JP4773450B2 - 自動車における燃料噴射装置の作動方法 - Google Patents

Description

本発明は、請求項１の上位概念による燃料噴射装置、とりわけ自動車の燃料噴射装置の作動のための方法に関している。また本発明はとりわけ自動車用の相応のコンピュータプログラム、相応の電気的メモリ、相応の制御機器、相応の燃料噴射装置に関している。

背景技術
公知の燃料噴射装置では燃料蓄積器が設けられており、この燃料蓄積器に燃料が調量ユニットと高圧ポンプを介して供給される。さらにＩ制御器を用いて燃料蓄積器内の実際値圧力を制御することも公知である。

さらに異なる燃料噴射装置の間では製造に起因するばらつきが生じる可能性があることも当業者には公知である。この種のばらつきはＩ制御器によってしか補償することができない。このＩ制御器はその時定数のためにむしろ緩慢であり、そのため例えば燃料噴射装置の作動点の入れ替えの際には場合によって存在する製造に起因する偏差を迅速に補償することができない。このことは精度を低下させ、燃料噴射装置から噴射される噴射量の正確さも低減させる。

発明の課題および利点
本発明の課題は、燃料噴射装置の作動方法において、燃料噴射装置の作動点の入れ替えの際にも適正な噴射量で正確な燃料噴射が保証されるように改善を行うことである。

この課題は冒頭に述べたような形式の方法において請求項１の特徴部分に記載された本発明によって解決される。

前記課題はまた請求項８から１１の対象によっても解決される。

本発明によれば、事前制御値が事前制御マップから生成され、それに基づいて、燃料噴射装置の構成要素の製造に起因する偏差が補償される。つまりここでは種々異なる燃料噴射装置の制御がＩ制御器によって補償されるのではなく、本発明による付加的な事前制御マップによって補償される。

本発明を用いることにより、適応化された事前制御が実現される。

このことは、燃料噴射装置の作動点の入れ替えの際に、新たな作動点に対応する事前制御値が最終的に時間遅延なしで事前制御マップから読み出せるという、大きな利点をもたらす。それにより場合によって存在する製造に起因する偏差が燃料噴射装置の新たな作動点において、読み出された事前制御値により直ちに考慮され得るようになる。Ｉ制御器等の時定数による時間遅延は、それによってもはや存在しなくなる。

このような燃料噴射装置の構成要素の製造に起因するばらつきの迅速な考慮により、噴射される燃料量の精度とそれに伴う適性度が著しく改善されるようになる。このことは同時に燃料消費の低減と有害物質排出の低減につながる。

本発明の有利な構成例によれば、事前制御マップの値が燃料噴射装置の作動中に順次求められ、事前制御マップに記録される。このことは最終的に事前制御マップの学習過程を表す。それにより、様々な燃料噴射装置間の製造に起因する違いが自動的に考慮される利点がもたらされる。それにより、燃料噴射装置の例えば運転開始前のそのような違いだけのための特別な検出は不要となる。従って本発明による方法は簡単でかつ低コストに用いることができる。

本発明の別の有利な構成例によれば、燃料噴射装置の作動点においてＩ制御器の出力値が事前制御マップに記録される。このことは最終的に事前制御マップの学習過程を表す。

この場合有利にはＩ制御器の出力値が事前制御マップの複数の拠点に対して分散される。

本発明の別の有利な構成例によれば、燃料噴射装置の作動点におい現在の作動点に対して所属の事前制御値と同じものが事前制御マップから読み出される。それにより、製造に起因する偏差の補償に必要な事前制御値が直ちに得られる。従って製造に起因する偏差は、もはやI制御器を用いて補償する必要がなくなる。

実施例
本発明のその他の特徴、実施態様および利点を、本発明の図示の実施例に則して以下に説明する。ここで説明される全ての特徴は、それらが特許請求の範囲（独立請求項または従属請求項）、実施例の説明および図面のいずれに記載されているかに関わらず、単独でもまたは任意に組み合わせても、本発明の対象となりうる。

