JP2000314366A - 内燃機関の運転方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 不都合なトルクの発生を防止する内燃機関の
運転方法を提供する。 【解決手段】 運転者の要望（ｆｐ）が、所与の敷居値
（ｆｐ１）よりも小であり、回転数（ｎ）が、所与の敷
居値（ｎ１）よりも大である場合に、その後、点火進角
度（ｚｗ）を遅角補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に自動車の内燃
機関の運転方法であって、所定の燃料質量を、第１の運
転形式では圧縮段階中に、第２の運転形式では吸気段階
中に燃焼室へ直接に噴射し、噴射した燃料質量に点火プ
ラグが所定の点火進角度において点火し、前記燃料質量
と点火進角度とを、アクセルペダルを介して供給可能な
運転者の要望及び内燃機関の回転数に関連して制御及び
／又は調整する形式のものに関する。更に本発明は、特
に自動車のための内燃機関であって、所定の燃料質量
を、第１の運転形式では圧縮段階中に、第２の運転形式
では吸気段階中に直接に噴射可能な燃焼室が設けられて
おり、噴射された燃料質量に所定の点火進角度において
点火可能な点火プラグが設けられており、更に、アクセ
ルペダルを介して供給可能な運転者の要望と回転数とに
関連して燃料質量及び点火進角度を制御及び／又は調整
するための制御装置が設けられている形式のものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】このような形式の方法及び内燃機関は、
例えば自動車における、いわゆるガソリン直接噴射に基
づき公知である。このガソリン直接噴射の場合、燃料は
均質運転では吸気段階中に、又は、シフト運転では圧縮
段階中に内燃機関の燃焼室に噴射される。前記均質運転
は、有利には内燃機関の全負荷運転のために規定されて
おり、一方、シフト運転は、アイドリング運転及び部分
負荷運転に適している。例えば運転者の要望に関連し
て、前記のような直接噴射式の内燃機関では、燃料質量
と点火進角度とは制御装置によって影響を及ぼされる。

【０００３】ハードウェアエラー及び／又はソフトウェ
アエラーに基づき、制御装置によって燃料質量及び／又
は点火進角度が誤って制御され且つ／又は調整される恐
れがあるので、内燃機関は、運転者により要求されたト
ルクよりも大きなトルクを供給する。このことは、運転
者が足をアクセルペダルから離し、これにより最早加速
を所望しない場合は、まさに自動車の不都合な加速を生
ぜしめる恐れがある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、不都
合なトルクの発生を防止する内燃機関の運転方法を提供
することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に冒頭で述べた形式の本発明による方法では、運転者の
要望が所与の敷居値よりも小であり、回転数が所与の敷
居値よりも大である場合に、その後、点火進角度を遅角
補正するようにした。更に、前記課題は、冒頭で述べた
形式の本発明による内燃機関では、運転者の要望が所与
の敷居値よりも小であり、回転数が所与の敷居値よりも
大である場合に、その後、制御装置によって点火進角度
が遅角補正可能であることにより解決される。

【０００６】

【発明の効果】点火進角度の遅角補正により、誤って内
燃機関の燃焼室に流入させられた燃料が燃焼される一
方、この燃焼は、トルク発生にはほとんど貢献しない。
従って、過剰な燃料にも関わらず、自動車の不都合な加
速は行われない。点火進角度の遅角補正により、過剰な
燃料自体に基づき得られるトルクは消滅される。

【０００７】本発明の有利な構成では、運転者の要望が
所与の敷居値よりも小であり、回転数が所与の敷居値よ
りも大である場合は、その後燃料質量は最早噴射されな
い。これにより、制御装置の誤動作に基づき過剰な燃料
が存在する恐れが減少されるか、又は完全に回避され
る。

【０００８】本発明の別の有利な構成では、まず燃料質
量が最早噴射されなくなってから点火進角度が遅角補正
される。この場合、点火進角度は、内燃機関によってト
ルクが最早供給されないように遅角補正される。このこ
とは、自動車の不都合な加速を防止するための特に簡単
な、しかし有効な方法である。

【０００９】本発明の更に別の有利な構成では、運転者
の要望が所与の敷居値よりも小であり、回転数が所与の
敷居値よりも大であり、その後点火進角度が遅角補正さ
れないとエラーが認識される。つまり、与えられた条件
下で点火進角度の遅角補正が実施されるかどうかが監視
される。遅角補正が実施されない場合は、ソフトウェア
エラーが推測される。この場合には、燃料質量及び点火
進角度の制御及び／又は調整が新たに開始されると、特
に有利である。

