JP2002180879A - 過大圧力からの内燃機関の保護方法 - Google Patents
過大圧力からの内燃機関の保護方法Info
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
- F02D35/00—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for
- F02D35/02—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions
- F02D35/023—Controlling engines, dependent on conditions exterior or interior to engines, not otherwise provided for on interior conditions by determining the cylinder pressure
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02D37/02—Non-electrical conjoint control of two or more functions of engines, not otherwise provided for one of the functions being ignition
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- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 製造コストを削減しながら、気筒内の過大な
圧力から内燃機関が保護されるのを確実なものとすると
共に、同型のエンジン同士での出力の違いを小さくす
る。 【解決手段】 過大圧力から内燃機関を保護する装置及
び方法が、内燃機関の少なくとも一つの気筒1の内部圧
力を継続的に監視する。内部圧力が所定の閾値P thを越
えたとき、圧力ピーク制御器C, C', C'', C'''が作動を
開始し、内部圧力が許容可能な最大値Pmaxを越えない様
に、燃料の導入量及び／又は燃料の燃焼を調整する。
圧力から内燃機関が保護されるのを確実なものとすると
共に、同型のエンジン同士での出力の違いを小さくす
る。 【解決手段】 過大圧力から内燃機関を保護する装置及
び方法が、内燃機関の少なくとも一つの気筒1の内部圧
力を継続的に監視する。内部圧力が所定の閾値P thを越
えたとき、圧力ピーク制御器C, C', C'', C'''が作動を
開始し、内部圧力が許容可能な最大値Pmaxを越えない様
に、燃料の導入量及び／又は燃料の燃焼を調整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の少なく
とも一つの気筒で過大圧力が計測されたときの内燃機関
の保護方法に関する。加えて、本発明は、その様な方法
を実行する装置に関する。
とも一つの気筒で過大圧力が計測されたときの内燃機関
の保護方法に関する。加えて、本発明は、その様な方法
を実行する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、出力の向上と燃料消費効率の向上
に対する要求の増大が、内燃機関の比出力（specific o
utput）が継続的に向上しているという状況に、つなが
っていた。比出力とは、内燃機関の出力と重量との比と
して定義されるものである。この向上の結果として、気
筒内の圧力が大きく増大し、機械的荷重が材料の限界に
到達するレベルにまで達している。それで、内燃機関の
気筒内で生じる圧力が最も厳しい場合であっても安全限
界の範囲内に留まる様に、内燃機関を設計することが重
要である。
に対する要求の増大が、内燃機関の比出力（specific o
utput）が継続的に向上しているという状況に、つなが
っていた。比出力とは、内燃機関の出力と重量との比と
して定義されるものである。この向上の結果として、気
筒内の圧力が大きく増大し、機械的荷重が材料の限界に
到達するレベルにまで達している。それで、内燃機関の
気筒内で生じる圧力が最も厳しい場合であっても安全限
界の範囲内に留まる様に、内燃機関を設計することが重
要である。
【０００３】これは通常、燃料供給方法を注意深く標準
化することにより、達成される。その様な一般的な圧力
ピークの制御方法は、かなりの安全係数を組み入れたも
のでなければならない。この様にする理由の一つは、エ
ンジンの製造の際に生じる公差が、例えばディーゼル・
エンジンの場合で最大気筒圧力における20バールの差と
なり得る、かなりの変動につながる、ということであ
る。エンジンにより異なるこの様な変動は、一般的に以
下の様な要因の結果である。すなわち、 １．フライホイールの取付が正確ではないことによる、
上死点における誤差 ２．個々のシリンダー・ヘッドの内部空間の違い ３．燃料噴射システムの公差 である。
化することにより、達成される。その様な一般的な圧力
ピークの制御方法は、かなりの安全係数を組み入れたも
のでなければならない。この様にする理由の一つは、エ
ンジンの製造の際に生じる公差が、例えばディーゼル・
エンジンの場合で最大気筒圧力における20バールの差と
なり得る、かなりの変動につながる、ということであ
る。エンジンにより異なるこの様な変動は、一般的に以
下の様な要因の結果である。すなわち、 １．フライホイールの取付が正確ではないことによる、
上死点における誤差 ２．個々のシリンダー・ヘッドの内部空間の違い ３．燃料噴射システムの公差 である。
【０００４】最大で20バールのエンジン毎の圧力の違い
は、種々の好ましくない結果を招く。目標出力を達成し
なければならないエンジン設計技術者は、20バールに圧
力ピークの安全限界を設定する必要があるので、より多
量の材料又はより高価な材料を使用する必要があり、そ
れがエンジンのコストを押し上げてしまう。消費者にと
っては、20バールの差が、エンジン出力の大きな違いに
つながることがあり得る。すなわち、同型のエンジンと
