JP2001512551A - 内燃機関の制御方法 - Google Patents

内燃機関の制御方法

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JP2001512551A JP53324599A JP53324599A JP2001512551A JP 2001512551 A JP2001512551 A JP 2001512551A JP 53324599 A JP53324599 A JP 53324599A JP 53324599 A JP53324599 A JP 53324599A JP 2001512551 A JP2001512551 A JP 2001512551A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、機関制御装置、電磁弁制御を行うアクチュエータ及び別のアクチュエータを有する、内燃機関を制御する方法に関し、その際、それぞれのシリンダヘッドは、分離したアクチュエータ制御装置を有し、これらのアクチュエータ制御装置は、データバスを介して機関制御装置に接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関の制御方法 本発明は、少なくとも2つのシリンダヘッド、1つの機関制御装置、及び電磁 弁制御を行うアクチュエータを有する、内燃機関の制御方法に関する。 分離した構成群として構成された電磁弁制御を行うアクチュエータは、大体に おいて開き磁石と閉じ磁石からなり、これらの磁石は、少なくとも1つのハウジ ング部分によって互いに結合されている。開き磁石と閉じ磁石は電磁石であり、 これらの電磁石は、それぞれコイルとヨークからなる。開き磁石と閉じ磁石との 間に、強磁性材料からなる接極子板がある。接極子板は、開き磁石のコイル又は 閉じ磁石のコイルの電流流通によって、このそれぞれの方向に動かされる。開き 磁石は、押し棒のための通過部を有し、この押し棒は、接極子板をアクチュエー タばね受けに結合する。アクチュエータばね受けとハウジング部分又は開き磁石 の外側との間に、アクチュエータばねが配置されている。 電磁弁制御を行うアクチュエータは、ガス交換弁とともに機能ユニットを形成 しており、その際、ガス交換弁は、カム軸を有する通常のシリンダヘッドに相応 して、弁ばね及び弁ばね受けによってシリンダヘッドの弁座内に引っ張られる。 アクチュエータとガス交換弁からなる機能ユニットが、内燃機関に取付けられ ていると、アクチュエータばね受け及び弁ばね受けは、互いに向かって押される 。機能ユニットの不動作位置において、接極子板は、正確に開き磁石と閉じ磁石 の間の中央位置にある。その際、ガス交換弁は、弁が閉じたシリンダヘッドの弁 座と弁が最大限に開いた位置との間の中央位置にある。 電磁弁制御を行うアクチュエータは、アクチュエータがアクチュエータ支持体 のアクチュエータシュート内に配置されかつアクチュエータ支 持体が内燃機関のシリンダヘッド上にねじ付けられた装置において動作すると有 利である。アクチュエータ支持体は、冷却される中間平面によって覆われている 。冷却される中間平面は、押し抜き格子の押し抜き格子接続部のための通過部を 有する。押し抜き格子は、多機能合成物質部分内に射出成形されており、この合 成物質部分上にアクチュエータ制御装置が配置されており、このアクチュエータ 制御装置は、押し抜き格子に接続されている。冷却される中間平面は、アクチュ エータ制御装置を囲むカバーによって覆われる。アクチュエータ制御装置は、カ バーの外側に配置された機関制御装置に接続されている。 本発明の課題は、機関制御装置とアクチュエータ制御装置の接続を記述し、か つ複数のシリンダヘッドを有する内燃機関にも適した、請求の範囲第1項の上位 概念に記載された、少なくとも2つのシリンダヘッドを有する内燃機関の制御方 法を提供することにある。 