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技術 内燃機関を備えた自動車の排ガス戻し路における排ガス戻し率を制御するための方法

出願人 ロベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミト・ベシュレンクテル・ハフツング
発明者 ミハエル・ナウアンドレアス・ロートダニエル・ヘーゲミハエル・ボイアーレ
出願日 2014年11月18日 (4年10ヶ月経過) 出願番号 2014-233288
公開日 2015年6月4日 (4年3ヶ月経過) 公開番号 2015-102092
状態 特許登録済
技術分野 機関出力の制御及び特殊形式機関の制御 点火時期の電気的制御 排気還流装置 内燃機関の複合的制御
主要キーワード 点火速度 低圧排ガス 点火遅延 空気充填 排ガスシステム 燃料品質 ノッキング傾向 排ガス系統
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この項目の情報は公開日時点(2015年6月4日)のものです。
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図面 (3)

課題

燃料消費量を低減するための排ガス戻しの可能性を最適に利用することが可能な方法を提供すること。

解決手段

本発明による方法では、内燃機関(16)を備えた自動車の排ガス戻し路(19)における排ガス戻し率が制御される。内燃機関(16)の点火遅延設定値が予め与えられ、排ガス戻し率がこの点火遅延に適合される。排ガス戻しが望まれる運転点において、自動車のエアフィルタ(11)の下流または自動車の排ガス系統内に配置された排ガス戻し弁(21)および/または邪魔板(12)が運転点に応じた開度に設定される。

概要

背景

排ガス戻しを伴う内燃機関排ガスシステムでは、所望の排ガス戻し率が、例えば、内燃機関の空気充填および回転数に関する特性図に記録される。所望の排ガス戻し率を可能な限り正確に維持するために、この排ガス戻し率が、例えば、排ガス戻し弁の開口断面差圧センサによって測定される排ガス戻し弁前後の差圧、および排ガス温度から決定され、排ガス戻し率の設定値に制御される。

内燃機関の燃焼室における点火の際には、点火速度が排ガス戻し率によって著しく低下するので、点火を「早期」に繰り上げなければならない、つまり、より早い時点で点火を行わなければならない。これに関して、点火遅延を排ガス戻し率の関数として制御装置に記録することができる。排ガス戻し率の測定時の公差および経年劣化に起因する誤差により、誤った点火遅延が生じ得る。測定された排ガス戻し率より排ガス戻し率が実質的に低ければ、点火遅延が過大となり、エンジンノッキングする。測定された排ガス戻し率より排ガス戻し率が実質的に高ければ、点火遅延が過小となり、燃焼中心点が時間的に遅くなりすぎる。これにより、燃料消費量が増加し、内燃機関の走行不安定が高まり、極端な場合には、内燃機関において失火が起こり得る。

概要

燃料消費量を低減するための排ガス戻しの可能性を最適に利用することが可能な方法を提供すること。本発明による方法では、内燃機関(16)を備えた自動車の排ガス戻し路(19)における排ガス戻し率が制御される。内燃機関(16)の点火遅延の設定値が予め与えられ、排ガス戻し率がこの点火遅延に適合される。排ガス戻しが望まれる運転点において、自動車のエアフィルタ(11)の下流または自動車の排ガス系統内に配置された排ガス戻し弁(21)および/または邪魔板(12)が運転点に応じた開度に設定される。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
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請求項1

内燃機関(16)を備えた自動車排ガス戻し路(19)における排ガス戻し率を制御するための方法であって、前記内燃機関(16)の点火遅延設定値が予め与えられ、前記排ガス戻し率が前記点火遅延に適合され、排ガス戻しが望まれる運転点において、前記自動車のエアフィルタ(11)の下流または前記自動車の排ガス系統内に配置された排ガス戻し弁(21)および/または邪魔板(12)を運転点に応じた開度に設定することを特徴とする、方法。