【００１０】特に重要なのは、本発明による方法を、特
に自動車の内燃機関の制御装置のために設けられた制御
エレメントの形で実現することである。この場合、この
制御エレメントには、演算装置、特にマイクロプロセッ
サにおいて進行可能であり且つ本発明による方法を実施
するために適したプログラムが記憶されている。つま
り、この場合、本発明は前記制御エレメントに記憶され
たプログラムによって実現されるので、このプログラム
を有する制御エレメントは、その実施に前記プログラム
が適した方法と同様、本発明を成している。制御エレメ
ントとしては、特に電気的な記憶媒体、例えばリード・
オンリー・メモリを使用することができる。

【００１１】本発明の別の有利な構成、適用の可能性及
び利点は、図面に示した以下の本発明の実施例の説明に
記載されている。この場合、説明又は図示した全構成
は、請求項におけるまとめ又は関連、並びに実施例の説
明での表現若しくは図面における図示とは無関係に、そ
れ自体が、又はそれぞれ任意に組み合わせられて本発明
を形成している。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を図
面につき詳しく説明する。

【００１３】図１には、ピストン２がシリンダ３内で往
復運動可能な自動車の内燃機関１が示されている。シリ
ンダ３には燃焼室４が設けられており、この燃焼室４
は、とりわけピストン２と吸気弁５と排気弁６とによっ
て制限されている。吸気弁５には吸気管７が結合されて
おり、排気弁６には排気管８が結合されている。

【００１４】吸気弁５及び排気弁６の領域では、噴射弁
９と点火プラグ１０とが燃焼室４に突入している。噴射
弁９を介して、燃料を燃焼室４に噴射することができ
る。点火プラグ１０により、燃料は燃焼室４内で点火さ
れ得る。

【００１５】吸気管７には回転可能なスロットルバルブ
１１が収納されており、このスロットルバルブ１１を介
して吸気管７に空気を供給することができる。供給され
る空気量は、スロットルバルブ１１の角度位置に関連し
ている。排気管８には触媒コンバータ１２が収納されて
おり、この触媒コンバータ１２は、燃料の燃焼によって
発生する排気ガスを浄化するために働く。

【００１６】排気管８からは、排気ガス再循環管路１３
が吸気管７に戻るように通じている。排気ガス再循環管
路１３には排気ガス再循環弁１４が収納されており、こ
の排気ガス再循環弁１４によって、吸気管７に戻し案内
される排気ガスの量を調節することができる。

【００１７】燃料タンク１５からは、タンク空気抜き導
管１６が吸気管７に通じている。タンク空気抜き導管１
６にはタンク空気抜き弁１７が収納されており、このタ
ンク空気抜き弁１７により、燃料タンク１５から吸気管
７に供給される燃料蒸気量が調節可能である。

【００１８】ピストン２は、燃焼室４における燃料の燃
焼に基づき往復運動させられ、この往復運動はクランク
シャフト（図示せず）へ伝達され且つこのクランクシャ
フトにトルクを加える。

【００１９】制御装置１８には、複数のセンサによって
測定された内燃機関１の動作量を表す入力信号１９が供
給されている。制御装置１８は、例えばエアマスセン
サ、ラムダセンサ、回転数センサ等に接続されている。
更に、この制御装置１８はアクセルペダルセンサに接続
されており、このアクセルペダルセンサは、運転者によ
って操作可能なアクセルペダルの位置、延いては運転者
の要望若しくはアクセルペダルの所要トルクを知らせる
信号を発生させる。制御装置１８は出力信号２０を発生
させ、これらの出力信号により、アクチュエータを介し
て内燃機関１の特性に影響を与えることができる。例え
ば、制御装置１８は噴射弁９、点火プラグ１０及びスロ
ットルバルブ１１等に接続されており、これらを制御す
るために必要とされる信号を発生させる。

【００２０】制御装置１８はとりわけ、内燃機関１の動
作量を制御し且つ／又は調整するために設けられてい
る。例えば、噴射弁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によって特に僅かな燃料消費量
及び／又は僅かな有害物質発生量に関して制御され且つ
／又は調整される。この目的のためには、制御装置１８
に、記憶媒体、特にリード・オンリー・メモリに上で述
べた制御及び／又は調整を実施するために適したプログ
ラムを記憶したマイクロプロセッサが設けられている。

