JP2002525479A - 内燃機関の制御のための方法 - Google Patents

内燃機関の制御のための方法

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JP2002525479A JP2000571117A JP2000571117A JP2002525479A JP 2002525479 A JP2002525479 A JP 2002525479A JP 2000571117 A JP2000571117 A JP 2000571117A JP 2000571117 A JP2000571117 A JP 2000571117A JP 2002525479 A JP2002525479 A JP 2002525479A
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Abstract

(57)【要約】 内燃機関は複数のシリンダを有しており、その各々には少なくとも１つの吸気バルブ（３０）と排気バルブ（３１）が対応付けられている。またこれらの吸気バルブ（３０）と排気バルブ（３１）の制御のためにそれぞれ１つのバルブ駆動部（３２，３３）が設けられている。１つのシリンダの吸気バルブに対するバルブ制御時間（ＶＳＺ＿ＩＮ）は、同じシリンダの排気バルブに対するバルブ制御時間よりも少なくとも１つのセグメント分遅れて算出され、この場合１つのセグメントは、点火順序が直接順次連続して続いているシリンダの２つのピストンの上死点の間の位相角によって定められる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、請求項１の上位概念による内燃機関の制御のための方法に関してい
る。
【０００２】 内燃機関のシリンダのチャージサイクルバルブに作用する調整駆動部を備えた
内燃機関は公知である。この調整駆動部は、チャージサイクルバルブのストロー
ク開始及び/又はストローク終了及び/又はストローク量を制御し、負荷の要求に
応じてこれらの昇降開始及び/又は昇降終了及び/又は昇降量を変更している。こ
の種の内燃機関は、さらに負荷の調整のための調整部材として、従来の空気質量
流量制御方式での内燃機関のスロットルバルブの代わりにチャージサイクルバル
ブを有している。各シリンダの吸入すべき空気質量流量はほとんどロスなく設定
が可能である。
【０００３】 チャージサイクルバルブに対する公知の調整駆動部（DE 195 26 683 A1）は、
２つの電磁石を有しており、それらの間にそれぞれ戻し手段の応力に抗してアー
マチュアプレートが、保持側電磁石のコイル電流の遮断と吸引側電磁石のコイル
電流の投入とによって移動される。そのつどの吸引側電磁石のコイル電流は、所
定の持続時間の間予め定められた吸引値に制御され、この持続時間は、アーマチ
ュアプレートがこの期間内に吸引側電磁石の当接面に当接するように定められて
いる。引続き吸引側電磁石のコイル電流は、保持値に制御される。
【０００４】 本発明の課題は、チャージサイクルバルブの制御のためのバルブ駆動部を備え
た内燃機関の制御のための方法において、信頼性と精度をさらに高めるべく改善
を行うことである。
【０００５】 前記課題は請求項１の特徴部分に記載の本発明による方法によって解決される
。本発明の別の有利な構成例は従属請求項に記載されている。
【０００６】 本発明は次に点で傑出している。すなわち１つのシリンダへの充填が、内燃機
関の負荷を表わす変量の変更に対して非常に僅かな応答時間で設定され得る点で
ある。それにより例えば高品質なアイドリング制御が可能となる。負荷を表わす
変量は、例えば空気質量流量、回転トルク、燃料質量などであり得る。
【０００７】 実施例 次に本発明の実施例を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。この場合
、図１は、内燃機関を示した図であり、 図２は、内燃機関の制御のために制御装置内で処理される１つのプログラムのフ
ローチャートであり、 図３は、チャージサイクルバルブの制御のためのチャージサイクルバルブ制御装
