JP2002089329A - 内燃機関の運転方法および装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 内燃機関特にガソリン直接噴射内燃機関のの
運転方法および装置を改善する。 【解決手段】 １つの運転方式が選択され、およびこの
運転方式に対する空燃比の限界を保持しながら内燃機関
の要求トルクを形成可能であるときにのみこの運転方式
が可能化される、少なくとも２つの運転方式で運転され
る内燃機関の運転方法および装置が提案される。この場
合、この運転方式に対する空燃比の限界における最大可
能トルクが決定されかつ要求トルクと比較される。最大
可能トルクを超えた場合にこの運転方式に対する可能化
信号がリセットされる。高いトルク要求においてλ限界
を少なくとも持続して下回っている場合、定常希望トル
クとして、この運転状態において実際に設定されるべき
目標トルクが使用される。
運転方法および装置を改善する。 【解決手段】 １つの運転方式が選択され、およびこの
運転方式に対する空燃比の限界を保持しながら内燃機関
の要求トルクを形成可能であるときにのみこの運転方式
が可能化される、少なくとも２つの運転方式で運転され
る内燃機関の運転方法および装置が提案される。この場
合、この運転方式に対する空燃比の限界における最大可
能トルクが決定されかつ要求トルクと比較される。最大
可能トルクを超えた場合にこの運転方式に対する可能化
信号がリセットされる。高いトルク要求においてλ限界
を少なくとも持続して下回っている場合、定常希望トル
クとして、この運転状態において実際に設定されるべき
目標トルクが使用される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関、特にガ
ソリン直接噴射内燃機関の運転方法および装置に関する
ものである。
ソリン直接噴射内燃機関の運転方法および装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ガソリン直接噴射内燃機関は少なくとも
２つの運転方式で運転され、少なくとも１つの可能化信
号に従ってこれらの２つの運転方式間で切換が行われ
る。この場合、運転方式として、特に均質燃焼運転およ
び成層燃焼運転が挙げられる。このような方法が例えば
ドイツ特許公開第１９８５０５８４号から既知である。
運転方式は、運転方式特性曲線に基づき、内燃機関の運
転状態の関数として選択される。さらに、実際の運転方
式に対する可能化信号は、特に、この運転方式において
空燃比に対する所定の限界（λ限界値）を保持しながら
要求トルクを発生可能でないときにリセットされる（お
よび他の運転方式への切換が行われる）。すなわち、例
えばこのような場合に、実際の運転方式「成層燃焼運
転」において、その運転方式「成層燃焼運転」に対する
可能化信号がリセットされ、そして例えば均質燃焼運転
に切り換えられる。
２つの運転方式で運転され、少なくとも１つの可能化信
号に従ってこれらの２つの運転方式間で切換が行われ
る。この場合、運転方式として、特に均質燃焼運転およ
び成層燃焼運転が挙げられる。このような方法が例えば
ドイツ特許公開第１９８５０５８４号から既知である。
運転方式は、運転方式特性曲線に基づき、内燃機関の運
転状態の関数として選択される。さらに、実際の運転方
式に対する可能化信号は、特に、この運転方式において
空燃比に対する所定の限界（λ限界値）を保持しながら
要求トルクを発生可能でないときにリセットされる（お
よび他の運転方式への切換が行われる）。すなわち、例
えばこのような場合に、実際の運転方式「成層燃焼運
転」において、その運転方式「成層燃焼運転」に対する
可能化信号がリセットされ、そして例えば均質燃焼運転
に切り換えられる。
【０００３】この可能化はトルク比較を介して形成され
る。運転方式に対して適用されるλ限界値（成層燃焼運
転に対して最小値）が設定され、このλ限界値から最小
ないし最大λ効率が導かれる。同様に、この運転方式に
おいて設定されるべき空気充填量（目標充填量）に対し
て、運転方式に固有の、回転速度の関数としての特性曲
線群から最適トルクが導かれる。この場合、この特性曲
線群には所定の標準条件に対して空燃比に関してもデー
タが与えられているので、上記のλ効率はλ値が標準値
から所定の偏差を有している場合におけるトルクの偏差
を表わしている。λ効率を最適トルクと結合することに
より、運転方式に対する最小ないし最大可能トルクが形
成される。すなわち、最大可能トルクは、希望の目標充
填量および（λ限界の観点から）可能な最大定常燃料供
給量の場合に得られるトルクを示す。要求目標トルクが
この最大可能トルクと比較される。要求目標トルクが最
大可能トルクを下回っている場合、存在する運転方式に
対して所定のλ限界内で要求トルクを形成することがで
きるので、この運転方式は可能化されたままである。
る。運転方式に対して適用されるλ限界値（成層燃焼運
転に対して最小値）が設定され、このλ限界値から最小
ないし最大λ効率が導かれる。同様に、この運転方式に
おいて設定されるべき空気充填量（目標充填量）に対し
て、運転方式に固有の、回転速度の関数としての特性曲
線群から最適トルクが導かれる。この場合、この特性曲
線群には所定の標準条件に対して空燃比に関してもデー
タが与えられているので、上記のλ効率はλ値が標準値
から所定の偏差を有している場合におけるトルクの偏差
を表わしている。λ効率を最適トルクと結合することに
より、運転方式に対する最小ないし最大可能トルクが形
成される。すなわち、最大可能トルクは、希望の目標充
填量および（λ限界の観点から）可能な最大定常燃料供
給量の場合に得られるトルクを示す。要求目標トルクが
この最大可能トルクと比較される。要求目標トルクが最
