JP2004100704A - 内燃機関を制御するための方法及び装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明の課題は、精確な制御を実現するために、排ガス再循環を介して燃焼しない燃料が改めて燃焼室に到達するこの再循環される燃料量をもとめることである。
【解決手段】上記課題は、内燃機関を制御するための方法において、内燃機関は希薄燃焼運転及び濃厚燃焼運転において動作可能であり、濃厚燃焼運転において再循環される燃料量がもとめられることによって解決され、さらに、内燃機関を制御するための装置において、内燃機関は希薄燃焼運転及び濃厚燃焼運転において動作可能であり、濃厚燃焼運転において再循環される燃料量をもとめる手段を有することによって解決される。
【選択図】図１

Description

　本発明は内燃機関を制御するための方法及び装置に関する。
　最近の内燃機関は排ガス後処理システムを装備している。これは有利にはいわゆる窒素酸化物吸蔵型触媒装置であり、この窒素酸化物吸蔵型触媒装置はノーマル動作において生じる窒素酸化物を収集し、再生フェーズにおいて無害な成分に変換する。さらに、排ガス後処理システムはいわゆる粒子フィルタを含み、この粒子フィルタも同様に所定の期間に再生される。
　再生のために内燃機関は通常は濃厚燃焼運転で動作される。この動作状態では空気流量が主に回転トルクを決定し、それゆえこの場合空気制御システムが問題となる。直接噴射型内燃機関、とりわけディーゼル内燃機関は、希薄燃焼運転で作動し、この場合噴射量の変化はエンジントルクの直接的な変化を結果的にもたらす。この特性は燃料制御システムと呼ばれる。
　通常は制御ユニットで回転トルク要求が噴射量に換算される。これは、トルクインターフェースが設けられており、このトルクインターフェースを介してエンジン制御ユニットが例えばトランスミッション制御ユニット、ブレーキ力を制御する制御ユニット及び/又は他の制御ユニットのような他の制御ユニットと通信することを背景として行われる。通常はこれらの制御機器は回転トルク信号を交換する。それゆえ、相応のパラメータが制御機器において回転トルク要求として供給される。とりわけこれは有利にはアクセルペダルによってもたらされる運転者所望にも当てはまる。
　通常は直接噴射型内燃機関、とりわけディーゼル内燃機関では希薄燃焼運転において特性マップを介して少なくとも回転数及び回転トルクに依存して相応の燃料量が予め設定される。ガソリン内燃機関の場合には回転トルクから空気流量が計算される。
　内燃機関の効率は、濃厚燃焼運転において基本的にラムダ値に依存する。これは、ラムダ値が再生の際にも及び再生への及び/又は再生からの移行フェーズにおいてもできるだけ精確に保持されることを意味している。これは、燃焼室に到達する空気量と燃料量ができるだけ精密にもとめられ、調整されなければならないことを意味している。問題なのは、濃厚燃焼運転において燃料が完全には燃焼されないことである。排ガス再循環を介して燃焼しない燃料が改めて燃焼室に到達する。精確な制御を実現するためには、この再循環される燃料量をもとめなければならない。
　本発明の課題は、精確な制御を実現するために、排ガス再循環を介して燃焼しない燃料が改めて燃焼室に到達するこの再循環される燃料量をもとめることである。
　上記課題は、内燃機関を制御するための方法において、内燃機関は希薄燃焼運転及び濃厚燃焼運転において動作可能であり、濃厚燃焼運転において再循環される燃料量がもとめられることによって解決され、
　さらに、内燃機関を制御するための装置において、内燃機関は希薄燃焼運転及び濃厚燃焼運転において動作可能であり、濃厚燃焼運転において再循環される燃料量をもとめる手段を有することによって解決される。
　とりわけ濃厚燃焼運転において再循環される燃料量をもとめることによって、内燃機関のはるかに精確な内燃機関の制御が可能である。再循環される燃料量をもとめることは、この場合、有利には、濃厚燃焼運転において行われる。さらに再循環される燃料量の決定は希薄燃焼運転から濃厚燃焼運転への移行時及び/又は濃厚燃焼運転から希薄燃焼運転への移行時においても有利である。
　再循環される燃料量の決定によって、内燃機関におけるラムダ値がより精確に決定される。これによって内燃機関の制御が、とりわけ排ガス後処理システムの再生の間に明らかに改善される。さらに、例えば噴射される燃料量及び/又は様々なトルクパラメータのような制御機器における様々なパラメータのより精確な決定が可能である。
