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技術 内燃機関の動作のための方法及びコンピュータプログラム及び内燃機関の動作のための開ループ制御及び/又は閉ループ制御機器及び内燃機関

出願人 ローベルトボツシユゲゼルシヤフトミツトベシユレンクテルハフツング
発明者 アンドレアスロート
出願日 2002年2月21日 (18年1ヶ月経過) 出願番号 2002-044451
公開日 2002年9月11日 (17年6ヶ月経過) 公開番号 2002-256939
状態 特許登録済
技術分野 内燃機関の複合的制御 内燃機関に供給する空気・燃料の電気的制御 内燃機関の複合的制御
主要キーワード 精度領域 妨害影響 閉ループ制御器 次流量 適応値 動作タイプ 精確さ 一定保
関連する未来課題
重要な関連分野

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図面 (4)

課題

層状モードにおいても混合気組成が正確に決定され、トルク誤差が回避されるようにすることである。

解決手段

上記課題は、層状モードにおいてビルドアップ時間の後で実際回転数目標回転数との間の差が検出され、混合気適応がこの差に依存して間接的に又は直接的に実施されることによって解決される。

概要

背景

本発明はまず燃料が直接燃焼室噴射され、少なくとも一時的に層状モードが実施される、内燃機関の動作のための方法に関する。

このような方法は市場から公知である。相応の内燃機関では、噴射弁が直接燃焼室に設置されており、燃料を吸入サイクル及び/又は圧縮サイクルの間に直接燃焼室に噴射する。相応の空気供給によって燃焼室において燃料の層状化が発生される。すなわち燃焼室の1つの領域において比較的希薄混合気が存在し、この燃焼室の別の領域において比較的濃厚な混合気が存在する。内燃機関の出力制御は、多かれ少なかれ大量の燃料が燃焼室に噴射されることによって運転手所望トルクに依存して行われる(もちろん相応の内燃機関は複数の燃焼室を有し得ることは自明のことである)。

燃焼室への燃料の噴射は高圧噴射弁によって行われ、これらの高圧噴射弁は一般に電磁的に操作される。噴射される燃料の量は噴射弁の多かれ少なかれ長い開弁持続時間によって調整される。しかし、噴射弁における製造誤差のために実際に噴射される燃料量は運転手の所望トルクに実際に相応する燃料量から偏差しうる。また、燃焼室に存在する空気充填量が意図された空気充填量自体に相応しないこともあり得る。

燃料調量乃至は空気充填量調量におけるこのような誤差補償するために、公知の方法では、燃料空気混合気がほぼ化学量論的にラムダ値1であるべき内燃機関の均質モードにおいて実際ラムダ値の目標ラムダ値からの偏差を検出し、この偏差に依存して混合気適応を、例えば空気充填量及び/又は燃料量の目標値の補正を実施する。ラムダ値をもとめるために使用されるセンサ測定精度は通常は均質モードにおいてのみ生じるラムダ値1の領域において最高であるので、内燃機関の均質モードにおいてもとめられた混合気適応が層状モードに転用され、この層状モードにおいても適用される。

しかし、内燃機関の動作では混合気適応にもかかわらず混合気組成が層状モードにおいてかならずしも予期された値に相応せず、従って内燃機関の所望されたトルクと実際に達成されたトルクとの間に差異も生じることが検出された。

概要

層状モードにおいても混合気組成が正確に決定され、トルク誤差が回避されるようにすることである。

上記課題は、層状モードにおいてビルドアップ時間の後で実際回転数目標回転数との間の差が検出され、混合気適応がこの差に依存して間接的に又は直接的に実施されることによって解決される。

目的

よって、本発明の課題は層状モードにおいても混合気組成が正確に決定され、トルク誤差が回避されるように冒頭に挙げた方法を構成することである。

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

内燃機関(10)の動作のための方法であって、前記内燃機関(10)では燃料が直接燃焼室(12)に噴射され、少なくとも一時的に層状モード(S1)が実施される、内燃機関(10)の動作のための方法において、前記層状モード(S1)においてビルドアップ時間の後で実際回転数(n_ist)と目標回転数(n_soll)との間の差が検出され、混合気適応(54)がこの差に依存して間接的に又は直接的に実施されることを特徴とする、内燃機関(10)の動作のための方法。