大可能トルクを下回っている場合、存在する運転方式に
対して所定のλ限界内で要求トルクを形成することがで
きるので、この運転方式は可能化されたままである。
【０００４】上記のような運転方式の可能化は、希望の
目標充填量に基づいて行われる。しかしながら、内燃機
関のトルクが主として燃料経路を介して調節される運転
方式が存在する。すなわち、運転方式を可能化するため
の上記の方法は、燃料経路を介して形成されるトルクが
常に空気経路を介して希望されたトルクに対応している
ことを前提としている。しかしながら、燃料経路を介し
て形成されたトルクが空気経路を介して希望されたトル
クから常に偏差を有している場合、この結果定常運転限
界が持続して超えられることになる。これは、例えば、
長時間にわたり燃料経路を介してアイドリング制御によ
りトルク要求の上昇が存在する場合である。この結果、
燃料供給量の上昇により著しくリッチな状態となるの
で、定常λ限界が超えられることになる。この状態は短
時間の動的運転においては確かに許容されるが、この限
界（燃焼限界ともいわれる）を超えた結果すすの形成お
よび／またはミスファイヤの発生を導くので、長時間に
わたっては許容されない。
目標充填量に基づいて行われる。しかしながら、内燃機
関のトルクが主として燃料経路を介して調節される運転
方式が存在する。すなわち、運転方式を可能化するため
の上記の方法は、燃料経路を介して形成されるトルクが
常に空気経路を介して希望されたトルクに対応している
ことを前提としている。しかしながら、燃料経路を介し
て形成されたトルクが空気経路を介して希望されたトル
クから常に偏差を有している場合、この結果定常運転限
界が持続して超えられることになる。これは、例えば、
長時間にわたり燃料経路を介してアイドリング制御によ
りトルク要求の上昇が存在する場合である。この結果、
燃料供給量の上昇により著しくリッチな状態となるの
で、定常λ限界が超えられることになる。この状態は短
時間の動的運転においては確かに許容されるが、この限
界（燃焼限界ともいわれる）を超えた結果すすの形成お
よび／またはミスファイヤの発生を導くので、長時間に
わたっては許容されない。
【０００５】ドイツ特許公開第１９７２８１１２号に、
ガソリン直接噴射内燃機関に対するトルクに基づく制御
装置が記載されている。この場合、絞りのある均質燃焼
運転におけるトルクは、通常の制御装置から既知のよう
に、トルク要求に基づいて空気経路を介して調節されか
つ所定の空燃比（一般には理論空燃比）により燃料噴射
量が設定される。成層燃焼運転に対する条件が存在する
場合、運転方式が切り換えられ、すなわち、運転方式
「成層燃焼運転」が可能化される。この運転方式におい
ては、トルク要求は燃料経路を介して調節され、一方、
絞り弁はほぼ全開である。
ガソリン直接噴射内燃機関に対するトルクに基づく制御
装置が記載されている。この場合、絞りのある均質燃焼
運転におけるトルクは、通常の制御装置から既知のよう
に、トルク要求に基づいて空気経路を介して調節されか
つ所定の空燃比（一般には理論空燃比）により燃料噴射
量が設定される。成層燃焼運転に対する条件が存在する
場合、運転方式が切り換えられ、すなわち、運転方式
「成層燃焼運転」が可能化される。この運転方式におい
ては、トルク要求は燃料経路を介して調節され、一方、
絞り弁はほぼ全開である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】内燃機関、特にガソリ
ン直接噴射内燃機関の運転方法および装置を改善するこ
とが本発明の課題である。
ン直接噴射内燃機関の運転方法および装置を改善するこ
とが本発明の課題である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題は、１つの運転
方式が選択され、およびこの運転方式に対する空燃比の
限界を保持しながら内燃機関の要求トルクを形成可能で
あるときにのみこの運転方式が可能化され、この運転方
式に対する空燃比の限界における最大可能トルクが決定
され、この限界を保持しながら要求トルクを形成可能で
ないときにはこの運転方式に対する可能化信号がリセッ
トされる、少なくとも２つの運転方式で運転される内燃
機関の運転方法において、要求トルクが実際に設定され
るべき目標トルクであることを特徴とする本発明の内燃
機関の運転方法により解決される。
方式が選択され、およびこの運転方式に対する空燃比の
限界を保持しながら内燃機関の要求トルクを形成可能で
あるときにのみこの運転方式が可能化され、この運転方
式に対する空燃比の限界における最大可能トルクが決定
され、この限界を保持しながら要求トルクを形成可能で
ないときにはこの運転方式に対する可能化信号がリセッ
トされる、少なくとも２つの運転方式で運転される内燃
機関の運転方法において、要求トルクが実際に設定され
るべき目標トルクであることを特徴とする本発明の内燃
機関の運転方法により解決される。
【０００８】上記課題はまた、１つの運転方式が選択さ
れ、およびこの運転方式に対する空燃比の限界を保持し
ながら内燃機関の要求トルクを形成可能であるときにこ
の運転方式が可能化され、この運転方式に対する空燃比
の限界における最大可能トルクが決定されかつ要求トル
クと比較され、前記最大可能トルクを超えた場合にこの
運転方式に対する可能化信号がリセットされる、少なく
とも２つの運転方式で運転される内燃機関の運転装置に
おいて、要求トルクが実際に設定されるべき目標トルク
であることを特徴とする本発明の内燃機関の運転装置に
より解決される。
れ、およびこの運転方式に対する空燃比の限界を保持し
ながら内燃機関の要求トルクを形成可能であるときにこ
の運転方式が可能化され、この運転方式に対する空燃比
の限界における最大可能トルクが決定されかつ要求トル