　さらに制御機器の適用が、とりわけ濃厚燃焼運転において明らかに容易になる。なぜなら、排ガス再循環が直にこの制御機器において考慮されるからである。
　とりわけ有利には、再循環される燃料量がラムダ値の決定のために使用される。有利には、この場合、ラムダ値は空気量、噴射される燃料量及び再循環される燃焼しない燃料量から決定される。
　さらに有利には所望トルク及びラムダ値から効率が決定されると有利である、
　有利には、再循環される燃料量は燃焼しない燃料量から決定される。このために、再循環される空気量と全空気量との間の比率が燃焼しない再循環される燃料量と燃焼しない燃料量との比率に相応することを前提とする。
　有利には、さらに、燃焼しない燃料量はエンジン吸気バルブにおける酸素流量を特徴付けるパラメータから予め設定可能である。
　燃焼しない燃料量を決定するための更に別の又は代替的なパラメータとして、噴射される燃料量を特徴付けるパラメータが使用される。この場合、有利には、主噴射及び/又は後噴射の燃料量が考慮される。基本的なパラメータとして、主噴射の明らかに後に行われる後噴射の燃料量が考慮される。
　本発明を次に図面に示された実施例に基づいて説明する。
　図１には内燃機関の制御の基本エレメントが示されている。制御ユニット１００には様々なセンサの信号が印加される。これはとりわけ回転数信号Ｎを供給する回転数センサ１１０であり、トルクプリセット１２０はトルク所望Ｍを予め設定する。これは最も簡単な実施形態ではアクセルペダル位置発信器である。特に有利な実施形態ではこれは更に別の制御ユニットを有するインターフェースである。さらに、空気量測定器１３０が設けられ、この空気量測定器１３０は測定された空気量ＭＡＩＲを予め設定する。これらのセンサの他に、例えばラムダ信号Ｌを供給するラムダセンサのような更に別のセンサを設けることもできる。
　これらの信号から制御ユニット１００は量調整器１４０に対する制御信号Ａ１及び/又は空気調整器１５０に対する制御信号Ａ２を計算する。量調整器は有利にはバルブ、とりわけ電磁式バルブ又は圧電アクチュエータを有するバルブである。このようなバルブは通常はインジェクタと呼ばれる。空気調整器は有利にはスロットルバルブ又は排ガス再循環容量を決定することができる調整素子である。
　第１の信号Ａ１は第１の出力段１４５によって燃料量信号Ｑから決定され、第２の信号Ａ２は第２の出力段１５５によって目標空気量ＭＡＩＲＳから決定される。燃料量Ｑ及び目標空気量ＭＡＩＲＳは評価回路１６０によって入力パラメータから決定される。
　この評価回路１６０の基本的な部分は図２に詳しく図示されている。既に図１に記述されたエレメントは相応の参照符号で示されている。付加的に、信号ＬＢがブロック６００から供給される。パラメータＬＢは他の動作特性パラメータから計算される排ガスのラムダ値ＬＢである。
　回転数信号Ｎ及びトルク所望Ｍは第１の特性マップ２１０及び第２の特性マップ２２０に到達する。第１の特性マップの出力パラメータＱＭは第１の燃料量又は希薄燃焼燃料量とも呼ばれ、第１のランプ２４０に到達する。第２の特性マップ２２０の出力信号は結合点２３５を介して濃厚燃焼燃料量とも呼ばれる第２の燃料量ＱＦとして第２のランプ２５０及び結合点２６０に到達する。結合点２３５の第２の入力側には第３の特性マップ２３０の出力信号が印加される。第３の特性マップ２３０の第１の入力側にはブロック６００の出力信号ＬＢが印加され、さらに回転数信号Ｎが印加される。第２のランプ２５０の出力信号ＱＦＲが第１のランプ２４０の第２の入力側に印加される。第１のランプ２４０は出力信号として燃料量Ｑを第１の出力段１４５に送出する。結合点２６０の第２の入力側には所望トルクＭが印加され、効率とも呼ばれる結合点２６０の出力信号Ｗがブロック５００に印加される。
　第１の特性マップ２１０にはトルク所望Ｍ及び回転数Ｎに依存して第１の燃料量ＱＭが格納されている。この第１の燃料量は希薄燃焼運転において噴射される燃料量を決定する。第２の特性マップ２２０には第２の燃料量ＱＦが格納されており、この第２の燃料量ＱＦは濃厚燃焼運転において噴射すべき燃料量ＱＦを決定する。第２の燃料量を形成するために、第２の特性マップ２２０の出力信号が結合点２３５において有利には補正値によって乗算されて補正される。この補正値を第３の特性マップが計算されたラムダ値ＬＢ及び回転数Ｎから予め設定する。