比較して性能が低いことが明らかな車両を提供される消
費者が存在することになってしまう。
は、種々の好ましくない結果を招く。目標出力を達成し
なければならないエンジン設計技術者は、20バールに圧
力ピークの安全限界を設定する必要があるので、より多
量の材料又はより高価な材料を使用する必要があり、そ
れがエンジンのコストを押し上げてしまう。消費者にと
っては、20バールの差が、エンジン出力の大きな違いに
つながることがあり得る。すなわち、同型のエンジンと
比較して性能が低いことが明らかな車両を提供される消
費者が存在することになってしまう。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】この様な背景のもと
で、本発明の目的は、製造コストを削減しながら、気筒
内の過大な圧力から内燃機関が保護されるのを確実なも
のとすると共に、同型のエンジン同士での出力の違いを
小さくすることである。
で、本発明の目的は、製造コストを削減しながら、気筒
内の過大な圧力から内燃機関が保護されるのを確実なも
のとすると共に、同型のエンジン同士での出力の違いを
小さくすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、請求項
１の構成を持つ方法と、請求項７の構成を持つ装置を用
いて、達成される。従属項は、更に有利な作用を奏する
構成を持つものである。
１の構成を持つ方法と、請求項７の構成を持つ装置を用
いて、達成される。従属項は、更に有利な作用を奏する
構成を持つものである。
【０００７】上記方法は、内燃機関の少なくとも一つの
気筒で計測される過大な圧力から内燃機関を保護する、
作用をする。ここで種々の目的でシリンダー内の圧力を
計測する方法が、公知である。例えば、計測された圧力
は、米国特許4,397,285, 4,549,513, 4,846,128, 4,06
3,238及び5,676,113号では、エンジンの最大出力を増大
するために、点火時期を制御するのに用いられている。
米国特許5,284,114, 4,706,628及び4,732,126号はま
た、気筒内の圧力ピークの位置がどの様に決定される
か、そして、それの関数として点火時期及び燃料パラメ
ーターがどの様に制御されるか、を開示している。最後
に、米国特許4,516,401及び4,483,146号は、気筒圧力を
フィードバックすることによりターボ過給式エンジンの
コンプレッサーがどの様に制御されるか、を開示してい
る。
気筒で計測される過大な圧力から内燃機関を保護する、
作用をする。ここで種々の目的でシリンダー内の圧力を
計測する方法が、公知である。例えば、計測された圧力
は、米国特許4,397,285, 4,549,513, 4,846,128, 4,06
3,238及び5,676,113号では、エンジンの最大出力を増大
するために、点火時期を制御するのに用いられている。
米国特許5,284,114, 4,706,628及び4,732,126号はま
た、気筒内の圧力ピークの位置がどの様に決定される
か、そして、それの関数として点火時期及び燃料パラメ
ーターがどの様に制御されるか、を開示している。最後
に、米国特許4,516,401及び4,483,146号は、気筒圧力を
フィードバックすることによりターボ過給式エンジンの
コンプレッサーがどの様に制御されるか、を開示してい
る。
【０００８】本発明による方法は、内燃機関の気筒の一
つにおける圧力ピークが所定の閾値を越えているとき、
エンジン制御器により予め定められた値から離れる様に
燃料の導入及び／又は燃料の燃焼が調整され、該調整が
上記圧力ピークが最大値を越えない様に実行される点を
特徴とする。ここで圧力ピークとは、1回のエンジン・
サイクル中に生じる最大の気筒内圧力である。
つにおける圧力ピークが所定の閾値を越えているとき、
エンジン制御器により予め定められた値から離れる様に
燃料の導入及び／又は燃料の燃焼が調整され、該調整が
上記圧力ピークが最大値を越えない様に実行される点を
特徴とする。ここで圧力ピークとは、1回のエンジン・
サイクル中に生じる最大の気筒内圧力である。
【０００９】この方法は、少なくとも一つの気筒の圧力
ピークが継続的に監視され、所定の閾値を越えた際に、
エンジン制御器により予め定められた燃料の導入及び／
又は燃料の燃焼が圧力ピークにより適切に調整されるの
で、内燃機関の荷重限界と見做される気筒圧力の最大値
が越えられることがないということが、確実なものとさ
れる。この方法が動作を開始するときの閾値は、通常5
〜20%好ましくは約10%、気筒内圧力の未だ許容出来る最
大値よりも小さくなっている。
ピークが継続的に監視され、所定の閾値を越えた際に、
エンジン制御器により予め定められた燃料の導入及び／
又は燃料の燃焼が圧力ピークにより適切に調整されるの
で、内燃機関の荷重限界と見做される気筒圧力の最大値
が越えられることがないということが、確実なものとさ
れる。この方法が動作を開始するときの閾値は、通常5
〜20%好ましくは約10%、気筒内圧力の未だ許容出来る最
大値よりも小さくなっている。
【００１０】具体的には、燃料の導入及び／又は燃料の
燃焼は、内燃機関への供給燃料量、空気燃料混合気の点
火時期及び／又は燃料噴射時期を調整することにより、
調整することが出来る。上記制御変数を用いることによ
り、気筒の空間内の圧力の上昇に選択的に影響を与える
ことが可能である。例えば、供給燃料量を減らすとき、
対応する気筒での圧力ピークが対応して低下する。
燃焼は、内燃機関への供給燃料量、空気燃料混合気の点
火時期及び／又は燃料噴射時期を調整することにより、
調整することが出来る。上記制御変数を用いることによ
り、気筒の空間内の圧力の上昇に選択的に影響を与える
ことが可能である。例えば、供給燃料量を減らすとき、
対応する気筒での圧力ピークが対応して低下する。
【００１１】燃料量の調整には、エンジン制御器により
計算された供給すべき燃料量の削減のみが、含まれる。
これは、本発明による方法が、必要であれば、エンジン
制御器により「通常」供給される燃料量を低減すること