クと比較され、前記最大可能トルクを超えた場合にこの
運転方式に対する可能化信号がリセットされる、少なく
とも２つの運転方式で運転される内燃機関の運転装置に
おいて、要求トルクが実際に設定されるべき目標トルク
であることを特徴とする本発明の内燃機関の運転装置に
より解決される。
【０００９】運転方式、特に成層燃焼運転または内燃機
関が絞りなしに運転されるその他の運転方式の可能化信
号を決定するときに、燃料経路を介してトルク要求を考
慮することにより、長時間にわたり持続する定常運転限
界の超過、したがって発生の可能性のあるすすの形成ま
たは燃焼ミスファイヤが有効に回避される。
関が絞りなしに運転されるその他の運転方式の可能化信
号を決定するときに、燃料経路を介してトルク要求を考
慮することにより、長時間にわたり持続する定常運転限
界の超過、したがって発生の可能性のあるすすの形成ま
たは燃焼ミスファイヤが有効に回避される。
【００１０】定常運転限界を超えたときにのみ、実際要
求トルクが希望の運転方式内でなお形成可能であるかど
うかの検査が行われることが有利である。
求トルクが希望の運転方式内でなお形成可能であるかど
うかの検査が行われることが有利である。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図面に示す実施形
態により詳細に説明する。図１に制御ユニット１０が示
され、制御ユニット１０は、構成要素として、少なくと
も１つの入力回路１２、少なくとも１つのマイクロコン
ピュータ１４、出力回路１６、およびこれらを結合する
通信系統１８を含む。入力回路１２に入力ラインが供給
され、入力ラインを介して、運転変数を表わしまたはそ
れから運転変数を導くことが可能な、対応測定装置から
の信号が供給される。例えば、制御ユニット１０を、加
速ペダル操作度βを表わす変数を決定する測定装置２２
と結合する入力ライン２０と、測定装置２６から出てそ
れを介して機関回転速度Ｎｍｏｔを表わす変数が供給さ
れる入力ライン２４と、制御ユニット１０が、供給され
るべき空気質量流量ｈｆｍを表わす信号を出力する測定
装置３０とそれを介して結合されている入力ライン２８
とが存在する。さらに、その他の運転変数を表わす信号
を測定装置４２ないし４６から供給する入力ライン３６
ないし４０が設けられている。内燃機関の制御において
使用されるこのような運転変数に対する例は、温度変
数、絞り弁位置、排気ガス組成等である。内燃機関を制
御するために、図１に示した実施形態においては、出力
回路１６から、噴射弁５４を制御するための出力ライン
４８ないし５２ならびに電動調節式絞り弁５８を制御す
るための出力ライン５６が出ている。さらに（図面を見
やすくするために図示されていない）点火角が制御され
る。
態により詳細に説明する。図１に制御ユニット１０が示
され、制御ユニット１０は、構成要素として、少なくと
も１つの入力回路１２、少なくとも１つのマイクロコン
ピュータ１４、出力回路１６、およびこれらを結合する
通信系統１８を含む。入力回路１２に入力ラインが供給
され、入力ラインを介して、運転変数を表わしまたはそ
れから運転変数を導くことが可能な、対応測定装置から
の信号が供給される。例えば、制御ユニット１０を、加
速ペダル操作度βを表わす変数を決定する測定装置２２
と結合する入力ライン２０と、測定装置２６から出てそ
れを介して機関回転速度Ｎｍｏｔを表わす変数が供給さ
れる入力ライン２４と、制御ユニット１０が、供給され
るべき空気質量流量ｈｆｍを表わす信号を出力する測定
装置３０とそれを介して結合されている入力ライン２８
とが存在する。さらに、その他の運転変数を表わす信号
を測定装置４２ないし４６から供給する入力ライン３６
ないし４０が設けられている。内燃機関の制御において
使用されるこのような運転変数に対する例は、温度変
数、絞り弁位置、排気ガス組成等である。内燃機関を制
御するために、図１に示した実施形態においては、出力
回路１６から、噴射弁５４を制御するための出力ライン
４８ないし５２ならびに電動調節式絞り弁５８を制御す
るための出力ライン５６が出ている。さらに（図面を見
やすくするために図示されていない）点火角が制御され
る。
【００１２】内燃機関を制御するためにトルク要求が形
成され、この場合、種々の内部および／または外部トル
ク要求が、内燃機関に対する合成トルク要求を形成する
ために調整される。このような要求に対する例は、ドラ
イバからの要求、駆動滑り制御のような外部装置からの
要求等である。トルク要求の変換は、内燃機関の選択さ
れた運転方式においてそれぞれ異なる形で行われる。均
質燃焼運転においては、合成目標トルクは、緩やかに応
答する充填経路と、急速に作用するクランク軸同期経路
とに分割され、この場合、充填経路が主経路でありかつ
定常トルクを設定する。目標トルクから目標充填量が計
算され、目標充填量は絞り弁の設定により調節される。
クランク軸同期経路においては、点火時期および／また
は燃料供給量の調節により希望トルクが動的に調節され
る。
成され、この場合、種々の内部および／または外部トル
ク要求が、内燃機関に対する合成トルク要求を形成する
ために調整される。このような要求に対する例は、ドラ
イバからの要求、駆動滑り制御のような外部装置からの
要求等である。トルク要求の変換は、内燃機関の選択さ
れた運転方式においてそれぞれ異なる形で行われる。均
質燃焼運転においては、合成目標トルクは、緩やかに応
答する充填経路と、急速に作用するクランク軸同期経路
とに分割され、この場合、充填経路が主経路でありかつ
定常トルクを設定する。目標トルクから目標充填量が計
算され、目標充填量は絞り弁の設定により調節される。
クランク軸同期経路においては、点火時期および／また