　第１の燃料量ＱＭは第１のランプに到達し、第２の燃料量ＱＦは第２のランプ２５０に到達する。第２のランプの出力信号ＱＦＲも同様に第１のランプ２４０に到達する。これらのランプによって時間に依存して形成されるランプ関数を介して第１の燃料量ＱＭ及び第２の燃料量ＱＦが混合される。この混合の結果は燃料量Ｑとして出力される。これらのランプ関数はこの場合逆方向に経過している。これらのランプ関数の和は常に１に等しい。混合は濃厚燃焼運転から希薄燃焼運転への移行乃至は希薄燃焼運転から濃厚燃焼運転への移行の際にのみ行われる。濃厚燃焼運転においては第２の燃料量ＱＦだけが噴射すべき燃料量Ｑを決定する。希薄燃焼運転においては第１の燃料量ＱＭだけが噴射すべき燃料量Ｑを決定する。
　さらに、異なるランプ関数を濃厚燃焼運転から希薄燃焼運転への移行及び希薄燃焼運転から濃厚燃焼運転への移行の際に予め設定するようにすることができる。両方のランプは詳しくは図４に示されている。
　所望量Ｍ及び濃厚量ＱＦから除算により結合点２６０において濃厚燃焼運転における燃料噴射の効率Ｗが決定される。この濃厚燃焼効率Ｗはラムダ目標値及び回転トルクから濃厚燃焼運転におけるエアマス目標値を計算するために使用される。
　希薄燃焼運転及び濃厚燃焼運転において動作可能である内燃機関では、第１の燃料量ＱＭ及び第２の燃料量ＱＦは少なくとも回転数及び所望トルクから予め設定可能である。この場合、第２の燃料量ＱＦにおいて付加的にラムダ値ＬＢが考慮される。第１の燃料量ＱＭはとりわけ希薄燃焼運転において噴射される燃料量を決定し、第２の燃料量ＱＦはとりわけ濃厚燃焼運転において燃料量を決定する。ただ希薄燃焼運転と濃厚燃焼運転との間の移行領域においてのみ両方の燃料量が共に噴射すべき燃料量Ｑを決定する。ラムダ値は有利には他のパラメータから計算される。この場合、第１の燃料量も第２の燃料量もそれぞれ特性マップにおいて同じパラメータに依存して格納されている。第２の燃料量の決定において付加的にラムダ値ＬＢが考慮される。
　図３ａには第２のランプ２５０が詳しく図示され、図３ｂには第１のランプ２４０が詳しく図示されている。既に前の図面に記述されたエレメントは相応の参照符号が付けられている。結合点２３５の出力信号ＱＦは結合点３００に到達し、この結合点３００の第２の入力側にはブロック６００の出力信号ＱＵが印加される。結合点３００の出力信号は最小値選択３１０に到達し、そこから結合点３２０を介してパラメータＱＦＲとして第１のランプ２４０に到達する。最小値選択３１０の第２の入力側には結合点３３０の出力信号が印加され、この結合点３３０は結合点３００の出力信号を制限値プリセット３３５の出力信号ＭＡＸ２と結合する。結合点３２０の第２の入力側には第２のランププリセット３２５の出力信号Ｒ２が印加される。
　信号ＱＵは燃焼されない燃料量であり、この燃焼されない燃料量は有利には他のパラメータから計算される。パラメータＲ２は予め設定可能な関数であり、この関数は希薄燃焼運転において値０をとり、濃厚燃焼運転において値１をとる。濃厚燃焼運転から希薄燃焼運転への移行乃至は希薄燃焼運転から濃厚燃焼運転への移行の間にはパラメータＲ２は値０と１との間の値をとる。
　最小値選択３１０、結合点３３０及び最大値プリセット３３５はとりわけ有利な実施形態を示し、このとりわけ有利な実施形態は簡略化された実施形態では省略できる。この場合、結合点３００の出力信号は直接結合点３２０の入力側に到達する。
　第１のランプ２４０は図３ｂに図示されている。ここでは第１の特性マップ２１０の出力信号ＱＭが結合点３５０及び結合点３７５に到達する。結合点３５０の第２の入力側には第１のランププリセット３５５の出力信号Ｒ１が印加される。結合点３５０の出力信号が結合点３６０に印加され、この結合点３６０の第２の入力側には第２のランプ２５０の出力信号ＱＦＲが印加される。結合点３６０の出力側は最大値選択３７０に接続され、この最大値選択３７０の出力側から信号Ｑが出力される。この信号Ｑは第１のランプ２４０の出力信号に相応する。最大値選択３７０の第２の入力側には結合点３７５の出力信号が印加され、この結合点３７５は信号ＱＭを第２の目標値プリセット３８０の出力ＭＡＸ１と結合する。ブロック３８０、３７５及び３７０も有利な実施形態を示し、これらのブロックは簡略化された構成において省略できる。
