JP2002542425A - 電子機械的に操作されるガス交換弁を有する内燃機関に対する制御装置 - Google Patents

電子機械的に操作されるガス交換弁を有する内燃機関に対する制御装置

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JP2002542425A JP2000612613A JP2000612613A JP2002542425A JP 2002542425 A JP2002542425 A JP 2002542425A JP 2000612613 A JP2000612613 A JP 2000612613A JP 2000612613 A JP2000612613 A JP 2000612613A JP 2002542425 A JP2002542425 A JP 2002542425A
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Abstract

(57)【要約】 電子機械的弁駆動部を有する内燃機関には、電子機械的弁操作部に対する出力段の他に、点火装置（７）に対する出力段（４）および噴射装置（１１）に対する出力段（６）が配置されている。このことにより弁制御装置（１）は電子機械的に操作される弁（５ａ，５ｂ）が故障した際に短時間で、故障に該当するシリンダ（１３）での燃料／空気混合気の点火を中止することができる。さらに、熱的燃焼プロセスに対して重要な出力段が全て制御装置にまとめられており、この制御装置は有利には水冷部と接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は、電子機械的に操作される少なくとも１つのガス交換弁と、噴射装置
と、点火装置とを有し、前記ガス交換弁、噴射装置および点火装置はそれぞれ出
力段により駆動される形式の内燃機関に対する制御装置に関する。 ガス交換弁が電子機械的に操作される内燃機関は公知である。カムシャフト操
作される弁に対して、この弁は開放と閉鎖がクランクシャフトの回転位置に依存
して制御される。クランクシャフトとの機械的固定結合は存在しない。ガス交換
弁に対する電子機械的操作部材は例えばＤＥ２９７１９５０２Ｕ１またはＥＰ０
７２４０６７Ａ１から公知である。これらは閉鎖位置と開放位置との間になる静
止位置を有しており、この静止位置から電磁石によって偏向することができる。 弁を開放または閉鎖するためにそれぞれの巻線が通電され、このとき捕獲フェ
ーズに必要な電流は弁が終端位置に保持される保持フェーズで必要な電流よりも
大きい。 従来のカムシャフト操作される弁駆動では、内燃機関の駆動制御装置における
制御時間の設定は必要なかったが、電子機械的に操作される弁では相応の制御時
間を計算して設定しなければならない。 内燃機関の噴射装置と点火装置は通常、内燃機関の駆動制御装置に配置された
出力段によってそれぞれ制御される。駆動制御装置と弁制御装置とは相互に通常
はＣＡＮデータバスを介して通信する。 カムシャフト駆動される弁に対して、電子機械的に操作される弁は内燃機関の
回転に依存しないで開放および閉鎖することができる。弁の電子機械的操作が故
障すると、該当する弁が不所望に開放されたままとなる。このような故障は、調
整装置を制御する出力段または弁制御装置でのエラーが原因であり、場合によっ
ては短時間だけ存在するものである。 このような故障は弁制御装置によって識別されるが、これをＣＡＮバスを介し
て適時に駆動制御装置に通報することができない。なぜなら、このバス接続を介
したデータ交換は通常、１８０゜クランクシャフト角ごとに行われるからである
。 このような故障が入口弁で発生すると、吸気管が発火する虞があり、このこと
はとりわけ吸気管がプラスチックから製造されている場合には、吸気管の損傷に
つながる危険性がある。 このような故障が出口弁で発生すると、排気管が発火する虞があり、このこと
は排ガス装置、とりわけラムダセンサの損傷につながる。 従って本発明の課題は、電子機械的に操作される少なくとも１つのガス交換弁
を有する内燃機関の制御装置において、電子機械的に操作されるガス交換弁が故
障しても燃料／空気混合気が不所望に発火するのを阻止することである。 この課題は請求項１の構成によって解決される。 電子機械的に操作されるガス交換弁が故障した際に、発火の危険性のある燃料
／空気混合気の形成、または燃料／空気混合気の発火を阻止することができるよ
うにするため、噴射装置の出力段または点火装置の出力段が弁制御装置に組み込
まれる。このことにより弁制御装置は、弁故障を識別する際に噴射または点火を
適時に中止することができる。なぜならバスを介して内燃機関の駆動制御装置へ
時間のかかる通信を行う必要がないからである。 噴射ないし点火を遮断することは全てのシリンダに対して行われるが、シリン