【００２１】第１の運転形式、即ち内燃機関１の「均質
運転」では、スロットルバルブ１１は所望のトルクに関
連して部分的に開放若しくは閉鎖される。燃料は、ピス
トン２により生ぜしめられる吸気段階の間に、噴射弁９
によって燃焼室４に噴射される。スロットルバルブ１１
を介して同時に吸い込まれる空気により、噴射された燃
料が渦動し、これにより燃焼室４内でほぼ均等に配分さ
れる。その後、燃料／空気混合物は圧縮段階中に圧縮さ
れてから、点火プラグ１０によって点火される。点火さ
れた燃料の膨張により、ピストン２が駆動される。発生
するトルクは、均質運転ではとりわけスロットルバルブ
１１の位置に関連する。燃料／空気混合物は、僅かな有
害物質発生量に関して、なるべくλ＝１に調整される。

【００２２】第２の運転形式、即ち内燃機関１の「均質
な希薄燃焼運転」では、燃料は前記の均質運転の場合と
同様、吸気段階の間に燃焼室４に噴射される。しかし、
均質運転とは異なり、λ＞１の燃料／空気混合物が生ぜ
しめられてもよい。

【００２３】第３の運転形式、即ち内燃機関１の「シフ
ト運転」では、スロットルバルブ１１は大きく開かれ
る。燃料は、ピストン２により生ぜしめられる圧縮段階
の間に噴射弁９によって燃焼室４に、つまり、場所的に
は点火プラグ１０のすぐ近くに、時間的には点火時期前
に適当な間隔をおいて噴射される。この場合、点火プラ
グ１０によって燃料が点火されるので、ピストン２は次
の動作段階において、点火された燃料の膨張によって駆
動される。発生するトルクは、シフト運転では大体にお
いて、噴射された燃料質量に関連する。シフト運転は、
主として内燃機関１のアイドリング運転及び部分負荷運
転のために規定されている。

【００２４】図２の第１の時間線図には、ほぼ一定の値
から最小値へと低下するアクセルペダル位置ｆｐの経過
が描かれている。この経過は、例えば運転者が足をアク
セルペダルから離し、これにより、内燃機関１からは最
早トルクは供給されないということを信号化する場合に
生ぜしめられる。つまり、運転者の要望は「ゼロ」であ
る。

【００２５】アクセルペダル信号ｆｐの経過は、結果と
して第２の時間線図に描かれた燃料質量ｍｋも、やはり
小さな値へと低下させる。この場合、この小さな燃料質
量は、一方では内燃機関１の運転のため、並びに場合に
よってはこの運転のために自動車の使用者によって必要
とされる「内部」トルクを付与するためには十分であ
る。他方では、この燃料質量は、内燃機関１がトルクを
「外部に向かって」、つまり、特に自動車の車輪に対し
て供給しないように設定されている。つまり、自動車は
内燃機関１によっては加速されない。同様に、内燃機関
１も高回転数では最早運転されない。

【００２６】第３の時間線図に描かれた内燃機関１の回
転数ｎも、やはり小さな値へと低下している。一般に回
転数ｎは、ほぼアイドリング回転数へと低下する。この
アイドリング回転数は、内燃機関１が前記の「内部」ト
ルクをかろうじて付与することができるように選択され
ている。

【００２７】時期ｔ１において、アクセルペダル位置ｆ
ｐは、このアクセルペダル位置ｆｐの最小値よりもやや
大きな敷居値ｆｐ１を越える。このことからは、アクセ
ルペダルがその最小位置に達し、運転者の要望が「ゼ
ロ」であるということを認識することができる。時期ｔ
２では、回転数ｎがアイドリング回転数よりもやや大き
な敷居値ｎ１を越える。このことからは、内燃機関１が
アイドリング回転数にほぼ達したことを認識することが
できる。

【００２８】時期ｔｓでは障害が発生しているというこ
とが想定されている。図２に示した第２の時間線図から
判るように、この障害は、結果としてより多くの燃料質
量ｍｋを内燃機関１の燃焼室４に流入させる。

【００２９】この障害は、燃料質量ｍｋを不適切に増大
させる、制御装置１８のハードウェアエラー又はソフト
ウェアエラーである恐れがある。同様に、噴射弁９の内
の少なくとも１つが汚染されているか又は故障してお
り、これにより、前記のようにより多くの燃料が噴射さ
れるという恐れもある。更に、タンク空気抜き部を介し
て、例えば完全には閉鎖していないタンク空気抜き弁１
７に基づき過剰な燃料が燃焼室４に流入するという恐れ
もやはりある。更に、図２の第２の時間線図において時
期ｔｓの後に示されているような、燃料質量ｍｋの不都
合な増大をもたらす別の可能性も簡単に考えられる。