　パラメータＲ１は予め設定可能な関数であり、この関数は希薄燃焼運転においては値１をとり、濃厚燃焼運転においては値０をとる。濃厚燃焼運転から希薄燃焼運転への移行乃至は希薄燃焼運転から濃厚燃焼運転への移行の間にはパラメータＲ１は値０と１との間の値をとる。この場合、本発明では、値Ｒ１とＲ２との和は値１をとる。有利には、関数Ｒ１及びＲ２は時間に依存して濃厚燃焼運転から希薄燃焼運転への移行及び希薄燃焼運転から濃厚燃焼運転への移行を記述する。ここで濃厚燃焼運転から希薄燃焼運転への移行及び希薄燃焼運転から濃厚燃焼運転への移行に対するこれらの関数は異なっていてもよい。
　本発明では濃厚量ＱＦは再循環される燃焼しない燃料量ＱＵの分だけ低減され、この値がランプ値Ｒ２と乗算される。相応に、希薄量ＱＭはランプ値Ｒ１と乗算され、この値に補正された濃厚量ＱＦＲが加算される。これによって濃厚燃焼運転と希薄燃焼運転との間の所望の移行が達成される。
　更なる実施形態では値ＭＡＸ１及びＭＡＸ２が移行において設定され、噴射量Ｑが定常量又は目標量に限定される。これによって、回転トルクに生じうる跳躍が低減されるはずであり、これらの跳躍は濃厚燃焼運転と希薄燃焼運転との間の移行又は希薄燃焼運転と濃厚燃焼運転との間の移行において発生しうる。これらの移行フェーズ以外では限定は行われない。
　図４ａには出力段１５５によって空気調整器１５０のための制御信号Ａ２に変換される空気量に対する目標値ＭＡＩＲＳの計算が図示されている。既に前の図面で記述されたエレメントは相応の参照符号が付けられている。濃厚燃焼運転における燃焼の効率を示す結合点２６０の出力信号Ｗは、結合点４００に到達する。そこでこの出力信号Ｗはトルクプリセット４０５の出力信号ＭＶと結合される。信号ＭＶは内燃機関、とりわけ吸気システムのダイナミック特性を考慮するトルクパラメータである。結合点４００の出力信号は結合点４１０に到達し、この結合点４１０の第２の入力側には更に別の結合点４２０の出力信号が印加される。結合点４２０にはラムダ目標値プリセット４２５の信号ＬＦＳ及びブロック４２２の信号Ｒが供給される。信号Ｒは理論混合比に相応し、約１４．５の値をとる。結合点４１０の出力信号ＭＡＩＲＦは濃厚燃焼運転の空気量に相応し、結合点４３０に到達し、この結合点４３０にはさらにブロック３２５の出力信号Ｒ２が印加される。結合点４３０の出力信号は結合点４３５に印加され、この結合点４３５は出力段１５５に空気量の目標値ＭＡＩＲＳを印加する。結合点４３５の第２の入力側には結合点４４０の出力信号が印加され、この結合点４４０の第１の入力側にはブロック３５５の出力信号Ｒ１が印加され、第２の入力側には信号ＭＡＩＲＭが印加される。この信号ＭＡＩＲＭは空気量目標値プリセット４４５から供給される。
　ラムダ目標値プリセット４２５、トルクプリセット４０５及び空気目標値プリセット４４５は制御部１６０の部分であり、これらのパラメータを他のパラメータから決定する。これらのパラメータは他の制御部にとって必要とされる。
　ラムダ目標値プリセット４２５はラムダ信号に対する目標値ＬＦＳを予め設定する。この目標値ＬＦＳは、例えば排ガス後処理システムを再生するために濃厚燃焼運転において必要である。結合点４００でのトルクパラメータＭＶと濃厚燃焼の効率Ｗとの除算によってこのトルクＭＶを供給するために必要な燃料量が得られる。結合点４１０でのこの燃料量と結合点４２０でのラムダ目標値ＬＦＳと定数Ｒとの乗算によって、濃厚燃焼運転で必要な空気量ＭＡＩＲＦが得られる。
　トルク所望ＭＶはトルク要求Ｍから形成されるパラメータであり、吸気システムにおける遅延時間が考慮される。
　空気量目標値プリセット４４５は様々な動作特性パラメータから空気量ＭＡＩＲＭを予め設定し、この空気量ＭＡＩＲＭは最適な燃焼を保証するために希薄燃焼運転で必要である。濃厚燃焼運転ではパラメータＭＡＩＲＦが目標値ＭＡＩＲＳとして使用され、希薄燃焼運転ではパラメータＭＡＩＲＭが目標値ＭＡＩＲＳとして使用される。これは、結合点４４０において希薄燃焼運転に対する空気量目標値ＭＡＩＲＭがパラメータＲ１と乗算的に結合され、結合点４３０において濃厚燃焼運転に対する空気量目標値ＭＡＩＲＦがパラメータＲ２と乗算的に結合されることによって実現される。この場合、パラメータＲ１及びＲ２は図３ａ及びｂで使用されたパラメータＲ１及びＲ２に相応し、これらのパラメータＲ１及びＲ２は濃厚燃焼運転から希薄燃焼運転への燃料量の切り換えのために使用される。
