JP2001515558A - 内燃機関の無端伝動機構の監視方法と装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 内燃機関（１）の無端伝動機構（６）の不所望な伸びを監視するために、クランク軸（８）に対する軸（５）の位相位置に依存して、軸（５，８）の相対的な回転にもかかわらず、所望な設定燃料量が噴射されるように燃料噴射の持続時間（ｔＤ_korr）を決定することを提案する。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関の無端伝動機構の監視方法と装置 本発明は、請求項１の上位概念に記載した内燃機関の無端伝動機構を監視する ための方法と装置に関する。 この種の方法はドイツ連邦共和国特許第１９５０３４５７号公報によって知ら れている。自動車エンジンのタイミングチェーンの摩耗を監視するために、クラ ンク軸側のチェーンホイール（スプロケット）とカム軸側のチェーンホイールで 、両チェーンホイールの相対的な位相位置に関する信号を非接触式に測定し、内 燃機関の運転中に実際に検出されたこの実際位相位置を、予め設定した設定値と 比較し、ずれがある場合に、チェーンの許容されない伸びを示す信号を出力する ことが提案されている。この方法により、チェーンの均一な伸びと単一チェーン リンク損傷による伸びに関するタイミングチェーンの許容されないほど大きな摩 耗が適切な時期に認識される。場合によっては不要である、用心のためのチェー ンの交換が回避され、本当に必要なときにのみタイミングチェーンが交換される 。タイミングチェーンの伸びによって生じるエンジン運転に対する影響が生じな い。 このようなタイミングチェーンの伸びと関係なく、内燃機関の個々のシリンダ 内に噴射される燃料量をコンピュータで制御して決定することが知られている。 この内燃機関は例えばドイツ連邦共和国特許第４４１２０２０号公報から判るよ うに、カム軸を駆動するクランク軸に対するカム軸の相対的な位相位置を制御し て変更するための装置を備えている。カム軸調節装置と、調節可能なカム軸の角 度位置を検出するための方法はドイツ連邦共和国特許出願公開第４４４０６５６ 号公報に記載されている。この場合、エンジンの始動中に、最初に点火されるシ リンダが設定されたシリンダ点火順序から検出され、カム軸の角度位置が検出お よび演算され、噴射制御パラメータや燃料制御パラメータを決定するために、こ の情報がエンジン制御装置によって使用のために記憶されるかまたは伝送される 。 本発明の根底をなす課題は、内燃機関の無端伝動機構の伸びによって生じる、 エンジン運転に対する不所望な影響を充分に回避する、冒頭に述べた方法と装置 を提供することである。 この課題は請求項１記載の方法によって解決される。この方法は実質的に、無 端伝動機構の伸びていない状態から出発して、内燃機関に付設された制御コンピ ュータにおいて、機能モジュールの特性マップから、燃料分与装置のためのデー タ値が検出され、このデータ値が検出されたセンサ信号の少なくとも一つに依存 しており、このデータ値が特性マップ依存性により、内燃機関のガス交換制御装 置に対する設定された関係を有することを特徴とする。これにより、特性マップ に依存する内燃機関の運転点で、燃料分与装置がデータ値に従って設定燃料量を 分与するように操作される。更に、制御コンピュータの他の機能モジュールにお いて、位相位置信号に依存して、このデータ値の補正値が決定され、このデータ 値に重ね合わされ、それによって補正された値が求められる。これは、伸びが存 在し設定データ値を保持するときに生じ所望のエンジン回転からずれることにな る想像上の燃料量が、最適なエンジン回転のために予め設定された設定燃料量の 値に補正されることによって達成される。従って、本発明による方法では、無端 伝動機構の伸びのために燃料噴射とガス交換制御との間の関係で生じる適合の誤 りを除去する。この方法は、火花点火式内燃機関にも自己発火内燃機関にも適用 可能であり、更に無端伝動機構の種類を問わない。本方法は、自己発火式の直接 噴射式内燃機関の場合に、特に有利に適用可能である。