JP2003530511A - 内燃機関を制御するための装置および方法 - Google Patents
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Abstract
Description
願公開第19756619号明細書に基づき公知である。この明細書では、特に
自動車の内燃機関を運転するためのシステムが記載されている。このシステムで
は空気が、吸気管に配置されたスロットルバルブを介して燃焼室に供給され、量
流がこのスロットルバルブによって検出される。この際排気ガス戻し管路には弁
が配置されており、量流がこの弁によって戻し管路内で検出される。これらの2
つの空気質量流量を起点として燃焼室内の空気質量流量が測定される。このよう
な装置では、算出するのに必要とされる種々異なる値が非常に検出しにくいこと
が問題である。このために、この種々異なる値を検出するための数多くのセンサ
が必要である。
。この際には簡単でコスト安のセンサを用いて簡単に検出可能である幾つかの測
定値しか必要とされない。さらに内燃機関の制御時に制御装置にすでに存在する
値が使用される。
/または吸気管内の温度を示す少なくとも1つの温度T2、および/または吸気
管内の圧力を示すチャージ圧P2が使用される。
内に流れ込む酸素量を測定するためのモデルが示されている。
はディーゼル内燃機関での使用に制限されるものではなく、他の内燃機関、特に
燃料直接噴射式の内燃機関でも使用することができる。
を有する所定の空気量ML22が供給される。この酸素含量MO22の値を燃焼
前の酸素含量とも呼ぶ。この高圧新空気管路102内の空気は温度T2と圧力P
2を有している。
気管路102内に流れ込む。この高圧新空気管路102は吸気管とも呼ばれる。
コンプレッサ106によって酸素含量MO21を有する空気量ML21が高圧新
空気管路102内に流れ込む。低圧新空気管路108を通って流れる、酸素含量
MO21を有する空気量ML21はコンプレッサ106を通って流れる、相応し
た酸素含量を有する空気量に相応している。外側から吸気管内に流れ込む空気量
ML21は空気量測定装置105によって測定される。
路110内に流れ込む。この酸素含量MO31の値は燃焼後の酸素含量とも呼ば
れる。
114に到達する。この低圧排気管路114は排気マニホルドとも呼ばれる。
アクチュエータ113によってタービンひいてはチャージャ全体の効率に影響を
与えることができる。
6とも呼ばれる接続部が存在している。この排気ガス戻し管路116を介して、
酸素含量MOAを有する空気量MAが流れる。排気ガス戻し管路116の横断面
は有利な形式では排気ガス戻し弁118によって制御可能である。
センサ101によって検出される。さらにアクチュエータ103が設けられてお
り、これらのアクチュエータ103は内燃機関に供給される噴射燃料量MEを規
定する。このためにこのアクチュエータ103は燃料量MEのための信号を受信
する。
々異なる値を、特に内燃機関に供給される酸素量MO22もしくは酸素含量を明
らかにしたい。この酸素量は噴射燃料量MEと相俟って、排気ガスエミッション
値、特にディーゼル内燃機関における煤エミッション値を規定する。
値が測定されてもよい。以下にこれらの値を量値と呼ぶ。これらの量値は特に有
利な例でしかない。前記した値の代わりに、前記した値に相応するかつ/または
前記した値に換算係数によって関係付けられる別の値を使用することもできる。
デルには部材番号200を、燃焼のためのモデルには部材番号210を付与した
。円で示した様々なセンサによって、簡単に測定可能な種々異なる値が検出され
る。これらの値は吸気管内の圧力を示すチャージ圧P2と、吸気管102内の空
気の温度を示すチャージ温度T2と、内燃機関の回転数Nと、外側から吸気管1
02内に流れ込む新空気量ML21と、噴射燃料量MEとである。この噴射燃料
量MEとは、有利な形式では燃料噴射しようとする燃料量、または燃料噴射され
た分の燃料量、または例えばインジェクタおよび/または噴射弁の作動制御時間
のような燃料量を特徴付けする値である。回転数Nの信号はモータ制御のために
すでに存在している。なぜならばこの信号は内燃機関を制御するために使用され
るからである。
転数Nは達成率測定部214に到達し、空気量ML21は一方では結合点222
に、他方でマイナス記号で示した結合点218に到達する。吸気管内の空気量に
相応する、空気量測定部212の出力信号MM2は一方では結合点220に、他
方では結合点222および微分器224に到達する。