本発明によれば、この課題は、請求の範囲第1項の特徴によって解決され、そ の際、内燃機関のそれぞれのシリンダヘッドが、電磁弁制御を行うアクチュエー タを制御する分離したアクチュエータ制御装置を有し、これらのアクチュエータ 制御装置は、データバスによって機関制御装置に接続されている。データバスと して、なるべくCANデータバスが利用される。 その際、内燃機関のそれぞれのシリンダヘッドは、電磁弁制御を行うアクチュ エータの他に、別のアクチュエーを有し、これら別のアクチュエータは、同様に シリンダヘッドのアクチュエータ制御装置から制御される。 機関制御装置は、とくに例えば燃料噴射、弁の動作サイクル及び点火順序のよ うな内燃機関の構成群の共同動作に関する内燃機関の共同動作を制御する。加え て速度制御装置、負荷認識及びラムダ制御は、機関制御装置内に統合することが できる。さらに機関制御装置によって内燃機関の診断機能が引受けられる。 アクチュエータ制御装置は、電磁弁制御を行うアクチュエータ及び別のアクチ ュエータの個々の機能経過の制御を引受ける。制御は、アクチュエータの簡単な 投入及び遮断過程にあり、又はセンサデータ及び/又は特性曲線に依存して行わ れる複雑な制御にあることができる。 アクチュエータ制御装置による電磁弁制御を行うアクチュエータ及び別のアク チュエータの制御は、機関制御装置の予定にしたがって行われる。例えば弁を開 きかつ閉じるために電磁弁制御を行うアクチュエータが制御される電流の強さは 、それぞれのアクチュエータ制御装置によって制御される。内燃機関の弁の正確 な動作サイクルのために電磁弁制御を行うアクチュエータによるガス交換弁が開 かれかつ閉じられる時点は、機関制御装置によってあらかじめ与えられる。 本発明の変形において、機関制御装置は、アクチュエータ制御装置の1つに統 合されることが考慮されている。 本発明の別の変形において、内燃機関の制御のために必要なセンサデータを検 出する内燃機関のセンサは、機関制御装置に直接接続されていることが考慮され ている。必要性が存在するかぎり、センサデータは、データバスを介して機関制 御装置からアクチュエータ制御装置に転送される。 本発明の有利な変形において、データバスは、アクチュエータ制御装置が、別 のアクチュエータ制御装置からもセンサデータを受取ることができることように 構成されていることが考慮されている。 本発明の別の有利な変形において、アクチュエータ制御装置は、緊急動作特性 を利用することができ、これらの緊急動作特性によって内燃機関が、障害が生じ た際に少なくとも短期的に再び動作することができることが考慮されている。 この緊急動作特性を準備するために、アクチュエータ制御装置は、データバス 及び機関制御装置を介して機関センサに接続されているだけでなく、内燃機関の 機関センサにも直接接続され、なるべくクランク軸回 転速度及びクランク軸回転角を判定するセンサに接続される。 加えて本発明の変形において、データバスを介しかつ機関センサへの直接の接 続部によってアクチュエータ制御装置に利用されるセンサデータが、同期化され ることが考慮されている。 電磁弁制御を行う少なくとも1つのアクチュエータの故障の際に、緊急動作特 性の枠内において、当該のシリンダに対する燃料供給が、所属のアクチュエータ 制御装置によって遮断される。 アクチュエータ制御装置と機関制御装置との間の接続部の故障の際に、緊急動 作特性の枠内において、当該のアクチュエータ制御装置が、電磁弁制御を行うア クチュエータ及び別のアクチュエータの制御を単独で受持つ。電磁弁制御を行う アクチュエータ及び別のアクチュエータの機能を制御する機関制御装置の予定は 、アクチュエータ制御装置において少なくとも回転速度に依存して導き出された 特性曲線から取出される。特性曲線は、例えば点火制御、燃料噴射の制御及び弁 の動作サイクルの制御に関する。 次に本発明による少なくとも2つのシリンダヘッドを有する内燃機関の制御方 法を、2つのシリンダヘッドを有する6シリンダ内燃機関に対する実施例により 、図面に関連して図示しかつ説明する。 