が出来るが、増大させることは決して出来ない、という
ことを意味する。その様な燃料量の削減が、気筒空間内
の過大圧力を制限するという狙った目標を、達成する。
計算された供給すべき燃料量の削減のみが、含まれる。
これは、本発明による方法が、必要であれば、エンジン
制御器により「通常」供給される燃料量を低減すること
が出来るが、増大させることは決して出来ない、という
ことを意味する。その様な燃料量の削減が、気筒空間内
の過大圧力を制限するという狙った目標を、達成する。
【００１２】この方法の最も簡単な形態において、多気
筒内燃機関の一つの気筒でのみ圧力が計測され、それが
全ての気筒を代表するものと仮定される。しかしなが
ら、この方法の改良案の一つにより、複数の気筒、具体
的には内燃機関の各シリンダー・バンク及び／又は内燃
機関の各気筒における圧力を、計測するものとすること
も可能である。結果として、過大圧力からの保護の精度
及び信頼性を増大させることが出来る。
筒内燃機関の一つの気筒でのみ圧力が計測され、それが
全ての気筒を代表するものと仮定される。しかしなが
ら、この方法の改良案の一つにより、複数の気筒、具体
的には内燃機関の各シリンダー・バンク及び／又は内燃
機関の各気筒における圧力を、計測するものとすること
も可能である。結果として、過大圧力からの保護の精度
及び信頼性を増大させることが出来る。
【００１３】更に、本発明の方法は、燃料の導入及び／
又は燃料の燃焼の調整に関して、気筒間で異なるものと
することが出来る。最も単純な場合では、燃料の導入及
び／又は燃料の燃焼は全てのエンジンの気筒について同
じ様に調整される。しかしながら、上述の変数が、内燃
機関の各シリンダー・バンク及び／又は各気筒について
個別に調整されるのが好ましい。この様にして、影響を
受けていない気筒の出力が不必要に悪い影響を受けるこ
となく、特定の気筒に限って問題となっている圧力を、
その様な気筒内で選択的に調整することが出来る。
又は燃料の燃焼の調整に関して、気筒間で異なるものと
することが出来る。最も単純な場合では、燃料の導入及
び／又は燃料の燃焼は全てのエンジンの気筒について同
じ様に調整される。しかしながら、上述の変数が、内燃
機関の各シリンダー・バンク及び／又は各気筒について
個別に調整されるのが好ましい。この様にして、影響を
受けていない気筒の出力が不必要に悪い影響を受けるこ
となく、特定の気筒に限って問題となっている圧力を、
その様な気筒内で選択的に調整することが出来る。
【００１４】本発明の好ましい実施形態の一つによれ
ば、燃料の導入及び／又は燃料の燃焼が、気筒内の圧力
ピークが、エンジン制御器が比較的低い圧力値を設定し
ていない限り、上記最大値に出来るだけ近付く様に、調
整される。本発明による方法は基本的に、所定の閾値を
越える圧力につながる燃焼の導入及び／又は燃料の燃焼
についての設定をエンジン制御器が行なっているときに
のみ、介入する様になっている。閾値を越えていると
き、本発明による方法が動作を開始し、圧力値を減少さ
せる効果が得られるまで、燃料の導入及び／又は燃料の
燃焼に、影響を与える。それでもやはり、エンジン制御
器が狙いとしている状態に出来るだけ近付くために、気
筒内の圧力ピークを、最大値の許容出来る最大の限界に
出来るだけ近付ける試みがなされるので、有利である。
しかしながら、エンジン制御器が、比較的低い圧力値に
つながることがある燃料の導入及び／又は燃料の燃焼に
ついての設定を行なうと、この新しい設定がすぐに実行
される。
ば、燃料の導入及び／又は燃料の燃焼が、気筒内の圧力
ピークが、エンジン制御器が比較的低い圧力値を設定し
ていない限り、上記最大値に出来るだけ近付く様に、調
整される。本発明による方法は基本的に、所定の閾値を
越える圧力につながる燃焼の導入及び／又は燃料の燃焼
についての設定をエンジン制御器が行なっているときに
のみ、介入する様になっている。閾値を越えていると
き、本発明による方法が動作を開始し、圧力値を減少さ
せる効果が得られるまで、燃料の導入及び／又は燃料の
燃焼に、影響を与える。それでもやはり、エンジン制御
器が狙いとしている状態に出来るだけ近付くために、気
筒内の圧力ピークを、最大値の許容出来る最大の限界に
出来るだけ近付ける試みがなされるので、有利である。
しかしながら、エンジン制御器が、比較的低い圧力値に
つながることがある燃料の導入及び／又は燃料の燃焼に
ついての設定を行なうと、この新しい設定がすぐに実行
される。
【００１５】本発明はまた、内燃機関の気筒内に配置さ
れた少なくとも一つの圧力センサーがその入力端に接続
され、燃料の導入及び／又は燃料の燃焼についての制御
装置がその出力端に接続された、圧力ピーク制御器を有
する、上述の方法を実行する装置、に関する。圧力ピー
ク制御器はまた、気筒内の圧力ピークが所定の閾値を越
えたときに、気筒内の圧力ピークが最大値未満である様
に、燃料の導入及び／又は燃料の燃焼を調整する様に、
構成されている。この装置は、上述の本発明による方法
の有利な作用を奏することを可能とする。
れた少なくとも一つの圧力センサーがその入力端に接続
され、燃料の導入及び／又は燃料の燃焼についての制御
装置がその出力端に接続された、圧力ピーク制御器を有
する、上述の方法を実行する装置、に関する。圧力ピー
ク制御器はまた、気筒内の圧力ピークが所定の閾値を越
えたときに、気筒内の圧力ピークが最大値未満である様
に、燃料の導入及び／又は燃料の燃焼を調整する様に、
構成されている。この装置は、上述の本発明による方法
の有利な作用を奏することを可能とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】図１は、本発明による内燃機関の
制御システムの概略図である。なお内燃機関は、火花点
火機関又はディーゼル機関のいずれであっても良い。具
体的には、本発明による方法でディーゼル機関の方がよ
り大きな効果を得ることが出来る。ディーゼル機関は、
気筒内の圧力が比較的高圧で変動すると共に、最大圧力
ピークがガソリン機関よりもはるかに高いからである。
制御システムの概略図である。なお内燃機関は、火花点
