JP5933760B2 - 内燃機関の制御方法 - Google Patents

Description

従来技術
本発明は、内燃機関の制御方法に関する。

本発明の関連分野の最新の燃料噴射システム、たとえばコモンレールディーゼル噴射システムでは、混合気の生成を改善するため、本来の主噴射の時間的に前または後に、比較的少量の燃料量で分割噴射を行う。その際には、通常は運転者のトルク要求に基づいて計算される総噴射量はたとえば、２回のパイロット噴射と１回の主噴射とに分割される。エミッションの欠点を回避するためには、ここでパイロット噴射の噴射量を可能な限り少量にしなければならず、なおかつ、許容誤差のあらゆる原因も考慮して、燃焼プロセスに必要とされる燃料最低量を常に噴射できるようにするためには、パイロット噴射量を十分に多くしなければならない。ここで重要な許容誤差の原因は、インジェクタの、経時変化に起因するドリフトである。

独国特許出願公開 DE 199 45 618 A1 から、インジェクタのドリフトをいわゆるゼロ量較正により適応調整して補償する手法が公知である。この手法では、内燃機関の惰性運動時に、いわゆる量代替信号に変化が生じるまで、各インジェクタの駆動制御時間を変化させ、ひいてはこれにより各インジェクタの噴射燃料量を変化させる。噴射燃料量は直接測定することができないので、噴射燃料量と相関関係にある量代替信号を用いてこれに対応する。

この量代替信号はたとえば、クランクシャフトの回転数変化、ラムダセンサの出力信号、または、イオン電流センサの出力信号等である。量代替信号に変化が生じた場合、このときのインジェクタの駆動制御時間が最小駆動制御時間として記憶され、インジェクタのドリフトを補償するために用いられる。

独国特許出願公開 DE 10 2008 002 482 A1 に、回帰計算を用いて、上記にて述べたゼロ量較正で得られる最小駆動制御時間の値と各噴射量との関係を評価することにより、ゼロ量較正値の学習を改善する手法が記載されている。

独国特許出願公開 DE 10 2004 001 119 A1 から、パイロット噴射の閉ループ制御および適応調整を行う手法が公知である（圧力センサ方式）。この手法では、シリンダに取り付けられた圧力センサを用いて、燃焼中の圧力推移、いわゆる加熱推移から、噴射の各分割量を求めてこれが目標値になるように制御する。

さらに、独国特許出願公開 DE 10 2006 026 640 A1 から、回転数の偏差および／または変動が基本的に燃焼状態に依存する、内燃機関の動作状態において、当該偏差および／または変動を低減するために燃料噴射時点を適応調整する手法が公知である。

発明の開示
本発明の基礎となる問題は、請求項１に記載の方法によって解決される。従属請求項に有利な実施形態が記載されている。さらに、明細書の以下の記載と図面とに、本発明の重要な特徴が記載されている。これらの特徴は、それぞれ単独でも本発明に重要な特徴であり、また、これらの特徴の種々の組み合わせもまた、本発明の重要な特徴である。このことは、そのように明示的に記載されていなくても当てはまる。

本発明の基本的思想は、第１の公知の「圧力センサ方式」の重要な欠点と、第２の公知の手法であるいわゆる「ゼロ量較正」手法の重要な欠点、つまり、圧力センサ方式では評価回路とソフトウェアとを備えた圧力センサ系を追加することによる高いコストと、ゼロ量較正手法ではアプリケーションコストが高いという欠点を十分に回避できるように、両手法を併用することである。

ここで本発明では、内燃機関の１つのシリンダに圧力センサを設ける。この「リードシリンダ」ないしは当該リードシリンダに対して設けられたインジェクタでは、まず最初に第１のステップにて、圧力センサ手法を用いて燃料のパイロット噴射を閉ループ制御および適応調整する。これにより、リードシリンダに対して設けられたインジェクタについて、当該インジェクタが所望の燃料量を当該リードシリンダに噴射する駆動制御時間が分かる。

噴射燃料量はとりわけレール圧にも依存するので、前記第１のステップは、複数の離散的に異なるレール圧で行われる。このようにして求められた複数の駆動制御時間は、内燃機関の開ループおよび／または閉ループ制御装置のデータメモリに不揮発的に記憶される。

第２のステップにおいて、リードシリンダのインジェクタを、前記第１のステップにおいて求めて適応調整した駆動制御時間で、一定に駆動制御する。その際には、第２のゼロ量較正手法に従い、たとえばクランクシャフトの回転数変動等である量代替信号を測定し、内燃機関の回転数とトランスミッションの変速比とを含むドライブトレインパラメータに依存して当該量代替信号を学習特性マップに記憶し、開ループおよび／または閉ループ制御装置のデータメモリに不揮発的に記憶する。