請求項2

層状モード(S1)における混合気適応(54)は間接的に、すなわち回転数閉ループ制御部(52)の閉ループ制御量(I)に依存して行われることを特徴とする、請求項1記載の方法。

請求項3

層状モード(S1)における混合気適応(54)は間接的に、すなわち回転数閉ループ制御部のためのPI閉ループ制御器(52)のI成分(I)に依存して行われることを特徴とする、請求項2記載の方法。

請求項4

層状モード(S1)における混合気適応(54)は直接的に、すなわち実際の回転数差に依存して行われることを特徴とする、請求項1記載の方法。

請求項5

回転数差乃至は閉ループ制御量(I)は燃料誤差(62)として解釈されることを特徴とする、請求項1〜4のうちの1項記載の方法。

請求項6

回転数差乃至は閉ループ制御量(I)から、燃料量をもとめるための補正量が決定されることを特徴とする、請求項5記載の方法。

請求項7

一時的に均質モード(H1、H2)も実施され、該均質モード(H1、H2)においてはラムダ偏差(λ_ist、λ_soll)の際に混合気適応(60、66)が実施され、前記ラムダ偏差(λ_ist、λ_soll)は前記均質モード(H1、H2)において空気充填量誤差(64)として解釈されることを特徴とする、請求項1〜6のうちの1項記載の方法。

請求項8

ラムダ偏差(λ_ist、λ_soll)から、空気量をもとめるための補正量が決定されることを特徴とする、請求項7記載の方法。

請求項9

交互に反復ループにおいて、均質モード(H1、H2)における混合気適応(60、66)及び層状モード(S1)における混合気適応(54)が実施されることを特徴とする、請求項7又は8記載の方法。

請求項10

目標回転数(n_soll)はアイドル回転数であることを特徴とする、請求項1〜9のうちの1項記載の方法。

請求項11

混合気適応(54、60、66)は、燃料量及び/又は空気量を決定する関係式勾配及び/又はオフセットを制御することを特徴とする、請求項1〜10のうちの1項記載の方法。

請求項12

層状モードにおける補正は損失トルク適応を含むことを特徴とする、請求項1〜11のうちの1項記載の方法。

請求項13

コンピュータで実行される場合に請求項1〜12のうちの1項記載の方法を実施するのに適していることを特徴とする、コンピュータプログラム

請求項14

メモリに格納されていることを特徴とする、請求項13記載のコンピュータプログラム。

請求項15

内燃機関(10)の動作のための開ループ制御及び/又は閉ループ制御機器(46)であって、前記内燃機関(10)では燃料が直接燃焼室(12)に噴射され、少なくとも一時的に層状モード(S1)が実施される、内燃機関(10)の動作のための開ループ制御及び/又は閉ループ制御機器(46)において、該開ループ制御及び/又は閉ループ制御機器(46)は請求項1〜12のうちの1項記載の方法を開ループ制御及び/又は閉ループ制御するのに適していることを特徴とする、内燃機関(10)の動作のための開ループ制御及び/又は閉ループ制御機器(46)。

請求項16

請求項11又は12記載のコンピュータプログラムが設けられていることを特徴とする、請求項15記載の開ループ制御及び/又は閉ループ制御機器(46)。

請求項17

内燃機関(10)であって、少なくとも1つの燃焼室(12)を有し、燃料を直接前記燃焼室(12)に噴射する装置(14)を有し、燃料空気混合気混合気組成をもとめることができる装置(44)を有し、前記内燃機関(10)の回転数を検出するための装置(40)を有する、内燃機関(10)において、該内燃機関(10)には請求項15又は16記載の開ループ制御及び/又は閉ループ制御機器(46)が設けられていることを特徴とする、内燃機関(10)。

請求項18

回転数差乃至は閉ループ制御量(I)から、圧電高圧噴射弁制御電圧に対する補正量が決定されることを特徴とする、請求項5記載の方法。

技術分野

0001

本発明は、燃料が直接燃焼室噴射され、少なくとも一時的に層状モードが実施される、内燃機関の動作のための方法に関し、さらに本発明は、コンピュータプログラムに関し、さらに本発明は、燃料が直接燃焼室に噴射され、少なくとも一時的に層状モードが実施される、とりわけ自動車の内燃機関の動作のための開ループ制御及び/又は閉ループ制御機器に関し、さらに本発明は、少なくとも1つの燃焼室を有し、燃料を直接燃焼室に噴射する装置を有し、燃料空気混合気混合気組成をもとめることができる装置を有し、内燃機関の回転数を検出するための装置を有する、内燃機関に関する。

