JP2000045852A - 内燃機関の制御方法および内燃機関の制御装置 - Google Patents

内燃機関の制御方法および内燃機関の制御装置

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シュトロールマン マンフレート
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 センサ１４０，１４５を用いて検出される信
号ＱＬ，Ｌから出発して、燃料ポンプ１０５を制御する
ための制御信号Ｕを前以て決める、内燃機関の制御方法
において、排気ガス放出が低減されるようにする。 【解決手段】 湿気含量を特徴付ける信号Ｆから出発し
て、吸入された空気質量を特徴付ける第１の測定量Ｑ
Ｌ、空気の酸素含量を特徴付ける第２の測定量Ｌ、供給
される空気に影響を及ぼす制御部に対する目標量ＱＬＳ
の少なくとも１つを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、独立請求項の上位
概念に記載の内燃機関の制御方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の制御方法および装置は例え
ば、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４２０８００２号
公報（米国特許第５２９３８５３号明細書）から公知で
ある。そこに記載されているシステムによって、検出さ
れたλ値および供給された空気質量に関する信号および
噴射すべき燃料量に関する信号から出発して、ポンプ特
性マップが補正される。
【０００３】このシステムによっては、不都合な作動状
態において、ポンプ特性マップの補正に基づいて期待さ
れない排気ガスの放出が高められて発生する可能性があ
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、冒頭
に述べた形式の内燃機関の制御方法および装置におい
て、発生する排気ガス放出を一層低減することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】この課
題は、独立請求項の特徴部分に記載の構成によって解決
される。
【０００６】本発明の手法によれば、排気ガス放出を低
減することができる。
【０００７】本発明の有利でかつ効果的な実施の形態は
従属請求項に記載されている。
【０００８】
【実施例】図１には本発明の装置がブロック線図にて示
されている。１００は、燃料ポンプ１５０から所定の燃
料量ＱＫＩが調量されて供給される内燃機関である。燃
料ポンプはポンプ特性マップ１１０に接続されている。
この特性マップは分岐点１１５を介して最小値選択部１
２０に接続されている。最小値選択部１２０には、目標
値設定部１２５からの信号ＱＫＷ並びに制限部１３０か
らの信号ＱＫＢが供給される。
【０００９】内燃機関に種々のセンサ１４０および１４
５が配置されている。センサ１４０は空気質量センサと
も称されかつ吸入された空気質量を特徴付けている第１
の測定量ＱＬを供給する。
【００１０】第２のセンサ１４５はλセンサとも称され
かつ空気の酸素含量を特徴付けている信号Ｌを供給す
る。
【００１１】これらのセンサは信号を補正装置１５０に
供給する。補正装置には更に、最小値選択部１２０の出
力信号ＱＫが供給されるようになっている。
【００１２】補正装置１５０はポンプ特性マップ１１０
に補正値ＱＫＫを加える。更に、最小値選択部の出力信
号ＱＫは排気ガス再循環制御段１６０並びに噴射開始制
御段１７０に供給される。排気ガス再循環制御段１６０
には更に、更に、センサ１６２からの信号が供給され
る。排気ガス再循環制御段は排気ガス再循環調整器１６
５に信号を加える。噴射開始制御段１７０には別のセン
サ１７２から出力信号が供給されて、噴射開始調整器１