火機関又はディーゼル機関のいずれであっても良い。具
体的には、本発明による方法でディーゼル機関の方がよ
り大きな効果を得ることが出来る。ディーゼル機関は、
気筒内の圧力が比較的高圧で変動すると共に、最大圧力
ピークがガソリン機関よりもはるかに高いからである。
【００１７】図１は、既知の態様で前後に並べて配置さ
れた内燃機関の4つの気筒1を示している。圧力センサー
3が各気筒1内に配列され、その圧力センサーを介して気
筒内圧力が計測され、その信号が圧力ピーク制御器Cに
伝達される。その様な圧力ピーク制御器C, C', C'',
C'''が、エンジンの全ての気筒に対して個別に設けられ
ている。
れた内燃機関の4つの気筒1を示している。圧力センサー
3が各気筒1内に配列され、その圧力センサーを介して気
筒内圧力が計測され、その信号が圧力ピーク制御器Cに
伝達される。その様な圧力ピーク制御器C, C', C'',
C'''が、エンジンの全ての気筒に対して個別に設けられ
ている。
【００１８】制御器Cの出力が、燃料噴射システムのア
クチュエーターに作用する。このアクチュエーターに
は、噴射弁2及び、適切な場合には燃料ポンプも含まれ
る。主に制御される変数は、各気筒に噴射される燃料量
Fqである。この変数は、各気筒について独立して制御し
ても、複数の気筒について共通して制御しても、全ての
気筒について共通して制御しても良い。別案として、噴
射時期Ftim（ディーゼル・エンジンについて）又は点火
時期（ガソリン・エンジンについて）を、燃料噴射量の
代りに又はそれと一緒に、制御することが出来る。
クチュエーターに作用する。このアクチュエーターに
は、噴射弁2及び、適切な場合には燃料ポンプも含まれ
る。主に制御される変数は、各気筒に噴射される燃料量
Fqである。この変数は、各気筒について独立して制御し
ても、複数の気筒について共通して制御しても、全ての
気筒について共通して制御しても良い。別案として、噴
射時期Ftim（ディーゼル・エンジンについて）又は点火
時期（ガソリン・エンジンについて）を、燃料噴射量の
代りに又はそれと一緒に、制御することが出来る。
【００１９】制御器が用いるセンサーは、複数の気筒又
は全ての気筒内の圧力Pcylを表示可能であれば、いかな
る形式であっても良い。それで、この様なセンサーを以
下に気筒内圧力センサーと呼ぶ。典型的なセンサーに
は、燃焼室内に直接取付けられる、圧電センサー又は光
学センサーの様な直接式気筒内圧力センサー及び、点火
プラグ又はグロー・プラグ内に取付けられる圧電センサ
ーや、燃焼室の外に取付けられる加速度計の様な間接式
気筒内圧力センサーがある。センサーの出力は、適切な
前処理と標準化の後で、既知の態様で圧力信号へ変換さ
れる。この様な圧力信号の精度が高い程、本発明による
制御がより良好に実行されると共に、発明をより良好に
利用することが出来る。
は全ての気筒内の圧力Pcylを表示可能であれば、いかな
る形式であっても良い。それで、この様なセンサーを以
下に気筒内圧力センサーと呼ぶ。典型的なセンサーに
は、燃焼室内に直接取付けられる、圧電センサー又は光
学センサーの様な直接式気筒内圧力センサー及び、点火
プラグ又はグロー・プラグ内に取付けられる圧電センサ
ーや、燃焼室の外に取付けられる加速度計の様な間接式
気筒内圧力センサーがある。センサーの出力は、適切な
前処理と標準化の後で、既知の態様で圧力信号へ変換さ
れる。この様な圧力信号の精度が高い程、本発明による
制御がより良好に実行されると共に、発明をより良好に
利用することが出来る。
【００２０】図１は、気筒毎に一つの気筒内圧力センサ
ー3が存在し、センサー毎に一つの圧力ピーク制御器C,
C', C'', C'''が存在しているシステムを示している
が、本発明はまた、全ての気筒がセンサーを備えてはい
ないエンジンにも適用可能である。例えば、エンジン当
たり一つの気筒のみ又は、V型エンジンにおいては、シ
リンダー・バンク当たり一つの気筒のみに、センサーを
設けることが可能である。種々の態様の配置が図２に図
示されており、以下の態様が考えられる。 a) 気筒1当たりセンサーが一つで、気筒当たり制御器が
一つ b) 気筒当たりセンサーが一つで、シリンダー・バンク
当たり制御器が一つ c) 気筒当たりセンサーが一つで、エンジン当たり制御
器が一つ d) シリンダー・バンク当たりセンサーが一つで、シリ
ンダー・バンク当たり制御器が一つ e) シリンダー・バンク当たりセンサーが一つで、エン
ジン当たり制御器が一つ f) エンジン当たりセンサーが一つで、エンジン当たり
制御器が一つ。
ー3が存在し、センサー毎に一つの圧力ピーク制御器C,
C', C'', C'''が存在しているシステムを示している
が、本発明はまた、全ての気筒がセンサーを備えてはい
ないエンジンにも適用可能である。例えば、エンジン当
たり一つの気筒のみ又は、V型エンジンにおいては、シ
リンダー・バンク当たり一つの気筒のみに、センサーを
設けることが可能である。種々の態様の配置が図２に図
示されており、以下の態様が考えられる。 a) 気筒1当たりセンサーが一つで、気筒当たり制御器が
一つ b) 気筒当たりセンサーが一つで、シリンダー・バンク
当たり制御器が一つ c) 気筒当たりセンサーが一つで、エンジン当たり制御
器が一つ d) シリンダー・バンク当たりセンサーが一つで、シリ
ンダー・バンク当たり制御器が一つ e) シリンダー・バンク当たりセンサーが一つで、エン
ジン当たり制御器が一つ f) エンジン当たりセンサーが一つで、エンジン当たり
制御器が一つ。
【００２１】ここで、各気筒に一つのセンサーが取付け
られれば、より良好な出力が得られる。表１は、製造公
差が、センサー配置の選択の結果、相殺され得ること
を、示している。
られれば、より良好な出力が得られる。表１は、製造公
差が、センサー配置の選択の結果、相殺され得ること
を、示している。
【表１】
【００２２】図３は、使用可能な制御アルゴリズムのフ
ローチャートである。処理ブロック17において、基本燃
料量が、ドライバーが決定するアクセル・ペダルの踏込
み量及び他のセンサーの信号10に基き、エンジン制御器