背景技術

0002

本発明はまず燃料が直接燃焼室に噴射され、少なくとも一時的に層状モードが実施される、内燃機関の動作のための方法に関する。

0003

このような方法は市場から公知である。相応の内燃機関では、噴射弁が直接燃焼室に設置されており、燃料を吸入サイクル及び/又は圧縮サイクルの間に直接燃焼室に噴射する。相応の空気供給によって燃焼室において燃料の層状化が発生される。すなわち燃焼室の1つの領域において比較的希薄な混合気が存在し、この燃焼室の別の領域において比較的濃厚な混合気が存在する。内燃機関の出力制御は、多かれ少なかれ大量の燃料が燃焼室に噴射されることによって運転手所望トルクに依存して行われる(もちろん相応の内燃機関は複数の燃焼室を有し得ることは自明のことである)。

0004

燃焼室への燃料の噴射は高圧噴射弁によって行われ、これらの高圧噴射弁は一般に電磁的に操作される。噴射される燃料の量は噴射弁の多かれ少なかれ長い開弁持続時間によって調整される。しかし、噴射弁における製造誤差のために実際に噴射される燃料量は運転手の所望トルクに実際に相応する燃料量から偏差しうる。また、燃焼室に存在する空気充填量が意図された空気充填量自体に相応しないこともあり得る。

0005

燃料調量乃至は空気充填量調量におけるこのような誤差補償するために、公知の方法では、燃料空気混合気がほぼ化学量論的にラムダ値1であるべき内燃機関の均質モードにおいて実際ラムダ値の目標ラムダ値からの偏差を検出し、この偏差に依存して混合気適応を、例えば空気充填量及び/又は燃料量の目標値の補正を実施する。ラムダ値をもとめるために使用されるセンサ測定精度は通常は均質モードにおいてのみ生じるラムダ値1の領域において最高であるので、内燃機関の均質モードにおいてもとめられた混合気適応が層状モードに転用され、この層状モードにおいても適用される。

0006

しかし、内燃機関の動作では混合気適応にもかかわらず混合気組成が層状モードにおいてかならずしも予期された値に相応せず、従って内燃機関の所望されたトルクと実際に達成されたトルクとの間に差異も生じることが検出された。

発明が解決しようとする課題

0007

よって、本発明の課題は層状モードにおいても混合気組成が正確に決定され、トルク誤差が回避されるように冒頭に挙げた方法を構成することである。

課題を解決するための手段

0008

上記課題は、方法において、層状モードにおいてビルドアップ時間の後で実際回転数と目標回転数との間の差が検出され、混合気適応がこの差に依存して間接的に又は直接的に実施されることによって解決され、上記課題は、コンピュータで実行される場合に本発明の方法を実施するのに適しているコンピュータプログラムによって解決され、上記課題は、本発明の方法を開ループ制御及び/又は閉ループ制御するのに適している、内燃機関の動作のための開ループ制御及び/又は閉ループ制御機器によって解決され、上記課題は、内燃機関には開ループ制御及び/又は閉ループ制御機器が設けられていることによって解決される。

発明を実施するための最良の形態

0009

本発明によれば、均質モードにおける混合気適応では、実際ラムダ値の目標ラムダ値からの偏差が空気充填量の計算における誤差に基づいて生じるか又は燃料量の計算における誤差に基づいて生じるかが区別できないことが検出された。しかし、混合気適応は通常は燃料の噴射時間の計算における補正によって行われる。なぜなら、これは技術的に最も簡単に実現できるからである。

0010

続いて、ラムダ偏差が空気充填量の計算における誤差に起因し、混合気適応が噴射される燃料量の補正によって行われる場合には、これは層状モードへの混合気適応の転用の際にこの層状モードにおいて燃料質量流量の誤った調量をもたらし、これが今度はトルク誤差の原因になることが識別された。