本発明の方法の第３のステップでは、他のすべてのシリンダ、ないしは、当該他のすべてのシリンダに対して設けられたインジェクタを、ゼロ量較正法により駆動制御し、それにより生じる量代替信号を求める。その際には、リードシリンダないしはリードインジェクタの、第２のステップにて求められた量代替信号を目標値として用いる。較正対象であるシリンダの量代替信号が前記目標値に達すると、当該較正対象であるシリンダに対する駆動制御時間を、または、公称値との差を不揮発的に記憶し、従来技術と同様、内燃機関の給油運転中にドリフト補償のために前記不揮発的に記憶した駆動制御時間または公称値との差を用いる。

さらにここで、第１のステップと第２のステップとを同時に行うことを提案する。内燃機関の給油運転中に圧力センサ手法により駆動制御時間を制御および／または適応調整することの前提条件は、圧力推移ないしは加熱推移を各噴射に一義的に対応付けできるように、各分割噴射間の間隔を大きく選択しなければならないということである。それゆえ、各分割噴射間の間隔は通常、エミッション特性および／または固有燃料消費量および／またはスムーズ走行性能に関する内燃機関の最適値から偏差する。

それに対し、リードシリンダの駆動制御時間の制御および／または適応調整は最適な条件に基づいて非常に迅速に行われるので、ドライブトレインパラメータの格段に緩慢な適応調整を同時に行うことができる。これにより有利には、本発明の方法にかかる時間を短縮することができる。

他の１つの実施形態では、第１のステップにおいて、レール圧に依存する特性曲線から駆動制御時間を求める。種々のレール圧を適応調整できるようにするためには、少なくとも短時間、第１のステップの実施期間にわたってレール圧を一定に維持する必要がある。これに代えて択一的に、第１のステップにおいて駆動制御時間の閉ループ制御ないしは適応調整を、可変のレール圧で行うことも可能である。その際には、レール圧に依存する適応特性曲線で駆動制御時間を求めて適応調整する。このようにして有利には、圧力センサ手法の動作条件が簡略になる。

他の１つの実施形態では、第２のステップにおいて、目標値量代替信号と当該量代替信号の求められた瞬時値との比を、ドライブトレインパラメータに依存して適応調整する。この比は、従来技術においてゼロ量較正で適用しなければならなかったドライブトレイン増幅率に相当する。本発明の方法はこのようにして、アプリケーションコストを削減することができる。

上述の実施形態の補足態様として、第２のステップにおいて、第１の駆動制御時間を用いて第１のシリンダ内へ第１のインジェクタの第１のテスト噴射を行うと同時に、第２の駆動制御時間を用いて第２のシリンダ内へ第２のインジェクタの第２のテスト噴射を行い、このようにして生じる量代替信号が、第１のシリンダによる第１の励振と第２のシリンダによる第２の励振とを重畳したものとして検出され、この重畳した量代替信号から当該第１の励振と第２の励振とを再構成し、各インジェクタの駆動制御時間に対応付け、第１のシリンダについては、第１のステップにおいて圧力センサ手法を用いて第１の噴射燃料量を求め、当該第１の噴射燃料量を基準として用いて前記第２の励振から、前記第２のインジェクタの第２の駆動制御時間中に第２のシリンダ内に噴射された第２の燃料量を計算することを提案する。

本発明では学習値は、従来技術のゼロ量較正と同様、惰性運動時に求めることができる。しかし、本発明にて提案する方法は、学習プロセスについては２つのインジェクタにおいてそれぞれ自立的に並行して行われる。両インジェクタの各テスト噴射により、ドライブトレインの励振が生じる。これらの励振は並行して、または少なくともほぼ同時に生じるので、ドライブトレインにて相互に重畳する。このようにドライブトレインにて重畳したものから、適切に回転数信号評価することにより、大きさと位相とを有する総励振が求められる。この総励振から、ベクトル加算の法則にしたがい、各インジェクタの励振を再構成することができる。その後、各インジェクタについて再構成された量代替信号に基づき、従来技術のゼロ量較正と同様に、各インジェクタごとに較正を自立的に行う。本発明のこの方法の利点は、信号雑音比の悪化を甘受する必要なく較正速度を倍増させることができることである。

前記両噴射のうちいずれかをリードシリンダにて行う場合、このリードシリンダについて、圧力センサ方式を用いて噴射燃料量を計算する。次に、この燃料量を基準値として用いて、第２の噴射の再構成された量代替信号から、その際に噴射された燃料量を求めることができる。このようにして本発明では、上記にて説明した第２のステップに従い高コストのドライブトレイン適応調整を行うことなく、噴射燃料量の絶対値を求めることができる。