置内で処理される１つのプログラムのフローチャートであり、 図４は、図２及び図３によるプログラムのステップの処理順序がクランク軸角度
に亘ってプロットされている図である。
【０００８】 図１の内燃機関は、吸気マニホールド１とエンジンブロック２を含んでおり、
エンジンブロック２は、シリンダＺ１とクランク軸２３を有している。シリンダ
Ｚ１にはピストン２１とコンロッド２２が対応付けられている。コンロッド２２
はピストン２１をクランク軸２３に連接させている。シリンダヘッド３が設けら
れており、このシリンダヘッド３内には少なくとも１つの吸気バルブ３０及び排
気バルブ３１と共にバルブ駆動部が設けられている。吸気バルブ３０及び排気バ
ルブ３１として構成されているチャージサイクルバルブの各々には、バルブ駆動
部３２，３３が対応付けられている。これらのバルブ駆動部３２，３３は、その
つどのチャージサイクルバルブのストローク開始、ストローク持続時間、ストロ
ーク終了及び場合によってはストローク量を制御している。バルブ駆動部３２，
３３は、有利には少なくとも１つの電磁石と、アーマチュアプレート（これは電
磁石の第１の当接面とさらなる別の当接面の間で可動であり少なくとも１つの戻
り手段と共にバネ質量体揺動部を形成する）を備えたアーマチュアを有する電気
機械式の駆動部として構成されている。電磁石のコイルの相応の通電もしくは通
電遮断によってチャージサイクルバルブは、開放位置もしくは閉鎖位置へもたら
される。バルブ駆動部３２，３３は、電気油圧式に又は当業者に公知のその他の
方式で次のように構成されてもよい。すなわち内燃機関の負荷の設定のために十
分なバルブ駆動部３２，３３の応答特性が保障されるように構成されてもよい。
【０００９】 燃料噴射弁１３は吸気マニホールド１のシリンダヘッド３近傍に配設されてい
る。このシリンダヘッド３にはさらに点火プラグ３５が設けられている。この燃
料噴射弁１３は、選択的に、シリンダＺ１の燃焼室内へ直接燃料を噴射できるよ
うにシリンダヘッド３に設けられてもよい。当該内燃機関は、シリンダＺ１の他
にもさらに別のシリンダＺ２，Ｚ３，Ｚ４を含んでおり、これらのシリンダにも
相応する吸気/排気バルブ、バルブ駆動部、燃料噴射弁、点火プラグが対応付け
られている。
【００１０】 エキゾーストマニホールド４は触媒４０と酸素センサ３１と共に内燃機関に対
応付けられている。制御装置５が設けられており、この制御装置５には、様々な
測定パラメータを検出し該測定パラメータの測定値を求める複数のセンサが対応
付けられている。この制御装置５は、少なくとも１つの測定パラメータに依存し
て、燃料噴射弁１３，点火プラグ３５，吸気バルブ３０と排気バルブ３１のため
のバルブ制御時間ＶＳＺ＿ＩＮ，ＶＳＺ＿ＥＸの制御のための調整信号を求めて
いる。
【００１１】 これらのセンサは、ペダル位置センサ６１（これはアクセルペダル６のペダル
位置ＰＶを検出する）と、空気質量流量計１１（これは空気質量流量ＭＡＦを検
出する）と、温度センサ（これは吸入空気温度を検出する）と、クランク軸角度
センサ（これはクランク軸角度ＫＷを検出しその時間経過から制御装置５におい
てクランク軸２３の回転数Ｎを算出する）である。さらに酸素センサ４１が設け
られており、これはエキゾーストマニホールド４内の排気ガスの残留酸素成分を
検出してこれに空気過剰数ＬＡＭを割当てる。本発明の実施形態に応じて、前述
したセンサグループの任意の混在があってもよいし、付加的にさらなるセンサが
設けられてもよい。
【００１２】 チャージサイクルバルブ制御装置７が設けられており、これはバス８を介して
制御装置５と通信している。チャージサイクルバルブ制御装置７は、バルブ制御
時間ＶＳＺ＿ＥＸ，ＶＳＺ＿ＩＮに依存して、および場合によってはさらなる測
定パラメータ、例えばバルブ駆動部３２，３３の電流などにも依存して、バルブ
駆動部３２，３３の電流の目標値経過の設定のための制御信号が形成される。
【００１３】 制御装置５は有利には、電子式のエンジン制御部として構成されている。但し
この制御部は、例えばバスシステムを介して電気的に相互に接続された複数の制
御機器を含んでいてもよい。この制御装置５とチャージサイクルバルブ制御装置
７は、代替的に唯１つの制御装置内に配設されていてもよい。