ここでは: 図は、データバスによる2つのアクチュエータ制御装置と機関制御装置の接続 部の概略表示を示している。 乗用車(PKW)のための6シリンダを有するオットー機関において、オット ー機関のコンパクトな構成のために、シリンダはV字形に配置され、それにより オットー機関の機関ブロック上に、それぞれ3つのシリンダのための2つのシリ ンダヘッドが配置されている。4弁技術において構成されたシリンダヘッドにお いて、それぞれのガス交換弁のための電磁弁制御のために弁アクチュエータVA が利用される。オットー機関のシリンダヘッド上に、それぞれ1つのアクチュエ ータ保持体AH1、 AH2が、形状結合して配置されている。アクチュエータ保持体AH1,AH2 は、3つのシリンダのために弁アクチュエータVAを収容するそれぞれ12のア クチュエータシュートを有する。アクチュエータシュートは、点火プラグシュー トの回りの4つのグループにしてアクチュエータ保持体AH1、AH2内に整列 されている。 弁アクチュエータVAは、あらかじめ取付けられた構成群として構成されてお り、かつ通過部を備えた開き磁石、及び閉じ磁石からなり、これらの磁石は、ハ ウジング部分によって互いに結合されている。開き磁石と閉じ磁石は、電磁石で あり、かつそれぞれヨークとコイルからなる。両方の磁石の間に、強磁性材料か らなる接極子板が配置されている。接極子板は、押し棒を介してアクチュエータ ばね受けに結合されている。その際、押し棒は、開き磁石の通過部を通って案内 される。アクチュエータばね受けと開き磁石の間に、アクチュエータばねが配置 されており、このアクチュエータばねは、接極子板が閉じ磁石に引付けられた後 に、接極子板の戻しを引起こす。電磁弁制御を行うアクチュエータの電磁石の両 方のコイルの電気接続部は、ハウジング部分から側方に引出されており、かつ差 込み装置にまとめられている。 弁アクチュエータVAは、ガス交換弁とともに機能ユニットを形成している。 ガス交換弁は、それぞれ1つの弁ばねによって、弁軸に取付けられた弁ばね受け を介してシリンダヘッドの弁座内に引かれる。ガス交換弁と弁アクチュエータか らなる機能ユニットの不動作位置において、アクチュエータばね受け及び弁ばね 受けは、互いに向かって押され、その際、接極子板は、正確に開き磁石と閉じ磁 石の間の中央位置にある。弁ばねは、接極子ばね受けがガス交換弁を開くために 開き磁石によって引付けられた後に、この中央位置への接極子板の戻しを引起こ す。 アクチュエータ保持体AH1、AH2内に弁アクチュエータVAを挿入するア クチュエータシュートは、それぞれアクチュエータ保持体AH1、AH2の底面 に対して角度を有し、弁アクチュエータVAの押し棒 がガス交換弁の弁軸とともにそれぞれ1つの直線を形成するようになっている。 その際、弁アクチュエータVAの差込み装置は、アクチュエータ保持体AH1、 AH2の表面に対して垂直になっている。 弁アクチュエータVAを含む両方のアクチュエータ保持体AH1、AH2上に 、それぞれ1つの冷却される中間板が配置されており、この中間板は、アルミニ ウム板AP1、AP2として構成されている。アルミニウム板AP1、AP2に 冷却水通路が加工されており、これらの冷却水通路は、アクチュエータ保持体A H1、AH2の冷却水通路に結合されている。加えてアルミニウム板AP1、A P2は、通過部を有し、これらの通過部を介して弁アクチュエータVAの差込み 装置は、押し抜き格子の押し抜き格子接続部に接続されている。押し抜き格子は 、それぞれ多機能合成物質部分内に射出成形されており、かつシリンダヘッドの 弁アクチュエータVAとそれに所属のアクチュエータ制御装置AS1、AS2と の間の結合部をなしている。 アルミニウム板AP1、AP2、多機能合成物質及びアクチュエータ制御装置 は、それぞれカバーによって囲まれる。カバーは、合成物質から製造されており 、かつ乗用車製造業者のデザイン支持体として使われる。