JP2004218638A - Operating method for internal-combustion engine - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an operating method for an internal-combustion engine having a pressure resistance in the exhaust system of the engine in which the exhaust back pressure can be decided accurately as much as possible for the specified range of crank angle. <P>SOLUTION: The operating method for the internal-combustion engine 1 is structured so that at least one pressure resistance 5 exists in the exhaust system 10 of the engine in which the exhaust back pressure is decided, wherein for the specified range of crank angle, the exhaust back pressure diagram or its mean is decided as a function of the mean pressure during one engine working cycle at the exhaust valve 15, the mean pressure during one engine working cycle at the back in the flowing direction of at least one pressure resistance 5, and the engine speed. In this manner it is possible to accurately decide the exhaust back pressure for the specified range of crank angle. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本発明は、内燃機関の運転方法に関するものである。   The present invention relates to a method for operating an internal combustion engine.

ドイツ特許公開第１９９４８１３６号から、内燃機関の排気系に配置されている排気ガス・ターボチャージャのタービン内の排気背圧を決定する方法が既知である。ここでは、タービン手前における測定または計算排気ガス温度と、計算排気ガス質量流量と、タービン後方における測定または計算圧力と、チャージ圧力調節装置のデューティ・レシオとにより、タービンにおける排気背圧が計算される。   From DE-A-198 48 136 a method is known for determining the exhaust back pressure in the turbine of an exhaust gas turbocharger arranged in the exhaust system of an internal combustion engine. Here, the exhaust back pressure at the turbine is calculated from the measured or calculated exhaust gas temperature before the turbine, the calculated exhaust gas mass flow, the measured or calculated pressure after the turbine, and the duty ratio of the charge pressure regulator. .

所定のクランク角範囲に対して、可能な限り正確な排気背圧が決定される、内燃機関の排気系内に圧力抵抗を有する内燃機関の運転方法を提供することが本発明の課題である。   It is an object of the present invention to provide a method of operating an internal combustion engine having a pressure resistance in the exhaust system of the internal combustion engine, in which the exhaust back pressure is determined as accurately as possible for a given crank angle range.

本発明によれば、排気背圧が決定される、内燃機関の排気系内に少なくとも１つの圧力抵抗を有する内燃機関の運転方法において、所定のクランク角範囲に対して、排気背圧線図またはその平均値が、１エンジン作業サイクル間の排気弁における平均圧力と、１エンジン作業サイクル間の少なくとも１つの圧力抵抗の流れ方向後方における平均圧力と、エンジン回転速度との関数として決定される。   According to the invention, in an operating method of an internal combustion engine having at least one pressure resistance in the exhaust system of the internal combustion engine, the exhaust back pressure is determined for a predetermined crank angle range, The average value is determined as a function of the average pressure at the exhaust valve during one engine work cycle, the average pressure behind the at least one pressure resistor in the flow direction during one engine work cycle, and the engine speed.

本発明による方法は、従来技術に比較して、所定のクランク角範囲において、排気背圧線図またはその平均値が、１エンジン作業サイクル間の排気弁における平均圧力と、１エンジン作業サイクル間の少なくとも１つの圧力抵抗の流れ方向後方における平均圧力と、エンジン回転速度との関数として決定されるという利点を有している。このようにして、当該クランク角範囲内の排気背圧の特に正確な決定が可能である。排気背圧線図を知ることは、特に、弁の重なりにより内燃機関の吸気弁のみならず排気弁もまた開かれているクランク角範囲内において重要である。   Compared to the prior art, the method according to the invention provides an exhaust back pressure diagram or an average thereof in a given crank angle range, in which the average pressure at the exhaust valve during one engine work cycle and the average This has the advantage that it is determined as a function of the average pressure behind the at least one pressure resistor in the flow direction and the engine speed. In this way, a particularly accurate determination of the exhaust back pressure within the crank angle range is possible. Knowing the exhaust back pressure diagram is particularly important within the crank angle range in which not only the intake valves of the internal combustion engine but also the exhaust valves are open due to the overlap of the valves.