惰性運動中または内燃機関の始動中ならびに／もしくは回転停止中にゼロ量較正を行うと、本発明の方法はより良好に機能する。

本発明では、ゼロ量較正は有利には、内燃機関の回転停止中に行われる。内燃機関が静止状態になる前に較正対象のインジェクタの条件を満たすためには、噴射順序で見て当該較正対象のインジェクタより前のインジェクタを以て噴射の正規の遮断を行い、イグニッションまたは噴射の遮断直後のインジェクタを以て、噴射の正規の遮断を行わないようにする。イグニッションまたは噴射の遮断後に内燃機関が１シリンダの作動領域よりも多く更に回転させると、１つより多くのシリンダないしはこれに対応するインジェクタについてゼロ量較正を行うことも可能になる。

原則的に、本発明の方法は、内燃機関のスタート期間中または始動期間中に行うことができる。その際には、静止中の内燃機関の位置検出に基づいて、たとえば先行の回転停止期間からの静止中の内燃機関の位置検出に基づいて、次に噴射および点火可能なシリンダを特定し、このシリンダないしはこれに対応するインジェクタにゼロ量較正を適用する。

次に、噴射順序で見て次のシリンダに、従来技術から公知の通常のスタート機能を実行する。内燃機関を備えた従来の駆動コンセプトの場合、本発明の方法は、惰性運動期間中の較正時間が短縮されるという利点を奏する。内燃機関の遮断を行うことができる他の駆動コンセプト、たとえばパラレル型ハイブリッド駆動方式の純粋な電動走行、または、内燃機関を遮断した状態でいわゆる「惰性走行」等を行うことができる駆動コンセプトの場合、従来技術のゼロ量較正を行える惰性運動期間は存在しない。それゆえ本発明は、惰性運動期間無くゼロ量較正を行えるという利点を奏する。

上述の実施形態を補足する形で、第１のステップにおいて第１のシリンダについて、ゼロ量較正を用いて第１のインジェクタの第１の駆動制御時間を求めることを提案する。その際には、内燃機関の始動期間中および／または回転停止期間中に第１のインジェクタの第１の駆動制御時間を求める。本発明ではその次に、第２のステップにおいて、上述のようにして求めた第１の駆動制御時間を用いてドライブトレインパラメータを適応調整することにより、他のシリンダないしは当該他のシリンダのインジェクタを較正するための基準値として、当該第２のステップにて求めた量代替信号を使用する。このことにより、圧力センサをリードシリンダに備えつけるという高コストの構成を無くすことができる。

もちろん、上述のように２つのシリンダへ並行噴射またはほぼ同時の噴射を行う場合にも、第１のシリンダの基準値を用いることが可能である。その際には、前記基準値は圧力センサ手法を用いて求めるのではなく、内燃機関の始動期間中および／または回転停止期間中にゼロ量較正を用いて求める。

図面の各図に示された本発明の実施例についての以下の記載から、本発明の他の特徴、用途および利点を導き出すことができる。これらの他の特徴、用途および利点については、特許請求の範囲の記載および請求項の引用関係にかかわらず、また、明細書ないしは図面における各特徴の記載にかかわらず、記載または図示されたすべての特徴が、単独または任意の組み合わせで、本発明の対象となる。

本発明の環境を示す図である。 本発明の方法のフローチャートである。 ２つの振幅信号が重畳されたものを示すグラフである。 本発明において第１のインジェクタと共に較正された第２のインジェクタの駆動制御時間特性マップである。 本発明において第２のインジェクタと共に較正された第１のインジェクタの駆動制御時間特性マップである。 相互間において９０°の倍数に等しくない角度τを成す２つの振幅信号が重畳されたものを示すグラフである。 内燃機関の回転停止期間のグラフである。 スロットルバルブの開閉状態に依存する複数の異なる停止位置を示すグラフである。 内燃機関の始動期間のグラフである。 量代替信号と圧力センサ信号との関係を示すグラフである。

図１中、内燃機関全体に符号１０を付している。この内燃機関は、図中に示していない自動車を駆動するために設けられるものであり、４つの燃焼室１４ａ〜１４ｄを有する４つのシリンダ１２ａ〜１２ｄを有する。各燃焼室１４ａ〜１４ｄはそれぞれインレットバルブ１６ａ〜１６ｄを有し、これらのインレットバルブ１６ａ〜１６ｄは吸気管１８に連通されている。この吸気管１８およびインレットバルブ１６ａ〜１６ｄを介して、燃焼空気が各燃焼室１４ａ〜１４ｄ内に到達する。吸気管１８内にはスロットルバルブ（図示されていない）が設置されており、このスロットルバルブにより、内燃機関１０の動作状態に依存して、各燃焼室１４ａ〜１４ｄ内に到達する燃焼空気量が調整される。燃焼室１４ａ〜１４ｄ内にはそれぞれ、各インジェクタ２０ａ〜２０ｄを介して燃料が噴射される。インジェクタ２０ａ〜２０ｄは燃料高圧蓄積器２２に接続されており、この燃料高圧蓄積器２２は「レール」とも称される。