【００１４】 内燃機関の制御のためのプログラム（図２）は、制御装置５内で処理され、そ
こに記憶される。このプログラムは、ステップＳ１で開始される。ステップＳ２
では、排気バルブ３１のためのバルブ制御時間ＶＳＺ＿ＥＸが内燃機関の負荷を
表わす変量に依存して求められる。この場合計算は特性曲線か特性マップを介し
て行われる。内燃機関における負荷を表わす変量とは、例えばアクセルペダル位
置、電子式変速機制御部やアンチスリップ制御部の回転数場合によってはさらな
る変量及び/又は要求に依存して求められる、空気質量流量の目標値ＭＡＦ＿Ｓ
Ｐである。
【００１５】 ステップＳ３では、回転数Ｎがしきい値ＳＷよりも小さいか否かが検査される
。小さい場合には、ステップＳ５において排気バルブのバルブ制御時間ＶＳＺ＿
ＥＸがバス８を介してチャージサイクルバルブ制御装置へ送信される。
【００１６】 ステップＳ６では、セグメントの切換が行われているか否かが検査される。１
つのセグメントは、点火順序において直接順次連続しているシリンダＺ１〜Ｚ４
の２つのピストンの上死点の間の位相角によって定められる。従って４気筒内燃
機関の場合では、この位相角は１８０゜である。それに対して８気筒内燃機関の
場合では、これは９０゜となる。セグメント切換はクランク軸角度ＫＷに依存し
て識別される。
【００１７】 当該方法は、ステップＳ１においてクランク軸角度ＫＷに関連して次のように
開始される。すなわち点火のもとでの上死点ＺＯＴの前に位置しているる下死点
のセグメントの期間中にステップＳ２〜Ｓ５が処理されるようにスタートされる
。
【００１８】 ステップＳ６においてセグメント切換が何も識別されなかった場合には、当該
検査は所定の待機時間の後にステップＳ６に続けられる。別の場合では、ステッ
プＳ７においてさらなるセグメント切換の有無が検査される。セグメント切換が
無かった場合には再びステップＳ７に続けられ、その後には所定の待機時間が経
過する。セグメント切換が行われている場合には、ステップＳ８において処理が
続けられる。
【００１９】 ステップＳ８では、吸気バルブに対するバルブ制御時間ＶＳＺ＿ＩＮが特性曲
線又は特性マップから、内燃機関における負荷を特徴付ける変量に依存してステ
ップＳ２における相応の手法に応じて求められる。目標値ＭＡＦ＿ＳＰ、回転数
Ｎ、およびさらなる作動パラメータは、セグメント毎に少なくとも一回検出され
、その後で実際化される。そのためステップＳ８の目標値ＭＡＦ＿ＳＰは、ステ
ップＳ２の空気質量流量の目標値ＭＡＦ＿ＳＰと異なり得る。
【００２０】 ステップＳ９ではバルブ制御時間ＶＳＺ＿ＩＮが、バス８を介してチャージサ
イクルバルブ制御装置７へ送信される。
【００２１】 ステップＳ１１では、さらなるセグメント切換の有無が検査される。このステ
ップＳ１１の条件が充たされない場合には、所定の待機時間の経過後に新たな検
査が行われる。しかしながらステップＳ１２の条件が充たされている場合には、
ステップＳ１２において、セグメント切換の有無が新たに検査される。セグメン
ト切換が無い場合には、所定の待機時間の経過後に新たにステップＳ１２の条件
が検査される。しかしながらステップＳ１２の条件が充たされた場合には、ステ
ップＳ１３において、内燃機関がエンジン停止ＭＳの作動モード状態にあるのか
どうかが検査される。この状態にある場合には、このプログラムがステップＳ１
４において終了される。しかしながらこの状態にない場合には、ステップＳ２の
処理に続けられる。
【００２２】 吸気バルブ３０及び排気バルブ３１の制御のためのさらなるプログラム（図３
）は、チャージサイクルバルブ制御装置７において処理され、そこで記憶される
。このプログラムはステップＳ２４で開始される。ステップＳ２５では、バス８
を介して排気バルブ３１のためのバルブ制御時間ＶＳＺ＿ＥＸの新たな値が受信
された否かが検査される。受信された場合には、ステップＳ２６においてそのバ
ルブ制御時間ＶＳＺ＿ＥＸに依存して、バルブ駆動部３３における電流の目標値
経過Ｉ＿ＥＸ＿ＳＰ（ｔ）が求められる。有利には、この目標値経過Ｉ＿ＥＸ＿
ＳＰ（ｔ）は特性マップ値の補間によって求められる。この目標値経過Ｉ＿ＥＸ
＿ＳＰ（ｔ）は、制御器又は調整器と出力段を介してバルブ駆動部３３において
