JP2003293806A - 内燃機関の保護のための方法 - Google Patents

内燃機関の保護のための方法

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JP2003293806A JP2003080669A JP2003080669A JP2003293806A JP 2003293806 A JP2003293806 A JP 2003293806A JP 2003080669 A JP2003080669 A JP 2003080669A JP 2003080669 A JP2003080669 A JP 2003080669A JP 2003293806 A JP2003293806 A JP 2003293806A
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ロート アンドレアス
Martin Haussmann
ハウスマン マーティン
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 別な付加的構成手段を必要とすることなく内
燃機関並びに触媒を破損から効果的に守ることのでき
る、内燃機関における燃焼失火の際の燃料ノックから内
燃機関を保護する方法ないし触媒を保護するための方法
を実現すること。 【解決手段】 内燃機関によって吸気された空気質量
と、内燃機関内に噴射された燃料量から、目標値を形成
し、前記目標値を、当該内燃機関の排気系で測定された
実際値と比較し、前記目標値が、測定された実際値より
も所定の値分だけ大きい場合には、内燃機関を遮断する
かまたは警報信号を発生するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、独立請求項の上位
概念による、内燃機関を燃料ノックから保護するため、
または内燃機関の触媒を過熱から保護するための方法で
あって、シリンダ選択式の燃焼失火識別手法を用いて、
該当するシリンダへの燃料カット実施のために、シリン
ダにおける燃焼失火発生の有無を求める形式の方法に関
している。
【０００２】
【従来の技術】燃焼失火を識別することのできる方法に
は多種多様な多くの方法が公知である。この種の全ての
方法は、燃焼失火を起こしているシリンダへの燃料供給
をカットする目的を有している。しかしながら高圧噴射
弁が開かれた状態で動かなくなった場合、この高圧噴射
弁は相応の制御信号によって閉じることができなくな
る。それにより多量の燃料が当該シリンダに供給され、
このことは特に触媒において未燃燃料の燃焼が起きた場
合には、触媒に対してダメージを与えることにつなが
る。その結果として触媒内ではその損傷に結び付く温度
上昇が起こり、特に極端なケースでは車両自体が燃えだ
してしまう事態になりかねない。その他にも開いたまま
で固着した高圧噴射弁によってそのような多量の燃料が
シリンダ内へ噴射されるならば、ピストンが下死点ＵＴ
から上死点ＯＴに動くとこのシリンダの燃焼室はほぼ完
全に燃料で充たされる。このことは、ピストンのブロッ
キングとなりそれに続いてコンロッドの破損やエンジン
におけるその他の重要な損傷に結び付く。このピストン
のブロッキングは、本発明との関連で燃料ノックとも称
する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、特別な付加的構成手段を必要とすることなく内燃機
関並びに触媒を破損から効果的に守ることのできる、内
燃機関における燃焼失火の際の燃料ノックから内燃機関
を保護する方法ないし触媒を保護するための方法を実現
することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】前記課題は本発明によ
り、内燃機関によって吸気された空気質量と、内燃機関
内に噴射された燃料量から、目標値を形成し、前記目標
値を、当該内燃機関の排気系で測定された実際値と比較
し、前記目標値が、測定された実際値よりも所定の値分
だけ大きい場合には、内燃機関を遮断するかまたは警報
信号を発生するようにして解決される。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明による、内燃機関を燃料ノ