請求項2

前記内燃機関(16)の前記点火遅延の前記設定値が、前記排ガス戻し路(19)の動特性に適合するように運転点に応じて予め与えられることを特徴とする、請求項1に記載の方法。

請求項3

前記内燃機関(16)のノッキング制御制御介入中である時には、前記ノッキング制御の制御介入が再び中止されるまで、または前記内燃機関(16)の走行不安定が適用される閾値を上回るまで、もしくは前記内燃機関(16)の失火が生じるまで、前記排ガス戻し弁(21)の前記開度を大きくすることにより、前記排ガス戻し弁(21)の前記開度を適応させることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。

請求項4

前記内燃機関(16)のノッキング制御が制御介入中ではない時、および/または前記内燃機関(16)の走行不安定が適用される閾値を上回った時、および/または前記内燃機関(16)の失火が生じた時には、前記排ガス戻し弁(21)の前記開度を前記内燃機関(16)のノッキングが生じるまで小さくすることにより、前記排ガス戻し弁(21)の前記開度を適応させることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。

請求項5

前記排ガス戻し弁(21)の前記開度の前記適応が運転点に応じて保存され、前記排ガス戻し弁(21)の前記開度の後続フィードフォワード制御に使用されることを特徴とする、請求項3または4に記載の方法。

請求項6

前記内燃機関(16)のノッキング制御が制御介入中である時には、前記ノッキング制御の制御介入が再び中止されるまで、または前記内燃機関(16)の走行不安定が適用される閾値を上回るまで、もしくは前記内燃機関(16)の失火が生じるまで、前記邪魔板(12)の前記開度を小さくすることにより、前記邪魔板(12)の前記開度を適応させることを特徴とする、請求項1または2に記載の方法。

請求項7

前記内燃機関(16)のノッキング制御が制御介入中ではない時、および/または前記内燃機関(16)の走行不安定が適用される閾値を上回った時、および/または前記内燃機関(16)の失火が生じた時には、前記邪魔板(12)の前記開度を前記内燃機関(16)のノッキングが生じるまで大きくすることにより、前記邪魔板(12)の前記開度を適応させることを特徴とする、請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。

請求項8

前記邪魔板(12)の適応が運転点に応じて保存され、前記邪魔板(12)の前記開度のフィードフォワード制御の際に再び使用されることを特徴とする、請求項6または7に記載の方法。

請求項9

前記適応の保存の際に、前記内燃機関(16)のノッキング傾向に変化を来たし得る境界条件が考慮されることを特徴とする、請求項5または8に記載の方法。

請求項10

前記さらなる境界条件が、燃料品質および/または吸気温度であることを特徴とする、請求項9に記載の方法。

請求項11

請求項1から10のいずれか1項に記載の方法の各ステップを実行するように構成された、コンピュータプログラム

請求項12

請求項11に記載のコンピュータプログラムが保存される、電子記憶媒体

請求項13

請求項12に記載の電子記憶媒体を含む、電子制御装置(23)。

技術分野

0001

本発明は、内燃機関を備えた自動車排ガス戻し路における排ガス戻し率を制御するための方法に関する。さらに、本発明は、本発明による方法の各ステップを実施するために構成されたコンピュータプログラム、およびこのコンピュータプログラムを保存する電子記憶媒体に関する。最後に、本発明は、この電子記憶媒体を含む制御装置に関する。

背景技術

0002

排ガス戻しを伴う内燃機関の排ガスシステムでは、所望の排ガス戻し率が、例えば、内燃機関の空気充填および回転数に関する特性図に記録される。所望の排ガス戻し率を可能な限り正確に維持するために、この排ガス戻し率が、例えば、排ガス戻し弁の開口断面差圧センサによって測定される排ガス戻し弁前後の差圧、および排ガス温度から決定され、排ガス戻し率の設定値に制御される。