燃焼室１４ａ〜１４ｄ内に存在する燃料空気混合気は、圧縮行程の後に、外部点火または自己点火のいずれかにより点火される。高温の燃焼ガスは燃焼室１４ａ〜１４ｄ内からアウトレットバルブ２４ａ〜２４ｄを介して排気管２６内へ導かれる。この排気管２６は排気ガス処理システム２８まで繋がっており、この排気ガス処理システム２８は、排気ガス中に含まれる有害物質を化学変換することにより当該排気ガスを浄化するものである。吸気管１８内に設置されるスロットルバルブに代えて択一的に、またはこれと併用して、燃焼室１４ａ〜１４ｄ内における燃焼空気量を調整するための排気ガスエアベーンを排気管２６内に設置することも可能である。

内燃機関１０が動作するとクランクシャフト３０が回転し、このクランクシャフト３０の回転数ないしは回転速度と回転加速度とを、高分解能のクランクシャフトセンサ３２により検出する。

吸気管１８を介して燃焼室１４ａ〜１４ｄ内に流れる新気質量は、エアマスセンサ３４により検出される。内燃機関１０にはさらに、燃焼室１４ｄ内の圧力を検出する燃焼室圧力センサ３６が設置されている。このシリンダ１２ｄを「リードシリンダ」と称する。

内燃機関１０の動作は、開ループ制御および／または閉ループ制御装置３８により開ループおよび／または閉ループ制御される。この制御装置３８は特に、クランクシャフトセンサ３２、エアマスセンサ３４および燃焼室圧力センサ３６から信号を受け取る。前記開ループ制御および／または閉ループ制御装置３８により制御される対象は、とりわけインジェクタ２０である。ここで、ある構成要素について添え字ａ〜ｄが明記されていない場合には、該当の説明は必ず、ａ〜ｄのすべての構成要素に当てはまることを述べておく。

圧力が一定である場合、インジェクタ２０により燃焼室１４内へ噴射される燃料量Ｑは、インジェクタの駆動制御時間Ｔに比例する。燃料量Ｑはさらに、クランクシャフト３０に加えられる、各シリンダ別のトルクＭにも影響を及ぼす。

図２は、本発明の一実施例の方法のフローチャートである。まず最初にステップ４０において、たとえば DE 10 2004 001 119 A1 から公知である圧力センサ手法により、リードシリンダ１２ｄのパイロット噴射を制御および適応調整する。これによりリードシリンダ１２ｄについて、当該リードシリンダ１２ｄの、ドリフトが生じたインジェクタ２０ｄを介して、所望の燃料量当該リードシリンダ１２ｄ内に噴射される駆動制御時間 t_vorL が分かる。この駆動制御時間 t_vorL は、複数の異なるレール圧ごとに別々に求められ、ここで求められた結果は、開ループ制御および／または閉ループ制御装置３８のデータメモリに不揮発的に記憶される。

本発明では、第１のステップ４０は「給油動作」中に、すなわち燃料噴射と同時に行うことができ、また、惰性運動期間中に行うことも可能である。給油動作中に第１のステップ４０を行うための前提条件は、各分割噴射を、シリンダ１２内の、求めた加熱特性推移に一義的に対応付けることが可能であるように、各分割噴射の合間の間隔を大きく選択することである。

従来技術では、第１の駆動制御時間 t_vorL を圧力センサ方式で閉ループ制御するためには、燃料高圧蓄積器２２内の圧力を当該方式の実施期間にわたって一定に維持しなければならない。本発明では、レール圧が可変であっても、前記制御を行うことができる。こうするためには、複数の異なるレール圧で前記最初の駆動制御時間 t_vorL を求めるのではなく、レール圧に依存する適応特性曲線から当該最初の駆動制御時間 t_vorL を求めて適応調整する。前記適応特性曲線を求めるために、回帰分析を行うことができる。

第２のステップ４２において、第１のステップ４０において求めた前記駆動制御時間 t_vorL を用いて、リードシリンダ１２ｄのインジェクタ２０ｄを一定に駆動制御する。その際には、たとえば DE 10 2008 002 482 A1 から公知である「ゼロ量較正」手法に従い、いわゆるドライブトレインパラメータに依存して、とりわけクランクシャフト回転数と変速比とに依存して、いわゆる量代替信号Ｓを求め、特性マップに記憶する。