ックから保護するため、または内燃機関の触媒を過熱か
ら保護するための方法は、シリンダ選択式の燃焼失火識
別手法を用いて、該当するシリンダへの燃料カット実施
のために、シリンダにおける燃焼失火発生の有無を求め
られ、内燃機関によって吸気された空気質量と、内燃機
関内に噴射された燃料量から、目標値λＳｏｌｌが形成
され、前記目標値λＳｏｌｌが、当該内燃機関の排気系
で測定された実際値Ｉｓｔと比較され、前記目標値λＳ
ｏｌｌが、測定された実際値λＩｓｔよりも所定の値分
Δλだけ大きい場合には、内燃機関を遮断するかまたは
警報信号が形成される点で際立っている。この方法のも
とでは、いずれにせよ存在する特性量の本発明による評
価によって、動かなくなった高圧噴射弁が識別され、そ
のようなケースでは内燃機関が遮断されるため、それに
続く損傷が生じることはない。
【０００６】内燃機関を燃料ノックから保護するため、
または内燃機関の触媒を過熱から保護するための本発明
による別の方法は、シリンダ選択式の燃焼失火識別手法
を用いて、該当するシリンダへの燃料カット実施のため
に、シリンダにおける燃焼失火発生の有無が求められ、
排気温度が測定され、許容できない高さの排気温度が生
じている場合には、内燃機関が遮断される点で際立って
いる。
【０００７】この手段によれば、排ガス中に存在する酸
素との反応のケースで過熱による触媒の破損を引き起こ
しかねない位の多量の燃料が触媒へ送られることが確実
に阻止される。またこの本発明による方法のもとでは付
加的なセンサやその他の装置も必要としない。その他に
もこの手段によって、該当するシリンダへ前述したよう
な燃料ノックを引き起こしかねない位の多量の燃料が蓄
積されることが、効果的に阻止される。なぜなら燃料ノ
ックが現れる前に排ガス温度が有意な形で上昇するかお
よび/または燃焼の失火が識別されるからである。
【０００８】本発明の別の有利な実施例によれば、測定
された排ガス温度が排ガス温度モデルと比較され、この
測定された排ガス温度が、排気温度モデルを用いて求め
た排ガス温度よりも温度差分（ΔＴ）だけ上方にある場
合には、内燃機関が遮断される。それにより、内燃機関
の運転状態に依存して一方では、許容できない位の高さ
の排ガス温度が高い信頼性のもとで識別され、他方で
は、内燃機関または触媒の保護に対して不可避な場合に
だけ内燃機関が遮断される。
【０００９】本発明による方法は、ガソリン直接噴射方
式の内燃機関にも、将来的な米国の排出ガス規制（ＳＵ
ＬＥＶ）を充たす吸気管噴射方式の内燃機関にも特に有
利に適用できる。なぜならこれらの内燃機関には、少な
くとも１つの排ガス温度センサと大抵は排ガス温度モデ
ルも含まれているからである。このようなケースでは本
発明による方法は付加的なハードウエアコストをかける
ことなく適用できる。
【００１０】内燃機関を燃料ノックから保護するため、
または内燃機関の触媒を過熱から保護するための本発明
による別の方法によれば、イグニッションロックによる
内燃機関の遮断のもとで高圧噴射弁が遮断され、それに
対してイグニッションはまだスイッチオンされ続け、内
燃機関の回転数が、その所定の数の回転の後で測定さ
れ、測定された回転数が基準回転数と比較され、測定し
た回転数が基準回転数よりも大きい場合には、気密性の
ない高圧噴射弁の診断がなされる。高圧噴射弁の停止の
もとで動かない高圧噴射弁を内燃機関の出力回転数に依
存することなく識別できるようにするために、当該方法
は回転数グラジエントの比較を用いて実施することも可
能である。
【００１１】この方法は、それ自体公知の排ガス最適化
方式の内燃機関の遮断に基づいている。それに対して
は、（あらゆる車両のもとで行われているように）イグ
ニッションロックからイグニッションキーを引き抜くこ
とに伴って端子コード１５が無通電状態に切換られる。
この端子コード１５を介して高圧噴射弁もイグニッショ
ンロックからのイグニッションキーの引き抜きと同時に
無通電状態に切換えられる。イグニッションは、まだ少
しの間、例えば内燃機関が所定の数だけ回転する間、ま
たは予め定められた時間の間だけは活性状態のままであ