７５に信号を加える。
【００１３】この装置は次のように動作する。目標値設
定部１２５が燃料量値ＱＫＷを前以て決める。これは、
内燃機関を運転者が所望する速度で作動するために必要
である燃料量である。このために、目標値設定部１２５
には運転者の希望を検出する操作部が含まれている。こ
の種の手段は例えば、走行ペダル位置発生器ないし走行
速度調整器である。更に、目標値設定部に、無負荷調整
器ないし回転数調整器が含まれているようにすることが
できる。
【００１４】種々様々な作動特性量に依存して、制限部
１３０は最高許容燃料量ＱＫＢを計算する。この最高許
容燃料量ＱＫＢは、内燃機関が損傷を受けない、ないし
排気ガス放出が所定の値を上回らないように選定されて
いる。
【００１５】最小値選択部１２０は、信号ＱＫＷないし
ＱＫＢのうち小さい方を選択する。これにより、所望の
燃料量ＱＫＷは最高許容燃料量ＱＫＢに制限される。そ
こで最小値選択部１２０の出力側には、噴射すべき燃料
量ＱＫに対する値が現れる。
【００１６】ポンプ特性マップ１１０には、噴射すべき
燃料量ＱＫに対する値に依存して、燃料ポンプ１０５な
いし燃料ポンプの調整ユニットに加えられる信号Ｕがフ
ァイルされている。これに基づいて、燃料ポンプ１０５
は内燃機関１００の実際の燃料量ＱＫＩを調量する。
【００１７】分岐点１１５において、噴射すべき燃料量
ＱＫに対する値に関する信号が別の装置に供給される。
即ち、排気ガス再循環制御段１６０は、噴射すべき燃料
量ＱＫに対する値および別のセンサ１６２からの出力信
号に依存して、制御信号を排気ガス再循環調整ユニット
１６５に送出する。できるだけ排気ガスおよび放出のな
い燃焼を実現できるようにするために、排気ガス再循環
率は、実際に噴射される燃料量に依存して選択されなけ
ればならない。
【００１８】排気ガス再循環制御段１６０の代わりに、
内燃機関に供給される空気に影響を及ぼす別の制御部お
よび／または調整部を設けることもできる。
【００１９】計算は不正確な燃料量値から出発して行わ
れるので、誤った排気ガス再循環率が生じ、これにより
場合によって著しい排気ガス放出が発生する可能性があ
る。噴射すべき燃料量が小さい場合に殊にこのことが生
じる。この場合、百分率誤差は最高である。噴射すべき
燃料量に対する値と実際に噴射される燃料量との間に加
算的な偏差があると、噴射量が小さい場合の相対誤差は
最大である。従って、噴射量が小さい場合には排気ガス
放出に対する効果も最大である。
【００２０】更に、噴射すべき燃料量ＱＫに対する値が
噴射開始制御段１７０に供給されるようになっている。
この噴射開始制御段１７０は付加的なセンサ１７２に依
存して、噴射開始調整器１７５に制御信号を送出する。
ここでも、噴射される燃料量に関する非常に正確な信号
が噴射開始制御段に供給されることが重要である。
【００２１】その際公知のシステムでは、噴射すべき燃
料量に対する値ＱＫが実際に噴射される燃料量に対して
正確な尺度になっていないという問題がある。このこと
は１つには、燃料ポンプの製造の際の製造偏差によっ
て、制御信号が同じであっても１つ１つのものがすべて
が同じ燃料量を調量するとは限らないということに基づ
いている。更に、噴射すべき燃料量に関する信号ＱＫと
実際に噴射された燃料量との間の関係が作動時間が経過
すると大きく変わってくることがあることがわかってい
る。
【００２２】噴射すべき燃料量の値ＱＫと実際に噴射さ
れた燃料量に対する値ＱＫＩとの間のできるだけ正確な
対応を可能にするために、噴射すべき燃料量に対するＱ
Ｋと燃料ポンプ１０５に対する制御信号Ｕとの間の対応
がファイルされているポンプ特性マップ１１０が、２つ
の信号間の既知の、定義された関係が成り立つように補
正される。この関係は、１系列のすべての燃料ポンプに
対して、また燃料ポンプの作動時間全体にわたって一定
である。