量代替信号Ｓは、クランクシャフトの回転単調性の程度を表す量、ラムダセンサの出力信号、または、イオン電流センサの出力信号とすることができる。量代替信号Ｓに代えて、固定目標値と、量代替信号Ｓの瞬時測定値との比を、上記ドライブトレインパラメータに依存して適応調整することもできる。この比は、従来技術では適用しなければならないドライブトレイン増幅率に相当する。本発明では、このドライブトレイン増幅率の適用を省略することができる。

第１のステップ４０である、圧力センサ方式を用いた第１の駆動制御時間 t_vorL の制御が、最適な前提条件が成立していることにより非常に迅速になるので、第２のステップ４２である、ドライブトレインパラメータの比較的緩慢な適応調整を同時に行うことができる。

第３のステップ４４において、リードシリンダ１２ｄ以外のすべてのシリンダ１２ａ〜１２ｃを、公知の「ゼロ量較正」手法により駆動制御し、量代替信号Ｓを求める。このプロセスは、第２のステップ４２にて求めた量代替信号Ｓを目標値として用いて行われ、その際には、測定される量代替信号Ｓが前記目標値に達するまで、シリンダ１２の駆動制御時間 t_vorL を変化させる。これに対応する駆動制御時間Ｔ、または、当該駆動制御時間Ｔの公称値との差を、開ループ制御および／または閉ループ制御装置３８のデータメモリに不揮発的に記憶する。

本発明では、リードシリンダ１２ｄを検査するためのテスト噴射と同時に、他のシリンダ１２における第２のテスト噴射を行うことにより、第２のステップ４２であるドライブトレインパラメータの適応調整を回避することができる。その際には、リードシリンダ１２ｄにおけるテスト噴射により引き起こされる第１の量代替信号Ｓと、他のいずれか１つのシリンダ１２における第２のテスト噴射により引き起こされる第２の量代替信号Ｓとが重なり合う量代替信号Ｓを求める。

図３に、本発明の方法の一実施形態の一部として、測定された量代替信号Ｓから、それぞれテスト噴射が同時に行われる２つのインジェクタ２０の量代替信号Ｓを再構成したものを示す。前記測定された量代替信号Ｓはたとえば、内燃機関１０内における、ドライブトレインの振動可能な部品の励振である。

この実施例では４気筒型の内燃機関を例として、テスト噴射が行われる２つのインジェクタ２０、ないしは、当該インジェクタ２０に対して設けられた２つのシリンダ１２が相互に直交していると仮定する。したがって、第１のインジェクタ２０ｄないしは当該第１のインジェクタ２０ｄのリードシリンダ１２ｄが縦軸により表されているのに対し、第２のインジェクタ２０ないしはシリンダ１２は横軸により表されている。ここで測定された前記振動は、まず最初に、振幅Ａ１２と、対応する位相差αとにより表される。これはたとえば、対応する回転数信号をフーリエ変換したものとして行うことができる。

リードシリンダ１２ｄまたは第２のシリンダ１２における正味の励振ないしは振動の各位相は従来技術から既知であり、同図にて示した座標系では軸として用いられる。次に、振幅Ａ１２および位相αを有する上記測定信号は、三角関数を用いて両軸１および２に投影される：
Ａ１＝Ａ１２・sin（α）
Ａ２＝Ａ１２・cos（α）
ここで、
Ａ１２：総振動の振幅、すなわち、各インジェクタにより引き起こされた両振動が重畳されたもの
Ａ１： リードシリンダ１２ｄの再構成された振幅
Ａ２： シリンダ１２の再構成された振幅
α： シリンダ１２ないしはリードシリンダ１２ｄの位相に対する、測定された励振Ａ１２の位相（関係）ないしは位相差
である。

このことにより、総励振を引き起こす、インジェクタ２０ｄおよび２０の双方の個別励振を簡単に分離することができる。

その後、第１のインジェクタ２０ｄと第２のインジェクタ２０という双方の各インジェクタ２０ごとに、従来技術のアルゴリズムを実行させ、所定の目標量に達するまでの間、各インジェクタ２０の駆動制御時間を追従制御し、その後にこの駆動制御時間から、従来技術にしたがい、上述の学習値を求める。

図４は、４気筒内燃機関を備えた自動車において本発明の方法を実施して得られたテスト結果を示す。ここでは、上述のようにして得られる、第２のインジェクタ２０の駆動制御時間特性マップ４５を、３回求めた。ここでは、第１のインジェクタ２０ｄの各駆動制御時間はパラメータとして用いられ、駆動制御時間は１４０μｓ、１８０μｓおよび２２０μｓであった。