0011

これに対して本発明では層状モードにおいて独自の混合気適応を実施することによって対処する。しかし、層状モードでは混合気組成はむしろ希薄であり、それゆえラムダセンサはその最適な精度領域ラムダがほぼ1に等しい)において作動しないので、層状モードにおける混合気適応はラムダ偏差に基づいて行われない。その代わり、混合気組成を判定するための量として内燃機関の回転数が使用される。実際回転数が目標回転数から偏差する場合には、実際の混合気組成は予期された混合気組成には相応しないということから出発する。実際回転数が目標回転数より高い場合、混合気は予期されたよりも濃厚であり、逆の場合には混合気は予期されたよりも希薄である。

0012

従って、この簡単なやり方で、層状モードにおいても混合気適応が実施でき、これによって実際の混合気が予期された混合気に適合される。層状モードにおける混合気誤差はこうして確実に回避される。

0013

本発明の有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

0014

第1の実施形態では、層状モードにおける混合気適応は間接的に、すなわち回転数閉ループ制御部の閉ループ制御量に依存して行われることが提案される。本発明の方法のこの実施形態は、実際回転数の目標回転数からの偏差は内燃機関の現実の動作においては可能な限り阻止されるべきであり、これは一般的に回転数閉ループ制御部によって行われるというアイデアに基づく。しかし、混合気誤差に基づく回転数偏差を制御するためには、回転数閉ループ制御部において閉ループ制御量が発生され、この閉ループ制御量が層状モードにおける混合気適応に対する出力量として使用される。ユーザが回転数差を甘受する必要なしに混合気適応がこうして行われる。

0015

この場合とりわけ有利には、層状モードにおける混合気適応は間接的に、すなわち回転数閉ループ制御部のためのPI閉ループ制御器のI成分に依存して行われる。回転数閉ループ制御部のためのPI閉ループ制御器のI成分は、例えば電気的負荷スイッチオンオフのような回転数に影響を与えるその他の妨害影響に関して比較的鋭敏ではない。場合によっては、混合気適応における確実性は、このI成分が混合気適応に使用される前にPI閉ループ制御器のこのI成分をさらに積分器に供給することによってさらに高められる。

0016

代替的に、混合気適応が直接的に、すなわち実際の回転数差に依存して行われることが可能である。この実施形態はとりわけ簡単に実現できる。場合によってはこの実施形態は工場での整備中にのみ行われる。

0017

閉ループ制御量乃至は回転数差は燃料誤差として解釈される。これは層状モードにおいて行われる。なぜなら、この層状モードでは通常は最大空気充填量で作動され、内燃機関の出力は主に燃料量の調量によって行われるからである。よって、目標回転数と実際回転数との間に差がある場合、この原因は空気充填量の誤った調量にではなく燃料量の誤った調量にあることが前提とされる。従って、本発明の方法は、混合気誤差に一意的な原因を割り当てることを可能にする。

0018

この場合、とりわけ有利には、回転数差乃至は閉ループ制御量から燃料量をもとめるための補正量が決定される。これによって、ユーザの出力要求及び内燃機関の動作状態に相応する燃料量が実際に内燃機関の燃焼室に噴射され、この結果、トルク誤差が確実に阻止されることが達成される。

0019

本発明の方法の他の実施形態では、一時的に均質モードも実施され、この均質モードにおいてラムダ偏差の際に混合気適応が実施され、均質モードにおけるラムダ偏差は空気充填量誤差として解釈される。このとりわけ有利な実施形態では、その組成がラムダセンサによってとりわけ高精度で検出されうる混合気によって内燃機関が動作される均質モードにおいて混合気適応が実施され、この混合気適応はラムダセンサによって記録された混合気誤差に基づく。この場合、定義によって、ラムダ偏差、すなわち混合気誤差は均質モードにおいて原因として空気充填量誤差を有することが前提とされる。

0020

この場合、とりわけ有利には、ラムダ偏差から空気量をもとめるための補正量が決定される。

0021

本発明の方法のとりわけ有利な実施形態では次のことが提案される。すなわち、交互に反復ループにおいて均質モードにおける混合気適応と層状モードにおける混合気適応とが実施される。とりわけ回転数差乃至は閉ループ制御量が層状モードにおいて燃料誤差として解釈される場合には、この実施形態によって比較的精確に一方で燃料誤差が、他方で空気充填量誤差がもとめられる。従って、内燃機関の各々の動作状態において、すなわち層状モード及び均質モードにおいて、最適な混合気適応が行われる。