0003

内燃機関の燃焼室における点火の際には、点火速度が排ガス戻し率によって著しく低下するので、点火を「早期」に繰り上げなければならない、つまり、より早い時点で点火を行わなければならない。これに関して、点火遅延を排ガス戻し率の関数として制御装置に記録することができる。排ガス戻し率の測定時の公差および経年劣化に起因する誤差により、誤った点火遅延が生じ得る。測定された排ガス戻し率より排ガス戻し率が実質的に低ければ、点火遅延が過大となり、エンジンノッキングする。測定された排ガス戻し率より排ガス戻し率が実質的に高ければ、点火遅延が過小となり、燃焼中心点が時間的に遅くなりすぎる。これにより、燃料消費量が増加し、内燃機関の走行不安定が高まり、極端な場合には、内燃機関において失火が起こり得る。

発明が解決しようとする課題

0004

これらの誤差の影響を回避するために、排ガス戻し率の算出の際には、考えられる最悪のケースを考慮しなければならない。しかし、それにより、燃料消費量を低減するための排ガス戻しの可能性を最適には利用することができなくなる。

課題を解決するための手段

0005

本発明による方法では、内燃機関を備えた自動車の排ガス戻し路における排ガス戻し率が制御される。内燃機関の点火遅延の設定値が予め与えられ、排ガス戻し率がこの点火遅延に適合される。この際、排ガス戻しが望まれる運転点において、自動車のエアフィルタの下流または自動車の排ガス系統内に配置された、排ガス戻し弁および/または邪魔板が、運転点に応じた開度に設定される。この方法には、既知の排ガス戻しの方法と比べて、特に低圧排ガス戻しの際の排ガス戻しの効率およびロバスト性が改善されるという利点がある。多大なコストをかけずには故障診断ができない差圧センサが省略される。

0006

好ましくは、内燃機関の点火遅延の設定値が、排ガス戻し路の動特性に適合するように運転点に応じて予め与えられる。
内燃機関のノッキング制御制御介入中である時には、好適には、内燃機関のノッキング制御の制御介入が再び中止されるまで、または内燃機関の走行不安定が適用される閾値を上回るまで、もしくは内燃機関の失火が生じるまで、排ガス戻し弁の開度を大きくすることにより、排ガス戻し弁の開度が適応される。排ガス戻し弁の開度を適応させることによって、内燃機関のノッキング傾向を最適化することができる。

0007

また、内燃機関のノッキング制御が制御介入中ではない時、および/または内燃機関の走行不安定が適用される閾値を上回った時、および/または内燃機関の失火が生じた時には、好適には、内燃機関のノッキングが生じるまで、排ガス戻し弁の開度を小さくすることによって、排ガス戻し弁の開度が適応される。これによっても、内燃機関のノッキング傾向を最適化することができる。

0008

特に好ましくは、排ガス戻し弁の開度の適応が運転点に応じて保存され、排ガス戻し弁の開度の後続フィードフォワード制御の際に使用される。排ガス戻し弁の開度の適応を保存することによって、保存されたデータを後の適応に使用することができるので、既に行われた演算を繰り返す必要がない。

0009

また、特に好ましくは、邪魔板の適応が運転点に応じて保存され、邪魔板の開度のフィードフォワード制御の際に再び使用される。邪魔板の適応を保存することによって、この場合も、対応する保存されたデータを後の適応に使用することにより、適応をより正確に最適化することができる。

0010

中でも特に好ましくは、排ガス戻し弁および/または邪魔板の開度の適応の保存の際に、内燃機関のノッキング傾向に変化を来たし得る境界条件が考慮される。特に、このさらなる境界条件は、燃料品質および/または吸気温度である。これらの境界条件を考慮することにより、ノッキング傾向および排ガス戻しの適応を、より正確に互いに調整して最適化することができる。