ダ選択的に行うことも可能である。
【０００２】 有利には噴射装置、弁操作および点火装置に対する全ての出力段が弁制御装置
に配置される。これにより駆動制御装置にはこれらに関連する出力段がなくなる
。このことによりその熱的結合、ないしは内燃機関での収容が格段に簡単になる
。さらに全ての出力段を弁制御装置で統合すると次のような利点が得られる。す
なわち、電子機械的弁操作部の出力段に対していずれにしろ所望される水冷（こ
れは内燃機関の冷却回路に結合することにより行うことができる。）が他の出力
段での熱特性が改善される。 有利には駆動制御装置は、全ての出力段がまとめられた弁制御装置に対し内燃
機関の僅かな所望のトルクまたは所望の負荷しか要求しない。そのため、弁制御
装置は擬似的にトルク制御装置となり、点火時点、噴射時点、回ガス還元率、お
よび弁開放時間を自立的に選択肢、出力段を相応に調整する。 本発明の有利な構成は従属請求項に記載されている。 本発明を以下、図面を参照して詳細に説明する。 図１は、駆動制御装置９並びに弁制御装置１を有する内燃機関の概略図である。
駆動制御装置９と弁制御装置１はＣＡＮバス８を介して相互に接続されている。
弁制御装置１は点火装置７に対する出力段４を有し、そのうち図には１つの点火
プラグだけが概略的に示されている。さらに弁制御装置１は噴射装置１１に対す
る出力段６を有し、それらのうち図には１つの噴射弁だけが概略的に示されてい
る。さらに弁制御装置１は、電子機械的に操作されるガス交換弁５ａ，５ｂに対
する出力段３を備えた変位制御器２を有する。内燃機関の各シリンダ１３は１つ
の吸気管１２を有する。 弁制御装置１は流入路１４と流出路１５を介して内燃機関の冷却回路に接続さ
れている。 駆動制御装置９はＣＡＮバス８を介して弁制御装置にトルク要求または負荷要
求を指示する。この要求を駆動制御装置９はアクセルペダル（図示せず）並びに
他の特性量から検出する。 ＣＡＮバスを介する通信はここでは１８０゜クランクシャフトごとに行われる
。 弁制御装置１には付加的にクランクシャフト位置に関する信号が供給される。
この弁制御装置は、駆動制御装置９からＣＡＮバス８を介して供給されたデータ
に依存して、点火時点、噴射時点および弁開放時間を計算する。出口弁が少なく
とも吸気管の時間間隔で開放されるなら、後者により排ガス還元を調整すること
もできる。 弁制御装置は出力段２，３，４，６を適切に制御し、これにより点火装置７，
噴射装置１１および電子機械的に操作されるガス交換弁が相応に駆動される。 弁制御装置１がガス交換弁、すなわち入口弁５ａまたは出口弁５ｂの故障を検
出すると、出力段４を相応に制御し、該当するシリンダ１３での点火を中止する
。択一的に噴射装置の出力段６を相応に制御し、シリンダ１３に点火能力のある
燃料／空気混合気が発生するのを阻止することもできる。２つの手段により、例
えば入口弁５ａに故障が発生した場合には、該当するシリンダ１３の吸気管１２
に発火の及ぶことが阻止される。 全ての出力段を弁制御装置１にまとめることによって、弁制御装置は非常に短
時間で噴射または点火を中止することができる。この時間は、弁制御装置１がＣ
ＡＮバス８を介してこの中止を駆動制御装置９に通報しなければならない場合に
比べて短いであろう。 例えば点火を、点火時点の５ｍｓ前で中止することができ、点火コイルまたは
所属の出力段で損傷の発生する危険性もない。 冷却回路に流入路１４と流出路１５を介して結合することにより、出力段２，
３，４，６を弁制御装置１で、これらが駆動制御装置９にあって水冷されない場
合よりも非常に良好に冷却することができる。 駆動性御すオチ９からＣＡＮバス８を介して、内燃機関の所望のトルクないし
須加を弁制御装置１に通知する代わりに、駆動制御装置９はもちろん点火角、噴
射時間並びに弁制御時間を各シリンダごとに弁制御装置に伝送し、これが出力段
４，２，３，６を相応に制御することもできる。 点火、噴射および電子機械的弁操作に対する出力段をまとめることは、熱的燃
焼過程に対して重要な出力段を１つの機器にまとめることである。 有利には駆動制御装置９はスロットルバルブだけに介入する。これはいわゆる
「非常オフ」スイッチとして使用される、なぜなら何らかの理由で入口弁５ａを
介する負荷制御が弁制御装置１によって正しく行われない場合に、駆動制御装置
はスロットルバルブ介入によって内燃機関を絞ることができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は、駆動制御装置９並びに弁制御装置１を有する内燃機関の概略図である
。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１３年１月２９日（２００１．１．２９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】 本発明は、電子機械的に操作される少なくとも１つのガス交換弁と、噴射装置
