JP2004509280A - 内燃機関の作動方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関（１）の燃焼室（４）または吸気管（７）に噴射すべき燃料が蓄圧器（１３）にて可変の噴射圧力（ｐ）を有する、例えば自動車の内燃機関（１）の作動方法に関する。内燃機関（１）の所定の動作状態、例えば、コールドスタート後または暖機フェーズ中に、燃料消費をできるかぎりに少なくするおよび排ガス放出をできるかぎりに少なくするという点から最適な内燃機関（１）の動作を可能にするために提案されるのは、蓄圧器（１３）における噴射圧力（ｐ）を、内燃機関（１）の温度（Ｔ）に依存して調整することである。有利には内燃機関（１）の温度がこの内燃機関（１）の動作温度を下回る際には噴射圧力（ｐ）を増大させる。付加的には内燃機関（１）の温度（Ｔ）が低い際に噴射時点をより遅い時点の方に調整する。

Description

【０００１】
従来の技術
本発明は、例えば自動車の内燃機関の作動方法に関する。ここでは内燃機関の燃焼室または吸気管に噴射すべき燃料は、蓄圧器において可変の噴射圧力を有する。
【０００２】
本発明はさらに蓄圧器と、少なくとも１つの燃料室と、少なくとも１つの吸気管とを有する内燃機関に関する。上記の蓄圧器において燃料は噴射圧力が可変である。この蓄圧器からの燃料は、吸気管または直接燃焼室に噴射可能である。本発明はさらにこのような内燃機関に対する制御装置に関する。
【０００３】
本発明はさらに、例えば自動車の内燃機関の制御装置に対する記憶素子に関し、この記憶素子には計算装置上で、例えばマイクロプロセッサ上で動作可能なコンピュータプログラムが記憶されている。この記憶素子は、例えばリードオンリーメモリとして、ランダムアクセスメモリとして、またはフラッシュメモリとして構成される。最後に本発明はコンピュータプログラムにも関する。
【０００４】
従来技術から直接噴射内燃機関に対して公知であるのは、蓄圧器における噴射圧力を特性マップを介して設定することである。しかしながらこの特性マップは、内燃機関の動作温度には依存していない。さらにこの特性マップは、内燃機関の所定の動作状態に、例えば、コールドスタートの後、または暖機フェーズ中に、適合されていない。
【０００５】
ＤＥ１９５４７６４４Ａ１から公知であるのは、直接噴射内燃機関において、燃焼室に噴射される燃焼質量の調量精度を高めるために補正ファクタを計算することであり、ここでは噴射すべき燃料質量にこの補正ファクタを作用させる。この補正ファクタにより、燃料の密度の温度依存性が考慮される。蓄圧器内の噴射圧力には、この補正ファクタは影響を及ぼさない。
【０００６】
本発明の課題は、蓄圧器内の噴射圧力を、内燃機関の所定の動作状態に適合させることであり、これによってこのような動作状態において、燃焼消費、排ガス放出および運転静粛性の点から最適な内燃機関の動作を可能にすることである。
【０００７】
この課題を解決するために、冒頭に述べた形式の内燃機関の作動方法から出発して本発明において提案されるのは、蓄圧器における噴射圧力を内燃機関の温度に依存して調整することである。
【０００８】
発明の利点
すなわち本発明では噴射圧を内燃機関の温度に依存して増大ないしは減少させる。内燃機関の温度は、大部分が内燃機関の動作状態に依存する。したがってこの温度は、コールドスタート後、または暖機フェーズ中、理想の動作温度を格段に下回り、この理想の動作温度は内燃機関の長時間にわたる動作中に達成されるのである。
【０００９】
蓄圧器における噴射圧力を温度に依存して調整することにより、内燃機関の固有の動作状態において、燃料消費、排ガス放出および運転静粛性に点から最適化された内燃機関の動作が可能になる。
【００１０】
本発明の有利な発展形態で提案されるのは、噴射圧力を温度に依存して調整することに加えて、噴射時点も内燃機関の温度に依存して調整することである。
【００１１】
本発明の有利な実施形態で提案されるのは、内燃機関の温度がこの内燃機関の動作温度を下回る際に噴射圧力を増大させることである。コールドスタート後または暖機フェーズ中に噴射圧力を増大させることによって、これらの動作状態時に炭化水素（ＨＣ）の放出が格段に低減される。さらに噴射圧力を増大させることによって、蓄圧器における燃料をこの噴射圧力に設定するポンプ装置により大きな要求がなされることになる。これによって内燃機関の負荷も増大し、全体として排ガス触媒器がより迅速に加熱することになる。したがってこの排ガス触媒器はより短い時間内に、排ガスの最適な転換に必要なその動作温度に達するのである。
【００１２】