は燃料供給量の調節により希望トルクが動的に調節され
る。
【００１３】成層燃焼運転においてもまた、合成目標ト
ルクが緩やかに応答する充填経路および急速に作用する
クランク軸同期経路に分割される。ここでは、クランク
軸同期経路が主経路として作用する。損失の理由から絞
り弁はできるだけ大きく開かれているべきであるので、
成層燃焼運転における目標充填量したがって絞り弁の調
節は目標トルクに基づいて行われず、最小必要吸気管負
圧に基づいて行われる。このとき目標トルクは噴射され
るべき燃料質量流量の決定により変換される。同様のこ
とが絞り運転を有する他の運転方式、例えば均質リーン
燃焼運転に対しても適用される。例えばアイドリング制
御のような追加機能からの出力信号は、少なくとも絞り
のない運転においては、急速な経路（燃料経路）に対す
る目標値に切り換えられ、これにより目標トルクを定常
的に変化させ、特に上昇させることができる。
ルクが緩やかに応答する充填経路および急速に作用する
クランク軸同期経路に分割される。ここでは、クランク
軸同期経路が主経路として作用する。損失の理由から絞
り弁はできるだけ大きく開かれているべきであるので、
成層燃焼運転における目標充填量したがって絞り弁の調
節は目標トルクに基づいて行われず、最小必要吸気管負
圧に基づいて行われる。このとき目標トルクは噴射され
るべき燃料質量流量の決定により変換される。同様のこ
とが絞り運転を有する他の運転方式、例えば均質リーン
燃焼運転に対しても適用される。例えばアイドリング制
御のような追加機能からの出力信号は、少なくとも絞り
のない運転においては、急速な経路（燃料経路）に対す
る目標値に切り換えられ、これにより目標トルクを定常
的に変化させ、特に上昇させることができる。
【００１４】実際運転方式の選択は運転方式特性曲線に
より行われ、この場合、回転速度および負荷ないしトル
クの関数として実際運転方式が選択される。所定の運転
状況下においては、この選択に、より高い優先度が与え
られる。この状況とは、選択された運転方式において要
求トルクがλ限界の範囲内で調節可能ではないことであ
る。この場合には、実際運転方式の可能化がリセットさ
れ、すなわち運転方式が禁止されかつ他の運転方式に切
り換えられる。この関係において、可能化信号が形成さ
れ、そして可能化信号は、要求トルクがこの運転方式に
おけるλ限界の範囲内で調節可能なときそれぞれの運転
方式を可能化する値をとる。この信号の形成、したがっ
て運転方式の可能化ないし禁止を、以下に図２に示した
流れ図により詳細に説明する。
より行われ、この場合、回転速度および負荷ないしトル
クの関数として実際運転方式が選択される。所定の運転
状況下においては、この選択に、より高い優先度が与え
られる。この状況とは、選択された運転方式において要
求トルクがλ限界の範囲内で調節可能ではないことであ
る。この場合には、実際運転方式の可能化がリセットさ
れ、すなわち運転方式が禁止されかつ他の運転方式に切
り換えられる。この関係において、可能化信号が形成さ
れ、そして可能化信号は、要求トルクがこの運転方式に
おけるλ限界の範囲内で調節可能なときそれぞれの運転
方式を可能化する値をとる。この信号の形成、したがっ
て運転方式の可能化ないし禁止を、以下に図２に示した
流れ図により詳細に説明する。
【００１５】図２に示した流れ図はプログラムを示し、
このプログラムは制御ユニット１０の計算ユニット内で
実行される。ここで、使用されている構成要素および記
号はプログラム・ステップまたはプログラム部分を示
し、一方、結合ラインは情報の流れを表わす。
このプログラムは制御ユニット１０の計算ユニット内で
実行される。ここで、使用されている構成要素および記
号はプログラム・ステップまたはプログラム部分を示
し、一方、結合ラインは情報の流れを表わす。
【００１６】図２に示したプログラムはガソリン直接噴
射内燃機関の成層燃焼運転のための可能化信号Ｂ＿ＳＣ
ＨＥＮの形成を示す。他の運転方式に対しては対応プロ
グラムおよび対応可能化信号の形成が存在し、この場
合、それぞれの限界値および信号はそれに対応して適合
されるべきである。
射内燃機関の成層燃焼運転のための可能化信号Ｂ＿ＳＣ
ＨＥＮの形成を示す。他の運転方式に対しては対応プロ
グラムおよび対応可能化信号の形成が存在し、この場
合、それぞれの限界値および信号はそれに対応して適合
されるべきである。
【００１７】可能化信号Ｂ＿ＳＣＨＥＮの形成は比較段
１００において行われ、比較段１００において、実際運
転状態におけるλ限界を保持しているときの最大可能ト
ルクＭＩＭＡＸＳＣＨが要求トルクＭＩＥＮＳＣＨ（目
標トルク）と比較される。
１００において行われ、比較段１００において、実際運
転状態におけるλ限界を保持しているときの最大可能ト
ルクＭＩＭＡＸＳＣＨが要求トルクＭＩＥＮＳＣＨ（目
標トルク）と比較される。
【００１８】トルク比較１００の基礎となる最大トルク
ＭＩＭＡＸＳＣＨは、結合段１２４（乗算段）におい
て、成層燃焼運転に対する最適トルクＭＩＯＰＴＳＣＨ
および最小可能λ値に対するλ効率ＥＴＡＬＡＭＳＣＨ
から形成される。λ効率は、効率特性曲線群１２６から
最小可能λ変数λＭＩＮＳＣＨに基づいて形成され、一
方、最適トルクは、特性曲線群１２８から機関回転速度
ＮＭＯＴおよび目標充填量ＲＬＳＯＬＬの関数として決
定される。他の運転方式においては、他の特性曲線群、
特性曲線および変数が使用される。
ＭＩＭＡＸＳＣＨは、結合段１２４（乗算段）におい
て、成層燃焼運転に対する最適トルクＭＩＯＰＴＳＣＨ
および最小可能λ値に対するλ効率ＥＴＡＬＡＭＳＣＨ
から形成される。λ効率は、効率特性曲線群１２６から
最小可能λ変数λＭＩＮＳＣＨに基づいて形成され、一
方、最適トルクは、特性曲線群１２８から機関回転速度