設定される。
【００２３】 ステップＳ２７では、吸気バルブに対するバルブ制御時間ＶＳＺ＿ＩＮがバス
８を介して受信されているかどうかが検査される。受信されていない場合には、
このステップＳ２７の条件が所定の待機時間の経過後で新たに検査される。ステ
ップＳ２７の条件が充たされている場合には、ステップＳ２８において吸気バル
ブの制御のための電流の目標値経過Ｉ＿ＥＸ＿ＳＰ（ｔ）が有利には特性マップ
または特性マップからの特性曲線補間によって吸気バルブ（３０）に対するバル
ブ制御時間ＶＳＺ＿ＩＮに依存して求められ、調整器または制御器と出力段を介
してバルブ駆動部３２において設定される。ステップＳ２９においては、内燃機
関がエンジン停止の作動モード状態にあるのかどうかが検査される。この状態に
ある場合には、当該プログラムがステップＳ３０において終了する。しかしなが
らこの状態に無い場合には、ステップＳ２５において処理が続けられる。
【００２４】 図４ａと図４ｂには、図２及び図３によるステップＳ１〜Ｓ３０の処理の経過
がクランク軸角度ＫＷに亘ってプロットされている。符号ＵＴは、各シリンダＺ
１〜Ｚ４のピストンのそれぞれの下死点を表わし、符号ＺＯＴは、点火の際のピ
ストンの上死点を表わし、符号ＬＷＯＴはチャージ切換期間中のピストンの上死
点を表わし、符号ＥＸＶ＿Ｏは、その範囲内で排気バルブの開放が実施可能なク
ランク軸角度範囲を表わし、符号ＥＸＶ＿Ｃは、その範囲内で排気バルブの閉鎖
が実施可能なクランク角度範囲を表わし、符号ＩＮＶ＿Ｏは、その範囲内で吸気
バルブ３０の開放が実施可能なクランク軸角度範囲を表わし、符号ＩＮＶ＿Ｃは
、その範囲内で吸気バルブの閉鎖が実施可能なクランク角度範囲を表わしている
。
【００２５】 図４ａでは、閾値ＳＷ以上の回転数Ｎに対するステップＳ１〜Ｓ３０の処理の
時間経過がプロットされている。ステップＳ２，Ｓ１６およびＳ１７は、点火の
もとでの上死点ＺＯＴの前に位置しているピストン下死点ＵＴのセグメント内で
処理される。ステップＳ２，Ｓ６及びＳ１７の直接の順次連続する処理によって
、回転数Ｎが閾値ＳＷよりも小さい場合に、制御装置５の計算機負担とバス８の
負担が相応するステップＳ２，Ｓ５，Ｓ２５，Ｓ２６の別個の計算の場合よりも
少なくなる。さらにバルブ制御時間がバスを介して早期時点で送信される。それ
によって高い回転数Ｎのもとでも、相応するコイルの通電遮断後のバルブ駆動部
の電磁石の１つの当接面へのアーマチュアのいわゆる張り付き時間や他の当接面
に対する一方の当接面のアーマチュアの所定の中空時間などの既存の影響にも係
わらず、排気バルブと吸気バルブに対するバルブ制御時間ＶＳＺ＿ＥＸ，ＶＳＺ
＿ＩＮが実時間で計算され、チャージサイクルバルブ制御装置によって排気バル
ブまたは吸気バルブが早期時点で適時にその所定の位置に達するように設定可能
となる。
【００２６】 ステップＳ２５からＳ２８は、点火のもとでの上死点ＺＯＴが存在するセグメ
ント内で処理される。それにより電流の目標値経過が適時に設定可能となること
が保障される。
【００２７】 回転数Ｎが閾値ＳＷよりも小さい場合（例えば２０００ｒ／ｍｉｎ以下）には
、図４ｂに従って、点火のもとでの上死点ＺＯＴの前に位置しているピストン下
死点ＵＴのセグメント内でステップＳ２とＳ５が処理される。点火のもとでの上
死点ＺＯＴが位置しているセグメントでは、ステップＳ２５とＳ２６が処理され
る。それにより排気バルブ３１の目標値経過Ｉ＿ＳＰ＿ＥＸ（ｔ）が適時に設定
され得る。
【００２８】 しかしながらステップＳ８とＳ９は、点火のもとでの上死点ＺＯＴの後に位置
しているピストン下死点ＵＴのセグメントで処理される。それによりシリンダへ
の充填の設定のために内燃機関の負荷を表わす変量の目下の値、つまり例えば目
標値ＭＡＦ＿ＳＰまたは回転数Ｎが考慮され得る。ステップＳ２７とＳ２８は同
じセグメントで処理される。それにより、吸気バルブ３０の弁開放の制御の直前
でも、負荷を表わす変量の変化がまだ考慮可能である。それによって極端に少な
い無駄時間が保障される。このことは特に低回転数領域におけるアイドリングに