【００３０】時期ｔｓの後の燃料質量ｍｋの増大は、内
燃機関の回転数を図２の第３の時間線図に対応して増大
させる。この回転数増大は同様に、内燃機関１によって
生ぜしめられるトルクを増大させる。その結果、内燃機
関１は「外部に向かう」トルクをも供給し、これによ
り、自動車が加速する。内燃機関１によって自動車の車
輪に供給されるこのようなトルクは、アクセルペダル位
置ｆｐに対応する運転者の要望の「ゼロ」とは矛盾して
いる。

【００３１】第３の時間線図では、回転数ｎは時期ｔ３
において敷居値ｎ１を、より大きな値に向かって越えて
いる。このことは、制御装置８によって認識される。こ
の場合、アクセルペダル位置ｆｐは敷居値ｆｐ１よりも
小であり、回転数ｎは敷居値ｎ１よりも大であるという
条件が満たされている。

【００３２】前記の条件が満たされたことに基づき、制
御装置１８はまず、時期ｔ３の直後に噴射を遮断する。
つまり、内燃機関１の燃焼室４への燃料噴射は最早行わ
れない。このことは、図２の第２の時間線図に示されて
おり、燃料質量ｍｋは時期ｔ３の後でゼロへと減少され
る。

【００３３】更に、前記条件が満たされた後で、つまり
噴射遮断とほぼ同時に、又は特に噴射遮断後に、付加的
に点火進角度ｚｗが燃料点火のために遅角補正される。
このことは、図２の第４の時間線図に示されており、時
期ｔ３の直後に点火進角度ｚｗが極めて遅い値へと補正
されている。時期ｔ３前の点火進角度値は重要ではない
ので、図示しない。

【００３４】仮に、時期ｔ３の後で更に燃料が故障した
噴射弁９を介して、又はタンク空気抜き弁１７を介し
て、或いはその他の形式で不都合に内燃機関１の燃焼室
４に流入すると、この燃料は遅角補正された点火進角度
ｚｗで点火されて燃焼される。但し、遅角された点火進
角度ｚｗに基づき、前記燃焼によっては内燃機関１はト
ルクをほとんど発生しない。このことは結果的に、特に
点火進角度ｚｗの遅角に基づいて回転数ｎの増大を行わ
せないか、若しくはこの回転数ｎを再び低下させる。こ
のことは、第３の時間線図における時期ｔ３の後に示さ
れている。

【００３５】低下する回転数と、やはり特に点火進角度
ｚｗの遅角とに基づいて、内燃機関１によっては付加的
なトルクも発生されないので、「外部に向かう」トルク
も供給されない。つまり、自動車の加速も行われない。
このことは、第１の時間線図に示された、運転者の要望
である「ゼロ」に対応している。

【００３６】図３には、スロットルバルブ１１と噴射弁
９と点火プラグ１０とを備えた内燃機関１が再度概略的
に示されている。同様に、運転者によってアクセルペダ
ルを介して供給可能な運転者の要望を表すブロック２
１、並びに内燃機関１の回転数を表すブロック２２も示
されている。

【００３７】ブロック２３を介して、制御装置１８はス
ロットルバルブ１１と噴射弁９と点火プラグ１０とを、
図２に基づき説明した形式で制御且つ／又は調整する。

【００３８】ブロック２４は、前記の制御及び／又は調
整を監視するために働く。この監視目的のためには、制
御装置１８が、所与の敷居値ｆｐ１よりも小さな運転者
の要望が存在するかどうか、同時に、所与の敷居値ｎ１
よりも大きな回転数が存在するかどうかを繰り返しチェ
ックする。該当する場合は、制御装置が更に、点火進角
度がその後、遅角補正されるかどうかをチェックする。
遅角補正される場合はエラーは存在せず、前記制御及び
／又は調整は変更無しで継続される。遅角補正されない
場合は、点火進角度は前記条件が満たされているにも関
わらず遅角されないので、エラーが推測される。

【００３９】このエラーケースにおいては、エラールー
チンを有するブロック２５を介して前記の方法が継続さ
れる。このブロック２５では、運転者にエラーに対する
注意を喚起することができるか、又は別のエラー表示手
段を講じることができる。制御装置１８を新たにスター
トさせること、つまり、制御装置１８の「リセット」を
実施することも、やはり可能である。その後、内燃機関
１の制御及び／又は調整は新たに開始若しくは新たに初
期設定されるので、存在することもあるソフトウェアエ
ラーは、場合によっては最早存在しない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による内燃機関の実施例の概略構成図で
ある。