有利にも噴射時点は、内燃機関の温度がこの内燃機関の動作温度を下回る際に、より遅い時点の方に調整される。この手段により、内燃機関の温度が動作温度を下回る際に、噴射圧力の増大を促進することが可能である。
【００１３】
本発明の別の有利な発展形態で提案されるのは、内燃機関の温度を、内燃機関のシリンダヘッドの温度に基づいてまたは冷却水の温度に基づいて決定することである。
【００１４】
本発明の別の有利な発展形態で提案されるのは、内燃機関の温度に依存する補正ファクタを決定することであり、ここではこの補正ファクタを、温度に依存しない噴射目標値に作用させる。蓄圧器における噴射圧力は、この場合、内燃機関の制御装置によってこの補正された噴射圧力目標値に制御される。
【００１５】
殊に重要であるのは、本発明の方法を記憶素子の形態で実現することであり、ここでこの記憶素子は、例えば自動車の内燃機関の制御装置に対して設けられているものである。ここではこの記憶素子にコンピュータプログラムが記憶されており、このコンピュータプログラムは、計算装置上で、例えばコンピュータ上で動作することができかつ本発明の方法を実施するのに有利なものである。すなわち、この場合、本発明は、この記憶素子に記憶されているコンピュータプログラムによって実現されるため、このコンピュータプログラムを備えるこの記憶素子は、方法と同様に本発明を表し、ここでこのコンピュータプログラムはこの方法を実施するのに有利なプログラムである。記憶素子として、例えば電気的な記憶媒体、例えばリードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリまたはフラッシュメモリが使用される。
【００１６】
本発明はコンピュータプログラムにも関しており、ここでこのコンピュータプログラムは、本発明の方法が計算装置上で、例えばマイクロプロセッサ上で実施される場合には、本発明を実施するのに有利なプログラムである。殊に有利であるのは、このコンピュータプログラムが記憶素子、例えばフラッシュメモリに記憶される場合である。
【００１７】
本発明の課題の別の解決手段として、冒頭に述べた形式の内燃機関から出発して提案されるのは、蓄圧器における噴射圧力を内燃機関の温度に依存して調整することである。
【００１８】
この内燃機関は、吸気管噴射部を備えることが可能である。しかしながら本発明の有利な発展形態で提案されるのは、この内燃機関が、蓄圧器における燃料を内燃機関の燃焼室に直接噴射する少なくとも１つの噴射バルブを有することである。すなわちこの内燃機関は、有利には直接噴射のガソリン機関またはディーゼル機関として構成される。
【００１９】
殊に念頭に置かれているのは、蓄圧器が高圧蓄圧器、例えばコモンレール燃料調量システムの蓄圧レール（Ｓｐｅｉｃｈｅｒｌｅｉｓｔｅ）として構成されていることである。
【００２０】
最後に本発明の課題の別の解決手段として、冒頭に述べた形式の内燃機関に対する制御装置を出発して提案されるのは、制御装置により、蓄圧器における噴射圧力を内燃機関の温度に依存して調整することである。
【００２１】
図面
本発明の別の特徴、適用例および利点は、図面に示した本発明の実施例の以下の説明に記載されている。ここで、説明または記載したすべての特徴はそれ自体で、または任意の組み合わせにおいて本発明の対象であり、これは請求項におけるまとめ方、または引用に依存せず、ならびに説明ないしは図面におけるその定式化ないしは表現に依存しない。ここで、
図１は、有利な実施形態による本発明の内燃機関の概略ブロック図を示しており、
図２は、有利な実施形態による本発明の方法の流れ図を示している。
【００２２】
実施例の説明
図１では本発明の内燃機関全体が参照符号１で示されている。内燃機関１はピストン２を有しており、これはシリンダ３で往復運動することができる。シリンダ３には燃焼室４が設けられており、これは、例えば、ピストン２、インレットバルブ５およびアウトレットバルブ６によって区切られている。インレットバルブ５には吸気管７が、またはアウトレットバルブ６には排気管８が結合されている。
【００２３】
インレットバルブ５およびアウトレットバルブ６の領域では、噴射バルブ９および点火プラグ１０が燃焼室４に突き出ている。噴射バルブ９を介して、燃料を燃焼室に噴射することができる。点火プラグ１０によって燃焼室４の燃料を点火可能である。すなわち図示の内燃機関１は、ガソリン直接噴射（ＢＤＥ＝Ｂｅｚｉｎ ｄｉｒｅｋｔ ｅｉｎｓｐｒｉｔｚｅｎｄ）内燃機関である。しかしながら本発明は容易にディーゼル内燃機関においても容易に実現可能である。
【００２４】