同図では、３つの駆動制御時間特性マップ４５ａ，４５ｂおよび４５ｃはグラフとして示されており、このグラフは、単位μｓの駆動制御時間Ｔにわたって求めた、第２のインジェクタ２０の量代替信号Ｓ２を示している。同図では駆動制御時間特性マップ４５ａは、第１のインジェクタ２０ｄの駆動制御時間が１４０μｓである場合の、第２のインジェクタ２０の駆動制御時間特性マップである。駆動制御時間特性マップ４５ｂは、第１のインジェクタ２０ｄの駆動制御時間が１８０μｓである場合に記録されたものであり、駆動制御時間特性マップ４５ｃは、第１のインジェクタ２０ｄの駆動制御時間が２２０μｓである場合に記録されたものである。第２のインジェクタ２０の、求められた上記３つの駆動制御時間特性マップ４５ａ，４５ｂおよび４５ｃは、使用される回転数評価手法の測定精度に鑑みた場合、正確に重なり合っている。

図５は、第１のインジェクタ２０ｄの相応の駆動制御時間特性マップのグラフであり、同図中、インジェクタ２０ｄおよびインジェクタ２０の役割は、図３４とは謂わば「入れ替わっている」。同図に示したグラフでは、第１のインジェクタ２０ｄの、駆動制御時間Ｔにわたってそれぞれ求められた量代替信号Ｓ１を、単位μｓで示している。第２のインジェクタ２０の駆動制御時間はここではパラメータとして使用され、駆動制御時間特性マップ４５ａ’では１４０μｓであり、駆動制御時間特性マップ４５ｂ’では１８０μｓであり、駆動制御時間特性マップ４５ｃ’では２２０μｓであった。

ここでも、インジェクタ２０ｄについて求められた３つの駆動制御時間特性マップ４５’は、回転数評価手法の測定精度に鑑みた場合、相互に正確に重なっているので、本発明の方法の精度をカバーしている。

直交する２つのインジェクタ２０ｄおよび２０、ないしは、これらに対応するリードシリンダ１２ｄおよびシリンダ１２にそれぞれテスト噴射を行う上述のシナリオに代えて択一的に、相互に逆相である２つのインジェクタ２０ないしはシリンダ１２を励振させることも可能である。これら双方の振動は、各インジェクタ２０の噴射量が等しい場合に相殺する。この実施態様はたとえば、目下の均等化を施す対象とされた噴射の絶対量が重要でない場合に、２つのインジェクタ２０を相互に正確に均等化させるために使用することができる。

図６に、本発明の方法により、第１のインジェクタ２０ｄにより励振された振動と第２のインジェクタ２０により励振された振動とから合成され測定された総振動から、これら双方の各振動を再構成したものを示す。ここでは、インジェクタ２０ｄとインジェクタ２０との間の角度τは、９０°の整数倍に等しくない角度である。

図３と同様、このコンステレーションも座標系で示しており、ここでは、第２のシリンダ１２ないしは第２のインジェクタ２０を水平軸に示しており、リードシリンダ１２ｄないしは第１のインジェクタ２０ｄを、水平軸に対して角度τ回転した軸上に示している。したがって、この座標系の両軸が成す角度はτである。ここでも、測定された信号は、振幅と位相とによる表現に変換しており、同座標系においてもそのように、振幅‐位相表現で当該信号を表している。ここでは、振幅Ａ１２はインジェクタ２０との間に角度αを成すように示されている。ここでも、図３における再構成と同様、正弦法則を用いることにより各個別振幅Ａ１およびＡ２が再構成されている。これにより、以下のように一般化した評価関係式が得られる：
Ａ１＝Ａ１２・sin（α）／sin（１８０°−τ）
Ａ２＝Ａ１２・sin（τ−α）／sin（１８０°−τ）
リードシリンダ１２ｄについては、圧力センサ手法により、テスト噴射中に噴射された燃料量が計算されるので、この燃料量を基準値として用いて、第２のシリンダ１２に第２のテスト噴射が行われていた間に噴射された燃料量を、求められた量代替信号Ｓから計算することができる。これにより、ドライブトレインアプリケーションを省略することができる。

従来技術では、内燃機関１０の惰性運転期間中にゼロ量較正を行わなければならなかった。本発明の方法の一実施形態では、内燃機関１０のイグニッションの遮断後に、ゼロ量較正を回転停止期間にずらすことができる。また、ゼロ量較正を内燃機関１０の始動期間中またはスタート期間中に行うことも可能であり、これにより、始動期間を少なくとも１シリンダ分だけ延長させることができる。

図７は、スロットルバルブ１９が開弁している場合と閉弁している場合とにおける、燃料の噴射がない内燃機関１０の回転停止を示すグラフである。横軸上にクランクシャフト角を °ＫＷで示しており、縦軸は、１分あたりの回転数を示している。スロットルバルブ１９が開弁している場合（曲線４６）、摩擦トルクおよび慣性トルクよりも、各シリンダ１２のガス交換トルクの方が支配的である。この開弁状態のスロットルバルブ１９を通ってシリンダ１２内に流入する空気は、スロットルバルブ１９の閉弁時よりも多くなるので、シリンダ内の最大圧が上昇する。シリンダ１２内のシリンダ１２により生成されるガストルクが大きくなって、回転方向の反転が生じ、回転方向の反転が再び生じて内燃機関１０が最終的に静止するまで、圧縮していたシリンダ１２を内燃機関１０が圧縮する。