る。このことは、場合によっては内燃機関の遮断後で
も、燃焼室内に流入した燃料が燃焼されることを意味す
る。内燃機関の規定の機能状態のもとでは、内燃機関の
回転数が所定の形態で低下する。高圧噴射弁が完全にま
たは部分的に開いた状態であるならば、この高圧噴射弁
を介して不所望な燃料量が所属の燃焼室内に流入し、イ
グニッションによって点火される。そのため内燃機関の
回転数の低下は、全ての高圧噴射弁の規定の機能形態の
場合よりも緩慢に生じる。測定された回転数と基準回転
数との比較によって、付加的なコストをかけることな
く、気密性のない高圧噴射弁が診断される。
【００１２】本発明の別の実施例によれば、高圧噴射弁
が内燃機関の回転速度の経過から求められる。なぜなら
気密性のない高圧噴射弁に対応するシリンダが作動サイ
クルにある時はいつでも内燃機関の回転速度の上昇が起
きるからである。
【００１３】さらに別の実施例によれば、気密性のない
高圧噴射弁の存在を示す信号および/または気密性のな
い高圧噴射弁を表わす信号がエラーメモリに送出され
る。それにより最寄りの整備工場に運ばれた際には迅速
で信頼性の高いエラー診断が可能となる。
【００１４】別の有利な実施例によれば、内燃機関の所
定の数の回転の後でイグニッションが遮断される。
【００１５】代替的に、気密性のない高圧噴射弁が識別
された後で直ちにイグニッションが遮断されるかおよび
/またはインテークマニホールド内のスロットル弁が完
全に開かれ、それによって内燃機関における破損の危険
性が最小化される。
【００１６】本発明のさらに別の代替実施例によれば、
内燃機関を燃料ノックから保護するため、または内燃機
関の触媒を過熱から保護するための方法において、シリ
ンダの個別制御により機関の滑らかな運転を向上させる
手法によって、シリンダの１つが、高められたトルクま
たは低減したトルクを生じさせているかどうかが求めら
れ、高められたトルクの出現に続いて低減されたトルク
が確認された場合には、内燃機関が停止される。まず最
初に高められたトルクが出現し、その後に続いて低下し
たトルクが生じた場合には、高圧噴射弁がまず初めに部
分的に開かれて固着し、それに続いてほぼ完全に開かれ
た状態で固着している確率が高い。この状態は特に内燃
機関に対するリスクが高い。なぜならいわゆるノッキン
グが起こりやすいからである。それ故に内燃機関は、低
下したトルクの出現直後に停止される。
【００１７】別の実施例によれば、内燃機関の最初の運
転開始の際に内燃機関の滑らかな運転に対する限界値が
求められ、特にパーマネントＲＡＭに記憶される。それ
により大量生産におけるばらつきが本発明による方法の
適用のもとで考慮される。
【００１８】さらに別の実施例によれば、シリンダの１
つに、高められたトルクが生じそうな時には、警報信号
が送出される。
【００１９】固着した高圧噴射弁をさらに信頼性を高め
て識別できるようにするために、代替的に、請求項２か
ら１５に記載された方法に対してさらに付加的に、内燃
機関によって吸気された空気質量と内燃機関内に噴射さ
れた燃料量から目標値を形成し、この目標値を内燃機関
の排気系で測定された実際値と比較し、前記目標値が、
測定された実際値よりも所定の値分だけ大きい場合に
は、冗長的な警報信号を形成するようにしてもよい。こ
の冗長的な警報信号は、その他のエラー通知と一緒に内
燃機関の遮断に用いられる。
【００２０】
【実施例】図１に示されている方法のもとでは、ステッ
プＳ1での当該方法のスタートの後で、任意の従来方式
のシリンダ選択方式の失火識別手法の信号が呼出され
る。失火が識別された場合には、当該シリンダに所属す
る高圧噴射弁が遮断される。失火が何も識別されない場
合には、当該方法は終了する。
【００２１】失火が識別された場合には、ステップＳ２
において排ガス温度が過度に高いかどうかが検査され
る。このことは例えば排ガス温度測定によって行われ得
る。測定された排ガス温度が予め定められた（可能であ
るならば作動点にも依存した）限界値を上回っている場
合には、エンジンが遮断される。代替的に、過度に高い
排ガス温度の検出は、測定された排ガス温度と、排ガス
温度モデルによって求められた排ガス温度値との比較に
よって行ってもよい。その場合に現れた温度差分ΔＴが