カバーは、それぞれ1 つのインターフェースを有し、このインターフェースを介してアクチュエータ制 御装置AS1、AS2は、CANデータバスDBによって、機関制御装置MS、 機関センサS及びオットー機関の電源UBに接続されている。CAN(コントロ ールエリアネットワーク)データバスDBは、高速データ伝送のために使われ、 かつ自動車における使用に対して特別に開発されている。 図において概略的な表示で、電磁弁制御による6シリンダオットー機関のため の機関制御装置MS及び2つのアクチュエータ制御装置AS1、AS2の配置が 示されている。アクチュエータ制御装置AS1、AS2と機関制御装置MSとの 間の完全なデータ交換は、CANデータバスDBを介して行われる。 機関制御装置MSは、なるべくシステム機能の経過を制御し又は調整し、これ らのシステム機能は、同様な(6シリンダの場合に一部6重に存在する)構成群 の正確な共同動作に基づいており、又はオットー機関の種々の構成群(噴射、点 火)の共同作用に基づいている。これらのシステム機能は、例えば点火順序、弁 の動作サイクル及び燃料噴射に関する。 これらのシステム機能を成し遂げるために機関制御装置MSは、複数の機関セ ンサSに接続されている。もっとも重要なものは、クランク回転速度及びクラン ク回転角を認識するセンサである。 アクチュエータ制御装置AS1、AS2は、アクチュエータの基本機能を制御 し又は調整し、これらのアクチュエータは、それぞれのシリンダヘッドに付属し ている。これらの基本機能は、機関制御装置MSの予定にしたがって、アクチュ エータ制御装置AS1、AS2によって行われ、かつ弁アクチュエータVA及び 別のアクチュエータ、例えば燃料噴射を行う電磁弁及び点火プラグに関する。 オットー機関の弁の動作サイクルのために、電磁弁制御を行う弁アクチュエー タVAは、機関制御装置MSの予定にしたがってアクチュエータ制御装置AS1 、AS2によって制御される。機関制御装置MSの予定は、24の弁アクチュエ ータVAの開き磁石及び閉じ磁石がオットー機関の6つのシリンダの入口弁及び 出口弁を操作するときの時点を示すことにある。最適な時点は、クランク軸回転 速度及びクランク軸回転角、負荷状態及び機関温度に依存して、機関制御装置M Sによって判定される。 アクチュエータ制御装置AS1、AS2は、それぞれの弁アクチュエータVA のために、例えば燃焼室圧力に抗してガス交換弁を開くために、又はできるだけ 0m/sの速度でシリンダヘッドの弁座に引っ張るため、消費しなければならな い電流の強さを制御する。この制御のためにそれぞれの弁アクチュエータVA内 に、弁アクチュエータVAにおいて開き 磁石と閉じ磁石の間の接極子の正確な位置を決めることができる装置が配置され ている。 オットー機関の燃料噴射のために、燃料噴射を抑圧するために燃料ポンプと燃 料噴射装置の間に配置された電磁弁は、機関制御装置MSの予定にしたがって、 同様にアクチュエータ制御装置AS1、AS2によって制御される。機関制御装 置MSは、燃料噴射の開始と期間を決める。噴射経過又は場合によっては予備又 は後続噴射は、アクチュエータ制御装置AS1、AS2によって制御される。ア クチュエータ制御装置AS1、AS2は、電流経過において電磁弁の支障ない機 能を監視する。 オットー機関の点火装置は、交流点火として構成されており、イオン電流を判 定する装置と組合わされている。正確な点火順序のためにアクチュエータ制御装 置AS1、AS2は、機関制御装置MSから指示を受け、このアクチュエータ制 御装置AS1、AS2は、次のものとして6シリンダオットー機関の点火プラグ を点火する。 点火プラグの点火は、それぞれのアクチュエータ制御装置AS1、AS2によ ってトリガされる。その際、イオン電流は、点火時点をできるだけ上死点後の近 くに移すため、かつ場合によっては生じるノッキング信号を検出するために、ア クチュエータ制御装置AS1、AS2によって利用される。加えて点火火花の強 さは、アクチュエータ制御装置AS1、AS2によって回転速度に依存して制御 される。