0011

本発明によるコンピュータプログラムによって、既存の制御装置に構造的改造を施す必要なく、この制御装置において本発明による方法を実施することが可能になる。このために、このコンピュータプログラムは、特に計算装置または制御装置上で動作する場合に、本発明による方法の各ステップを実行するように構成されている。本発明による電子記憶媒体は、本発明によるコンピュータプログラムを保存する。本発明によるコンピュータプログラムを制御装置にインストールすることにより、内燃機関を備えた自動車の排ガス戻し路における排ガス戻し率を制御するように形成された、電子記憶媒体を含む本発明による制御装置が得られる。

0012

本発明の実施例は図面に示されており、以下の説明においてより詳細に説明される。

図面の簡単な説明

0013

本発明による方法の一実施例を用いてその排ガス戻し率を制御可能な自動車における排ガス戻しを伴う駆動部の構造の概略図である。
本発明による方法の一実施例を用いてその排ガス戻し率を制御可能な自動車における排ガス戻しを伴う別の駆動部の構造の概略図である。

実施例

0014

以下では、本発明による内燃機関を備えた自動車の排ガス戻し路における排ガス戻し率を制御するための方法の実施例を説明する。
図1には、自動車の駆動部の全体構造が示されている。まず、空気が吸引され、エアフィルタ11を通って邪魔板12に到達する。吸引された空気は、圧縮機13、給気冷却器14、および絞り弁15を介して内燃機関16内に到達する。そこで発生した排ガスは、内燃機関16から出て、タービン17を介して触媒コンバータ18に到達する。触媒コンバータの下流では、排ガス用冷却器20を含む排ガス戻し配管19が分岐する。排ガスは排ガス戻し弁21を介して、邪魔板12の下流および圧縮機13の上流において、吸引された気流内に導かれる。触媒コンバータ18の下流に位置する排ガス戻し路19の分岐部の下流には、さらに消音器22が配置されている。排ガス戻し弁21には差圧センサが設けられていない。

0015

本発明の第1の実施例では、本発明による方法によって、排ガス戻し弁21前後の差圧の知識が無くとも排ガス戻しを制御することが可能になる。このために、内燃機関16の点火遅延の設定値が予め与えられ、排ガス戻し率がこの点火遅延に適合される。排ガス戻しが望まれる内燃機関16の運転点において、排ガス戻し弁21および/または邪魔板12が、運転点に応じた開度に設定され、排ガス戻し路19の動特性に適合するように運転点に応じた点火遅延の設定値が設定される。そして、排ガス戻し弁21の開度の適応が以下のように行われる。

0016

内燃機関16のノッキング制御が制御介入中である時には、ノッキング制御の制御介入が再び中止されるまで、または内燃機関16の走行不安定が適用される閾値を上回るまで、もしくは内燃機関16の失火が生じるまで、排ガス戻し弁21の開度を大きくする。代替的または追加的に、邪魔板12を閉じることによって排ガス戻し率を高める。

0017

ノッキング制御が制御介入中ではない時には、内燃機関16の個々のノッキングが生じるまで、排ガス戻し弁21の開度を徐々に小さくする。代替的または追加的に、邪魔板12を開くことによって排ガス戻し率を下げる。

0018

排ガス戻し弁21および邪魔板12の開度の適応は、運転点に応じて制御装置23に保存され、排ガス戻し弁21または邪魔板12の開度のフィードフォワード制御の際に再び使用される。保存の際には、燃料品質および吸気温度もまた、一般的にノッキング傾向に変化を来たす境界条件として考慮される。

0019

本発明の別の実施例では、本発明による方法によって、図2にその駆動部が示された自動車の排ガス戻しの制御が可能になる。この際、邪魔板12はエアフィルタ11の下流ではなく自動車の排ガス系統内の消音器22の下流に配置されている。この際、排ガス戻し弁21および/または邪魔板12の適応が、本発明の第1の実施例と同様の方法で行われる。

0020

11エアフィルタ
12邪魔板
13圧縮機
14給気冷却器
15絞り弁
16内燃機関
17タービン
18触媒コンバータ
19排ガス戻し路
20冷却器
21 排ガス戻し弁
22消音器
23 制御装置

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