図１には本発明による燃料噴射装置の作動方法の実施例がブロック回路図で示されており、図２には、図１の方法で用いられる事前制御マップの一部が示されている。

図１には内燃機関の燃料噴射装置１０が示されている。前記燃料噴射装置１０はとりわけ高圧燃料噴射装置であり、前記内燃機関は特に自動車用のディーゼル機関であり得る。

燃料噴射装置１０はポンプ１１，特に高圧ポンプを有しており、このポンプが燃料を調量ユニット１２へ供給している。前記ポンプ１１の出力側は燃料蓄積器１３に接続されており、そこでは燃料が圧力下で蓄積されている。図示はされていないが、燃料蓄積器１３は、燃料を内燃機関の燃焼室内へ噴射する燃料噴射弁と接続されている。さらに燃料蓄積器１３には圧力センサ１４が配設されており、この圧力センサを用いて燃料蓄積器１３内の圧力が測定されている。

燃料噴射装置１０は図には示されていない制御機器によって開ループ及び／又は閉ループ制御されている。これに対して制御機器は、電気的な記憶媒体、特にフラッシュメモリを備えたコンピュータを有している。この記憶媒体上にはコンピュータ上で実行されるコンピュータプログラムが記憶されている。このコンピュータプログラムは、燃料噴射装置１０を制御し、所望の開ループ制御及び／又は閉ループ制御を実施するのに適している。

燃料噴射装置１０に対してはさらに図１中において当該燃料噴射装置１０の作動方法２０がブロック回路図で表されている。この方法２０は制御機器によって実施される。場合によっては当該方法２０の一部が類似の電子モジュールを用いて実現されてもよい。

圧力センサ１４からは燃料蓄積器１３内の実際値圧力ＩＤに相応する信号が生成され、比較器２１に送出される。そこでは実際値圧力ＩＤが目標圧力ＳＤと比較される。差分圧力ＤＤは、３つの制御器、すなわちＰ制御器２２（比例制御器）と、Ｄ制御器２３（微分制御器）と、Ｉ制御器２４（積分制御器）に転送される。これらの３つの制御器の出力側は加算器２５によって所望の燃料流量に対する制御値ＤＳに合算される。この所望の燃料流量は、その後調量ユニット１２からポンプ１１と燃料蓄積器１３に供給されるものである。

さらに事前制御信号Ｖ1が設けられており、この信号は加算器２６を介して制御値ＤＳに加算される。

本発明によれば、事前制御マップ２７が設けられており、このマップ出力側の事前制御信号Ｖ２は加算器２８を介して燃料流量に対する制御器ＤＳに加算される。前記事前制御マップ２７には入力信号として現在の噴射量ｑと現在の回転数ｎが供給されている。

所望の燃料流量に対する制御値ＤＳは調量ユニット１２を表している特性マップ（特性曲線）２９に供給される。この特性マップ（特性曲線）２９を用いて制御値ＤＳからは、所望の燃料流量を生じさせるのに調量ユニット１２を駆動制御させなければならない電流の制御値ＳＳが求められる。

この制御値ＳＳは後置接続された電流制御器３０に対する目標値を表している。この電流制御器３０からは、前記制御値ＳＳに相応する電流が調量ユニット１２に印加される。調量ユニット１２を介して流れる実際の電流は、センサ３１によって測定され、実際値ＩＷとして比較器３２に送出される。そこではこの実際値ＩＷが制御値ＳＳから減じられる。この差分はその後で電流制御器３０に印加される。

図１に示されている方法２０では燃料蓄積器１３内に存在する実際値圧力ＩＤが目標圧力ＳＤに制御される。これに対してはとりわけ３つの制御器２２，２３，２４と事前制御信号Ｖ１が設けられている。その結果として生じる所望の燃料流量に対する制御値ＤＳに依存して調量ユニット１２が制御される。調量ユニット１２に印加される電流はこの場合電流制御器３０によって制御される。

特に高圧の燃料噴射装置のもとでは種々異なる燃料噴射装置の特に調量ユニットが製造に起因するばらつきの影響下におかれる。このことは、第１の燃料噴射装置の調量ユニットが例えば第２の燃料噴射装置の調量ユニットとは別の効率と別の特性マップ（特性曲線）を有することを意味する。相応のことは、異なる燃料噴射装置のポンプや燃料蓄積器に対しても当てはまる。このようなことは総じて様々な燃料噴射装置による燃料調量の著しい偏差に結び付く。

本発明によれば、このような燃料噴射装置１０の構成要素の製造に起因する偏差が事前制御マップ２７とそこから生じる事前制御信号Ｖ２によって考慮される。既に前述したように特に事前制御特性マップ２７を用いることによって適応化された事前制御が実現できる。

燃料噴射装置１０の製造後は事前制御マップ２７内には値が何も含まれない。それによりこの事前制御マップ２７からは値０だけが読み出される。この時点において当該事前制御マップ２７は、燃料噴射装置１０の作動方法２０に対する影響を何も有さない。