【００２３】センサ１４５および１４０は種々の作動特
性量を検出しかつ相応の信号を補正装置１５０に供給す
る。この補正装置１５０はこれらセンサ信号および噴射
すべき燃料量に対する値ＱＫから出発して、補正値ＱＫ
Ｋを計算し、これによりポンプ特性マップが補正され
る。
【００２４】ポンプ特性マップ１１０の補正は、噴射す
べき燃料量に対する値ＱＫに関する信号が噴射される燃
料量ＱＫＩと一致するように行われる。
【００２５】排気ガス中の有害物質の放出を一層低減す
るために、新気をできるだけ正確に供給するようにした
い。ディーゼル機関では殊に、実際新気質量は排気ガス
再循環部を用いて、機関の作動点に相応して前以て決め
られる目標新気質量に調整される。排気ガス中の酸素濃
度を表している、センサ１４５の信号Ｏおよび実際新気
質量ＱＬを用いて、実際噴射量が決定される。実際噴射
量の知識に基づいて、排気ガス再循環に対する目標値誤
差を低減することができる。
【００２６】本発明によれば、従来技術の装置において
は、実際新気質量の決定の際にも新気質量に対する目標
値の決定の際にも空気中の湿気は考慮されていないこと
が認識された。
【００２７】空気質量測定器１４０を用いて、湿った新
気の質量流が検出される。これに対して燃焼にとって重
要なのは、燃焼のために使用することができる空気の割
合を表している、水蒸気質量分が補正された質量流だけ
である。最適な燃焼に対して必要な空気燃料比も同様
に、空気中の湿気に依存している。というのは、空気中
の湿気が多い場合、排気ガス再循環の作用の一部は既に
先取りされ、それ故に空気中の湿気が多い場合、空気中
の湿気が少ない場合よりも大きなλ値が有利であると見
なされることになるからである。このことは、空気中の
湿気によって燃焼室内の温度が低減されることに基づい
ている。
【００２８】λセンサ１４５によって測定される酸素濃
度Ｏを空気燃料比λに換算する際に、通例、新気の所定
の湿気濃度から出発する。しかし空気中の湿気が増加す
ると、新気の酸素濃度は低下する。このことも考慮され
るべきである。
【００２９】それ故に本発明によれば、個別におよび／
または組み合わせて実施される３つの措置がとられるよ
うになっている。第１の措置として、新気質量を特徴付
ける量ＱＬが、湿気の割合が考慮されるように補正され
かつ新気質量が、新気の効果的な乾いた成分だけが信号
ＱＬＩＫに関与するように補正されるようにしている。
【００３０】第２の措置として、新気質量に対する目標
値ＱＬＳが排気ガス再循環部１６０の制御または調整の
ために空気中の湿気に依存して補正されるようにしてい
る。
【００３１】第３の措置として、空気燃料比Ｌが空気中
の湿気に依存して補正されるようにしている。
【００３２】これらの措置に基づいて、排気ガス再循環
の精度が高められかつ排出ガスの発生が低減されるとい
う利点が得られる。
【００３３】本発明の手法は図２のブロック線図に示さ
れている。図１ですべに説明したエレメントには同じ参
照番号、参照記号が付されている。
【００３４】２００は湿度センサであって、空気の湿気
含量に関する信号Ｆを湿気決定部２１０に送出する。湿
度決定部２１０は空気質量補正部２２０，λ補正部２３
０および新気質量に対する目標値計算部２４０に信号
Ｘ，Ｗを加える。空気質量補正部２２０は排気ガス再循
環調整部１６０に、吸入された新気質量に関する実際値
ＱＬＩＫを加える。
【００３５】目標値計算部２４０は排気ガス再循環調整
部１６０に目標値ＱＬＳを加える。更に、空気質量補正
部２２０の出力信号ＱＬＩＫおよびλ補正部２３０の出
力信号ＬＫが燃料量計算部２５０に供給される。燃料量
計算部はポンプ特性マップ１５０の適応部に相応に補正
された燃料量信号を加える。
【００３６】更に、目標値計算部２４０並びに燃料量計
算部２５０に、所望の燃料量に相応する信号ＱＫが供給
される。
【００３７】この装置は次のように動作する。センサ２
