JP2001504919A - 駆動量に従って内燃機関を制御する方法並びに装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 負荷，回転数のような駆動特性量に従って内燃機関を制御する方法と装置が提案されており，その場合に制御するために，吸気温度の補正された値が使用され，その値は，ＴＡＮＳＫ＝吸気温度の補正された値Ｔ１ ＝内燃機関から遠いところにおける吸気温度の計算で求められ，あるいは測定された値（ＴＡＮＳ）ＴＷＳ ＝吸気管の平均的な温度の値ｆ ＝０と１の間の領域にある重み付け係数として，次の式：ＴＡＮＳＫ＝Ｔ１＋（ＴＷＳ−Ｔ１）＊ｆから得られる。

Description

【発明の詳細な説明】 駆動量に従って内燃機関を制御する方法並びに装置 技術的背景 本発明は，給気，回転数，内燃機関温度および吸気温度のような駆動特性量に 従って内燃機関を制御する方法並びに装置に基づいている。特に吸気温度に関し ては，この吸気温度が内燃機関の特性に多数の作用を及ぼす。その他の周囲条件 が等しければ，より高い吸気温度は特にノッキング傾向の増大，燃料の良好な蒸 発，吸気管の内壁における燃料の壁フィルム形成の減少，並びに吸い込まれる空 気質量とそれに伴って必要とされる燃料量の減少をもたらす。こうした背景にお いて，内燃機関のための最新の制御は吸気温度を処理し，そのためには必然的に ，それに応じたセンサが必要とされる。 内燃機関制御の枠内で吸気温度の信号の使用と関連した広範な従来技術の例と して，ドイツ公開公報ＤＥ４４３５４１９Ａ１が挙げられ，この公報は「内燃機 関の燃料計量を制御する制御システム」に関するものであって，この公報におい ては吸気温度が特に暖始動状況を定めるために利用されている。 特に内燃機関を取り巻く環境における空間的な理由が原因となって，吸気温度 のセンサは大体において内燃機関の近傍に取り付けられず，例えば，エアフィル タハウジング内，空気質量測定器内，絞り弁アッセンブリ内あるいは吸気管圧力 センサと組み合わせて取り付けられる。その場合にこれらのセンサによって測定 された温度は，吸気が内燃機関へ至る途中で温かい吸気管の壁で温まる可能性が あ る場合には，内燃機関の駆動にとって実際に重要な，吸入弁近傍の温度には一致 しない。排ガス還流を行う内燃機関の場合には，温かい排ガスの混合によって吸 気が付加的に加熱される。 従来のシステムによっては，吸気温度の影響に関して必ずしも常に最適な成果 を得られないことが明らかにされている。従って本発明の課題は，内燃機関の制 御にとって重要な吸気温度を定めることを可能にする方法並びに装置を提供する ことである。この課題は，請求項１の特徴によって解決される。 本発明によれば，内燃機関の吸気温度を吸入弁の近傍で近似的にモデリングす ることが可能になる。その場合の基礎は，吸気路内の上流で測定された吸気温度 であって，その場合にさらに吸気が吸気管内で吸入弁へ至るまでに加熱されるこ とが考慮される。排ガス還流の場合には，さらに吸気の加熱におけるその排ガス の割合が算入される。 図面の説明 本発明の実施例を図面に示し，以下で詳細に説明する。図１は，吸気管と排気 管とを有する内燃機関の外観を示すものであり，図２は，吸気温度の補正された 値を形成するための信号処理を説明するブロック図であり，図３は，吸気管の平 均温度の値を形成するための信号処理を説明するブロック図であり，図４は，排 ガス環流の場合の吸気温度の補正された値を形成するための信号処理を説明する ブロック図であり，図５は，環流される排ガスの温度を形成するための信号処理 を説明するブロック図である。 実施例の説明 図１は,内燃機関の概観を吸気管および排気管と共に示している。符号１０で 示すものが内燃機関であって，符号１１はシリンダないし燃焼室である。燃焼室 の下側はピストン１２で区切られ，上側には少なくとも吸入弁１３と排出弁１４ が設けられている。