所定の最大温度差分よりも大きい場合には、内燃機関が
遮断される。
【００２２】排ガス温度が過度に高くない時には、内燃
機関は引き続き作動され、車両の継続走行が可能であ
る。
【００２３】図２には、本発明による第２実施例のフロ
ーチャートが示されている。ステップＳ１０においてイ
グニッションロックからのイグニッションキーの引き抜
きによって追従プログラムが開始される。すなわちこれ
は点火がまだ所定の点火の数だけ活動され続けることか
らなる。それに対してイグニッションロックの端子コー
ド１５に接続された高圧噴射弁にはもはや給電されな
い。
【００２４】ステップＳ１１では、イグニッションロッ
クからイグニッションキーを引き抜いた以降の内燃機関
で行われる点火の数が、遮断閾値ＺＡｂｂｒｕｃｈより
も小さいかどうかが検査される。小さくない時には、ス
テップＳ１８で示されているように点火が遮断される。
【００２５】内燃機関の遮断後の点火の数が遮断閾値Ｚ
Abbruchよりも小さい場合には、イグニッションキーの
引き抜きが終わった後の点火の数が、所定の数の回転Ｚ
Ａｂ ｆｒａｇｅよりも小さいかどうかが問い合わせされ
る。この問い合わせはステップＳ１２で行われる。点火
の数が遮断閾値ＺＡｂｂｒｕｃｈよりも小さい場合に
は、当該プログラムが再びステップＳ１１にフィードバ
ックされる。遮断閾値Ｚ Ａｂｂｒｕｃｈよりも大きい場
合には、ステップＳ１３において、エンジン回転数が基
準回転数ｎＲｅｆよりも大きいかどうかが問い合わせさ
れる。基準回転数よりも大きくなるのであるのなら、少
なくとも１つの高圧噴射弁に気密性がなく、このことは
無電流状態に切換えられているにもかかわらず不所望な
作動サイクルに結び付く。
【００２６】次のステップＳ１４では気密性のないバル
ブがシリンダの均等化制御ないしスムーズな回転制御か
ら求められる。その際には回転の期間中に内燃機関の回
転速度の経過特性が求められる。回転速度が高まってい
るならば、その時のクランク軸位置から気密性のない高
圧噴射弁を有しているシリンダが一義的に確定できる。
【００２７】さらなるステップＳ１５では気密性のない
噴射弁を表す信号がエラーメモリに伝送される。内燃機
関の破損を避けるために、ステップＳ１６では、点火が
直ちに遮断され、ステップＳ１７に示されているよう
に、インテークマニホールド内のスロットル弁が開放さ
れる。ステップＳ１４,Ｓ１５,Ｓ１６,Ｓ１７では、全
てが相互に用いられてもよいし、各々が相互に任意に組
み合わされてもよい。どんなに遅くとも、イグニッショ
ンロックからイグニッションキーを引き抜いた後の点火
の数が、ＺＡｂｂｒｕｃｈの値よりも大きくなった時に
は、イグニッションが遮断され（ステップＳ１８参
照）、当該方法が終了される。
【００２８】図３には本発明による方法の第３実施例が
示されている。この方法は、２つのパートからなってい
る。内燃機関の第１の運転開始状態Ｓ２０のもとで、シ
リンダ均等化に対する限界値ＺＧＳＴｍａｘ,ＺＧＳＴ
ｍｉｎが求められる。これらは内燃機関のスムーズな回
転のための制御（シリンダ均等化制御とも称する）に必
要である。この限界値ＺＧＳＴｍａｘ,ＺＧＳＴｍｉｎ
の算出は、ステップＳ ２１で行われる。同時にこれらの
限界値はメモリ、特にパーマネントＲＡＭに書き込まれ
る。内燃機関の第１の運転開始状態での限界値の個々の
算出によって、大量生産におけるばらつきが考慮でき
る。
【００２９】図３においてステップＳ２２によって表さ
れている、内燃機関の後続する各スタートでは、測定さ
れたシリンダ均等化値（ＺＧＳＴ−値、これは内燃機関
のスムーズな回転に対する尺度である）が、記憶されて
いる最大値ＺＧＳＴｍａｘを上回っているか最小値ＺＧ
ＳＴｍｉｎを下回っているかどうかが検査される。これ
らの上回りまたは下回りが何も存在していない場合に
は、内燃機関が正常であり、さらなる処理は何も行われ
ない。
【００３０】限界値ＺＧＳＴｍａｘを上回るかまたは限
界値ＺＧＳＴｍｉｎを下回っている場合には、択一的に
警報ランプがスイッチオンされるか内燃機関が遮断され
る。これらの過程はステップＳ２４に統合されている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法の第１実施例のフローチャー