ＮＭＯＴおよび目標充填量ＲＬＳＯＬＬの関数として決
定される。他の運転方式においては、他の特性曲線群、
特性曲線および変数が使用される。
【００１９】トルク比較１００の基礎となる要求トルク
ＭＩＥＮＳＣＨは、通常は（スイッチング素子１０２の
実線位置参照）空気経路を介しての定常希望トルクＭＩ
ＳＯＬＬＬＵＦＴを示す。上記のように、ある使用例に
おいては、この方法は、所定の好ましくない状況のもと
では、定常燃焼限界の長時間にわたる超過、したがって
すすの形成またはミスファイヤの発生を導く可能性があ
ることが示された。これを回避するために、所定の条件
下においては、スイッチング素子１０２が破線位置に切
り換えられ、これにより比較１００の基礎となるトルク
要求信号ＭＩＥＮＳＣＨは燃料経路に対する要求信号Ｍ
ＩＳＯＬＬＫＲから形成される。これは、所定の運転状
態においては、例えばアイドリング制御のような追加機
能が燃料経路に対するトルク要求信号に例えば加算さ
れ、これによりトルク要求信号を上昇させるので、空気
経路上で要求されるトルクとは異なることがある。高い
トルク要求における定常λ限界値の長時間にわたる超過
が検出されたとき、スイッチング素子１０２は切り換え
られる。このために、比較段１０４において、成層運転
における最小可能λ値λＭＩＮＳＣＨが、成層運転にお
ける目標λ限界値λＳＣＨ、すなわちトルク構造から動
的に可能な範囲に制限された目標λと比較される。目標
λ限界値が最小値を下回っている場合、比較段１０４か
ら信号が発生され、信号はＡＮＤ結合１０６に供給され
る。同様に比較段１０８において、燃料経路に対する要
求トルクＭＩＳＯＬＬＫＲが、空気経路に対する要求ト
ルクＭＩＳＯＬＬＬＵＦＴと比較される。燃料経路に対
する要求トルクＭＩＳＯＬＬＫＲが空気経路に対する要
求トルクＭＩＳＯＬＬＬＵＦＴより大きい場合、比較段
１０８は同様に信号を発生し、信号はＡＮＤ結合１０６
に供給される。両方の条件が存在する場合、ＡＮＤ結合
１０６は出力信号を発生し、出力信号は他のＡＮＤ結合
１１０に供給される。ＡＮＤ結合１０６の出力信号が存
在する場合、これは、燃料経路上での高いトルク要求に
おいて定常λ限界を下回り、すなわちトルク要求が空気
経路を介して形成されるべき希望トルクを超えている燃
料経路を介して行われることを意味する。ＡＮＤ結合１
１０において、ＡＮＤ結合１０６の出力信号のほかに状
態信号Ｂ＿ＳＣＨが結合され、状態信号Ｂ＿ＳＣＨは実
際の運転方式が成層燃焼運転であるか否かを示す。実際
運転方式が成層燃焼運転である場合、この信号は正であ
り、これにより、ＡＮＤ結合１０６の出力信号が存在す
る場合にＡＮＤ結合１１０もまた出力信号を発生する。
この出力信号はフリップ・フロップ機能１１２をセット
する。トルク比較の基礎となる信号の切換を、高いトル
ク要求においてλ限界を長時間にわたり下回っていると
きにのみ行うために、さらに遅延素子１１４が設けら
れ、遅延素子１１４において、フリップ・フロップ機能
１１２の出力信号が遅延される。このとき、必要な場
合、遅延段１１４の出力信号はスイッチング素子１０２
を破線位置に切り換える。
ＭＩＥＮＳＣＨは、通常は（スイッチング素子１０２の
実線位置参照）空気経路を介しての定常希望トルクＭＩ
ＳＯＬＬＬＵＦＴを示す。上記のように、ある使用例に
おいては、この方法は、所定の好ましくない状況のもと
では、定常燃焼限界の長時間にわたる超過、したがって
すすの形成またはミスファイヤの発生を導く可能性があ
ることが示された。これを回避するために、所定の条件
下においては、スイッチング素子１０２が破線位置に切
り換えられ、これにより比較１００の基礎となるトルク
要求信号ＭＩＥＮＳＣＨは燃料経路に対する要求信号Ｍ
ＩＳＯＬＬＫＲから形成される。これは、所定の運転状
態においては、例えばアイドリング制御のような追加機
能が燃料経路に対するトルク要求信号に例えば加算さ
れ、これによりトルク要求信号を上昇させるので、空気
経路上で要求されるトルクとは異なることがある。高い
トルク要求における定常λ限界値の長時間にわたる超過
が検出されたとき、スイッチング素子１０２は切り換え
られる。このために、比較段１０４において、成層運転
における最小可能λ値λＭＩＮＳＣＨが、成層運転にお
ける目標λ限界値λＳＣＨ、すなわちトルク構造から動
的に可能な範囲に制限された目標λと比較される。目標
λ限界値が最小値を下回っている場合、比較段１０４か
ら信号が発生され、信号はＡＮＤ結合１０６に供給され
る。同様に比較段１０８において、燃料経路に対する要
求トルクＭＩＳＯＬＬＫＲが、空気経路に対する要求ト
ルクＭＩＳＯＬＬＬＵＦＴと比較される。燃料経路に対
する要求トルクＭＩＳＯＬＬＫＲが空気経路に対する要
求トルクＭＩＳＯＬＬＬＵＦＴより大きい場合、比較段
１０８は同様に信号を発生し、信号はＡＮＤ結合１０６
に供給される。両方の条件が存在する場合、ＡＮＤ結合
１０６は出力信号を発生し、出力信号は他のＡＮＤ結合
１１０に供給される。ＡＮＤ結合１０６の出力信号が存
在する場合、これは、燃料経路上での高いトルク要求に
おいて定常λ限界を下回り、すなわちトルク要求が空気
経路を介して形成されるべき希望トルクを超えている燃
料経路を介して行われることを意味する。ＡＮＤ結合１
１０において、ＡＮＤ結合１０６の出力信号のほかに状
態信号Ｂ＿ＳＣＨが結合され、状態信号Ｂ＿ＳＣＨは実
際の運転方式が成層燃焼運転であるか否かを示す。実際
運転方式が成層燃焼運転である場合、この信号は正であ
り、これにより、ＡＮＤ結合１０６の出力信号が存在す
る場合にＡＮＤ結合１１０もまた出力信号を発生する。
この出力信号はフリップ・フロップ機能１１２をセット
する。トルク比較の基礎となる信号の切換を、高いトル
ク要求においてλ限界を長時間にわたり下回っていると