吸気管７には旋回可能なスロットルバルブ１１が収容されており、これを介して吸気管７に空気を供給可能である。供給される空気の質量はスロットルバルブ１１の角度位置に依存する。排気管８には触媒器１２が収容されており、これは燃料の燃焼によって発生した排ガスを浄化するために使用される。
【００２５】
ピストン２は燃焼室４における燃料の燃焼によって往復運動し、この運動は、図示しないクランク軸に伝達され、これにトルクを及ぼす。
【００２６】
噴射バルブ９を介して燃焼室４に噴射される燃料は、フューエルライン１７を介して、高圧蓄圧器１３から噴射バルブ９に到達する。内燃機関１は、図１に示したシリンダ３の他にさらに別の５つのシリンダを有しており、これらのシリンダにも同様に燃料が高圧蓄圧器１３から供給される。しかしながらこれらのシリンダは図示されていない。高圧蓄圧器１３は、コモンレール燃料調量システムの蓄圧レールとして構成されている。燃料は蓄圧器１３において噴射圧力が可変である。燃料タンク１４から燃料が搬送ポンプ１５によって高圧ポンプ１６に搬送され、この高圧ポンプにより、燃料がさらに蓄圧器１３に搬送される。蓄圧器１３における噴射圧力は、高圧ポンプ１６を適切に駆動制御することにより決定され、または蓄圧器１３に配置される圧力制御バルブ（図示せず）によって圧力が解放される。
【００２７】
内燃機関１の制御装置１８には入力信号１９が加えられ、これはセンサによって測定した内燃機関１の動作パラメタを表す。例えば、制御装置１８は空気質量センサ、ラムダセンサ、回転数センサ、エンジン温度センサなどに接続されている。制御装置１８によって出力信号２０が形成され、この出力信号により、アクチュエータないしは調整器を介して内燃機関１の挙動に影響を及ぼすことができる。例えば制御装置１８は、噴射バルブ９，点火プラグ１０，スロットルバルブ１１および高圧ポンプ１６などに接続されており、それらの駆動制御に必要な制御信号を形成する。
【００２８】
殊に制御装置１８は、内燃機関１の動作パラメタを制御および／または調整するために設けられている。例えば、噴射バルブ９によって燃焼室４に噴射される燃料質量は、制御装置１８により、例えば燃料消費および／または有害物質放出を少なくすることを考慮して制御および／または調整される。このために制御装置１８はマイクロプロセッサ２１を有しており、ここでこのマイクロプロセッサ２１上で上記の制御および／または調整を実施するのに有利なコンピュータプログラムが動作することができる。このコンピュータプログラムは記憶素子２２に記憶されている。記憶素子２２は例えば電気的な記憶媒体、例えばフラッシュメモリとして構成されている。
【００２９】
内燃機関１は、多数の動作モードで動作することが可能である。したがって内燃機関１を均一モード、成層モード、希薄均一モード、触媒器を加熱するための動作モード、触媒器を脱硫黄（Ｅｎｔｓｃｈｗｅｆｅｌｕｎｇ）する動作モードまたは触媒器の酸化窒素再生のための動作モードで動作させることができる。
【００３０】
制御装置１８により、蓄圧器１３における噴射圧力も制御ないしは調整される。このために記憶素子２２には別のコンピュータプログラムが記憶されており、これはマイクロプロセッサ２１上で動作しかつ本発明の方法を実施するのに有利なプログラムである。
【００３１】
図２には本発明の方法の流れ図が示されている。これは機能ブロック３０で開始される。機能ブロック３１では内燃機関１の温度が、例えば、冷却水の温度Ｔ′またはシリンダヘッドの温度Ｔ′に基づいて求められる。
【００３２】
つぎに機能ブロック３２において、内燃機関１の温度Ｔに依存する補正ファクタｋが求められる。つぎに機能ブロック３３では補正された噴射目標圧力ｐ＿ｓが、温度にする依存の補正ファクタｋと、温度に依存しない噴射圧力目標値ｐ＿ｓとの積から求められる。この補正された噴射圧力目標値ｐ＿ｓは、つぎに蓄圧器１３における噴射圧力制御または調整部（機能ブロック３４）に供給される。すなわち蓄圧器１３における噴射圧力は、補正された噴射圧力目標値ｐ−ｓに制御ないしは調整される。機能ブロック３５で本発明の方法が終了する。
【００３３】
本発明の方法によって、蓄圧器１３における噴射圧力を、内燃機関１の温度Ｔに依存して、増大または減少することができる。内燃機関１の所定の動作状態、例えばコールドスタート後または暖機フェーズ中には噴射圧力を増大させる。付加的には噴射を遅い時点の方にシフトすることも可能である。これによってこの動作状態中には排ガスにおける炭水化物（ＨＣ）放出が格段に少なくなる。
【００３４】