により計算される。この計算の結果が、気筒へ噴射され
るべき燃料の量Fq dである。
ローチャートである。処理ブロック17において、基本燃
料量が、ドライバーが決定するアクセル・ペダルの踏込
み量及び他のセンサーの信号10に基き、エンジン制御器
により計算される。この計算の結果が、気筒へ噴射され
るべき燃料の量Fq dである。
【００２３】これと並行して、圧力ピークPpeakが、気
筒内圧力Pcylのデータ12を受ける圧力ピーク検出器13に
より、検出される。この圧力ピークPpeakが、１エンジ
ン・サイクルの最大圧力と判定される。これは、１エン
ジン・サイクルに一回と決められている。圧力ピークP
peakは、新たな値で上書きされるまで、バッファー14内
に留められる。これは、１サイクルに一回行うことも出
来るし、圧力センサーの配置及び圧力ピーク制御器の数
に応じた望ましい速度で行なうことも出来る。
筒内圧力Pcylのデータ12を受ける圧力ピーク検出器13に
より、検出される。この圧力ピークPpeakが、１エンジ
ン・サイクルの最大圧力と判定される。これは、１エン
ジン・サイクルに一回と決められている。圧力ピークP
peakは、新たな値で上書きされるまで、バッファー14内
に留められる。これは、１サイクルに一回行うことも出
来るし、圧力センサーの配置及び圧力ピーク制御器の数
に応じた望ましい速度で行なうことも出来る。
【００２４】アルゴリズムの最初の分岐において、圧力
ピークPpeakが加算器に送られ、そこでそれは、ブロッ
ク15に格納されている気筒内で許容可能な最大圧力Pmax
の値から、減算される。この様にして形成された差が、
Pmaxカスケード制御器16へ供給される。この制御器の目
的は、圧力ピークPpeakが許容可能な最大圧力Pmaxに調
整させる様に、噴射されるべき燃料量を計算することで
ある。この制御器は、元の燃料供給方法からの及びそこ
への滑らかな移行（ブロック18及び19）を確保するため
の、「アンチ・ワインドアップ（anti-windup）」特性
を持つ、比例積分（PI）制御器又は比例積分差分（PI
D）制御器であるのが、一般的である。制御器は、いか
なる過大な圧力も排除する様に、標準化されるべきであ
る。制御器16の出力は、燃料の導入についての値Fq cか
ら構成される。
ピークPpeakが加算器に送られ、そこでそれは、ブロッ
ク15に格納されている気筒内で許容可能な最大圧力Pmax
の値から、減算される。この様にして形成された差が、
Pmaxカスケード制御器16へ供給される。この制御器の目
的は、圧力ピークPpeakが許容可能な最大圧力Pmaxに調
整させる様に、噴射されるべき燃料量を計算することで
ある。この制御器は、元の燃料供給方法からの及びそこ
への滑らかな移行（ブロック18及び19）を確保するため
の、「アンチ・ワインドアップ（anti-windup）」特性
を持つ、比例積分（PI）制御器又は比例積分差分（PI
D）制御器であるのが、一般的である。制御器は、いか
なる過大な圧力も排除する様に、標準化されるべきであ
る。制御器16の出力は、燃料の導入についての値Fq cか
ら構成される。
【００２５】判断ブロック18において、圧力ピークP
peakが、最大圧力Pmaxより低い基準値として選択される
所定の閾値Pthと比較される。圧力ピークが圧力閾値未
満のとき、元のエンジン制御方法が補正されることはな
い。これは、ブロック20に従い、燃料量Fが、エンジン
制御器により予め定められた燃料量Fq dに等しく設定さ
れるということを意味する。それでエンジンは、最大圧
力Pmaxよりはるかに低い状態で、高い信頼性を持って動
作するので、圧力リミッターが不作動のままであること
が可能である。
peakが、最大圧力Pmaxより低い基準値として選択される
所定の閾値Pthと比較される。圧力ピークが圧力閾値未
満のとき、元のエンジン制御方法が補正されることはな
い。これは、ブロック20に従い、燃料量Fが、エンジン
制御器により予め定められた燃料量Fq dに等しく設定さ
れるということを意味する。それでエンジンは、最大圧
力Pmaxよりはるかに低い状態で、高い信頼性を持って動
作するので、圧力リミッターが不作動のままであること
が可能である。
【００２６】他方で、判断ブロック18において圧力ピー
クPpeakが所定の圧力閾値Pthを越えているとき、エンジ
ンは最大圧力Pmaxに近付いていく。ブロック19により、
これに呼応した種々の取組みを取ることが出来る。P
peakがPthと比較され、直接Pmaxと比較されない理由
は、圧力ピーク制御器は、その制御動作を前もって計画
しておき、大きな時間遅れがあると不可避となり得る過
剰な圧力を対応して回避することが可能とされるべき、
だからである。
クPpeakが所定の圧力閾値Pthを越えているとき、エンジ
ンは最大圧力Pmaxに近付いていく。ブロック19により、
これに呼応した種々の取組みを取ることが出来る。P
peakがPthと比較され、直接Pmaxと比較されない理由
は、圧力ピーク制御器は、その制御動作を前もって計画
しておき、大きな時間遅れがあると不可避となり得る過
剰な圧力を対応して回避することが可能とされるべき、
だからである。
【００２７】既に説明したブロック19において、エンジ
ン制御器により予め定められた燃料量Fq dの値が、カス
ケード制御器16により予め定められた燃料量Fq cと比較
される。PpeakがPmaxに近付き（つまりPpeak・＞・
Pth）、Fq d ＞ Fq cであるとき、過大な圧力からエンジ
ンを保護することが必要で、エンジンはブロック21に従
い動作する。その際、燃料量は、Pmaxカスケード制御器
により計算された量Fq cに等しい。しかしながら、ドラ
イバーがブレーキをかけると、Fq dがFq c未満に降下し、
ドライバーは完全な制御を取り戻す（ブロック20におけ
るF・=・Fq d）。これは、噴射される燃料の量が、元の燃
料供給制御の燃料量を決して越えることが出来ないの
で、安全基準となる。言い換えると、ドライバーは常
に、最大燃料供給量を制御している、ということにな
る。
ン制御器により予め定められた燃料量Fq dの値が、カス