きにのみ行うために、さらに遅延素子１１４が設けら
れ、遅延素子１１４において、フリップ・フロップ機能
１１２の出力信号が遅延される。このとき、必要な場
合、遅延段１１４の出力信号はスイッチング素子１０２
を破線位置に切り換える。
【００２０】フリップ・フロップ機能１１２のリセッ
ト、したがってスイッチング素子１０２のリセットは種
々の条件下で行われ、一方で、λ限界値をもはや下回っ
ていないとき、または場合によりヒステリシス値を加算
した燃料経路を介しての定常トルク要求が、空気経路を
介して形成されるべきトルクより小さくなったとき、ま
たは実際運転方式においてトルク比較が再び満たされて
いるとき、すなわち可能化信号Ｂ＿ＳＣＨＥＮがセット
されたとき、同時にスイッチング素子１０２に対するス
イッチ信号がセットされているときに前記リセットが行
われる。これらの条件は、図２において、ＡＮＤ結合１
０６の出力信号がインバータ１１６において反転されて
ＯＲ結合１１８に供給されることにより示されている。
ＯＲ結合１１８の出力信号はフリップ・フロップ機能１
１２をリセットする。ＯＲ結合１１８の他の入力はＡＮ
Ｄ結合１２０の出力信号であり、ＡＮＤ結合１２０にお
いて、傾斜検出１２２による可能化信号Ｂ＿ＳＣＨＥＮ
の変化に関する情報ならびに遅延段１１４の出力信号の
状態が結合されている。スイッチング素子１０２のスイ
ッチ信号がセットされかつ同時に可能化信号内に傾斜が
存在する場合、フリップ・フロップ機能１１２はリセッ
トされる。
ト、したがってスイッチング素子１０２のリセットは種
々の条件下で行われ、一方で、λ限界値をもはや下回っ
ていないとき、または場合によりヒステリシス値を加算
した燃料経路を介しての定常トルク要求が、空気経路を
介して形成されるべきトルクより小さくなったとき、ま
たは実際運転方式においてトルク比較が再び満たされて
いるとき、すなわち可能化信号Ｂ＿ＳＣＨＥＮがセット
されたとき、同時にスイッチング素子１０２に対するス
イッチ信号がセットされているときに前記リセットが行
われる。これらの条件は、図２において、ＡＮＤ結合１
０６の出力信号がインバータ１１６において反転されて
ＯＲ結合１１８に供給されることにより示されている。
ＯＲ結合１１８の出力信号はフリップ・フロップ機能１
１２をリセットする。ＯＲ結合１１８の他の入力はＡＮ
Ｄ結合１２０の出力信号であり、ＡＮＤ結合１２０にお
いて、傾斜検出１２２による可能化信号Ｂ＿ＳＣＨＥＮ
の変化に関する情報ならびに遅延段１１４の出力信号の
状態が結合されている。スイッチング素子１０２のスイ
ッチ信号がセットされかつ同時に可能化信号内に傾斜が
存在する場合、フリップ・フロップ機能１１２はリセッ
トされる。
【００２１】すなわち、上記の説明により、燃料経路上
の高いトルク要求において定常λ限界を持続して下回っ
ているかどうかが最初に検出される。この場合、上昇さ
れたトルク要求は、燃料経路を介して形成されるべきト
ルクが空気経路を介して形成されるべき希望トルクより
大きいときに存在する。燃料経路によるトルクに対する
要求信号内に、例えばアイドリング制御のような定常的
変化を形成する機能が同時に考慮され、例えばアンチジ
ャーク（急変防止）機能のような動的係合のみを実行す
る機能は考慮されていない。すなわち、燃料経路上の高
いトルク要求において定常λ限界を下回っている場合、
可能化のためのトルク比較の基礎となっている目標トル
クは、設定可能な時間の後に、空気経路上の希望トルク
値から燃料経路を介して形成されるべきトルク値に切り
換えられる。
の高いトルク要求において定常λ限界を持続して下回っ
ているかどうかが最初に検出される。この場合、上昇さ
れたトルク要求は、燃料経路を介して形成されるべきト
ルクが空気経路を介して形成されるべき希望トルクより
大きいときに存在する。燃料経路によるトルクに対する
要求信号内に、例えばアイドリング制御のような定常的
変化を形成する機能が同時に考慮され、例えばアンチジ
ャーク（急変防止）機能のような動的係合のみを実行す
る機能は考慮されていない。すなわち、燃料経路上の高
いトルク要求において定常λ限界を下回っている場合、
可能化のためのトルク比較の基礎となっている目標トル
クは、設定可能な時間の後に、空気経路上の希望トルク
値から燃料経路を介して形成されるべきトルク値に切り
換えられる。
【００２２】トルク比較の急な切換を回避するために、
結合段１３０において、燃料経路を介して形成されるべ
きトルクにヒステリシス値ＭＳＯＬＬＨＹＳＴが加算さ
れる。遅延段１１４の出力側に信号が発生した場合、ス
イッチング素子１３２は破線位置に切り換えられるの
で、より大きい値が１０８におけるその後の比較の基礎
となる。遅延段１１４の出力側における信号の急な切
換、したがってトルク比較それ自身の急な切換が有効に
回避される。
結合段１３０において、燃料経路を介して形成されるべ
きトルクにヒステリシス値ＭＳＯＬＬＨＹＳＴが加算さ
れる。遅延段１１４の出力側に信号が発生した場合、ス
イッチング素子１３２は破線位置に切り換えられるの
で、より大きい値が１０８におけるその後の比較の基礎
となる。遅延段１１４の出力側における信号の急な切
換、したがってトルク比較それ自身の急な切換が有効に
回避される。
【００２３】トルク比較において、上記のように決定さ
れた定常希望トルクが実際運転方式における理論的に可
能な最大トルクと比較される。定常希望トルクが定常限
界における最大可能トルクより大きい場合、この運転方
式は禁止される。他の場合には、この運転方式は可能化
されている。したがって、上記の条件が発生したとき、
実際運転方式の禁止は自動的に行われず、燃料経路を介
しての定常トルクが定常運転限界の範囲外にあるときに
のみ前記禁止が行われる。可能化信号Ｂ＿ＳＣＨＥＮが