００は有利には、それが相対湿度Ｆに対する値を送出す
るように構成されている。その際、適当なセンサを用い
て、この信号を直接求めるかもしくはこの量を別の量か
ら出発して決定および／または変調するようにすること
ができる。
【００３８】湿気含量に関するこの信号Ｆから出発し
て、湿度決定部２１０は、湿度を特徴付けている第１の
量Ｘを決定する。湿度Ｘとして、空気の質量に関連する
水蒸気の質量成分が表される。更に空気中の水蒸気のモ
ル成分に相応する量Ｗが決定される。この量は、空気分
子の数に比べた水分子の数を示すものである。
【００３９】量ＷおよびＸの計算は、湿気決定部２１０
によってセンサの湿気信号Ｆおよび場合によっては例え
ば空気温度のような別の量から出発して行われる。適当
な湿気センサを使用することができなければ、信号Ｆに
対する固定値および／または複数の固定値から出発する
ことができる。これにより、ＸおよびＷが比較的高い空
気温度において比較的低い空気温度の場合よりも大きな
値をとる傾向があることが考慮される。
【００４０】新気質量の決定の際、湿気補正は２段階で
行われる。１つには、空気質量補正部２２０において、
空気中に水蒸気が存在する際に空気質量測定器１４０の
測定原理に基づいて発生する測定誤差が補正される。こ
の補償によって、新気質量の実際値ＱＬＩに対する誤差
が低減されかつ排気ガス再循環調整部１６０に対して補
正された新気質量値ＱＬＩＫが決定される。湿度Ｘを用
いて、水分の質量成分が決定されかつ空気質量の全体の
信号から減算されかつこれにより補正された空気質量Ｑ
ＬＩＫが決定される。このことは、測定された空気質量
が少なくとも湿度（Ｘ）に依存して補正可能であること
を意味している。即ち、測定された空気質量は、少なく
とも湿度（Ｘ）に依存して前以て決めることができる値
だけ低減される。
【００４１】更に、ブロック２４０において、新気質量
に対する目標値が空気中の湿気に依存して決定される。
有利には、空気中の湿気が比較的大きい場合に、比較的
大きい空気質量が前以て決められる。このことは、供給
される空気質量に影響を及ぼす制御部に対する目標量Ｑ
ＬＳが、湿気含量が比較的大きい場合、一層大きな空気
質量が、即ち一層多くの空気が供給されるように補正さ
れることを意味している。
【００４２】空気燃料比Ｌの、測定された酸素濃度Ｏか
らの換算は通例、次式に従って行われる：
【００４３】
【数１】
【００４４】しかしこの式は、新気が乾燥している場合
にだけ当てはまる。湿っている新気の場合、量Ｚはモル
成分Ｗに依存して量ＺＫによって置換されるべきであ
り、その際次式が成り立つ：
【００４５】
【数２】
【００４６】それからこの補正されたλ信号ＬＫは燃料
量計算部２５０によって使用されて、従来技術において
説明された、ポンプ特性マップの適応方法が実施され
る。
【００４７】即ち、空気燃料比は少なくとも、空気中の
水蒸気のモル成分（Ｗ）に依存して補正可能であること
を意味している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の装置のブロック線図である。
【図２】本発明の装置の詳細なブロック線図である。
【符号の説明】 １００ 内燃機関、 １０５ 燃料ポンプまたはその調
整装置、 １２５ 目標値設定部、 １３０ 制限部、
１４０ 空気質量測定器、 １４５ λセンサ、 １
５０ 補正装置、 １６０ 排気ガス再循環制御部、
１６５ 排気ガス再循環調整器、 １７０ 噴射開始制
御部、 １７５ 噴射開始調整器、 ２００ 湿気セン
サ、 ２１０ 湿度決定部、 ２２０ 空気質量補正
部、 ２３０ λ補正部、 ２４０ 新気質量目標値計
算部、 ２５０ 燃料量計算部、ＱＬ 空気質量、 Ｆ
湿気含量、 Ｌ 空燃比、 Ｘ 湿度、 Ｗ モル成