ケード制御器16により予め定められた燃料量Fq cと比較
される。PpeakがPmaxに近付き（つまりPpeak・＞・
Pth）、Fq d ＞ Fq cであるとき、過大な圧力からエンジ
ンを保護することが必要で、エンジンはブロック21に従
い動作する。その際、燃料量は、Pmaxカスケード制御器
により計算された量Fq cに等しい。しかしながら、ドラ
イバーがブレーキをかけると、Fq dがFq c未満に降下し、
ドライバーは完全な制御を取り戻す（ブロック20におけ
るF・=・Fq d）。これは、噴射される燃料の量が、元の燃
料供給制御の燃料量を決して越えることが出来ないの
で、安全基準となる。言い換えると、ドライバーは常
に、最大燃料供給量を制御している、ということにな
る。
【００２８】ブロック19において、分岐条件は、燃料の
量の代りに、トルクに関連する変数ならばいかなるもの
を用いても、評価することが出来る。
量の代りに、トルクに関連する変数ならばいかなるもの
を用いても、評価することが出来る。
【００２９】図３に示される気筒内部の圧力ピークの制
御方法が、一般的な4気筒2リットル・ディーゼル・エン
ジンで、試験された。最大圧力Pmaxが120バールに設定
され、圧力閾値Pthが最大圧力から10バール低く設定さ
れた（つまり110バール）。比較のため、最初にエンジ
ンが、圧力ピーク制御器をオフにした状態で、運転され
た。
御方法が、一般的な4気筒2リットル・ディーゼル・エン
ジンで、試験された。最大圧力Pmaxが120バールに設定
され、圧力閾値Pthが最大圧力から10バール低く設定さ
れた（つまり110バール）。比較のため、最初にエンジ
ンが、圧力ピーク制御器をオフにした状態で、運転され
た。
【００３０】図４は、この比較の結果を示し、圧力ピー
クPpeakが、120バールの限界値Pmaxを10バール以上数回
越えている。図４の上側のグラフにおいて、気筒内の圧
力ピークが縦軸に沿ってプロットされ、試験時間が横軸
に沿ってプロットされている。それと共に、図４の下側
のグラフにおいて、気筒に導入される燃料量が同じ時間
軸上にプロットされている。
クPpeakが、120バールの限界値Pmaxを10バール以上数回
越えている。図４の上側のグラフにおいて、気筒内の圧
力ピークが縦軸に沿ってプロットされ、試験時間が横軸
に沿ってプロットされている。それと共に、図４の下側
のグラフにおいて、気筒に導入される燃料量が同じ時間
軸上にプロットされている。
【００３１】図５は、圧力ピーク制御器がオンに切換え
られ、ドライバーによりエンジンへの同じ操作（同じア
クセル・ペダル位置）がされたときの結果を、図示して
いる。最上部のグラフに表されている気筒内圧力の圧力
ピークPpeakは、120バールの限界値Pmaxをいかなるとき
にも越えることがない。
られ、ドライバーによりエンジンへの同じ操作（同じア
クセル・ペダル位置）がされたときの結果を、図示して
いる。最上部のグラフに表されている気筒内圧力の圧力
ピークPpeakは、120バールの限界値Pmaxをいかなるとき
にも越えることがない。
【００３２】エンジン制御器が実行する制御（図４の下
側のグラフを参照）に対してのものとなる、圧力ピーク
制御器により実行される、燃料導入量の制限を、図５の
中間のグラフに見ることが出来る。加えて、ドライバー
による燃料の要求量が圧力ピーク制御器により設定され
る量に等しくなるとすぐに、圧力ピーク制御器が不作動
にされる。「アンチ・ワインドアップ」特性のために、
圧力ピーク制御器により設定される燃料量の値は、初め
に意図された燃料量よりも小さくなることは決してな
い。図５の下側のグラフは、上の２つのグラフと同じ時
間軸上に、燃料供給量が制御されるモード（0が元のエ
ンジン制御器により、1が圧力ピーク制御器による）を
示している。
側のグラフを参照）に対してのものとなる、圧力ピーク
制御器により実行される、燃料導入量の制限を、図５の
中間のグラフに見ることが出来る。加えて、ドライバー
による燃料の要求量が圧力ピーク制御器により設定され
る量に等しくなるとすぐに、圧力ピーク制御器が不作動
にされる。「アンチ・ワインドアップ」特性のために、
圧力ピーク制御器により設定される燃料量の値は、初め
に意図された燃料量よりも小さくなることは決してな
い。図５の下側のグラフは、上の２つのグラフと同じ時
間軸上に、燃料供給量が制御されるモード（0が元のエ
ンジン制御器により、1が圧力ピーク制御器による）を
示している。
【００３３】
【発明の効果】以上述べた様に本発明によれば、製造コ
ストを削減しながら、気筒内の過大な圧力から内燃機関
が保護されるのを確実なものとすると共に、同型のエン
ジン同士での出力の違いを小さくすることが出来る。
ストを削減しながら、気筒内の過大な圧力から内燃機関
が保護されるのを確実なものとすると共に、同型のエン
ジン同士での出力の違いを小さくすることが出来る。
【図１】本発明による方法が適用される4気筒エンジン
の概略図である。
の概略図である。
【図２】本発明による方法を実施することが可能な、セ
ンサーと制御器の6つの異なる配列を示す図である。
ンサーと制御器の6つの異なる配列を示す図である。
【図３】本発明による方法のフローチャートである。
【図４】従来技術による、燃料量と対応する気筒内の圧
力を示すグラフである。
力を示すグラフである。
【図５】本発明による方法が実施されたときの、燃料
量、対応する気筒内の圧力及び制御モードを示すグラフ
である。
量、対応する気筒内の圧力及び制御モードを示すグラフ
である。
1 内燃機関の気筒 2 噴射弁 3 圧力センサー C, C', C'', C''' 圧力ピーク制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６８Ｔ Ｆ０２Ｐ 5/152 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｄ 5/153 (72)発明者 ヘザー リー アメリカ合衆国 ミシガン州 48350，デ ービスバーグ オーモンド ロード 5828 Ｆターム(参考） 3G022 DA02 EA00 FA07 GA15 3G084 AA01 BA13 BA15 BA17 DA19 DA24 EA11 FA21 3G301 HA01 HA02 LA00 MA11 MA18 NA03 NA04 NA08 PB03Z PC01Z