セットされている場合、選択された実際運転方式が実行
され、一方、禁止された場合、他の運転方式への運転方
式切換が行われなければならない。定常希望トルクの切
換はこの新しい運転方式の間においても行われる。この
ときトルク比較が常になお満たされていない場合、最後
の運転方式（この実施形態においては成層燃焼運転）は
可能化されない。したがって、前の運転方式への即時切
換、したがって反復禁止およびこれから発生される運転
方式の急な切換が回避される。
れた定常希望トルクが実際運転方式における理論的に可
能な最大トルクと比較される。定常希望トルクが定常限
界における最大可能トルクより大きい場合、この運転方
式は禁止される。他の場合には、この運転方式は可能化
されている。したがって、上記の条件が発生したとき、
実際運転方式の禁止は自動的に行われず、燃料経路を介
しての定常トルクが定常運転限界の範囲外にあるときに
のみ前記禁止が行われる。可能化信号Ｂ＿ＳＣＨＥＮが
セットされている場合、選択された実際運転方式が実行
され、一方、禁止された場合、他の運転方式への運転方
式切換が行われなければならない。定常希望トルクの切
換はこの新しい運転方式の間においても行われる。この
ときトルク比較が常になお満たされていない場合、最後
の運転方式（この実施形態においては成層燃焼運転）は
可能化されない。したがって、前の運転方式への即時切
換、したがって反復禁止およびこれから発生される運転
方式の急な切換が回避される。
【００２４】すなわち、少なくとも上記の運転状態にお
いては、可能化信号の状態を調節するために、運転状態
において調節されるべき実際目標トルクが使用される。
いては、可能化信号の状態を調節するために、運転状態
において調節されるべき実際目標トルクが使用される。
【図１】ガソリン直接噴射内燃機関の制御のための制御
装置の全体ブロック回路図である。
装置の全体ブロック回路図である。
【図２】成層燃焼運転の例における運転方式に対する可
能化ビットの形成を示す流れ図である。
能化ビットの形成を示す流れ図である。
１０ 制御ユニット １２ 入力回路 １４ マイクロコンピュータ １６ 出力回路 ２２、２６、３０、４２、４６ 測定装置 ５４ 噴射弁 ５６ 絞り弁 １００、１０４、１０８ 比較段 １０２、１３２ スイッチング素子 １０６、１１０、１２０ ＡＮＤ結合 １１２ フリップ・フロップ機能 １１４ 遅延素子（遅延段） １１６ インバータ １１８ ＯＲ結合 １２２ 傾斜検出 １２４ 結合段（乗算段） １２６ 効率特性曲線群 １２８ 最適トルク特性曲線群 １３０ 結合段（加算段） Ｂ＿ＳＣＨ 状態信号（成層燃焼運転） Ｂ＿ＳＣＨＥＮ 可能化信号 ＥＴＡＬＡＭＳＣＨ λ効率（最小可能λ値に対する） ｈｆｍ 空気供給質量流量 ＭＩＥＮＳＣＨ 要求トルク（目標トルク） ＭＩＭＡＸＳＣＨ 最大可能トルク ＭＩＯＰＴＳＣＨ 最適トルク（成層燃焼運転） ＭＳＯＬＬＨＹＳＴ ヒステリシス値 ＭＩＳＯＬＬＫＲ 要求トルク（燃料経路） ＭＩＳＯＬＬＬＵＦＴ トルク（空気経路） ＮＭＯＴ（Ｎｍｏｔ） 機関回転速度 ＲＬＳＯＬＬ 目標充填量 β 加速ペダル操作度 λＭＩＮＳＣＨ 最小可能λ値（成層燃焼運転） λＳＣＨ 目標λ限界値
───────────────────────────────────────────────────── 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 45/00 ３１０ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３１０Ｈ Ｆターム(参考） 3G084 AA04 BA02 BA05 BA13 BA17 CA03 CA05 DA10 DA28 EB09 FA07 FA10 FA26 FA29 FA32 FA33 3G301 HA01 HA16 JA23 JA24 KA06 KA07 KA23 LA03 MA01 MA11 NC02 PA01Z PA11Z PD01Z PE01Z PE08Z PF03Z
Claims (7)
- 【請求項１】 １つの運転方式が選択され、およびこの
運転方式に対する空燃比の限界を保持しながら内燃機関
の要求トルクを形成可能であるときにのみこの運転方式
が可能化され、 この運転方式に対する空燃比の限界における最大可能ト
ルクが決定され、 この限界を保持しながら要求トルクを形成可能でないと
きにはこの運転方式に対する可能化信号がリセットされ
る、少なくとも２つの運転方式で運転される内燃機関の
運転方法において、 要求トルクが実際に設定されるべき目標トルクであるこ
とを特徴とする内燃機関の運転方法。 - 【請求項２】 要求トルクが、空気供給量を介して設定
されるべき目標トルクと、燃料供給量および／または点
火角を介して設定されるべき目標トルクとに分割される
ことを特徴とする請求項１記載の方法。 - 【請求項３】 燃料供給量および／または点火角を介し
て設定されるべき目標トルクに、目標トルクを定常的に
上昇させる部分が割り当てられることを特徴とする請求
項２記載の方法。 - 【請求項４】 高いトルク要求において前記限界を持続
して超えた場合、内燃機関の絞りのない運転を有する運
転方式において実際に設定されるべき目標トルクが、燃
料経路に対する目標トルクであることを特徴とする請求
項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項５】 この運転状態以外においては、目標トル
クが空気経路を介して設定されるべき目標トルクである
ことを特徴とする請求項４記載の方法。 - 【請求項６】 前記可能化信号のリセットにおいて、運
転方式の切換が行われることを特徴とする請求項１ない
し５のいずれか一項に記載の方法。 - 【請求項７】 １つの運転方式が選択され、およびこの