と、点火装置とを有し、前記ガス交換弁、噴射装置および点火装置はそれぞれ出
力段により駆動される形式の内燃機関に対する制御装置に関する。 ガス交換弁が電子機械的に操作される内燃機関は公知である。カムシャフト操
作される弁に対して、この弁は開放と閉鎖がクランクシャフトの回転位置に依存
して制御される。クランクシャフトとの機械的固定結合は存在しない。ガス交換
弁に対する電子機械的操作部材は例えばＤＥ２９７１９５０２Ｕ１またはＥＰ０
７２４０６７Ａ１から公知である。これらは閉鎖位置と開放位置との間になる静
止位置を有しており、この静止位置から電磁石によって偏向することができる。 弁を開放または閉鎖するためにそれぞれの巻線が通電され、このとき捕獲フェ
ーズに必要な電流は弁が終端位置に保持される保持フェーズで必要な電流よりも
大きい。 従来のカムシャフト操作される弁駆動では、内燃機関の駆動制御装置における
制御時間の設定は必要なかったが、電子機械的に操作される弁では相応の制御時
間を計算して設定しなければならない。 内燃機関の噴射装置と点火装置は通常、内燃機関の駆動制御装置に配置された
出力段によってそれぞれ制御される。駆動制御装置と弁制御装置とは相互に通常
はＣＡＮデータバスを介して通信する。 カムシャフト駆動される弁に対して、電子機械的に操作される弁は内燃機関の
回転に依存しないで開放および閉鎖することができる。弁の電子機械的操作が故
障すると、該当する弁が不所望に開放されたままとなる。このような故障は、調
整装置を制御する出力段または弁制御装置でのエラーが原因であり、場合によっ
ては短時間だけ存在するものである。 このような故障は弁制御装置によって識別されるが、これをＣＡＮバスを介し
て適時に駆動制御装置に通報することができない。なぜなら、このバス接続を介
したデータ交換は通常、１８０゜クランクシャフト角ごとに行われるからである
。 このような故障が入口弁で発生すると、吸気管が発火する虞があり、このこと
はとりわけ吸気管がプラスチックから製造されている場合には、吸気管の損傷に
つながる危険性がある。 ＵＳ−Ａ−５８９００７８から、内燃機関に対する制御装置が公知であり、こ
こではプロセッサを有する駆動制御装置に対して付加的に、プロセッサを有する
制御装置が設けられており、この制御装置は駆動制御装置と双方向通信線路を介
してデータを交換する。この付加的な制御装置は、点火、噴射、スロットルバル
ブ調整、およびオートマチックトランスミッションの切り替えに対する調整部材
を制御する。付加的な制御装置が、エラーが駆動制御装置または２つの制御装置
間のインタフェースに発生したことを検出すると、付加的な制御装置が制御量の
計算を引き継ぎ、調整部材を駆動制御装置に依存しないで制御することができる
。電子機械的に操作されるガス交換弁を有する内燃機関の制御については、この
刊行物には記載されていない。 ＥＰ−Ａ−０３０９９８６から、電子的制御装置を自動車に使用することが公
知であり、この制御装置は内燃機関の近傍に配置されており、オーバヒートを回
避するために、内燃機関の冷却回路に熱的に接続されている。 本発明の課題は、電子機械的に操作される少なくとも１つのガス交換弁を有す
る内燃機関の制御装置において、電子機械的に操作されるガス交換弁が故障して
も燃料／空気混合気が不所望に発火するのを阻止することである。 この課題は請求項１の構成によって解決される。 電子機械的に操作されるガス交換弁が故障した際に、発火の危険性のある燃料
／空気混合気の形成、または燃料／空気混合気の発火を阻止することができるよ
うにするため、噴射装置の出力段または点火装置の出力段が弁制御装置に組み込
まれる。このことにより弁制御装置は、弁故障を識別する際に噴射または点火を
適時に中止することができる。なぜならバスを介して内燃機関の駆動制御装置へ
時間のかかる通信を行う必要がないからである。 点火を遮断することは全てのシリンダに対して行われるが、シリンダ選択的に
行うことも可能である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