Claims (7)
- 【請求項１】 内燃機関の少なくとも一つの気筒（1）
で計測される過大圧力から、内燃機関を保護する方法で
あって、 気筒内の圧力ピーク（Ppeak）が所定の閾値（Pth）を越
えるとき、圧力ピークが最大値（Pmax）未満である様
に、燃料の導入及び／又は燃料の燃焼を調整する、方
法。 - 【請求項２】 供給燃料量、点火時期及び／又は燃料噴
射時期が調整される、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 供給燃料量の調整は、エンジン制御器に
より計算された供給されるべき燃料量（Fq d）の削減の
みを含む、請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項４】 内燃機関のシリンダー・バンク及び／又
は気筒（1）毎に圧力が計測される、請求項１乃至３の
いずれかに記載の方法。 - 【請求項５】 燃料の導入及び／又は燃料の燃焼は、内
燃機関のそれぞれのシリンダー・バンク及び／又はそれ
ぞれの気筒毎に別個に調整される、請求項１乃至４のい
ずれかに記載の方法。 - 【請求項６】 燃料の導入及び／又は燃料の燃焼は、気
筒（1）内の圧力ピークが、エンジン制御器が比較的低
い圧力値を設定していない限り、上記最大値（Pmax）に
出来るだけ近付く様に、調整される、請求項１乃至５の
いずれかに記載の方法。 - 【請求項７】 内燃機関の気筒（1）内に配設された少
なくとも一つの圧力センサー（3）が入力端に接続さ
れ、燃料の導入及び／又は燃料の燃焼についての制御機
器（2）が出力端に接続され、気筒内の圧力ピーク（P
peak）が所定の閾値（Pth）を越える際に、圧力ピーク
が最大値（Pmax）を越えない様に、燃料の導入及び／又
は燃料の燃焼を調整する構成とされた、圧力ピーク制御
器（C, C', C'', C'''）を有する、請求項１乃至６のい
ずれかに記載の方法を実行する装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| EP00123808.8 | 2000-11-02 | ||
| EP20000123808 EP1203875B1 (de) | 2000-11-02 | 2000-11-02 | Verfahren zum Schutz eines Verbrennungsmotors vor Überdruck |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002180879A true JP2002180879A (ja) | 2002-06-26 |
Family
ID=8170268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001329636A Pending JP2002180879A (ja) | 2000-11-02 | 2001-10-26 | 過大圧力からの内燃機関の保護方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1203875B1 (ja) |
| JP (1) | JP2002180879A (ja) |
| DE (1) | DE50013237D1 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005133659A (ja) * | 2003-10-31 | 2005-05-26 | Denso Corp | 内燃機関の燃料噴射制御装置 |
| JP2011252471A (ja) * | 2010-06-04 | 2011-12-15 | Honda Motor Co Ltd | 内燃機関の制御装置 |
| US8725393B2 (en) | 2010-01-14 | 2014-05-13 | Honda Motor Co., Ltd. | Plant control apparatus |
| JP2016075278A (ja) * | 2014-10-06 | 2016-05-12 | ゲーエー ジェンバッハー ゲーエムベーハー アンド コー オーゲー | 圧縮着火エンジンを動作させるための方法 |
| JP2016128685A (ja) * | 2014-12-19 | 2016-07-14 | ゲーエー ジェンバッハー ゲーエムベーハー アンド コー オーゲー | スパーク点火式機関の運用方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| DE10220320B3 (de) * | 2002-05-07 | 2004-01-22 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren zum Betreiben eines Verbrennungsmotors |
| DE102006009067A1 (de) * | 2006-02-28 | 2007-08-30 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeugs |
| GB2468872B (en) | 2009-03-25 | 2013-07-17 | Bamford Excavators Ltd | A method of operating a compression ignition engine by altering the fuel injection timing based on sensed engine parameters |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US4063238A (en) | 1976-05-14 | 1977-12-13 | Motorola, Inc. | Range tracking apparatus in a doppler radar |