【図２】図１に示した内燃機関を運転するための本発明
による方法実施例の４つの概略的な時間線図である。

【図３】図２に示した方法実施例の概略的な回路構成図
である。

【符号の説明】

１ 内燃機関、 ２ ピストン、 ３ シリンダ、 ４
燃焼室、 ５ 吸気弁、 ６ 排気弁、 ７ 吸気
管、 ８ 排気管、 ９ 噴射弁、 １０ 点火プラ
グ、 １１ スロットルバルブ、 １２ 触媒コンバー
タ、 １３ 排気ガス再循環管路、 １４ 排気ガス再
循環弁、 １５ 燃料タンク、 １６ タンク空気抜き
導管、 １７ タンク空気抜き弁、 １８ 制御装置、
１９ 入力信号、 ２０ 出力信号、 ２１、２２，
２３，２４，２５ ブロック、 ｆｐアクセルペダル位
置、 ｆｐ１，ｎ１ 敷居値、 ｔ１，ｔ２，ｔ３，ｔ
ｓ時期、 ｍｋ 燃料質量、 ｎ 回転数、 ｚｗ 点
火進角度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヴィンフリート ランガー ドイツ連邦共和国 イリンゲン フレーベ ルヴェーク 10 (72)発明者 ハリー フリートマン ドイツ連邦共和国 レニンゲン アム プ ファルトーア 29

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 自動車の内燃機関（１）の運転方法であ
   って、所定の燃料質量（ｍｋ）を、第１の運転形式では
   圧縮段階中に、第２の運転形式では吸気段階中に燃焼室
   （４）へ直接に噴射し、噴射した燃料質量（ｍｋ）に点
   火プラグ（１０）が所定の点火進角度（ｚｗ）において
   点火し、前記燃料質量（ｍｋ）と点火進角度（ｚｗ）と
   を、アクセルペダルを介して供給可能な運転者の要望
   （ｆｐ）及び内燃機関（１）の回転数（ｎ）に関連して
   制御及び／又は調整する形式のものにおいて、 運転者の要望（ｆｐ）が、所与の敷居値（ｆｐ１）より
   も小であり、回転数（ｎ）が、所与の敷居値（ｎ１）よ
   りも大である場合に、その後、点火進角度（ｚｗ）を遅
   角補正することを特徴とする、内燃機関の運転方法。
2. 【請求項２】 運転手の要望（ｆｐ）が、所与の敷居値
   （ｆｐ１）よりも小であり、回転数（ｎ）が、所与の敷
   居値（ｎ１）よりも大である場合に、その後燃料質量
   （ｍｋ）を最早噴射しない、請求項１記載の方法。
3. 【請求項３】 まず燃料質量（ｍｋ）が最早噴射されな
   くなってから、点火進角度（ｚｗ）を遅角補正する、請
   求項２記載の方法。
4. 【請求項４】 内燃機関（１）によってトルクが最早供
   給されないように点火進角度（ｚｗ）を遅角補正する、
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 【請求項５】 運転者の要望（ｆｐ）が、所与の敷居値
   （ｆｐ１）よりも小であり、回転数（ｎ）が、所与の敷
   居値（ｎ１）よりも大である場合に、その後点火進角度
   （ｚｗ）が遅角補正されないとエラーを認識（２５）す
   る、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 【請求項６】 燃料質量（ｍｋ）及び点火進角度（ｚ
   ｗ）の制御及び／調整を新たに開始する、請求項５記載
   の方法。
7. 【請求項７】 演算装置において進行可能であり且つ請
   求項１から６までのいずれか１項記載の方法を実施する
   ために適したプログラムが記憶されていることを特徴と
   する、自動車の内燃機関の制御装置（１８）のための制
   御エレメント。
8. 【請求項８】 自動車のための内燃機関（１）であっ
   て、所定の燃料質量（ｍｋ）を、第１の運転形式では圧
   縮段階中に、第２の運転形式では吸気段階中に直接に噴
   射可能な燃焼室（４）が設けられており、噴射された燃
   料質量（ｍｋ）に所定の点火進角度（ｚｗ）において点
   火可能な点火プラグ（１０）が設けられており、更に、
   アクセルペダルを介して供給可能な運転者の要望（ｆ
   ｐ）と回転数（ｎ）とに関連して燃料質量（ｍｋ）及び
   点火進角度（ｚｗ）を制御及び／又は調整するための制
   御装置（１８）が設けられている形式のものにおいて、 運転者の要望（ｆｐ）が、所与の敷居値（ｆｐ１）より
   も小であり、回転数（ｎ）が、所与の敷居値（ｎ１）よ
   りも大である場合に、その後、制御装置（１８）によっ
   て点火進角度（ｚｗ）が遅角補正可能であることを特徴
   とする、自動車のための内燃機関。