　本発明では、図２で所望トルクＭ及び濃厚量ＱＦから計算された濃厚効率Ｗ及び濃厚燃焼運転で所望されるラムダ目標値ＬＦＳ及び回転トルクＭＶから、吸気システムに対する濃厚燃焼運転におけるエアマス目標値ＭＡＩＲＦが計算される。この値ＭＡＩＲＦ及び希薄燃焼運転で必要な空気量値ＭＡＩＲＭから、運転タイプに依存して相応の値が選択される。運転タイプ間の移行の間にランプ関数を介して空気量に対する目標値ＭＡＩＲＳが計算される。この目標値ＭＡＩＲＳは吸気システム、すなわち第２の出力段１５５に伝達される。このために燃料量の場合と同じランプ関数が使用される。
　吸気システムは次いでこの空気流を時間遅延によって調整する。回転トルクＭＶはいわゆる予測パス（Vorhaltepfad）から由来する。この場合吸気システムのダイナミック特性を考慮する補正されたトルクパラメータが問題である。つまり、このトルクパラメータＭＶはトルク所望Ｍに対して時間的な突出を有する。この場合、この時間的な突出は吸気システムの時間遅延を補償するはずである。
　図４ｂでは計算されたラムダ値ＬＢをもとめる有利な実施形態が詳しく図示されている。代替的な実施形態ではこのラムダ値は適当なセンサによっても測定されるか又は他の方法によって計算される。
　既に前の図面で記述されたエレメントは相応の参照符号が付けられている。ランプ２４０の出力信号に相応する燃料量Ｑは及び再循環される燃焼しない燃料量ＱＵは結合点４５０に到達する。この結合点４５０の出力信号は結合点４６０に到達し、この結合点４６０の第２の入力側にはパラメータＲが印加される。結合点４６０の出力信号は結合点４７０に印加され、この結合点４７０の第２の入力側には信号ＭＡＩＲが印加される。この信号ＭＡＩＲはセンサ１３０により測定される空気量に相応する。結合点４７０の出力信号は計算されたラムダ値ＬＢに相応し、このラムダ値ＬＢは例えば後続処理のために第３の特性マップ２３０に供給される。
　計算されたラムダ値ＬＢは第１のランプの出力信号に相応する噴射される燃料量Ｑ及び再循環される燃焼しない燃料量ＱＵの和から得られる。この和は定数Ｒによって乗算され、空気量ＭＡＩＲにより除算される。
　この計算されたラムダ値ＬＢは内燃機関に供給される空気のラムダ値に相応する。
　排ガス後処理システムの最適な再生を保証するためには、濃厚燃焼運転においてラムダ目標値ＬＦＳができるだけ精確に保持されなければならない。つまり、燃料量及び空気量が常に互いに同じ比率であらねばならない。燃料システムは噴射毎の噴射量の変更を行うことができる。大きな充填容積及びガス遅延に起因して吸気システムははるかに緩慢である。本発明ではそれゆえ燃料システムが吸気システムの遅い挙動に適応される。
　図５には相応の調整構造がブロック線図に基づいて図示されている。既に前の図面で記述されたエレメントは相応の参照符号が付けられている。空気量ＭＡＩＲは結合点５００を介して更に別の結合点５１０に到達し、そこから結合点５２０に到達する。結合点５００には付加的に定数Ｒが印加される。結合点５１０の第２の入力側には濃厚燃焼運転におけるラムダ信号に対する目標値ＬＦＳが印加され、これはラムダ目標値プリセット４２５の出力信号に相応する。結合点５２０の第２の入力側には濃厚量ＱＦが印加され、この濃厚量ＱＦは結合点２３５の出力信号に相応する。結合点５２０の出力信号は結合点５３０を介して結合点５５０に到達し、そこから結合点５５５に到達する。結合点５３０ではこの信号はランプファクタＲ２と結合される。結合点５５０の第２の入力側には分配ファクタＶが印加される。この分配ファクタは特性マップ５４０によって入力パラメータＱＦ及び内燃機関の回転数から予め設定される。結合点５５０の出力側には燃料量ＱＮＥ２が現れ、この燃料量ＱＮＥ２は後噴射の際に調量される。この信号が出力段１４５及び結合点５５５に印加される。結合点５５５の出力信号は主噴射の際に噴射される燃料量ＱＨＥに相応し、出力段１４５に到達する。
　測定された空気量ＭＡＩＲ、定数Ｒ及びラムダ目標値ＬＦＳから除算によってラムダ目標値ＬＦＳを実現するために噴射しなくてはならない燃料量が得られる。この燃料量は結合点５２０において濃厚量ＱＦの分だけ低減される。次いで、これは結合点５３０においてランプファクタＲ２によって重み付けされる。このランプファクタ５３０は濃厚燃焼運転において１及び希薄燃焼運転において０である。
　分配ファクタＶに依存して、この付加量は主噴射及び後噴射に加えられる。この分配ファクタＶに依存してこの付加量が主噴射及び後噴射に分配されるが、分配ファクタＶも濃厚量ＱＦ及び回転数Ｎに依存する。