| FR2432097A1 (fr) | 1978-07-26 | 1980-02-22 | Inst Francais Du Petrole | Methode et dispositif de reglage automatique de l'allumage d'un moteur a allumage commande |
| JPS56135750A (en) * | 1980-03-27 | 1981-10-23 | Hitachi Zosen Corp | Economical operating system for large low-speed engine for ship |
| US4397285A (en) | 1981-07-15 | 1983-08-09 | Physics International Company | Closed loop diesel engine control |
| JPS58217723A (ja) | 1982-06-09 | 1983-12-17 | Fuji Heavy Ind Ltd | 過給機付エンジンの過給圧制御装置 |
| JPS59201943A (ja) * | 1983-04-30 | 1984-11-15 | Hino Motors Ltd | エンジンの燃料噴射装置 |
| US4516401A (en) | 1983-11-04 | 1985-05-14 | General Motors Corporation | Supercharged engine charge control |
| US4846128A (en) | 1985-05-30 | 1989-07-11 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Ignition timing control system for internal combustion engine |
| JPS62265445A (ja) | 1986-05-10 | 1987-11-18 | Nissan Motor Co Ltd | エンジンの燃料制御装置 |
| US4706628A (en) | 1986-12-29 | 1987-11-17 | General Motors Corporation | Engine combustion control responsive to location and magnitude of peak combustion pressure |
| KR930000007B1 (ko) * | 1988-06-08 | 1993-01-06 | 미쯔비시 덴끼 가부시끼가이샤 | 내연기관의 제어 장치 |
| JPH05163997A (ja) | 1991-12-10 | 1993-06-29 | Mitsubishi Electric Corp | 内燃機関制御装置及び方法 |
| SE503171C2 (sv) | 1994-08-11 | 1996-04-15 | Mecel Ab | Metod för reglering av tändtidpunkten i en förbränningsmotor |
| JPH08158926A (ja) * | 1994-12-05 | 1996-06-18 | Osamu Yoshida | ディーゼルエンジン用圧力方式燃料噴射時期制御装置 |
| DE19705463A1 (de) * | 1997-02-13 | 1998-08-20 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine |
| DE19736131C1 (de) * | 1997-08-20 | 1998-10-08 | Daimler Benz Ag | Verfahren zur Regelung eines Kompressionsdruckes in einer Hubkolben-Brennkraftmaschine |
-
2000
- 2000-11-02 EP EP20000123808 patent/EP1203875B1/de not_active Expired - Lifetime
- 2000-11-02 DE DE50013237T patent/DE50013237D1/de not_active Expired - Lifetime
-
2001
- 2001-10-26 JP JP2001329636A patent/JP2002180879A/ja active Pending
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| CN100340757C (zh) * | 2003-10-31 | 2007-10-03 | 株式会社电装 | 内燃机的燃油喷射控制系统 |
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| JP2016128685A (ja) * | 2014-12-19 | 2016-07-14 | ゲーエー ジェンバッハー ゲーエムベーハー アンド コー オーゲー | スパーク点火式機関の運用方法 |
| US10323598B2 (en) | 2014-12-19 | 2019-06-18 | Innio Jenbacher Gmbh & Co Og | Method for operating a spark ignited engine |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE50013237D1 (de) | 2006-09-07 |
| EP1203875B1 (de) | 2006-07-26 |
| EP1203875A1 (de) | 2002-05-08 |
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