───────────────────────────────────────────────────── 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 41/20 ３２０ Ｆ０２Ｄ 41/20 ３２０ ３Ｇ３０１ ３２５ ３２５ 41/22 ３０１ 41/22 ３０１Ｇ ３２０ ３２０ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｋ 45/00 ３４５ 45/00 ３４５Ａ ３８０ ３８０ Ｆ０２Ｐ 11/04 ３０２ Ｆ０２Ｐ 11/04 ３０２Ｚ (72)発明者 アンドレアス ハルトケ ドイツ連邦共和国 ミュンヘン プフィッ ツナーシュトラーセ ７ アー Ｆターム(参考） 3G018 AB09 AB16 BA38 CA12 DA70 DA83 EA23 FA01 FA06 FA07 GA14 GA22 GA24 GA40 3G019 AB04 AB05 CB00 GA09 3G065 CA40 DA04 GA00 GA10 GA46 JA04 JA09 JA11 KA02 3G084 BA05 BA11 BA16 BA23 DA13 DA14 DA19 DA27 DA28 DA33 EB06 EC02 FA10 3G092 AA01 AA11 AB02 BA02 BA08 BB01 CB04 DA01 DA03 DC01 DF05 DG09 DG10 EA01 EA02 EA03 EA04 EA22 EC03 FA13 FA15 FA38 FA45 FB03 FB05 FB06 HA13 HF08Z 3G301 HA01 HA19 JA18 JA21 JB02 JB07 JB09 LA01 LA07 LB01 LC01 LC10 MA01 MA11 NB06 PF03Z

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子機械的に操作される少なくとも１つのガス交換弁（５ａ
    ，５ｂ）と、噴射装置（１１）と、点火装置（７）とを有し、前記ガス交換弁、
    噴射装置および点火装置はそれぞれ出力段（２，３，６，４）により駆動される
    形式の内燃機関において、 少なくとも１つのプロセッサを有する駆動制御装置（９）と、少なくとも１つ
    のプロセッサを有する弁制御装置（１）とを有し、 前記駆動制御装置（９）は内燃機関（１０）に対するものであり、噴射装置（
    ６，１１）とガス交換弁（２，３，５ａ，５ｂ）を操作するための設定を検出し
    、 前記弁制御装置（１）は、駆動制御装置（９）と双方向通信線路（８）を介し
    てデータを交換し、 噴射装置（１１）および／または点火装置（７）、並びに電子機械的に操作さ
    れるガス交換弁（５ａ，５ｂ）に対する出力段（６，４，２，３）は弁制御装置
    （１）に配置されており、 該弁制御装置は前記出力段を、駆動制御装置（９）から得られるデータに依存
    して制御する、 ことを特徴とする制御装置。
  2. 【請求項２】 弁制御装置（１１）は、点火装置（７）、ガス交換弁（５ａ
    ，５ｂ）および噴射装置（１１）の全ての出力段（２，３，４，６）を含み、 駆動制御装置（９）はこれらに関連する出力段を有していない、請求項１記載
    の制御装置。
  3. 【請求項３】 弁制御装置（１）は冷却装置に熱的に接続されている、請求
    項１または２記載の制御装置。
  4. 【請求項４】 弁制御装置（１）は、流入路および流出路（１４，１５）を
    介して内燃機関の冷却回路に接続されている、請求項３記載の制御装置。
  5. 【請求項５】 駆動制御装置（９）は、これが通信線路（８）を介して弁制
    御装置（１）に対し、内燃機関に対する所望のトルクまたは所望の負荷を要求す
    るように構成されており、 弁制御装置（１）は、噴射装置（１１）と点火装置（７）の動作パラメータお
    よび／またはガス交換弁（５ａ，５ｂ）の開放時間を検出し、出力段（６，４，
    ２，３）で調整するように構成されている、請求項１から４までのいずれか１項
    記載の制御装置。
  6. 【請求項６】 弁制御装置（１）は点火装置（７）の出力段（４）を含み、 弁制御装置（１）は、これが電子機械的に操作されるガス交換弁（５ａ）の故
    障を識別するように構成されており、 当該故障によって、内燃機関（１０）の少なくとも１つのシリンダ（１３）に
    おいてガス交換弁（５ａ）が閉鎖しなかったり完全に閉鎖しないことが引き起こ
    される虞があり、 該当するシリンダにおける点火を、点火装置の出力段（４）の適切な制御にお
    いって中止し、これにより該当するシリンダ（１３）での燃料／空気混合気の点
    火を回避する、請求項１から５までのいずれか１項記載の制御装置。
  7. 【請求項７】 内燃機関（９）は負荷を絞るために、スロットルバルブに至
    る接続路を有している、請求項１から６までのいずれか１項記載の制御装置。
JP2000612613A 1999-04-21 2000-04-17 電子機械的に操作されるガス交換弁を有する内燃機関に対する制御装置 Withdrawn JP2002542425A (ja)

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