スロットルバルブ１９が閉弁すると（曲線４８）、シリンダ１２内に流入する空気が減少し、その結果、シリンダ１２内の最大圧が低下する。回転数推移はより均質になり、内燃機関が停止する前に回転方向の反転が生じることがなくなる。ガス交換トルクは、慣性トルクおよび摩擦トルクよりも小さくなる。

図８は、スロットルバルブの開閉状態が内燃機関１０の停止位置に及ぼす影響を示すグラフである。横軸に各テストの連続番号を示しており、縦軸は、点火上死点前のクランクシャフト角を °ＫＷで示す。

スロットルバルブ１９が閉弁している場合（破線の接続線）、下死点（点火上死点前１８０°ＫＷ）と点火上死点（点火上死点前０°ＫＷ）との間に、内燃機関１０の停止位置にばらつきが生じる。したがって、スロットルバルブ１９の閉弁時に停止位置の設定を行うことはできない。それに対してスロットルバルブの開弁時には、ガス交換トルクが上昇して方向転換が２回生じることにより、点火上死点前の約９０°ＫＷにおいて一種の均衡位置になり、この均衡位置においてすべてのシリンダ１２が等しい高さになる。線５０から、どのテストにおいても、上述の均衡位置からの偏差が約１０°ＫＷになることが分かる。

ゼロ量較正は、燃料の噴射が確実に行われることがない駆動制御時間で開始する。燃焼を伴う噴射になるまで、１回転停止期間ごとに駆動制御時間をインクリメンタル方式で増加させていく。判定は、測定された量代替信号Ｓと、噴射および燃焼が確実に行われることがない基準回転数信号（図７参照）とを比較することにより行われる。前記測定された量代替信号Ｓは、この実施例ではクランクシャフトセンサ３２の信号である。その際には、回転数勾配の評価および／または差分形成手法を行うこと、および／または、回転数パターンの照合を用いることができる。

内燃機関１０が静止状態になる前に回転停止期間において各インジェクタ２０に対しゼロ量較正を行うための条件を満たすためには、正規の噴射を、イグニッションの遮断後の最初のシリンダ１２を以て遮断するのではなく、その後も引き続いて噴射ひいては燃焼を続行し、噴射順序で見て、較正対象のインジェクタ２０ないしはこれに対応するシリンダ１２より前のシリンダ１２になってから終了することが可能である。

イグニッションがスイッチオフされて噴射が遮断された後に、内燃機関１０が１シリンダ分１２より多く回転し続けると、その次のシリンダ１２ないしはこれに対応するインジェクタ２０のゼロ量較正が行われる。

また、内燃機関１０のスタート期間または始動期間中にゼロ量較正を行うことも可能である。その際には、静止中の内燃機関１０の位置検出に基づいて、たとえば先行の回転停止期間からの静止中の内燃機関１０の位置検出に基づいて、次に噴射および点火可能なシリンダ１２を特定する。このシリンダ１２ないしは当該シリンダ１２に対して設けられたインジェクタ２０に、ゼロ量較正を適用する。次に、点火順序で見て次のシリンダ１２に、従来技術から公知の通常のスタート機能を適用する。

スタート期間に属する基準回転数信号を図９に示す。図中に示した、クランク角に依存する回転数推移は、一定に加わるスタートトルクに基づいて計算される。

スタートトルクが４５Ｎｍである場合、最初のシリンダ１２をフルスロットルにすると、第１の上死点に到達しない。内燃機関１０の運動エネルギーは、約１６０°ＫＷの高いガス交換トルクの領域において、シリンダ１２の上死点（１８０°ＫＷ）を通るように当該最初に圧縮するシリンダ１２を回転させるのに不十分であり、内燃機関は静止したままになる。

前記基準回転数信号は、対応する他のデータを測定および記憶することにより、たとえば、内燃機関の摩擦を温度、インジェクタの駆動制御時間、（始動期間中にゼロ量較正を行うための）スタータ回転数、スロットルバルブ１９の開閉状態等に依存して測定および記憶することにより改善される。基準回転数信号が正確であるほど、ゼロ量較正はより確かになり、かつより改善される。