その場合に吸入弁１３は，吸気管１５の下流側の端部を形成 しており，吸入管内にはさらに上流に絞り弁１６が配置されている。内燃機関の 出力側には排気管１７が設けられている。排気管１７と吸気管１５との間の接続 導管１８によって，排ガスの還流が可能になり，その排ガス還流の量は，図示さ れていない制御可能な弁によって調節することができる。 本発明を図示して説明するために，図１にはさらに温度値が記入されている。 すなわち，絞り弁１６の前の吸気温度は，名称ＴＡＮＳの値を有し，絞り弁の後 方では値Ｔ１を有する。符号ＴＷＳは，吸気管の平均的な温度を示している。吸 入弁１３の近傍の領域では，吸気は値ＴＡＮＳＫを有し，それは補正された吸気 温度値に相当する。排出弁の後方で，排ガスは排ガス温度ＴＡｂｇａｓを有する 。そしてさらに,排ガス還流導管１８が吸気管１５へ連通する領域で，還流され た排ガスの温度値がＴＡＧＲで記載されている。 本発明の対象は,使用できる測定値ないしは制御値を基礎にして，補正された 吸気温度の値ＴＡＮＳＫを示すことである。そのために，図２のブロック図に記 載されているような信号処理が用いられる。図２のこの図示の入力側では，吸気 温度の値ＴＡＮＳ(ブロック２０)，吸気管の平均の温度ＴＷＳ（ブロック２１） 並びに空気質量 （ブロック２２）が用意されている。出力２３には，補正された吸気温度の信号 ＴＡＮＳＫが出力される。 吸気温度の補正された値ＴＡＮＳＫの形成は，式 ＴＡＮＳＫ＝Ｔ１＋（ＴＷＳ−Ｔ１）＊ｆ に従って行われる。 その場合に， ＴＡＮＳＫ＝吸気温度の補正された値 Ｔ１ ＝内燃機関から遠いところにおける，吸気温度の計算で求められた ，あるいは測定された値（ＴＡＮＳ） ＴＷＳ ＝吸気管の平均的な温度の値 ｆ ＝０と１の間の領域にある重み付け係数 を意味している。 吸気温度の補正された値ＴＡＮＳＫを形成するために，図２に示すように，信 号Ｔ１ないしＴＡＮＳが加算個所２４へ達し，その加算個所の第２の入力に，乗 算個所２５の出力信号が供給される。この乗算個所２５自体は，吸気管の平均の 温度値ＴＷＳと値ＴＡＮＳまたはＴ１との差値を得る。乗算個所２５の第２の入 力には，特性曲線２６の出力信号ｆが用意され，その特性曲線の入力量は空気質 量（２２）である。 補足的に，あるいは代替的に，乗算個所２５へマップ２７の出力信号を供給す ることも可能であって，そのマップの入力量は回転数 と負荷に関する信号である(２８，２９)。 図２の図示を上述した式と比較すると明らかなように，重み付け係数ｆは，空 気質量２２および／または回転数２８並びに負荷２９の信号に基づいて形成され る。 重要なことは，この重み付け係数が駆動特性量に依存することであって，その 場合にこの駆動特性量は，内燃機関へ流れる空気流を特徴付けるものである。こ の意味において，たとえば絞り弁角度並びに吸気管内の圧力に関する信号を使用 することも可能である。 図２の信号処理のブロック図は，吸気管の平均的な温度の値ＴＷＳがわかって いることを前提としている。図３は，種々の入力量に基づいて該当する温度値を 形成する１つの方法を示している。その場合に，図２から知られた要素には，す でにそこで使用されている参照符号が用いられている。符号３０は，内燃機関温 度ＴＭＯＴを検出するセンサを示している。信号Ｔ１は，ブロック３１で形成さ れる。その場合にＴ１は，排ガス還流が行われない場合には，吸気温度ＴＡＮＳ である。しかし一般的な図示を参照して，図３ではこの信号値Ｔ１は，独立して 図示した。車両速度に関する信号は，センサ３２を用いて形成される。 ブロック２０と３１の出力信号は，それぞれ乗算個所３４と３５へ供給される 。この２つの乗算個所３４と３５の出力側は，加算個所３６と接続されており， その加算個所にはさらに信号ＴＭＯＴが供給される。