0022

とりわけ有利には目標回転数はアイドル回転数である。この回転数の場合、しばしば混合気適応に必要な測定乃至は計算を高精度で実施するために十分に長い時間が使用できる。またこれは内燃機関に対して一定の回転数が予め設定されている動作状態である。従って、回転数差乃至は閉ループ制御量はとりわけ簡単に決定される。さらにアイドリングにおける低い回転数のためにビルドアップ過程は短時間でかつほとんど現れず、この結果、迅速に安定した状況が生じ、この安定した状況は回転数差乃至は閉ループ制御量の精確な検出を可能にする。

0023

燃料噴射弁圧電高圧噴射弁として構成されている直接噴射式内燃機関との関連において、有利には予め決定された回転数差乃至は閉ループ制御量から圧電高圧噴射弁の制御電圧に対する補正量が決定される。この制御電圧のこの本発明の補正によって、均一な、運転手の所望に相応する燃料量が燃焼室に噴射される。

0024

混合気適応が燃料量及び/又は空気量を決定する関係式勾配及び/又はオフセットを制御することも提案される。さらに、層状モードにおける補正は損失トルク適応も含み得る。

0025

本発明は、コンピュータにおいて実行される場合に上記の方法の実施に適したコンピュータプログラムにも関する。この場合、とりわけ有利には、コンピュータプログラムはメモリに、とりわけフラッシュメモリに格納されている。

0026

さらに本発明はとりわけ自動車の内燃機関の動作のための開ループ制御及び/又は閉ループ制御機器に関し、この内燃機関では燃料は直接燃焼室に噴射され、少なくとも一時的に層状モードが実施される。この層状モードにおいても目標混合気を最適に調整し、トルク誤差を回避するために、開ループ制御及び/又は閉ループ制御機器が上記の方法の開ループ制御及び/又は閉ループ制御に適していることが提案される。この場合、とりわけ有利には、開ループ制御及び/又は閉ループ制御機器には上記のタイプのコンピュータプログラムが設けられている。

0027

本発明は、最後に、少なくとも1つの燃焼室を有し、燃料を直接燃焼室に噴射する装置を有し、燃料空気混合気の混合気組成をもとめることができる装置を有し、内燃機関の回転数を検出するための装置を有する内燃機関に関する。

0028

この内燃機関が層状モードにおいても最適に動作でき、精確に所望されたトルクを発生するために、この内燃機関に上記のタイプの開ループ制御及び/又は閉ループ制御機器を設けることが提案される。

0029

次に本発明の実施例を添付した図面を参照しつつ詳しく説明する。

0030

図1には内燃機関が全体として参照符号10で示されている。この内燃機関は燃焼室12を有し、この燃焼室12に燃料が直接高圧噴射弁14を介して供給される。燃焼空気は燃焼室12にインレットバルブ16を介して供給され、このインレットバルブ16は吸気管18によって給気される。吸気管18を流れる空気量はスロットルバルブ20によって調整され、このスロットルバルブ20はサーボモータ22によって運動され、このスロットルバルブ20の位置は位置センサ24によって検出される。吸気管18を流れる空気量はホットフィルム式エアマスセンサ(省略して「HFMセンサ」と呼ぶ)によって測定され、このエアマスセンサは参照符号26を有する。

0031

燃料は高圧噴射弁14に燃料システム28によって供給され、この燃料システム28は高圧噴射弁14に高い圧力を有する燃料を供給する。このために、この図には図示されていない燃料蓄積導管が設けられており、この燃料蓄積導管は「レール」とも呼ばれる。燃焼室12においてここには詳しくは示されていないやり方で燃料空気混合気が形成され、この燃料空気混合気は点火プラグ30によって点火される。点火プラグ30は点火システム32によって制御される。熱い燃焼排気ガスアウトレットバルブ34及び排気管36によって燃焼室12から排出される。クランクシャフト38の回転数は回転数センサ40によって検出される。