特に、カム軸によって操 作されるポンプーノズルー要素を備え、このカム軸かガス交換制御装置を操作す る内燃機関の場合に有利に適用可能である。 本方法は、内燃機関のすべてのシリンダにとって共通の１個の噴射ポンプが無 端伝動機構によって操作される、すなわち無端伝動機構が少なくとも３個のホイ ールを経て案内されるときにも、有利に適用可能である。 請求項１記載の方法によって内燃機関の無端伝動機構を監視するための装置は 請求項５に記載されている。 本発明の有利な実施の形態は従属請求項に記載されている。例えば、データ値 が燃料噴射の開始のための値と持続時間のための値の形で検出されると有利であ る。燃料噴射の開始のためのデータ値を維持しながら、燃料噴射の持続時間のた めの補正値だけを求めるときには、方法をきわめて簡単に実施可能である。 更に、想像上の燃料量が制御コンピュータ内で演算規則によって決定され、目 標燃料量との比較によって演算された燃料量の差によって、この持続時間のため の補正値が決定されると有利である。それによって、好ましくは、本方法のため に既存の信号だけが用いられ、この信号から必要な補正が演算され、確定するの にコストのかかる特性マップからの補正されたデータ値の読出しが不要である。 本発明の他の効果および特徴は、次に図に基づいて詳しく説明する実施の形態 から明らかである。 図１は概略的な系統図、そして 図２は時間的な経過を示すための概略的なグラフである。 内燃機関１はシリンダヘッド２内に、異なるカム３，４を有する回転可能に支 承された軸５を備えている。この軸は無端伝動機構６を介して、クランクケース ７に回転可能に支承されたクランク軸８によって駆動される。 例えばベルト伝動機構として形成された無端伝動機構６は軸５，８に付設され たホイール９，１０を介して回転する。 クランク軸８は連接棒１１によって、シリンダ１２内で上下動するピストン１ ３に連結されている。 シリンダ１２の上方には燃焼室１４が形成されている。この燃焼室には、往復 弁として形成されたガス交換制御装置１５と、燃料分与装置１６の一部として形 成された燃料用噴射ノズル１７が付設されている。燃料分与装置１６は更に、ポ ンプ１８と電磁弁１９と管路２０を含んでいる。この管路はポンプ１８によって 供給され圧縮された燃料を噴射ノズル１７に導く。 ホイール９とホイール１０にはそれぞれ、信号Ｓ９，Ｓ１０を得るためのセン サ３０または３１が付設されている。この信号は全体を３２で示した制御コンピ ュータに供給される。この制御コンピュータは後述する複数の機能モジュールを 含んでいる。機能モジュール３３内で、例えば信号Ｓ１０、負荷信号Ｌ、温度信 号Ｔ等のような供給された複数のパラメータに基づいて、データ値ｔＳ，ｔＤが 特性マップＫＦから決定される。このデータ値は値ｔＳの形でスタート時点、す なわち噴射ノズル１７による実際の燃料噴射の開始を定め、値ｔＤは時間、すな わちこの実際の燃料噴射の持続時間を設定する。 内燃機関１の運転中、このデータ値ｔＳ，ｔＤはガス交換制御装置１５と燃料 分与装置１６に対して、特性マップに依存する設定された関係を有する。という のは、軸５のカム３または４が無端伝動機構６を介してクランク軸８の作動に固 定連関しているからである。このクランク軸は更に、その回転によって、ピスト ン１３およびその運動に対して、回転に関する設定された関係を有する。この設 定された関係の時間的な順序について、図２に基づいて詳しく説明する。図２は その上側の部分に、カム３の時間ｔに対するストローク変化Ｈを示している。こ の時間の個所にはクランク角も記入することができる。図２の下側の範囲には、 供給カムとも呼ばれるこのカム３について、時間ｔに対する速度変化Ｖが記入さ れている。角Ａ，Ｂ，Ｃによって示した、全体として三角形の供給の経過が認め られる。特に、信号Ｓ１０に依存して、機能モジュール３３の所定の特性マップ 範囲から対のデータ値ｔＳ，ｔＤが読み出され、電磁弁１９に供給される。時点 ｔＳで電磁弁１９が開放するので、燃料噴射が始まる。この場合、排出される燃 料の量は持続時間ｔＤによって決定される。すなわち、時点ｔＥでの燃料噴射終 了は時点ｔｓでの開始と時間ｔＤによって定められる。