トである。
【図２】本発明による方法の第２実施例のフローチャー
トである。
【図３】本発明による方法の第３実施例のフローチャー
トである。
【符号の説明】
Ｓ１ 問い合わせステップ Ｓ２ 問い合わせステップ Ｓ１１ 問い合わせステップ Ｓ１２ 問い合わせステップ Ｓ１３ 問い合わせステップ
───────────────────────────────────────────────────── 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 41/22 Ｆ０２Ｄ 41/22 ３１０Ｍ ３Ｇ３０１ ３３０ ３３０Ａ ３３０Ｍ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ａ ３０１Ｈ ３０１Ｋ 45/00 ３１４ 45/00 ３１４Ｒ ３４５ ３４５Ａ ３４５Ｅ ３４５Ｋ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｌ (72)発明者 マーティン ハウスマン ドイツ連邦共和国 ザクセンハイム キル ヒホーフシュトラーセ ３ (72)発明者 ヴィンフリート ランガー ドイツ連邦共和国 イリンゲン フレーベ ルヴェーク 10 Ｆターム(参考） 3G022 AA07 EA01 EA08 FA02 FA06 GA00 GA05 GA06 GA10 GA16 3G065 CA24 GA05 GA08 GA10 GA18 3G084 BA05 BA13 BA16 DA28 DA33 EA04 EB22 FA00 FA07 FA13 FA24 FA33 3G091 AA23 AA24 AB01 BA08 BA31 CB02 CB05 CB07 DA08 DB10 DB15 EA00 EA01 EA05 EA08 EA13 EA17 3G092 AA05 AA06 BA01 BA08 BB10 CB04 CB05 DC01 DE01Y DE03Y EA14 EA28 EB04 EB05 EC09 FA15 FA20 FA26 FB03 FB06 HA01Y HD01Y HE01Y HE02Y HE06Y HE07Y 3G301 HA01 HA04 JA33 JB10 LA00 LA01 LB01 LB04 MA24 NA08 NB03 NC01 PA01B PB03B PC09B PD11B PE01B PE02B PE06B PE07B

Claims (16)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関を燃料ノックから保護するた
    め、または内燃機関の触媒を過熱から保護するための方
    法であって、シリンダ選択式の燃焼失火識別手法を用い
    て、該当するシリンダへの燃料カット実施のために、シ
    リンダにおける燃焼失火発生の有無を求める形式の方法
    において、 内燃機関によって吸気された空気質量と、内燃機関内に
    噴射された燃料量から、目標値（λＳｏｌｌ）を形成
    し、 前記目標値（λＳｏｌｌ）を、当該内燃機関の排気系で
    測定された実際値（λ Ｉｓｔ）と比較し、 前記目標値（λＳｏｌｌ）が、測定された実際値（λ
    Ｉｓｔ）よりも所定の値分（Δλ）だけ大きい場合に
    は、内燃機関を遮断するかまたは警報信号を発生するよ
    うにしたことを特徴とする方法。
  2. 【請求項２】 内燃機関を燃料ノックから保護するた
    め、または内燃機関の触媒を過熱から保護するための方
    法であって、シリンダ選択式の燃焼失火識別手法を用い
    て、該当するシリンダへの燃料カット実施のために、シ
    リンダにおける燃焼失火発生の有無を求める形式の方法
    において、 排気温度を測定し、 許容できない高さの排気温度が生じている場合には、内
    燃機関を遮断するようにしたことを特徴とする方法。
  3. 【請求項３】 測定した排気温度を排気温度モデルと比
    較し、測定した排気温度が、排気温度モデルを用いて求
    めた排ガス温度よりも温度差分（ΔＴ）だけ上方にある