0032

排気管36には触媒コンバータ42が存在する。ラムダセンサ44は燃焼室12における燃料空気混合気の組成の決定を可能にする。

0033

内燃機関10は開ループ制御及び閉ループ制御機器46も有し、この開ループ制御及び閉ループ制御機器46は入力側でアクセルペダル50の位置センサ48に接続されている。さらに、この開ループ制御及び閉ループ制御機器46は入力側でラムダセンサ44、回転数センサ40、スロットルバルブ20の位置センサ24及びHFMセンサ26に接続されている。出力側ではこの開ループ制御及び閉ループ制御機器46は点火装置32、高圧噴射弁14ならびにスロットルバルブ20のサーボモータ22に対する信号を供給する。

0034

ここで、図1にはそれぞれただ1つの燃焼室12、高圧噴射弁14、インレットバルブ16、アウトレットバルブ34及び点火プラグ30が図示されているが、これらのコンポーネントの各々は複数個存在してもよいことを指摘しておく。それぞれ1つのコンポーネントだけに限定するのは専らわかりやすく図示するためである。

0035

図1に図示された内燃機関は次のように動作する。

0036

アクセルペダル50の位置センサ48から伝達された信号は開ループ制御及び閉ループ制御機器46によって運転手の所望トルクとして解釈される。この運転手の所望トルク、例えば内燃機関10の温度、吸入空気の温度などならびに回転数センサ40によってクランクシャフト38で検出される回転数のような内燃機関10の所定の動作パラメータに依存して、開ループ制御及び閉ループ制御機器46によって高圧噴射弁14、スロットルバルブ20のサーボモータ22及び点火装置32が制御される。

0037

低い回転数及びトルクにおいて内燃機関10は層状モードで作動する。これは、スロットルバルブ20が完全に開かれ、高圧噴射弁14ならびに場合によっては他の装置の相応の制御によって燃焼室12において層状化された燃料空気混合が発生されることを意味する。こうして燃焼室12において発生された混合気は全体としては希薄である。これに対して、より高い回転数及びトルクにおいて内燃機関10は均質モードで作動する。この均質モードでは燃料空気混合気は燃焼室12において均質な形態で存在し、この混合気は実質的に化学量論的にほぼ1のラムダ値を有する。

0038

所望のラムダ値は均質モードでは高圧噴射弁14の相応の制御ならびにスロットルバルブ20のサーボモータ22の相応の制御及びスロットルバルブ20の多かれ少なかれ開かれた位置によって発生される。高圧噴射弁14ならびにスロットルバルブ20のサーボモータ22に対する相応の制御量は開ループ制御及び閉ループ制御機器46において計算される。この場合、空気充填量の閉ループ制御はHFMセンサ26から供給される信号を考慮に入れて行われる。

0039

しかし、様々な理由から、HFMセンサ26による吸気管18における空気質量流量の検出は限定された精度でしか行われない。例えばHFMセンサ26は製造トレランスのために限定された精度しか持たない。さらに、吸気管18における漏れならびに補助装置もとづく吸気管18における2次流量が、所望の空気充填量に相応しない燃焼室12における実際の空気充填量をもたらし得る。燃焼室12における実際の空気充填量の所望の空気充填量からのこのような偏差は、空気充填量誤差と呼ばれる。

0040

しかし、また実際に燃焼室12に到達する燃料量は、所望の、開ループ制御及び閉ループ制御機器46自体により計算された燃料量からも偏差し得る。この原因は例えば高圧噴射弁14の製造トレランスであるかもしれない。さらに、高圧噴射弁14の開弁及び閉弁特性は温度にも依存し、これは内燃機関10の動作温度に応じて同様に上記の偏差をもたらし得る。燃焼室12に到達する実際の燃料の所望の乃至は開ループ制御及び閉ループ制御機器46により計算された燃料量からのこのような偏差は燃料誤差と呼ばれる。

0041

それにもかかわらず燃焼室12において最適な燃料空気混合気を供給するためには、内燃機関10において混合気適応が実施される。この混合気適応は内燃機関10において次のように行われる。

0042

内燃機関10のアイドリングにおいて、定常的な動作状態に達するための短いビルドアップ時間の後で均質モードにおいてラムダセンサ44を介して実際混合気組成が検出され、目標混合気組成と比較される。均質モードではラムダ値は常にほぼ1の領域にあり、ラムダセンサ44はこの領域においてその最高の精確さを有するので、この測定は高い精度で可能である。実際ラムダ値の目標ラムダ値からの偏差は、この場合、空気充填量誤差として解釈される。このラムダ偏差を補償するために、相対的な空気質量流量に対する制御機器46に存在する信号が制御され、所望の混合気組成乃至は所望のラムダ値が達成される。