　よって、本発明では、測定された空気量ＭＡＩＲ、理論混合比Ｒ及びラムダ目標値ＬＦＳから瞬時に許容される噴射量がもとめられる。これから瞬時の濃厚量ＱＦが減算され、従って補正量ＱＫが計算される。一定のラムダ値においてエンジンから送出されるトルクはこの補正により空気流量だけによって変更される。ランプＲ２は運転タイプの移行の間の及び純粋な濃厚燃焼運転における制御（Durchgriff）を保証する。補正量は回転数及び濃厚量に依存する特性マップ５４０を介して主噴射と回転トルクを形成する後噴射とに分配される。この分配は、補正が主噴射だけに作用しないために必要である。この主噴射は後噴射における大きな燃料量の場合にはあまりにも強く低減されてしまうだろう。
　この方法によって、ラムダ値が非常に精確に保持されることが実現される。本発明では瞬時の空気量ＭＡＩＲ及び濃厚燃焼に対するラムダ目標値ＬＦＳから必要不可欠な燃料量が計算される。この燃料量は非定常動作において定常動作における量とは異なる。これは基本的に吸気システムの時間遅延的なダイナミック特性に起因する。これは、吸気システムが新たな目標値ＭＡＩＲを調整するまでに一定の時間がかかることを意味する。補正量ＱＫによってこの作用が補償される。
　噴射量と空気量との間の比率の精確な調整における問題は、排ガス再循環を有するシステムにおいて濃厚燃焼運転では排ガス再循環のために燃焼しない炭化水素が再び燃焼室に供給されることである。この炭化水素は付加的に噴射される燃料量のように作用する。さらに希薄燃焼運転では残留酸素が排ガス再循環を介して再び燃料室に到達する。従って、濃厚燃焼運転から希薄燃焼運転への移行の間に、つまり燃焼しない酸素から燃焼しない燃料への移行の際に及び濃厚燃焼運転において、燃焼しない炭化水素を考慮することが重要である。再循環される炭化水素を考慮することによって燃焼室におけるラムダ値のはるかに精確な決定が可能である。これによって排ガス後処理システムの再生がはるかに精確に制御され得る。さらに希薄燃焼運転と濃厚燃焼運転乃至は濃厚燃焼運転と希薄燃焼運転との間のより良好な切り換えが可能である。
　図６には再循環される燃焼しない炭化水素量ＱＵの有利な計算が示されている。再循環される燃焼しない炭化水素量ＱＵは他の方法でも算定できる。既に前の図面で記述されたエレメントは相応の参照符号が付けられている。モデル６４０は検出された様々な動作特性パラメータから内燃機関で発生する様々な空気量を計算する。これらの相応の信号は一方で計算部６１５に供給される。これはまた結合点６１０に印加され、この結合点６１０の第２の入力側には第１のランプ２４０の出力信号Ｑが印加される。結合点６１０の出力信号は結合点６２０に印加され、この結合点６２０の第２の入力側には特性マップ６２５の出力信号が印加される。特性マップ６２５の入力側にはとりわけ回転数センサの出力信号Ｎが印加される。結合点６２０の出力信号は結合点６３０に印加され、この結合点６３０の第２の入力側には結合点６３２の出力信号が印加される。結合点６３２には、同様に回転数信号Ｎが供給される更に別の特性マップ６３４の出力信号及び量プリセット６３６の出力信号ＱＮＥ１が印加される。結合点６３０の出力信号は結合点６４０に到達し、この結合点６４０には結合点６４２の出力信号が供給される。結合点６４２にはモデル６４０から供給される信号ＭＡＩＲＡ及び信号ＭＡＩＲが供給される。結合点６４０の出力信号は制限部６５０、さらにフィルタ６００を介して出力信号ＱＵとしてとりわけ図４の結合点４５０に到達する。
　計算部６１５ではモデル６４０により計算される空気の酸素質量成分ＯＭＡＩＲ及び理論混合比Ｒから最大燃焼可能燃料量が算定される。エンジン吸気バルブにおける酸素流量を示すパラメータＯＭＡＩＲの利用は、とりわけ希薄燃焼運転から濃厚燃焼運転への切り換えフェーズにおいて利点を有する。希薄燃焼運転では排ガス再循環を介して残留酸素が内燃機関の空気吸気部に導かれる。希薄燃焼運転から濃厚燃焼運転への切り換えフェーズの間に再循環される酸素はゼロに低減され、次いで燃焼しない炭化水素の再循環が始まる。同じ事は逆の順番で濃厚燃焼運転から希薄燃焼運転への切り換えフェーズにおいて当てはまる。従って、この計算部６１５の示された機能はエンジンにおけるリアルなラムダを切り換えフェーズにおいて非常に正確に計算する。
　結合点６１０では最大燃焼可能燃料量を示すこの燃料量から燃焼される燃料量Ｑが減算され、燃焼しない燃料量成分が結合点６１０の出力信号として生じる。回転数に依存する特性マップ６２５を介してとりわけ有利な実施形態ではこの燃焼しない量が適応的に補正される。これによって燃焼方法の影響が考慮される。