蓄圧器１３において高い噴射圧力を達成するため、高圧ポンプ１６における負荷と、ひいては内燃機関１における負荷とが大きくなる。これによって触媒器１２はより迅速に加熱する。したがってこの触媒器は、コールドスタート後または暖機フェーズ中に、効果的な排ガス転換に必要なその動作温度に格段に迅速に到達するのである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
有利な実施形態による本発明の内燃機関の概略ブロック図である。
【図２】
有利な実施形態による本発明の方法の流れ図である。

Claims (13)

1. 内燃機関（１）の燃焼室（４）または吸気管（７）に噴射すべき燃料が蓄圧器（１３）にて可変の噴射圧力（ｐ）を有する、例えば自動車の内燃機関（１）の作動方法において、
   前記の蓄圧器（１３）における噴射圧力（ｐ）を、内燃機関（１）の温度（Ｔ）に依存して調整することを特徴とする、
   内燃機関の作動方法。
2. 前記噴射時点を内燃機関（１）の温度（Ｔ）に依存して調整する、
   請求項１に記載の方法。
3. 前記の内燃機関（１）の温度（Ｔ）が、当該内燃機関（１）の動作温度を下回る際には噴射圧力（ｐ）を増大させる、
   請求項１または２に記載の方法。
4. 前記の内燃機関（１）の温度（Ｔ）が、当該内燃機関（１）の動作温度を下回る際には噴射時点をより遅い時点の方に調整する、
   請求項２に記載の方法。
5. 前記の内燃機関（１）の温度（Ｔ）を、内燃機関（１）のシリンダヘッドの温度（Ｔ′）に基づいて、または冷却水の温度（Ｔ′）に基づいて決定する、
   請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 前記の内燃機関（１）の温度（Ｔ）に依存する補正ファクタ（ｋ）を決定し、
   温度に依存しない噴射圧力目標値（ｐ−ｓ）に該補正ファクタを作用させる、
   請求項１から５までのいずれか１項に記載の方法。
7. 例えば自動車の内燃機関（１）の制御装置（１８）に対する記憶素子（２２）において、
   該記憶素子は、例えばリードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリまたはフラッシュメモリであり、
   該記憶素子にコンピュータプログラムが記憶されており、
   該コンピュータプログラムは、計算装置上、例えばマイクロプロセッサ（２１）上で動作しかつ請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法を実施するのに有利であることを特徴とする、
   内燃機関の制御装置に対する記憶素子。
8. コンピュータプログラムにおいて、
   請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法を計算装置上で、例えばマイクロプロセッサ（２１）上で動作させる場合に、当該方法を実施するのに有利であることを特徴とする、
   コンピュータプログラム。
9. 記憶素子（２２）、例えばフラッシュメモリに記憶される、
   請求項８に記載のコンピュータプログラム。
10. 蓄圧器（１３）と、少なくとも１つの燃焼室（４）と、少なくとも１つの吸気管（７）とを有する内燃機関（１）であって、
    前記蓄圧器（１３）にて燃料は可変の噴射圧力（ｐ）を有しており、
    当該燃料が蓄圧器（１３）から吸気管（７）または燃焼室（４）に直接噴射される形式の内燃機関（１）において、
    前記の蓄圧器（１３）における噴射圧力（ｐ）が、内燃機関（１）の温度（Ｔ）に依存して調整されることを特徴とする内燃機関。
11. 前記の内燃機関（１）は、蓄圧器（１３）における燃料を内燃機関（１）の燃焼室（４）の直接噴射するための少なくとも１つの噴射バルブ（９）を有する、
    請求項１０に記載の内燃機関。
12. 前記蓄圧器（１３）は、コモンレール燃料調量システムの蓄圧レールとして構成されている、
    請求項１１に記載の内燃機関。
13. 蓄圧器（１３）と、少なくとも１つの燃焼室（４）と、少なくとも１つの吸気管（７）とを有する内燃機関（１）に対する制御装置（１８）であって、
    前記蓄圧器（１３）にて燃料は可変の噴射圧力（ｐ）を有しており、
    燃料が蓄圧器（１３）から直接燃料室（４）または吸気管（７）に噴射される形式の、内燃機関に対する制御装置において、
    前記の蓄圧器（１３）における噴射圧力（ｐ）を前記制御装置（１８）により、内燃機関（１）の温度（Ｔ）に依存して調整することを特徴とする、
    内燃機関に対する制御装置。

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