。この信号M2は同様に、プラス記号で示した結合点218に到達する。
点220の出力信号ML22は内燃機関に流れ込む空気量を特徴付ける。この出
力信号ML22は一方でプラス記号で示した結合点218の入力側に到達し、他
方では結合点226に到達する。さらにこの信号ML22、もしくは内燃機関に
流れ込む空気量の信号は燃焼モデル210の結合点250に到達する。
る。吸気管102内に流入する酸素量に相応する、結合点216の出力信号MO
21は結合点228に到達する。この結合点228の第2の入力側には、排気ガ
ス戻し管路内に流れ込む酸素量を特徴付ける信号MOAが加えられる。この信号
MOAは燃焼モデル210によって準備される。吸気管102内における酸素量
の変化を表す、結合点228の出力信号MO2は積分器230に到達する。この
積分器230の出力側からは、吸気管内の酸素量を特徴付ける信号MMO2が発
せられる。
に到達する。内燃機関内に流れ込む空気中の酸素含量を特徴付ける、結合点22
2の出力信号O22が結合点226に到達する。この結合点226の出力側から
は、内燃機関内に流れ込む酸素量を特徴付ける信号MO22が発せられる。
た、燃焼モデル210の結合点252とに到達する。内燃機関から流れ出る酸素
量に相応する、結合点252の出力信号MO31は結合点254に到達する。こ
の結合点254の第2の入力側には結合点250の出力信号が加えられる。結合
点250の第2の入力側には燃料量信号MEが加えられる。さらにこの燃料量信
号MEはマイナス記号で示した結合点256を介して結合点252に到達する。
この結合点256ではこの信号に一定値C2が加えられる。内燃機関から流れ出
た空気中の酸素含量に相応する、結合点254の出力信号O31は結合点258
を介して燃焼モデル210の出力側に到達する。この結合点258の第2の入力
側には排気ガス戻し管路内の空気量を特徴付ける、結合部218の出力信号MA
が加えられる。
気温度T2と吸気管の容量Vとからの理想的な気体法則に基づき算出する。この
際容量Vは一定であるとみなす。吸気管内の空気量MM2は有利にはDT1素子
として形成された微分器224によって微分される。これにより吸気管内の空気
量M2の時間的な変化が得られる。
空気量MM2に対して相対的である。比例因数Eは特性曲線として、実際の内燃
機関回転数Nに関連して達成率測定部214によって規定されている。
れ込む、評価された空気量ML22と、空気量M2の変化とに基づき結合点21
8は排気ガス戻し管路を通って流れる空気量MAのための評価値を算出する。こ
れは吸気管内の空気量が平衡調整されることを意味している。
O2も評価される。このために酸素量流MO2が組み込まれる。この酸素量流M
O2は3つのコンポーネントから組み合わされている。
1であって、この酸素量MO21は空気量測定装置105を通って流れる空気量
ML21に対して相対的である。比例定数Cは新空気の酸素含有量に相応してい
る。内燃機関に流入する求められる酸素量MO22の第2のコンポーネントは、
内燃機関に流入する空気量ML22に対して相対的である。比例定数O22は内
燃機関に流入する空気の酸素含量に相応する。この値O22は酸素量MMO2と
空気量MM2との商として得られる。内燃機関内への酸素量流は、吸気管から酸
素を取り出すので、この酸素含量はマイナス記号で考慮されている。第3のコン
ポーネントは酸素量MOAである。この酸素量MOAは排気ガス戻し弁を通って
吸気管に到達する。この酸素量流は排気ガス戻し管路を通って流れる空気量MA
に対して相対的である。この比例定数は内燃機関から流れ出る空気中の酸素含量
O31である。
デルが使用される。このモデルは、全噴射燃料量が燃焼し、その際に燃焼室内の
ガス混合気から酸素が除かれ、これにより燃焼前の酸素量MO22が燃焼後の酸
素量MO31にまで減少することを起点とする。燃料量と、酸素量の減少とは理
論空燃比C2によって互いに対して相対的である。
体との商として得られる。この内燃機関から流れ出る空気量は内燃機関内に流れ
込む空気量ML22と噴射燃料量MEとの合計として得られる。
量MO2が測定される。この場合、排気ガス戻り作用と排気ガス中の酸素含量と
が考慮される。この方式はリーン燃焼運転において、特にディーゼルエンジンに
おいて重要である。
量MEおよび空気量ML21に基づき、内燃機関内に流れ込む酸素量MO22が
測定される。温度値T2は吸気管中の空気の温度を特徴付ける。圧力値P2は吸
気管中の空気の圧力を特徴付ける。
ることによって測定される。吸気管内の酸素量MMO2は外部から吸気管内に流