　結合点６４２では排ガス再循環質量流ＭＡＩＲＡと全エンジン質量流ＭＡＩＲとの比が計算される。同じ比で燃焼しない炭化水素が再循環され、従って燃焼しない炭化水素量が結合点６４０でこれらの比と乗算される。
　所定のエンジン動作状態において、回転トルクを形成しない、ずらされた後噴射が行われ、この後噴射の際に量ＱＮＥ１が調量される。この燃料量は通常はその割合に応じてだけ燃焼され、燃焼しない燃料量の計算に加えられなければならない。考慮すべき割合は特性マップ６３４によって回転数に依存して設定され、結合点６３２における乗算によって計算され、結合点６３０における加算によって燃焼しない燃料量に加えられる。
　希薄燃焼運転では負の燃焼しない燃料量が計算されることになる。よって、この燃料量はブロック６５０において最小値ゼロに制限される。後置接続されたフィルタ６００はエキゾーストマニホールドにおける燃焼しない炭化水素のガス遅延時間を考慮する。とりわけ有利な実施形態ではこのフィルタリングはＰＴ１素子として構成される。
　図７には様々な信号が時間軸に沿って示されており、図７ａにはラムダ目標値ＬＳが示され、図７ｂには空気量の目標値ＭＡＩＲＳが示され、図７ｃには噴射される燃料量Ｑが示されている。時点Ｔ１までは内燃機関は希薄燃焼運転にある。この時点まではラムダ目標値は希薄燃焼運転において最適な値をとり、この最適な値は通常は約２の領域にある。この値は有利には様々な動作特性パラメータに依存して最適な燃焼が行われるように予め設定される。相応に、希薄燃焼運転における空気量の目標値ＭＡＩＲＳも予め設定され、調整器１５０によって相応に調整される。燃料量の場合には希薄量ＱＭが調整器１４０によって調整される。この期間の間にはランプファクタＲ１は値１をとり、ランプファクタＲ２は値０をとる。
　時点Ｔ２とＴ３との間では排ガス後処理システムの再生が行われる。この区間では濃厚燃焼運転が望ましく、つまり、ラムダ値は明らかに希薄燃焼運転時よりも小さくあるべきである。ここに示された実施形態ではラムダ値は値ＬＦＳをとる。この値は０．８の領域にある。この値は有利には排ガス後処理システムの制御部によってこの排ガス後処理システムの再生が可能であるように予め設定される。同時に図４ａに図示されたように濃厚燃焼運転時の空気量の目標値ＭＡＩＲＦがラムダ目標値ＬＦＳ、トルクパラメータＭＶ及び濃厚燃焼運転時の効率Ｗから決定される。濃厚燃焼運転時の効率は濃厚量ＱＦと所望トルクＭとの除算によって図２に示されているような結合点２６０の除算において得られる。相応の濃厚量は第２の特性マップ２２０から回転数及びトルク所望Ｍから読み出され、特性マップ２３０によって得られるファクタによって結合点２３５において補正される。この場合、補正は回転数と計算されたラムダ値ＬＢに依存して行われる。ラムダ値の計算は図４ｂに図示されており、とりわけ測定される空気量ＭＡＩＲ、図２により計算される噴射される燃料量Ｑ及び再循環される燃焼しない燃料量が使用される。この燃焼しない燃料量は図６に図示されているように計算される。濃厚燃焼運転の間にはランプファクタＲ１は値０をとり、ランプファクタＲ２は値１をとる。空気の目標値ＭＡＩＲＳはこの運転フェーズでは基本的に空気の濃厚量ＭＡＩＲＦによって決定される。
　時点Ｔ３には再生が終了し、時点Ｔ１の前と同じ状況が生じる。時点Ｔ１とＴ２との間には希薄燃焼運転から濃厚燃焼運転への移行が行われ、時点Ｔ３とＴ４との間には濃厚燃焼運転から希薄燃焼運転への移行が行われる。これらの期間の間にはランプファクタＲ１及びＲ２は０と１との間の中間値をとり、両方のランプファクタの和は常に値１をとる。噴射される燃料量Ｑはこれらの時間フェーズの間に濃厚量ＱＦ及び希薄量ＱＭから計算される。相応のことは目標値空気量ＭＡＩＲＳにも当てはまり、この目標値空気量ＭＡＩＲＳも図４ａに図示されているように希薄空気量ＭＡＩＲＭ及び濃厚空気量ＭＡＩＲＦから計算される。希薄空気量と濃厚空気量との間の比はランプファクタＲ１及びＲ２によって設定される。
　センサによる空気量ＭＡＩＲの測定の代わりに適当なモデルの使用により内燃機関に供給されるこの空気量が他の動作特性パラメータから計算され得る。