0043

吸気管18における低い圧力の場合、漏れ空気及びタンク換気弁図1には図示せず)の誤差がとりわけ著しく現れる。よって、この場合には空気充填量を決定する関係式の「オフセット」が制御される(補正された空気充填量から次に相応の燃料量が計算され、この相応の燃料量が今度は高圧噴射弁14の開弁時間に影響を及ぼす)。より高い負荷及び回転数の場合には漏れ空気の影響は消える。空気誤差はこの場合主にHFMセンサ26の誤差によって決定される。よって、この場合には空気充填量を決定する関係式の勾配が制御される。オフセット及び勾配の制御も可能である。

0044

これまでは内燃機関10の均質モードにおける混合気適応が記述された。内燃機関10の層状モードにおいては混合気適応は次のように行われる(図2も参照)。

0045

均質モードにおける損失トルクの適応の後で、アイドリング状態で、同様に定常的な動作状況に達するための短いビルドアップ時間の後で、層状モードにおいて、PI閉ループ制御部52の積分成分Iが検出される。このPI閉ループ制御部52によってアイドル回転数は所定の大きさn_sollに保持される。PI閉ループ制御部52は高圧噴射弁14の開弁時間を制御し、この結果、内燃機関10のクランクシャフト38の実際の回転数n_istが生じる。この回転数n_istは閉ループ制御区間においてフィードバックされる。層状モードではスロットルバルブ20が完全に開かれており、空気充填量は出力調整使用されず、損失トルクの定常的な適応が前提とされるので、実際回転数n_istの目標回転数n_sollからの偏差は燃料誤差として解釈される。

0046

しかし、PI閉ループ制御部52によってアイドル回転数は実質的に一定保持されるので、層状モード(この層状モードではビットB_SCHICHTがセットされ、これによってスイッチ53が相応に制御される)においては積分成分Iが混合気適応(ブロック54)の実施のために使用される。これは、回転数差が「間接的に」混合気適応に使用されることを意味する。PI閉ループ制御器52のI成分に依存して、特性曲線(ブロック55)を用いて燃料量をもとめるための補正量(均質モードのように勾配又はオフセット)が決定される。こうして内燃機関10の層状モードにおいても確実かつ最適な混合気適応が実施される。ビットB_SCHICHTがセットされていない場合には、特性曲線55を用いて決定された値が損失トルクに対する適応値として使用される(ブロック57)。

0047

上記のように、内燃機関10の燃焼室12における層状モードの空気充填量は常に最大であり、この結果、回転数差乃至はPI閉ループ制御器52のI成分は常に燃料誤差として解釈される。これに対して、均質モードではなるほどラムダ偏差は空気充填量誤差として解釈されたが、ラムダ偏差が実際には燃料誤差に基づくことも排除できない。従って、この内燃機関10では層状モードでの混合気適応の後で再び均質モードでの混合気適応が実施され、燃料誤差に基づいて層状モードにおいて決定された混合気適応が均質モードにおいても使用される。よって、均質モードにおける後続の混合気適応では、層状モードにおいてもとめられた燃料誤差が考慮される。これは次のことをもたらす。すなわち、この混合気適応において空気充填量誤差がはるかに高い精度でもとめられ、従って、この混合気適応はより良好な品質を有する。

0048

交互に反復ループにおいて均質モードでの混合気適応と層状モードでの混合気適応とが実施される場合、混合気適応は最適となる。コンピュータプログラムとして開ループ制御及び閉ループ制御機器46に格納されているこのような方法は図3に図示されている。

0049

この方法はスタートブロック56において開始する。まず最初にアイドリング状態で均質モードH1において実際混合気組成λ_istの目標混合気組成λ_sollからの偏差が検出される。混合気偏差は空気充填量誤差として解釈され、すなわち実際の空気充填量L_istが所望の空気充填量L_sollに相応していないことを前提とする。これはブロック58に示されている。

0050

ブロック60において空気充填量誤差の混合気適応が行われる。既に説明したように、この混合気適応においては空気充填量を計算する関係式の勾配及びオフセットが制御される。この混合気適応が行われ、この結果、ラムダ偏差はもはや生じない。