それによって、噴射され る燃料の量ＭＫＳは曲線Ａ₁，Ａ₂，Ｂ₁，Ｃ₂，Ｃ₁によって決定される。すなわ ち、燃料の噴射量はこの曲線によって定められた面積に一致する。図２の垂直な 線ＯＴは、内燃機関１の所定の運転範囲でのピストン１３の上死点の時点を示し ている。 他の機能モジュール３４には、内燃機関の作動中常に信号Ｓ９，Ｓ１０が供給 される。この機能モジュール３４には、両軸５，８の相対的な位相位置ＰＨＩの ための設定値が記憶されている。内燃機関１の運転中、無端伝動機構７の不所望 な伸びが生じると、この伸びのために両軸５，８の相対位置が変化する。この相 対位置の変化は三角形ＡＢＣを“遅い”方向に移動させることになる。従って、 図２では、曲線Ａ’，Ｂ’，Ｃ’に沿った速度経過が生じる。 データ値ｔＳ，ｔＤが変化しない場合、この移動に基づいて、燃料量ＭＫＳの 不所望な変化が生じることが容易に判る。この想像上の燃料量ＭＫＳ’は、曲線 Ａ₁，Ａ’₂，Ｃ’₂，Ｃ₁の下方の面積によって表される。この想像上の燃料量Ｍ ＫＳ’は、非対称の曲線に基づいて、予め設定された設定燃料量ＭＫＳよりも少 ない。すなわち、不所望な不整合（ミスマッチ）が生じる。この不整合を避ける ために、機能モジュール３４に一体化された比較器が常に信号Ｓ９とＳ１０を比 較し、設定値からずれているときには、実際の相対的な位相位置ＰＨＩに対応す る補正信号ＫＳを、制御コンピュータ３２の他の機能モジュール３５に与える。 この機能モジュール３５には、機能モジュール３３の特性マップＫＦから読み出 されたデータ値ｔＳ，ｔＤが供給される。そこに格納された演算規定によって、 設定燃料量ＭＫＳが対のデータ値ｔＳ，ｔＤと知られている変化Ｖに基づいて、 時間Ｔにわたって算出される。更に、この機能モジュール３５内で補正信号ＫＳ に基づいて、想像上の燃料量ＭＫＳ’が算出される。この機能モジュール３５で は更に、補正信号ＫＳに基づいて、想像上の燃料量ＭＫＳ’が算出される。この 燃料量は不所望な伸びによって、値ｔＳ，ｔＤを保持しながら生じる。ＭＫＳと ＭＫＳ’の演算比較によって、燃料量の誤差が決定され、続いてデータ値ｔＤか 補正値と重ねられ、それによって燃料噴射の補正された時間ｔＤ_korrが生じ、燃 料噴射を維持しながら時点ｔＳで燃料量の誤差が補正される。本実施の形態では 、Ｂ’の方への頂点Ｂの移動は、意図する設定燃料量ＭＫＳに対する想像上の燃 料量ＭＫＳ’の低減を意味する。従って、データ値ｔＳを保持した状態で、補正 された時間ｔＤ_korrはｔＤよりも大きい。噴射時間が長くなるので、補正された 燃料量ＭＫＳを示す曲線は、燃料噴射の終了ｔＥ_korrまで、角Ｃ’_korrとｔＤ_{ko rr} によって示される。 前述の実施の形態と異なり、勿論、データ値ｔＤの代わりに、燃料噴射ｔＳの 開始を変えることかでき、同様にｔＳ，ｔＤの補正の組み合わせが考えられる。 良好な理解のために別々に示した機能ユニット、すなわちポンプ１８，噴射ノズ ル１７、電磁弁１９および管路２０は、１つのポンプ−ノズル−構造ユニットに 一体化可能である。 図２に示した、ピストン−ＯＴと噴射カムの関係は、既に前に述べたように、 内燃機関１の所定の運転点の一例である。頂点Ｂは特性マップに依存して、時間 的にピストン−ＯＴの近くにまたはこの時点の後にあってもよい。後者の場合、 そのとき生じる燃料量ＭＫＳは、傾斜側面Ｂ，ＣまたはＢ’，Ｃ’の下方の面積 によって決まる。

【手続補正書】特許法第１８４条の８第１項 【提出日】平成１１年１月１３日（１９９９．１．１３） 【補正内容】 １．