もちろん、クランクシャフトセンサ３２の回転数信号の代わりに燃焼室圧力センサ３６の信号を用いて、内燃機関１０のいわゆるスタートストップ運転中にゼロ量較正を行うことも可能である。図１０は、ゼロ量較正から得られた量代替信号Ｓと圧力センサ手法による信号との、測定された関係を示す。前記ゼロ量較正から得られた量代替信号Ｓは縦軸に示し、圧力センサ手法による信号は横軸に示す。両信号が等価的であると見なせるほど、両者は直接／線形の関係が成り立っている。

Claims (11)

1. 内燃機関（１０）の制御方法であって、
   ・所望の燃料量がリードシリンダ（１２ｄ）内へ噴射される、第１のインジェクタ（２０ｄ）の第１の駆動制御時間（t_vorL）を求めて記憶する第１のステップ（４０）と、
   ・前記第１の駆動制御時間（t_vorL）を用いて前記第１のインジェクタ（２０ｄ）を駆動制御し、噴射燃料量を代替的に示す信号として、ドライブトレインパラメータに依存して求められた量代替信号（Ｓ）を学習特性マップに格納して記憶する第２のステップ（４２）と、
   ・前記第２のステップ（４２）にて求めた、目標値としての前記量代替信号（Ｓ）に達するまで、他のすべてのシリンダ（２０）に対して設けられたインジェクタ（１２）の駆動制御時間（Ｔ）を変化させることにより、当該他のすべてのシリンダ（２０）に対しゼロ量較正を用いて求めた第２の駆動制御時間を記憶する第３のステップ（４４）と
   を有することを特徴とする制御方法。
2. 前記第１のステップ（４０）と前記第２のステップ（４２）とを同時に行う、
   請求項１記載の制御方法。
3. 前記第１のステップ（４０）において、燃料高圧蓄積器（２２）内の圧力に依存する特性曲線から前記第１の駆動制御時間（t_vorL）を求める、
   請求項１または２記載の制御方法。
4. 前記第２のステップ（４２）において、前記量代替信号（Ｓ）の目標値と当該量代替信号（Ｓ）の求められた瞬時値との比を前記ドライブトレインパラメータに依存して調整する、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の制御方法。
5. 前記第２のステップ（４２）において、前記第１の駆動制御時間（t_vorL）を用いて前記リードシリンダ（１２ｄ）内へ前記第１のインジェクタ（２０ｄ）の第１のテスト噴射を行うと同時に、前記第３のステップ（４４）において、前記第２の駆動制御時間を用いて第２のシリンダ（１２）内へ第２のインジェクタ（２０）の第２のテスト噴射を行い、生じた量代替信号（Ｓ）を、前記リードシリンダ（１２ｄ）による第１の励振と前記第２のシリンダ（１２）による第２の励振とが重畳されたものとして検出し、
   前記量代替信号（Ｓ）から前記第１の励振と前記第２の励振とを再構成し、前記各インジェクタ（２０）の各駆動制御時間（Ｔ）に対応付け、
   前記第１のステップ（４０）において、前記第１の駆動制御時間（t_vorL）中に前記第１のインジェクタ（２０ｄ）の前記第１のテスト噴射により前記リードシリンダ（１２ｄ）内に噴射された第１の噴射燃料量を求め、
   前記第１の噴射燃料量を基準量とし、当該基準量を用いて、前記第２の励振から、前記第２の駆動制御時間中に前記第２のインジェクタ（２０）の前記第２のテスト噴射により前記第２のシリンダ（１２）内に噴射された第２の噴射燃料量を計算する、
   請求項１から４までのいずれか１項記載の制御方法。
6. 前記ゼロ量較正を、前記内燃機関（１０）の惰性運動中、始動中および／または回転停止中に行う、
   請求項１から５までのいずれか１項記載の制御方法。
7. 前記内燃機関（１０）の遮断後、噴射の遮断を、噴射順序で見て、較正対象であるインジェクタ（２０）より前のインジェクタ（２０）に達したときに初めて行う、
   請求項５記載の制御方法。
8. 前記内燃機関（１０）の始動中に、静止時の当該内燃機関（１０）の位置検出に基づいて、最も早く噴射および点火することができるシリンダ（１２）を特定し、当該シリンダ（１２）に対して設けられたインジェクタ（２０）の較正を行う、
   請求項５記載の制御方法。
9. 前記第１のステップ（４０）において、前記リードシリンダ（１２ｄ）に対し、ゼロ量較正を用いて前記第１のインジェクタ（２０ｄ）の前記第１の駆動制御時間（t_vorL）を求める、
   請求項１から８までのいずれか１項記載の制御方法。
10. 請求項１から９までのいずれか１項記載の方法を実行するためにプログラミングされたことを特徴とするコンピュータプログラム。
11. 請求項１から９までのいずれか１項記載の方法を実行するためにプログラミングされたことを特徴とする、内燃機関（１０）用の制御装置（３８）。

Images