形成された加算信号は，次 の割り算個所３７の分子の値となり，その割り算個所の出力はまたローパス３８ を介して，最終的に吸気管の平均の温度としての出力信号ＴＷＳに相当する。 車両速度信号３２は，特性曲線４０へ達し，その特性曲線の出力は乗算個所３ ４にも，加算個所４１にも接続されており，その加算個所はまた，割り算個所３ ７の分母信号を提供する。同様に，空気質量信号を示すブロック２２に特性曲線 ４３が続いており，その特性曲線の出力が乗算個所３５の第２の信号を形成し， 同様に加算個所４１へ案内されている。この加算個所にはさらに，定値メモリ４ ４から定値が供給される。そして，さらに他の特性曲線４５が設けられており， その特性曲線は入力信号として空気質量（２２）の信号が供給されて，出力側は フィルタないしはローパス３８の時定数を定める。 図３から明らかな，回路技術的な関係が，次の式で表される： ＴＭＯＴ＝内燃機関温度，水温 ＴＡＮＳ＝内燃機関から遠いところにおける吸気温度の測定された値 Ｋ１ ＝車両速度および／または空気質量に依存する特性曲線値 Ｋ２ ＝車両速度と空気質量に依存する特性曲線値（図３） として， ＴＷＳ（フィルタ処理されない）＝（ＴＭＯＴ＋ＴＡＮＳ＊Ｋ１）／（１＋Ｋ ２） 図４は，図２の図示にほぼ相当するが，さらに排ガス還流の枠内での影響が取 り入れられていることが異なっている。この図示によ れば， ＲａｔｅＡＧＲ＝還流される排ガスの率 ＴＡＧＲ ＝還流される排ガスの温度 として，Ｔ１が内燃機関から遠いところにおける吸気温度の計算で求められた値 Ｔ１として， Ｔ１＝ＴＡＮＳ＋ＲａｔｅＡＧＲ＊（ＴＡＧＲ−ＴＡＮＳ） となる。 Ｔ１に関する信号値を形成するために，入力量として，還流される排ガスの温 度ＴＡＧＲ（ブロック５０）と，還流される排ガスの率（ＲａｔｅＡＧＲ，５１ ）が処理される。引き算個所５２において，還流される排ガスの温度と吸気温度 との差が形成されて，次に，乗算個所５３において排ガス還流率で乗算される。 その後，乗算個所５３の出力信号と吸気温度の合計が，絞り弁１６の後方の，排 ガス還流パイプ１８が吸気管１５に連通する領域における吸気−排ガス混合気の 温度値Ｔ１を形成する。 図４の信号処理の枠内で必要とされる，還流される排ガスの温度値は，図５の ブロック図に示すように，測定または計算された種々の変量から形成される。す なわち，還流される排ガスの温度値は，図５に示すように，吸気温度，回転数， 負荷並びに還流される排ガス質量（ＡＧＲ質量）に従ってローパスフィルタ処理 された信号として得られる。そのための尺度として，たとえば排ガス還流導管内 のアクチュエータ用に駆動特性量に従って処理された駆動信号を用 いることができる。 図５によれば，回転数と負荷（２８，２９）の信号に基づいて，マップ５５を 用いて排出弁１４の後方の排ガス温度ＴＡｂｇａｓの見積もられた値が形成され る。値ＴＡｂｇａｓと吸気温度ＴＡＮＳとの差が，差形成個所５６で求められて ，次に乗算個所５７において重み付け係数が乗算されて，吸気温度ＴＡＮＳの値 と共に加算個所５８へ達する。加算個所５８の出力側は，後段のフィルタ５９の 入力と接続されており，そのフィルタはたとえばローパスとして形成することが でき，最終的に還流される排ガスの温度の信号値（ＴＡｂｇａｓ）を供給する。 還流される排ガスの質量が，還流される排ガスの温度に与える影響を考慮するた めに，値ＡＧＲ−質量がそれぞれ特性曲線６１，６２を介して乗算個所５７とフ ィルタ５９へ供給されて，フィルタ５９のフィルタ定数が調節される。 個々の図の信号処理から明らかなように，本発明の基本的な考えは，吸入弁の 近傍の吸気の温度を近似的に定める方法と装置を提供することであって，その場 合に吸気管の熱的な時定数が考慮され，さらに外部の排ガス還流の影響が考慮さ れる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 シュトゥーバー，アクセル ドイツ連邦共和国 71732 タム アーレ ナー シュトラッセ 13 (72)発明者 ベニンガー，ニコラウス ドイツ連邦共和国 71665 ファイヒンゲ ン ラムパッハシュトラッセ 25