    場合には、内燃機関を遮断させる、請求項２記載の方
    法。
  4. 【請求項４】 内燃機関においてガソリン直接噴射方式
    が用いられている、請求項１から３いずれか１項記載の
    方法。
  5. 【請求項５】 内燃機関において吸気管噴射方式が用い
    られている、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
  6. 【請求項６】 内燃機関を燃料ノックから保護するた
    め、または内燃機関の触媒を過熱から保護するための方
    法であって、イグニッションロックによる内燃機関の遮
    断のもとでは高圧噴射弁が遮断され、イグニッションは
    スイッチオンされ続ける形式の方法において、 内燃機関の回転数を、所定の数（ｎＡｂｆｒａｇｅ）の
    回転の後で測定し、 測定した回転数を基準回転数と比較し、 測定した回転数が基準回転数よりも大きい場合には、気
    密性のない高圧噴射弁の診断がなされるようにしたこと
    を特徴とする方法。
  7. 【請求項７】 内燃機関の回転数グラジエントを、所定
    の数（ｎＡｂｆｒａ ｇｅ）の回転の後で求め、 求められた回転数グラジエントを基準回転数グラジエン
    トと比較し、 求められた回転数グラジエントが基準回転数グラジエン
    トよりも小さいか大きい場合には、気密性のない高圧噴
    射弁の診断がなされる、請求項６記載の方法。
  8. 【請求項８】 気密性のない高圧噴射弁は、内燃機関の
    回転速度の時間的経過から求められる、請求項６または
    ７記載の方法。
  9. 【請求項９】 気密性のない高圧噴射弁の存在を示す信
    号および/または気密性のない高圧噴射弁を表わす信号
    がエラーメモリに送出される、請求項６から８いずれか
    １項記載の方法。
  10. 【請求項１０】 内燃機関の所定の数（ｎ
    Ａｂｂｒｕｃｈ）の回転の後で、イグニッションを遮断
    する、請求項６から９いずれか１項記載の方法。
  11. 【請求項１１】 気密性のない高圧噴射弁の識別の後
    で、イグニッションおよび噴射装置を直ちに遮断する、
    請求項１から９いずれか１項記載の方法。
  12. 【請求項１２】 気密性のない高圧噴射弁の識別の後
    で、内燃機関のインテークマニホールド内のスロットル
    弁を完全に開かせる、請求項１から１１いずれか１項記
    載の方法。
  13. 【請求項１３】 内燃機関を燃料ノックから保護するた
    め、または内燃機関の触媒を過熱から保護するための方
    法であって、シリンダの個別制御により機関の滑らかな
    運転を向上させる手法によって、シリンダの１つが高め
    られたトルクまたは低下したトルクを生じさせているか
    どうかが求められる形式の方法において、高められたト
    ルクが現れた後に続けて低下したトルクが確認された場
    合には、内燃機関を停止させるようにしたことを特徴と
    する方法。
  14. 【請求項１４】 内燃機関の最初の運転開始の際に内燃
    機関の滑らかな運転に対する限界値（ZGSTｍａｘ，ＺＧ
    ＳＴｍｉｎ）を求め、特にパーマネントＲＡＭに記憶さ
    せる、請求項１３記載の方法。
  15. 【請求項１５】 シリンダのうちの１つが、高められた
    トルク、特に記憶されている限界値（ＺＧＳＴｍａｘ）
    よりも上方にあるトルクを生じさせている場合に警報信
    号を送出する、請求項１３または１４記載の方法。
  16. 【請求項１６】 内燃機関によって吸気された空気質量
    と内燃機関内に噴射された燃料量から目標値（λ
    Ｓｏｌｌ）を形成し、この目標値（λＳｏｌｌ）を内燃
    機関の排気系で測定された実際値（λＩｓｔ）と比較
    し、前記目標値（λＳ ｏｌｌ）が、測定された実際値
    （λＩｓｔ）よりも所定の値分（Δλ）だけ大きい場合
    には、冗長的な警報信号を形成する、請求項１から１５
    いずれか１項記載の方法。
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