回転数制御に対して大きな利点となり得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 内燃機関を示した図である。
【図２】 内燃機関の制御のために制御装置内で処理される１つのプログラムのフローチ
ャートを示した図である。
【図３】 チャージサイクルバルブの制御のためのチャージサイクルバルブ制御装置内で
処理される１つのプログラムのフローチャートを示した図である。
【図４】 Ａ及びＢは、図２及び図３によるプログラムのステップの処理順序がクランク
軸角度に亘ってプロットされている様子を示した図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス フォークト ドイツ連邦共和国 レーゲンスブルク ベ スナー シュトラーセ 25／２ Ｆターム(参考） 3G018 AA05 AB09 AB16 BA38 CA12 DA36 DA41 EA02 EA16 EA35 FA01 FA07 3G092 AA01 AA05 AA13 DA01 DA02 DA08 DG09 EA10 EA11 FA06 GA10 HA01Z HA04Z HA06Z HD05Z HE01Z HE03Z

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のシリンダを有する内燃機関の制御のための方法であっ
    て、前記複数のシリンダの各々には少なくとも１つの吸気バルブ（３０）と排気
    バルブ（３１）が対応付けられており、これらの吸気バルブ（３０）と排気バル
    ブ（３１）の制御のためにそれぞれ１つのバルブ駆動部（３２，３３）が用いら
    れている、内燃機関の制御のための方法において、 １つのシリンダ（Ｚ１）の吸気バルブ（３０）に対するバルブ制御時間（ＶＳ
    Ｚ＿ＩＮ）が、同じシリンダ（Ｚ１）の排気バルブ（３１）に対するバルブ制御
    時間（ＶＳＺ＿ＥＸ）よりも少なくとも１つのセグメント分遅れて算出され、こ
    の場合１つのセグメントは、点火順序が直接順次連続して続いているシリンダ（
    Ｚ１，Ｚ２，Ｚ３，Ｚ４）の２つのピストンの上死点の間の位相角によって定め
    られることを特徴とする内燃機関の制御のための方法。
  2. 【請求項２】 前記バルブ制御時間（ＶＳＺ＿ＩＮ，ＶＳＺ＿ＥＸ）とこれ
    らに依存しているそのつどの吸気バルブ（３０）のバルブ駆動部（３２，３３）
    の調整信号が、同じセグメント内で求められる、請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 そのつどのシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）の吸気バルブ（３０）に
    対するバルブ制御時間（ＶＳＺ＿ＩＮ）が、点火のもとでの上死点に追従される
    、シリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）ピストン下死点の位置するセグメント内で算出される
    、請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 １つのシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）の吸気バルブ（３０）と排気
    バルブ（３１）に対するバルブ制御時間（ＶＳＺ＿ＩＮ，ＶＳＺ＿ＥＸ）は、回
    転数（Ｎ）が所定の閾値（ＳＷ）よりも大きい場合にはそれぞれ同じセグメント
    内で算出される、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
JP2000571117A 1998-09-21 1999-09-20 内燃機関の制御のための方法 Withdrawn JP2002525479A (ja)

Applications Claiming Priority (3)

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DE19843174.0 1998-09-21
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