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１） 負荷，回転数，内燃機関温度並びに吸気温度のような駆動特性量に従っ て内燃機関を制御する方法において， 制御するために吸気温度の補正された値が使用され，その値は， ＴＡＮＳＫ＝吸気温度の補正された値 Ｔ１ ＝内燃機関から遠いところにおける吸気温度の計算で求められ，あ るいは測定された値（ＴＡＮＳ） ＴＷＳ ＝吸気管の平均的な温度の値 ｆ ＝０と１の間の領域にある重み付け係数 として，次の式： ＴＡＮＳＫ＝Ｔ１＋（ＴＷＳ−Ｔ１）＊ｆ から得られることを特徴とする駆動特性量に従って内燃機関を制御する方法。 （２） 重み付け係数ｆが，駆動特性量に依存することを特徴とする請求項１に 記載の方法。 （３） 重み付け係数ｆが，吸気管内の空気質量流に依存することを特徴とする 請求項２に記載の方法。 （４） 重み付け係数ｆが，回転数と負荷に依存することを特徴とする請求項２ または３に記載の方法。 （５） 吸気管の平均的な温度の値ＴＷＳが，内燃機関温度ＴＭＯ Ｔと測定された吸気温度の重み付けされた平均値として定められることを特徴と する請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。 （６） 重み付けされた平均値を形成する場合に，駆動特性量が使用されること を特徴とする請求項５に記載の方法。 （７） 駆動特性量として，車両速度が考慮されることを特徴とする請求項６に 記載の方法。 （８） 駆動特性量として，負荷または吸い込まれた空気質量が考慮されること を特徴とする請求項５または６に記載の方法。 （９） 吸気管の平均の温度の値ＴＷＳが， ＴＭＯＴ＝内燃機関温度 ＴＡＮＳ＝内燃機関から遠いところにおける吸気温度の測定された値 Ｋ１ ＝車両速度および／または空気質量に依存する特性曲線値 Ｋ２ ＝車両速度および空気質量に依存する特性曲線値， として，次の式： ＴＷＳ＝（ＴＭＯＴ＋ＴＡＮＳ＊Ｋ１）／（１＋Ｋ２） に従って定められることを特徴とする請求項５から８のいずれか１項に記載の方 法。 （１０） 吸気管の平均的な温度の値（ＴＷＳ）を形成する場合に， 駆動特性量に依存する時定数によるフィルタ処理が使用されることを特徴とする 請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。 （１１） 排ガス還流を使用する場合に，Ｔ１について， ＲａｔｅＡＧＲ＝還流される排ガスの率 ＴＡＧＲ ＝還流される排ガスの温度 として， 次の式： Ｔ１＝ＴＡＮＳ＋ＲａｔｅＡＧＲ＊（ＴＡＧＲ−ＴＡＮＳ） が成立することを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の方法。 （１２） 還流される排ガスの温度（ＴＡＧＲ）が，排ガス温度（ＴＡｂｇａｓ ）と測定された吸気温度（ＴＡＮＳ）に基づくローパスフィルタ処理されて重み 付けされた平均値として見積もられ，重み付け係数とフィルタ時定数が，排ガス 還流導管内のガス流量に依存することを特徴とする請求項１１に記載の方法。 （１３） 請求項１から１２の少なくとも１項に記載の方法を実施する装置にお いて， ＴＡＮＳＫ＝吸気温度の補正された値 Ｔ１ ＝内燃機関から遠いところにおける吸気温度の計算で求められた， あるいは測定された値（ＴＡＮＳ） ＴＷＳ ＝吸気管の平均的な温度の値 ｆ ＝０と１の間の領域の重み付け係数 として， 次の式： ＴＡＮＳＫ＝Ｔ１＋（ＴＷＳ−Ｔ１）＊ｆ に基づいて吸気温度の補正された値を求める手段が設けられていることを特徴と する装置。