運転方式に対する空燃比の限界を保持しながら内燃機関
の要求トルクを形成可能であるときにこの運転方式が可
能化され、 この運転方式に対する空燃比の限界における最大可能ト
ルクが決定されかつ要求トルクと比較され、 前記最大可能トルクを超えた場合にこの運転方式に対す
る可能化信号がリセットされる、少なくとも２つの運転
方式で運転される内燃機関の運転装置において、 要求トルクが実際に設定されるべき目標トルクであるこ
とを特徴とする内燃機関の運転装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE10039032.3A DE10039032B4 (de) | 2000-08-10 | 2000-08-10 | Verfahren und Vorrichtung zum Betreiben einer Brennkraftmaschine |
| DE10039032.3 | 2000-08-10 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002089329A true JP2002089329A (ja) | 2002-03-27 |
| JP4754117B2 JP4754117B2 (ja) | 2011-08-24 |
Family
ID=7651963
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001241798A Expired - Fee Related JP4754117B2 (ja) | 2000-08-10 | 2001-08-09 | 内燃機関の運転方法および装置 |
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| Country | Link |
|---|---|
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| KR (1) | KR100768359B1 (ja) |
| DE (1) | DE10039032B4 (ja) |
| FR (1) | FR2812912B1 (ja) |
| IT (1) | ITMI20011685A1 (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8141539B2 (en) | 2007-07-10 | 2012-03-27 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Controller and control method for internal combustion engine |
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| WO2000026524A1 (de) * | 1998-11-03 | 2000-05-11 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren zum betreiben einer brennkraftmaschine |
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| DE19538369A1 (de) * | 1995-10-14 | 1997-04-17 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren und Anordnung zum Reduzieren von Lastwechselschlägen bei einem Kraftfahrzeug |
| DE19739565B4 (de) * | 1997-09-10 | 2007-09-13 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung des Drehmoments einer Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs |
| DE19742083B4 (de) * | 1997-09-24 | 2007-11-15 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine |
-
2000
- 2000-08-10 DE DE10039032.3A patent/DE10039032B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2001
- 2001-08-02 IT IT2001MI001685A patent/ITMI20011685A1/it unknown
- 2001-08-08 FR FR0110580A patent/FR2812912B1/fr not_active Expired - Fee Related
- 2001-08-09 KR KR1020010047830A patent/KR100768359B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2001-08-09 JP JP2001241798A patent/JP4754117B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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|---|---|---|---|---|
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