クランク軸回転速度及びクランク軸回転角に関してそのために必要な情 報は、機関制御装置MSからデータバスDBを介して再びアクチュエータ制御装 置によって受取られる。 1つのシリンダにおけるイオン電流測定によって点火の故障が検出されると、 当該のアクチュエータ制御装置AS1、AS2によって電磁弁が遮断され、した がって触媒を保護するためにこのシリンダのための燃料供給が阻止される。 機関制御装置MSによって、負荷認識又はラムダ制御のような別の機 能が引受けられる。加えて機関制御装置MSに、速度制御装置及び回転速度制限 のような特殊機能が統合されている。その他に機関制御装置MSによって診断機 能が引受けられる。 機関制御装置MS及びアクチュエータ制御装置AS1、AS2は、オットー機 関の個々の部品の故障のために、特殊な緊急動作特性を備えている。その際、オ ットー機関の少なくとも短期的な引続き動作が可能なようにし、又は自動車の触 媒のような部品は、損傷を防止されるようにする。 電磁弁制御を行う弁アクチュエータVAの故障の際、緊急動作特性の枠内にお いて、当該のシリンダヘッドの3つのシリンダの燃料噴射は阻止される。自動車 は、この場合、3つのシリンダだけによって駆動される。機関制御装置MSは、 この場合のために特殊点火特性曲線を利用する。 機関制御装置MSとアクチュエータ制御装置AS1、AS2との間のデータ伝 送の故障の場合、弁の動作サイクル、燃料噴射及び点火のためにアクチュエータ 制御装置AS1、AS2に、独自の特性曲線が利用される。そのためにアクチュ エータ制御装置AS1、AS2の間のデータ伝送は、動作可能でなければならな い。加えてアクチュエータ制御装置AS1、AS2は、クランク軸回転速度及び クランク軸回転角を検出するために、CANデータバスDBから独立したセンサ との接続部を有する。オットー機関の通常動作において、クランク軸回転速度及 びクランク軸回転角を検出するために機関制御装置MS及びアクチュエータ制御 装置AS1、AS2に供給されるセンサの信号は、比較され、かつ同期化される 。 機関制御装置MSへのシステム機能及びアクチュエータ制御装置AS1、AS 2への基本機能の前記の分配は、オットー機関の確実な動作を可能にし、その際 、アクチュエータ制御装置AS1、AS2は、これらによって制御されるアクチ ュエータへの有利な近さを有し、かつデータ バスDBによるアクチュエータ制御装置AS1、AS2への機関制御装置の指示 の急速な伝送が保証されている。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) F02D 45/00 374 F02D 45/00 374C 380 380 (72)発明者 ブレウ,グンテル ドイツ連邦共和国 デー―90491 ニユル ンベルク ビスマルクシユトラーセ2 (72)発明者 アルベルテル,ギユンテル ドイツ連邦共和国 デー―90409 ニユル ンベルク ルーデンツシユトラーセ12 (72)発明者 フリーエル,ヴエルネル ドイツ連邦共和国 デー―92237 ズルツ バツハ―ローゼンベルグ シユテルンシユ タインヴエーク8 (72)発明者 グラマン,マテイアス ドイツ連邦共和国 デー―91233 ノイン キルヒエン ロイツエンベルゲルシユトラ ーセ2 (72)発明者 ヘテイツヒ,ゲルハルト ドイツ連邦共和国 デー―90599 デイー テンホーフエン マルテイン―レンツ―シ ユトラーセ8 (72)発明者 ヴイーデマン,ヴエルネル ドイツ連邦共和国 デー―91074 ヘルツ オーゲナウラツハ フランケンシユトラー セ17 (72)発明者 テイール,ヴオルフガング ドイツ連邦共和国 デー―85095 デンケ ンドルフ ロイレンテイウスシユトラーセ 4 (72)発明者 マウテ,クルト ドイツ連邦共和国 デー―71067 ジンデ ルフインゲン ヒルシユシユトラーセ31 (72)発明者 クレツチユメル,ホルスト ドイツ連邦共和国 デー―71397 ロイテ ンバツハ ブリユールシユトラーセ 21 /1 (72)発明者 シエンク,ユルゲン ドイツ連邦共和国 デー―73095 アルベ ルスハウゼン ヴオルフハルデンヴエーク 22/3