内燃機関（１）の無端伝動機構（６）が少なくとも２個のホイール（９，１ ０）を介して回転し、このホイールにそれぞれ、信号（Ｓ９，Ｓ１０）を発生 するためのセンサ（３０，３１）が付設され、この信号からホイール（９，１ ０）の相対的な位相位置（ＰＨＩ）が検出され、実際の位相位置が設定値から ずれているときに、無端伝動機構（６）の伸びを示す信号（ＫＳ）が発生する 、内燃機関の無端伝動機構を監視する方法において、 内燃機関（１）に制御コンピュータ（３２）が付設され、この制御コンピュ ータが一方の機能モジュール（３３）において特性マップ（ＫＦ）から、特に センサ信号（Ｓ１０）に依存して燃料分与装置（１６）のためのデータ値（ｔ Ｓ，ｔＤ）を決定し、このデータ値（ｔＳ，ｔＤ）が内燃機関（１）のガス交 換制御装置（１５）に対して、特性マップに依存する設定された関係を有し、 それによって内燃機関（１）の特性マップに依存する運転点で、燃料分与装置 （１６）がデータ値（ｔＳ，ｔＤ）に従って設定燃料量（ＭＫＳ）を分与する ように操作され、 他の機能モジュール（３４）内でセンサ信号（Ｓ９，Ｓ１０）に依存してデ ータ値（ｔＳ，ｔＤ）のための補正信号（ＫＳ）が決定され、続いて一方の機 能モジュール（３３）で検出されたデータ値（ｔＳ，ｔＤ）が加工されて補正 された値（ｔＤ_korr）となり、それによって無端伝動機構（６）の伸びによっ て生じ設定燃料量（ＭＫＳ）からずれた想像上の燃料量（ＭＫＳ’）が、設定 燃料量（ＭＫＳ）の値に補正され、燃料量が無端伝動機構（６）によって駆動 されるカム駆動装置（３）によって供給されることを特徴とする方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．内燃機関（１）の無端伝動機構（６）が少なくとも２個のホイール（９，１ ０）を介して回転し、このホイールにそれぞれ、信号（Ｓ９，Ｓ１０）を発生 するためのセンサ（３０，３１）が付設され、この信号からホイール（９，１ ０）の相対的な位相位置（ＰＨＩ）が検出され、実際の位相位置が設定値から すれているときに、無端伝動機構（６）の伸びを示す信号（ＫＳ）が発生する 、内燃機関の無端伝動機構を監視する方法において、 内燃機関（１）に制御コンピュータ（３２）が付設され、この制御コンピュ ータが一方の機能モジュール（３３）において特性マップ（ＫＦ）から、特に センサ信号（Ｓ１０）に依存して燃料分与装置（１６）のためのデータ値（ｔ Ｓ，ｔＤ）を決定し、このデータ値（ｔＳ，ｔＤ）が内燃機関（１）のガス交 換制御装置（１５）に対して、特性マップに依存する設定された関係を有し、 それによって内燃機関（１）の特性マップに依存する運転点で、燃料分与装置 （１６）がデータ値（ｔＳ，ｔＤ）に従って設定燃料量（ＭＫＳ）を分与する ように操作され、 他の機能モジュール（３４）内でセンサ信号（Ｓ９，Ｓ１０）に依存してデ ータ値（ｔＳ，ｔＤ）のための補正信号（ＫＳ）が決定され、続いて一方の機 能モジュール（３３）で検出されたデータ値（ｔＳ，ｔＤ）が加工されて補正 された値（ｔＤ_korr）となり、それによって無端伝動機構（６）の伸びによっ て生じ設定燃料量（ＭＫＳ）からずれた想像上の燃料量（ＭＫＳ'）が、設定 燃料量（ＭＫＳ）の値に補正されることを特徴とする方法。 ２．データ値（ｔＳ，ｔＤ）が燃料噴射の開始のための値（ｔＳ）と持続時間の ための値（ｔＤ）の形で検出されることを特徴とする請求項１記載の方法。 ３．制御コンピュータ（３２）内で、噴射の持続時間のデータ値（ｔＤ）のため の補正値だけが決定されることを特徴とする請求項１または２記載の方法。 ４．制御コンピュータ（３２）内で演算規則によって想像上の燃料量（ＭＫＳ’ ）が前もって演算され、この想像上の燃料量が、設定燃料量（ＭＫＳ）のデー タ値（ｔＳ，ｔＤ）を保持する際に、伸びによって生じ、想像上の燃料量が設 定燃料量（ＭＫＳ）と比較され、この燃料量の差から、持続時間（ｔＤ）のた めの実際の補正値が演算されることを特徴とする請求項３記載の方法。 ５．請求項１記載の方法によって内燃機関（１）の無端伝動機構（６）を監視す るための装置において、一方のホイール（１０）が内燃機関（１）のクランク 軸（８）に付設され、他方のホイール（９）が互いに異なるカム（３，４）を 備えた軸（５）に付設され、この軸が一方のホイール（１０）によって駆動さ れ、ガス交換制御装置（１５）と燃料分与装置（１６）を周期的に操作するこ とを特徴とする装置。 ６．燃料分与装置（１６）がカムで操作されるポンプ（１８）と燃料噴射ノズル （１７）を備え、ポンプ（１８）とノズル（１７）の間の流路に、データ値（ ｔＳ，ｔＤ，ｔＤ_korr）に依存して操作される遮断機構が設けられていること を特徴とする請求項５記載の装置。