事前制御マップ２７は燃料噴射装置１０の作動中に順次、値を補充される。これに対しては、燃料噴射装置１０が目下定常的な作動点にあるのかどうかが確定される。定常的な作動点にある場合には、既に前述した方法２０に対してさらにＩ制御器２４所属の出力値が当該作動点に対して以下に説明するように継続処理される。この作動点に依存する、Ｉ制御器２４の出力値は、図１において符号Ｉｘで表されている。

図２には、図１の事前制御マップ２７の一部が示されている。この事前制御マップ２７の２つの軸上では噴射量ｑが回転数ｎに亘って記録されている。

図２のマップにおいては事前制御マップ２７の４つの拠点Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ２１，Ｍ２２が表されている。第１の拠点Ｍ１１は回転数ｎ１のもとでの噴射量ｑｌに属し、第２の拠点Ｍ１２は、回転数ｎ１のもとでの噴射量ｑ２に属し、第３の拠点Ｍ２１は回転数ｎ２のもとでの噴射量ｑ１に属し、第４の拠点Ｍ２２は、回転数ｎ２のもとでの噴射量ｑ２に属する。

さらにこの図２のマップでは燃料噴射装置１０の目下の定常的な作動点Ｍｘが表されている。この作動点は目下の噴射量ｑｘと目下の回転数ｎｘに属している。この目下の作動点Ｍｘは前記４つの拠点Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ２１，Ｍ２２で囲まれる矩形内にあり、それと共にこれらの４つの拠点Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ２１，Ｍ２２全てに隣接している。

それにより、燃料噴射装置１０の現在の作動点Ｍｘは事前制御マップ２７の拠点Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ２１，Ｍ２２のいずれとも一致しない。それ故に当該作動点Ｍｘに属するＩ制御器２４の出力値Ｉｘは、４つの拠点Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ２１，Ｍ２２に分散される。このことは以下の式に基づいて前記各拠点Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ２１，Ｍ２２毎に実施される：
M11,neu ＝ M11,alt + Ix * (n2 - nx)² * (q2 - qx)²
M12,neu ＝ M12,alt + Ix * (n2 - nx)² * (q1 - qx)²
M21,neu ＝ M21,alt + Ix * (nl - nx)² * (q2 - qx)²
M22,neu ＝ M22,alt + Ix * (nl - nx)² * (q1 - qx)²

これらの数式を用いることによって直ぐ近くの拠点が常に強い影響下におかれ、その他の３つの拠点はそれよりも弱い影響下におかれる。目下の作動点Ｍｘが前記４つの拠点Ｍ１１，Ｍ１２，Ｍ２１，Ｍ２２の１つにあると、Ｉ制御器２４の所属の出力値Ｉｘはこの拠点においてのみ考慮されるが他の３つの拠点は考慮されない。

またその他の式が複数の拠点中の値の算出のために設けられ得ることも理解されたい。特に事前制御マップ２７の場合によっては５つ以上の拠点に対してＩ制御器２４の出力値Ｉｘの別種の重み付けによる分散も可能である。

このようにして事前制御マップ２７中で多数のさらなる作動点に対して燃料噴射装置１０の作動中にそれらの拠点におけるＩ制御器２４の出力値が順次記憶される。このことは燃料噴射装置１０の作動中の事前制御マップ２７の"学習"を表す。

同時に燃料噴射装置１０の作動中に、事前制御マップ２７に記憶されている値が読み出され、事前制御値Ｖ２として図１中の方法２０において利用される。

事前制御マップ２７からの読み出しの際には当該の拠点が再び、但し逆のやり方で考慮される。そこでは目下の作動点に隣接して位置する拠点が求められる。その後で当該の４つの拠点のもとで記憶されている値が事前制御マップ２７から読み出される。これらの４つの値は予め定められた関数、有利には線形補間を介して事前制御値Ｖ２に結合される。この補間においては目下の作動点の配置が４つの隣接する拠点に関して考慮される。

それによりＩ制御器２４がその出力側で所定の作動点ｑｘ／ｎｘに対して、すなわち所定の噴射量ｑｘと所定の回転数ｎｘのもとで、１つの出力値Ｉｘを有すると、この出力値Ｉｘは事前制御マップ２７に受け入れられる。燃料噴射装置１０が後の時点において新たにこの作動点ｑｘ／ｎｘをとると、事前制御マップ２７は直ちに所属の出力値Ｉｘが考慮される事前制御値Ｖ２を供給する。