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1.少なくとも2つのシリンダヘッド、1つの機関制御装置(MS)、及び電磁 弁制御を行うアクチュエータ(VA)を有する、内燃機関の制御方法において、 内燃機関のそれぞれのシリンダヘッドに、電磁弁制御を行うアクチュエータ(V A)を制御する分離したアクチュエータ制御装置(AS1,AS2)が付属して おり、かつアクチュエータ制御装置(AS1,AS2)が、データバス(DB) を介して機関制御装置(MS)に接続されていることを特徴とする、内燃機関の 制御方法。 2.内燃機関のそれぞれのシリンダヘッドが、電磁弁制御を行うアクチュエー タ(VA)の他に、別のアクチュエーを有し、これら別のアクチュエータが、シ リンダヘッドのアクチュエータ制御装置(AS1,AS2)から制御されること を特徴とする、請求項1に記載の方法。 3.機関制御装置(MS)によって、とくに内燃機関の個々の構成群の共同動 作が制御されることを特徴とする、請求項1及び2に記載の方法。 4.アクチュエータ制御装置(AS1,AS2)によって、電磁弁制御を行う アクチュエータ(VA)の機能、及び別のアクチュエータの機能が制御されるこ とを特徴とする、前記請求項の1つに記載の方法。 5.機関制御装置(MS)からアクチュエータ制御装置(AS1,AS2)に 、電磁弁制御を行うアクチュエータ(VA)の機能及び別のアクチュエータの機 能を制御する予定が与えられることを特徴とする、前記請求項の1つに記載の方 法。 6.機関制御装置(MS)が、アクチュエータ制御装置(AS1,AS2)の 1つに統合されていることを特徴とする、前記請求項の1つに記載の方法。 7.データバス(DB)としてCANバスが利用されることを特徴とする、前 記請求項の1つに記載の方法。 8.内燃機関の機関センサ(S)が、機関制御装置(MS)に接続されており 、かつ機関制御装置(MS)によってセンサデータが、データバス(DB)を介 してアクチュエータ制御装置(AS1,AS2)に転送されることを特徴とする 、前記請求項の1つに記載の方法。 9.アクチュエータ制御装置(AS1;AS2)が、機関制御装置(MS)か ら又は別のアクチュエータ制御装置(AS2;AS1)からセンサデータを受取 ることができることを特徴とする、請求項8に記載の方法。 10.制御装置(AS1,AS2)に、緊急動作特性が付属しており、これら の緊急動作特性によって内燃機関が、障害が生じた際に少なくとも短期的に再び 動作することができることを特徴とする、前記請求項の1つに記載の方法。 11.緊急動作特性を準備するために、内燃機関の機関センサ(S)が、アク チュエータ制御装置(AS1,AS2)に直接接続されることを特徴とする、請 求項10に記載の方法。 12.データバス(DB)及び機関センサ(S)への直接の接続部を介してア クチュエータ制御装置(AS1,AS2)に利用されるセンサデータが、同期化 されることを特徴とする、前記請求項の1つに記載の方法。 13.電磁弁制御を行う少なくとも1つのアクチュエータの故障の際に、当該 のシリンダに対する燃料供給が、所属のアクチュエータ制御装置(AS1,AS 2)によって抑圧されることを特徴とする、前記請求項の1つに記載の方法。 14.アクチュエータ制御装置(AS1,AS2)と機関制御装置(MS)と の間の接続部の故障の際に、電磁弁制御を行うアクチュエータ(VA)及び相応 するシリンダの別のアクチュエータの機能を制御する機関制御装置(MS)の予 定が、アクチュエータ制御装置(AS1,AS2)によって、それぞれのアクチ ュエータ制御装置(AS1,AS2)にお いて導き出されかつ少なくともクランク軸回転速度に依存する特性曲線から取出 されることを特徴とする、前記請求項の1つに記載の方法。
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