0051

ここで、内燃機関10は混合気組成を均質モードにおいて直接所望の値に閉ループ制御するラムダ閉ループ制御も有しうることを指摘しておく。この場合には混合気適応のためにラムダ閉ループ制御部の閉ループ制御量が使用される。この混合気適応が行われ、この結果、この閉ループ制御量は持続的にほぼゼロになる。さらに、通常は損失トルクの適応及び/又は場合によっては損失トルクの適応が定常状態にあるかどうかの検査が行われる。これはもちろん図3には図示されていない。

0052

ブロック62において内燃機関10は続いて再びアイドリング状態で層状モードS1において動作される。内燃機関のこの動作状態では、PI閉ループ制御器52(図2参照)の積分成分Iが監視される。この積分成分Iがゼロに等しくない場合、これは上述の理由から燃料誤差として解釈される。このような誤差は、内燃機関10の燃焼室12における実際の燃料量K_istが予定された乃至は計算された燃料量K_sollに相応していないことを意味する。閉ループ制御量Iの値に依存してブロック54において(図2も参照)燃料誤差の混合気適応が実施される。この混合気適応においても同様に燃料量を計算する関係式の勾配及びオフセットが制御される。この制御が行われ、この結果、閉ループ制御量Iがほぼゼロに等しくなる。

0053

次いで、内燃機関10は再びアイドリング状態で均質モードH2において動作され(ブロック64)、上記のブロック58のようにラムダ偏差が監視される。続いてブロック66において再び空気充填量誤差の混合気適応が行われる。混合気適応は任意に何度も交互に実施することができる。このプログラムはブロック68において終了する。

0054

上述の方法によって、混合気適応において空気充填量誤差と燃料誤差とを区別することが可能である。これによって、個々に内燃機関の個別の動作タイプ、すなわち均質モード用と層状モード用とに分けられている混合気適応を実施することが可能である。とりわけ、均質モードにおいて空気充填量誤差に基づいて実施される混合気適応が無造作に層状モードに転用されることが回避される。この層状モードではこのような空気充填量誤差はまったく重要ではないか又はほんの僅かな重要性しかもたず、従って、この混合気適応の転用は誤った燃料質量及びトルク誤差をもたらしてしまうだろう。図3に記述された方法の実施はそれぞれ内燃機関10のアイドリング状態において行われる。なぜなら、内燃機関10のこの動作状態では一般的に短いビルドアップ時間の後で一定の条件がそろうからである。

0055

当然、交互に、均質モードにおける空気充填量誤差の混合気適応、次いで層状モードにおける燃料誤差の混合気適応、次いで再び均質モードにおける空気充填量誤差の混合気適応等々が何度も実施されればされるほど、上記の混合気適応はますます精確になってゆく。この場合、個々の混合気適応は時間的にすぐ連続して行う必要はない。自動車が所定の期間、典型的にはほぼ5秒間アイドリング状態で動作される時に、その都度混合気適応が実施される。相応の値はこの場合記憶され、次のアイドリングフェーズの間の後続の混合気適応に再び使用される。

0056

上記の実施例では層状モードにおける混合気適応は間接的にのみ実際回転数と目標回転数との比較によって行われた。なぜなら、結局はこの混合気適応に対しては回転数閉ループ制御部の閉ループ制御量が使用されたからである。しかし、この混合気適応を回転数差に基づいて行うことも可能である。

図面の簡単な説明

0057

図1内燃機関のブロック線図を示す。
図2図1の内燃機関の動作における混合気適応の実施の機能図を示す。
図3図2の混合気適応の実施が図示されたフローチャートを示す。

--

0058

10内燃機関
12燃焼室
14高圧噴射弁
16インレットバルブ
18吸気管
20スロットルバルブ
22サーボモータ
24位置センサ
26ホットフィルム式エアマスセンサ
28燃料システム
30点火プラグ
32点火システム
34アウトレットバルブ
36排気管
40回転数センサ
42触媒コンバータ
44ラムダセンサ
46開ループ制御及び閉ループ制御機器
48 位置センサ
50アクセルペダル
52 PI閉ループ制御部
53 スイッチ
55特性曲線
56 スタートブロック

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