Ｉ制御器２４は、燃料噴射装置１０の１つ又はそれ以上の構成要素が製造に起因する偏差を有している場合にはとりわけ正確に１つの出力値Ｉｘを供給する。例えば調量ユニット１２が製造に起因するばらつきに基づいて、自身に設けられている調量ユニット１２の特性マップ（特性曲線）２９からずれた実際の１つの特性マップを有すると、この偏差はＩ制御器２４により相応の出力値Ｉｘによって補償される。前述したようなこの種の出力値の事前制御マップ２７への受け入れによって、調量ユニット１２の特性マップ（特性曲線）の全ての偏差がもはやＩ制御器２４によって補償されるのではなく、事前制御マップ２７の事前制御値Ｖ２によって補償される。

この手法の利点は、とりわけ事前制御マップ２７からの事前制御値Ｖ２の読み出しが、Ｉ制御器２４による相応の出力値の形成よりもはるかに迅速に行えることである。これはＩ制御器２４に内在する慣性、すなわちＩ制御器ではその出力値が常に時定数を介して近似されることに起因している。事前制御マップ２７に基づくことにより、Ｉ制御器２４は少なくとも燃料噴射装置１０の構成要素の製造に起因する偏差に関連した出力信号をもはや供給しない。

２つの作動点間の入れ替えの際には本発明の事前制御マップ２７により、燃料噴射装置１０の構成要素の製造に起因する偏差が、Ｉ制御器２４単独による場合よりも遙かに迅速に考慮されるようになる。従って燃料噴射精度は本発明による燃料噴射装置１０の作動のための方法２０によって高められる。

さらに燃料噴射装置１０の寿命期間全般に亘る事前制御マップ２７の連続的な"学習"によって燃料噴射装置１０で生じ得るいわゆるドリフトも補償されるようになる。このことは燃料噴射装置の精度のさらなる向上に結び付く。

本発明による燃料噴射装置の作動方法の実施例を表したブロック回路図 図１の方法で用いられる事前制御マップの一部を示した図

Claims (7)

1. とりわけ自動車の燃料噴射装置（１０）の作動のための方法であって、
   燃料噴射装置（１０）が燃料蓄積器（１３）を有しており、
   前記燃料蓄積器には燃料が調量ユニット（１２）を介して供給可能であり、
   前記燃料蓄積器（１３）内の実際値圧力（ＩＤ）が特にＩ制御器（２４）によって制御され、
   事前制御値（Ｖ２）が事前制御マップ（２７）から生成される形式の方法において、
   前記燃料噴射装置（１０）の作動点においてＩ制御器（２４）の出力値（Ｉｘ）が前記事前制御マップ（２７）に記録され、前記燃料装置（１０）の作動点は、回転数（ｎｘ）のもとでの噴射量（ｑｘ）によって設定されており、このようにして前記事前制御マップ（２７）の値が燃料噴射装置（１０）の作動中に順次求められて事前制御マップ（２７）に記録され、さらに、
   前記事前制御値（Ｖ２）により、燃料噴射装置（１０）の構成要素の製造に起因する偏差が補償されるようにし、
   前記燃料噴射装置（１０）の作動中に当該燃料噴射装置（１０）の現在の作動点に対応する事前制御値（Ｖ２）が事前制御マップ（２７）から読み出され、さらに、
   前記燃料蓄積器（１３）内の実際値圧力（ＩＤ）が、事前制御マップ（２７）から読み出された事前制御値（Ｖ２）によって制御されるようにしたことを特徴とする方法。
2. 前記Ｉ制御器（２４）の出力値（Ｉｘ）は、事前制御マップ（２７）の複数の拠点に分散される、請求項１記載の方法。
3. 事前制御マップ（２７）を用いて適合化された事前制御が実施される、請求項１または２記載の方法。
4. 請求項１から３いずれか１項記載の方法において使用されるべくプログラミングされていることを特徴とする、コンピュータプログラム。
5. 請求項１から３いずれか１項記載の方法において使用されるべくプログラミングされているコンピュータプログラムが媒体上に記憶されていることを特徴とする、電気的記憶媒体。
6. 請求項１から３いずれか１項記載の方法において使用されるべく構成されていることを特徴とする、とりわけ自動車における燃料噴射装置のための制御機器。
7. 請求項１から３いずれか１項記載の方法において使用されるべく構成されている制御機器を備えていることを特徴とする、とりわけ自動車のための燃料噴射装置。

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