基本的に内燃機関を制御するための制御ユニットのエレメントを示す。 トルクパラメータを燃料量に変換する基本エレメントを示す。 図３ａ及びｂは濃厚燃焼運転において有効である第１の燃料量と希薄燃焼運転において有効である第２の燃料量との結合を示す。 図４ａは全空気量の計算を示し、図４ｂは計算されるラムダ値の計算を示す。 様々なパラメータから個々の部分噴射に対する燃料量のプリセットを示す。 再循環される燃料量の計算を示す。 様々な信号と時間との関係を示す図を示す。
符号の説明
　　１００　制御ユニット
　　１１０　回転数センサ
　　１２０　トルクプリセット
　　１３０　空気量測定器
　　１４０　量調整器
　　１４５　第１の出力段
　　１５０　空気調整器
　　１５５　第２の出力段
　　１６０　評価回路
　　２１０　第１の特性マップ
　　２２０　第２の特性マップ
　　２３５　結合点
　　２４０　第１のランプ
　　２５０　第２のランプ
　　２６０　結合点
　　３００　結合点
　　３１０　最小値選択
　　３２０　結合点
　　３２５　第２のランププリセット
　　３３０　結合点
　　３３５　制限値プリセット
　　３５０　結合点
　　３５５　第１のランププリセット
　　３７５　結合点
　　３８０　第２の目標値プリセット
　　４００　結合点
　　４０５　トルクプリセット
　　４１０　結合点
　　４２０　結合点
　　４２２　ブロック
　　４２５　ラムダ目標値プリセット
　　４３０　結合点
　　４３５　結合点
　　４４０　結合点
　　４４５　空気量目標値プリセット
　　４５０　結合点
　　４６０　結合点
　　４７０　結合点
　　５００　結合点
　　５１０　結合点
　　５２０　結合点
　　５３０　結合点
　　５４０　特性マップ
　　５５０　結合点
　　５５５　結合点
　　６００　ブロック、フィルタ
　　６１０　結合点
　　６１５　計算部
　　６２０　結合点
　　６２５　特性マップ
　　６３０　結合点
　　６３２　結合点
　　６３４　特性マップ
　　６３６　量プリセット
　　６４０　結合点
　　６４２　結合点
　　６４０　モデル
　　６５０　制限部
　　Ｌ　ラムダ信号
　　ＬＢ　計算されるラムダ値
　　ＬＦＳ　ラムダ信号に対する目標値
　　ＬＳ　ラムダ目標値
　　ＭＡＩＲＭ　希薄燃焼運転に必要な空気量
　　ＭＡＩＲＡ　信号
　　ＭＡＩＲＳ　空気量目標値
　　ＭＡＩＲＦ　濃厚燃焼運転に必要な空気量
　　ＭＡＩＲ　空気量
　　ＭＶ　トルクパラメータ
　　Ｍ　トルク所望
　　ＭＡＸ１　第２の目標値プリセットの出力信号
　　ＭＡＸ２　制限値プリセットの出力信号
　　Ｎ　回転数信号
　　ＯＭＡＩＲ　酸素流量
　　Ｑ　燃料量
　　ＱＫ　補正量
　　ＱＵ　燃焼しない燃料量
　　ＱＭ　希薄燃焼運転用燃料量
　　ＱＦ　濃厚燃焼運転用燃料量
　　ＱＦＲ　補正された濃厚燃焼運転用燃料量
　　ＱＮＥ２　後噴射時に調量される燃料量
　　ＱＨＥ　主噴射時に噴射される燃料量
　　ＱＮＥ１　量プリセット６３６の出力信号
　　Ｒ　最大燃焼可能燃料量の理論混合比、定数
　　Ｒ１　ランプファクタ
　　Ｒ２　ランプファクタ
　　Ｗ　効率
　　Ｖ　分配ファクタ

Claims (8)

  1. 　内燃機関を制御するための方法において、
    　前記内燃機関は希薄燃焼運転及び濃厚燃焼運転において動作可能であり、前記濃厚燃焼運転において再循環される燃料量がもとめられる、内燃機関を制御する方法。
  2. 　再循環される燃料量はラムダ値の決定のために使用されることを特徴とする、請求項１記載の方法。
  3. 　ラムダ値は空気量、噴射される燃料量及び燃焼しない燃料量から予め設定可能であることを特徴とする、請求項１又は２記載の方法。
  4. 　所望トルク及びラムダ値から効率が予め設定可能であることを特徴とする、請求項３記載の方法。
  5. 　再循環される燃料量は燃焼しない燃料量から予め設定可能であることを特徴とする、請求項１〜４のうちの１項記載の方法。
  6. 　燃焼しない燃料量はエンジン吸気バルブにおける酸素流量を特徴付けるパラメータから予め設定可能であることを特徴とする、請求項１〜５のうちの１項記載の方法。
  7. 　燃焼しない燃料量は噴射される燃料量を特徴付けるパラメータから決定されることを特徴とする、請求項１〜６のうちの１項記載の方法。
  8. 　内燃機関を制御するための装置において、
    　前記内燃機関は希薄燃焼運転及び濃厚燃焼運転において動作可能であり、前記濃厚燃焼運転において再循環される燃料量をもとめる手段を有する、内燃機関を制御する装置。
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