れ込む少なくとも酸素量MO21と、内燃機関内に流れ込む酸素量MO22と、
排気ガス戻し管路を通って流れる酸素量MOAとに基づき測定される。この場合
、酸素量は相応する空気量と各酸素含量とから測定される。
し管路を通って流れる酸素量の酸素量の酸素含量O31は燃焼モデルによって測
定される。内燃機関内に流れ込む、空気量の酸素含量O22は吸気管内の酸素量
MMO2と吸気管内の空気量とから算出される。
と、吸気管内の空気量MM2と内燃機関内に流れ込む空気量ML22とに基づき
測定される。内燃機関内に流れ込む空気量ML22は吸気管内の空気量MM2と
回転数Nとに基づき測定される。
される。
103 アクチュエータ、 105 空気量測定装置、 106 コンプレッサ
、 108 低圧新空気管路、 110 高圧排気管路、 111 軸、 11
2 タービン、 113 チャージャアクチュエータ、 114 低圧排気管路
、 116 排気ガス戻し管路、 118 排気ガス戻し弁、 200 吸気管
、 212 空気量測定部、 214 達成率測定部、 216 結合点、 2
17 一定値設定部、 218,220,222 結合点、 224 微分器、
226,228 結合点、 230 積分器、 250,252,254,2
56,258 結合点、 C 出力信号、 C2 一定値、 M2 出力信号、
E 比例因数、 MA 空気量、 ME 燃料量信号、 ML21,ML22
,ML31 空気量、 MM,MM2 出力信号、 MMO2 酸素量、 MO
A 酸素含量、 MO2 出力信号、 MO21,MO22,MO31 酸素含
量、 N エンジン回転数、 O31 出力信号、 P2 圧力、 T2 温度
、 V 容量
Claims (10)
- 【請求項1】 少なくとも1つのモデルを用いて、内燃機関内に流れ込む酸
素量(MO22)を、少なくとも1つの調整値と、吸気管内の空気の状態を特徴
付ける少なくとも1つの測定値とに基づき測定して内燃機関を制御するための方
法において、 少なくとも1つの温度値(T2)、圧力値(P2)、回転数値(N)、燃料量
値(ME)および空気値(ML21)とに基づき酸素量(MO22)を測定する
ことを特徴とする、内燃機関を制御するための方法。 - 【請求項2】 吸気管内の温度を特徴付ける温度値(T2)と、吸気管内の
空気の圧力を特徴付ける圧力値(P2)と、外側から吸気管内に流れ込む空気量
を特徴付ける空気値(ML21)とをセンサによって検出する、請求項1記載の
方法。 - 【請求項3】 排気ガス戻し管路を通って流れる空気量(MA)を、吸気管
内の空気量を平衡調整することによって測定する、請求項1また2記載の方法。 - 【請求項4】 吸気管内の酸素量(MMO2)を、外側から吸気管内に流れ
込む少なくとも1つの酸素量(MO21)と、内燃機関内に流れ込む酸素量(M
O22)と、排気ガス戻し管路を通って流れる酸素量(MOA)に基づき測定す
る、請求項1から3までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項5】 酸素量を、相応する空気量と各酸素含量とからその都度測定
する、請求項4記載の方法。 - 【請求項6】 排気ガス戻し管路を通って流れる空気量の酸素含量(O31
)を、燃焼モデルによって測定する、請求項4または5記載の方法。 - 【請求項7】 内燃機関内に流れ込む酸素量(MO22)を、少なくとも吸
気管内の酸素量(MMO2)と、吸気管内の空気量(MM2)と、内燃機関内に
流れ込む空気量(ML22)とに基づき測定する、請求項1から6までのいずれ
か1項の方法。 - 【請求項8】 内燃機関に流れ込む空気量(ML22)を、少なくとも吸気
管内の空気量(MM2)と回転数(N)とに基づき測定する、請求項7記載の方
法。 - 【請求項9】 吸気管内の空気量(MM2)を、少なくとも温度値(T2)
と圧力値(P2)とに基づき測定する、請求項7または8記載の方法。 - 【請求項10】 内燃機関を制御するための装置であって、少なくとも1つ
のモジュールによって、内燃機関内に流れ込む酸素量(MO22)が、少なくと
も1つの調整値と、吸気管内の空気の状態を特徴付ける少なくとも1つの測定値
とを起点として測定されるようになっている形式のものにおいて、 少なくとも1つの温度値(T2)、圧力値(P2)、回転数値(N)、燃料量
値(ME)および空気値(ML21)とに基づき酸素量(MO22)を測定する
手段が設けられていることを特徴とする、内燃機関を制御するための装置。
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