクロック信号46を用いたインジェクタ18の駆動制御が制御装置22によって行われる。引き上げ遅延48と称される時間的な遅延を伴い、第1の時点T1において漸くインジェクタ18の開放が行われる。時点T2においては、クロック信号46を用いるインジェクタ18の駆動制御が終了され、時点T3においては、インジェクタ18が再び閉鎖される。時点T0からT2までの時間は駆動制御期間50と称され、時点T1からT3までの時間は噴射期間51と称され、また、時点T2からT3までの時間は閉鎖期間52と称される。

0025

制御装置22は、プログラム技術的に本発明に係る方法を実施するために構成されている。この方法を、以下では図4を参照しながら例示的に説明する。

0026

図4には、本発明の有利な実施の形態の駆動制御方式が示されており、この駆動制御方式においては、例えば、コモンレール16内の噴射すべき燃料の目標噴射量q_soll及び実際圧力p_istに基づき、駆動制御期間ti(図3の参照番号50を参照されたい)が決定される。駆動制御方式は、図4の上半分に示されている従来の事前制御部400と、図4の下半分に示されている付加的な補正部500とに分かれている。

0027

以下では、事前制御部400の機能を説明する。目標噴射量q_soll及び実際圧力p_istから、噴射期間に関する正規化された値te_linが決定される。ここで、実際圧力p_istは補正要素410を介して供給され、この補正要素410は特に、いわゆるベルヌーイの定理に基づいた補正を実施する。補正要素410においては、噴射量に関する補正係数基準噴射量基準圧力及び実際圧力に基づき決定される。

0028

正規化された値te_linは第1の特性曲線要素420に供給され、この第1の特性曲線要素420が駆動制御期間teを決定する。実際の駆動制御期間ti*を決定するために、駆動制御期間teには第1の補正値tvが加算される。第1の補正値tvは実際圧力p_istに依存して、別の特性曲線要素430から得られる。

0029

上記において説明した事前制御は、本発明の範囲において補正部500によってインジェクタ固有に補正される。このために、インジェクタ固有の補正値dtvが同様に加算され、これにより駆動制御期間tiが決定される。インジェクタ固有の補正値dtvは、圧力及び温度に依存する特性マップ要素510から得られ、この特性マップ要素510には、噴射すべき燃料の実際圧力p_ist及び温度Tが供給される。この温度は、例えば測定することができる。好適には、温度はインジェクタにおける燃料に関してモデリングされた温度であってもよい。駆動制御期間tiを決定するためには、所定の動作点(圧力及び温度)に関するそれぞれのインジェクタ固有の補正値dtvだけを読み出せばよいので、特性マップ要素510は、特に計算の手間の簡略化にとって有用である。

0030

特性マップ要素510の充填は、好適にはコーディネータ(制御装置にプログラムの一部として格納されている)による開ループ制御の下で、適合要素520を介して行われる。以下では、一つの有利な実施の可能性を詳細に説明する。コーディネータのタスクは、適合に関する開始条件監視、較正の開始、及び補正値の出力である。

0031

目標噴射量q_soll及び実際圧力p_istに基づき、例えば経験に基づき充填されている特性曲線要素530によって目標噴射期間t_offen_sollが決定される。それと同時に、モデルベースの計算要素530に基づき、この計算要素530には、例えば、インジェクタに印加される電圧Uvが供給される。この電圧Uvにより実際噴射期間t_offen_istが決定される。択一的に、実際噴射期間を測定することもできる。

0032

目標噴射期間と実際噴射期間との差が適合要素520に供給される。

0033

本発明の一つの有利な実施の形態によれば、適合要素は、固定の動作点についての実際噴射期間と目標噴射期間との依存関係を決定する。続いてこの依存関係から、その動作点(p_ist/T)についての相応の補正値dtvを決定することができる。

0034

最初に、目標噴射期間t_offen_sollと実際噴射期間t_offen_istとの差が0より大きい場合には、即ち、t_offen_soll>t_offen_istである場合には、駆動制御期間が延長され、有利な実施の形態においては所定の値Δだけ延長される。この延長は、最終的に実際噴射期間t_offen_istが目標噴射期間t_offen_soll以上になるまで段階的に反復される。第1の実施の形態においては、所属のインジェクタ固有の補正値dtvが、目下の駆動制御期間と最初の駆動制御期間との差から、dtv=ti−ti*として決定される。

0035

別の実施の形態においては、結果を改善するために、外挿又は内挿を実施することができる。このために、実際噴射期間及び駆動制御期間からなる、最終的に得られた値ペアti(t_offen_ist)が中間記憶される。続いて、中間記憶部から二つの値ペアti_1(t_offen_ist_1)及びti_2(t_offen_ist_2)が取り出され、それらの値ペアは(同一方向又は異なる方向において)目標噴射期間t_offen_sollに最も近いものであり、またそれらの値ペアから、外挿によって又は有利には内挿によって、ti(t_offen_soll)が決定される。ここでもまた、所属のインジェクタ固有の補正値dtvは、やはり、差dtv=ti−ti*から決定される。

0036

最初に、目標噴射期間t_offen_sollと実際噴射期間t_offen_istとの差が0より小さい場合には、即ち、t_offen_soll<t_offen_istである場合には、駆動制御期間が短縮され、有利な実施の形態においては、所定の値Δだけ短縮され、この短縮が相応に継続される。

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