分、 ＱＬＳ 供給空気目標量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 マンフレート シュトロールマン ドイツ連邦共和国 カールスルーエ シュ ネッツラーシュトラーセ ９ (72)発明者 ディルク ザームエルゼン ドイツ連邦共和国 ルートヴィッヒスブル ク ティッシェンドルフシュトラーセ ７ (72)発明者 ペーター ルプ ドイツ連邦共和国 レムゼック シュテル ンベルクヴェーク ９

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 センサ（１４０，１４５）を用いて検出
    される信号（ＱＬ，Ｌ）から出発して、調整部材を制御
    するための制御信号（Ｕ）を前以て決める、内燃機関の
    制御方法において、湿気含量を特徴付ける信号（Ｆ）か
    ら出発して、吸入された空気質量を特徴付ける第１の測
    定量（ＱＬ）、および／または空気の酸素含量を特徴付
    ける第２の測定量（Ｌ）、および／または供給される空
    気に影響を及ぼす制御部に対する目標量（ＱＬＳ）の少
    なくとも１つを補正することを特徴とする内燃機関の制
    御方法。
  2. 【請求項２】 第１の測定量（ＱＬ）は空気質量測定器
    （１４０）の出力信号である請求項１記載の内燃機関の
    制御方法。
  3. 【請求項３】 第２の測定量（Ｌ）はλセンサ（１４
    ５）の出力信号である請求項１記載の内燃機関の制御方
    法。
  4. 【請求項４】 湿気含量を特徴付ける信号（Ｆ）から出
    発して、空気中の湿度（Ｘ）および水蒸気のモル成分
    （Ｗ）を前以て決める請求項１から３までのいずれか１
    項記載の内燃機関の制御方法。
  5. 【請求項５】 供給される空気に影響を及ぼす制御部に
    対する目標量（ＱＬＳ）を、湿気含量（Ｆ）が比較的大
    きい場合に、比較的大きな空気質量が供給されるように
    補正する請求項４記載の内燃機関の制御方法。
  6. 【請求項６】 第１の測定量（ＱＬ）は少なくとも湿度
    （Ｘ）に依存して補正することができる請求項１から５
    までのいずれか１項記載の内燃機関の制御方法。
  7. 【請求項７】 第１の測定量（ＱＬ）を、少なくとの湿
    度（Ｘ）に依存して前以て決めることができる値だけ低
    減する請求項６記載の内燃機関の制御方法。
  8. 【請求項８】 第２の測定量（Ｌ）は少なくとも、空気
    中の水蒸気のモル成分（Ｗ）に依存して補正可能である
    請求項１から７までのいずれか１項記載の内燃機関の制
    御方法。
  9. 【請求項９】 信号（ＱＬ，Ｌ）を検出するためのセン
    サを有し、該信号から出発して調整部材を制御するため
    の制御信号（Ｕ）を前以て決める、内燃機関の制御装置
    において、湿気含量を特徴付ける信号（Ｆ）から出発し
    て、吸入された空気質量を特徴付ける第１の測定量（Ｑ
    Ｌ）、および／または空気の酸素含量を特徴付ける第２
    の測定量（Ｌ）、および／または供給される空気に影響
    を及ぼす制御部に対する目標量（ＱＬＳ）の少なくとも
    １つを補正する手段が設けられていることを特徴とする
    内燃機関の制御装置。
JP11198981A 1998-07-15 1999-07-13 内燃機関の制御方法および内燃機関の制御装置 Pending JP2000045852A (ja)

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DE19831748.4 1998-07-15

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Cited By (2)

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