所定のクランク角範囲内の排気背圧の平均値が、１エンジン作業サイクル間の排気弁における平均圧力と、１エンジン作業サイクル間の少なくとも１つの圧力抵抗の流れ方向後方における平均圧力と、エンジン回転速度との関数として決定されるとき、それは特に有利である。所定のクランク角範囲内の排気背圧の平均値を用いて、エンジン制御内で、ある誘導変数の計算が、正確な排気背圧線図を用いるよりも簡単に実行可能である。   The average value of the exhaust back pressure within a predetermined crank angle range is the average pressure at the exhaust valve during one engine work cycle, the average pressure behind at least one pressure resistance in the flow direction during one engine work cycle, and the engine speed. It is particularly advantageous when determined as a function of speed. Using the average value of the exhaust back pressure within a predetermined crank angle range, the calculation of certain induction variables in engine control can be performed more easily than using an accurate exhaust back pressure diagram.

本発明の方法はさらに、有利な拡張および改善が可能である。
所定のクランク角範囲内の排気背圧線図またはその平均値が、さらに、少なくとも１つの圧力抵抗をバイパスするバイパス内のバイパス弁の位置の関数として決定されるとき、それは有利である。このようにして、所定のクランク角範囲内の排気背圧線図ないしその平均値をより正確に決定することができる。 The method of the invention further allows for advantageous extensions and improvements.
It is advantageous when the exhaust back pressure diagram or its average value within a predetermined crank angle range is further determined as a function of the position of the bypass valve in the bypass that bypasses at least one pressure resistance. In this manner, the exhaust back pressure diagram within the predetermined crank angle range or the average value thereof can be determined more accurately.

所定のクランク角範囲内の排気背圧線図またはその平均値が、さらに、少なくとも１つの特性曲線群または少なくとも１つの特性曲線を用いて決定されるとき、それはさらに有利である。このようにして、所定のクランク角範囲内の排気背圧線図ないしその平均値を簡単且つ少ない費用で決定することができる。   It is further advantageous when the exhaust back pressure diagram or its average value within a predetermined crank angle range is further determined using at least one characteristic curve group or at least one characteristic curve. In this way, it is possible to determine the exhaust back pressure diagram within a predetermined crank angle range or its average value simply and at low cost.

排気背圧線図が指数関数により近似されるとき、他の利点が得られる。このようにして、実際の排気背圧線図を、可能なクランク角範囲の少なくとも一部において、簡単に特に良好に近似させることができる。   Another advantage is obtained when the exhaust back pressure diagram is approximated by an exponential function. In this way, the actual exhaust back pressure diagram can be simply and particularly well approximated in at least part of the possible crank angle range.

この場合、さらに、指数関数に対する時定数が、バイパス弁の位置の関数として決定されることが有利である。このようにして、指数関数を、当該クランク角範囲内において、特に良好に実際の排気背圧線図に近似させることができる。   In this case, it is furthermore advantageous that the time constant for the exponential function is determined as a function of the position of the bypass valve. In this way, the exponential function can be particularly well approximated to the actual exhaust back pressure diagram within the crank angle range.

指数関数の限界値が、少なくとも１つの圧力抵抗の流れ方向後方における平均圧力の関数として決定されるときもまた、それは有利である。このようにして、指数関数を、当該クランク角範囲内において、特に良好に実際の排気背圧線図に近似させることができる。   It is also advantageous when the exponential limit is determined as a function of the average pressure behind the at least one pressure resistor in the flow direction. In this way, the exponential function can be particularly well approximated to the actual exhaust back pressure diagram within the crank angle range.

排気背圧線図が排気弁における平均圧力と交差する時点が決定されるとき、他の利点が得られる。このようにして、指数関数線図を、当該クランク角範囲内において、特に良好に実際の排気背圧線図に近似させることができる。   Another advantage is obtained when the point at which the exhaust back pressure diagram crosses the average pressure at the exhaust valve is determined. In this way, the exponential function diagram can be particularly well approximated to the actual exhaust back pressure diagram within the crank angle range.

指数関数に対して時定数が評価されるときもまた、それは有利である。このようにして、指数関数の決定に対する費用を節約することができる。
所定のクランク角範囲内の排気背圧線図またはその平均値が、排気弁の範囲内で決定されるとき、他の利点が得られる。このようにして、排気背圧の、内燃機関の燃焼室内の燃焼過程への影響を確実に決定することができる。 It is also advantageous when the time constant is evaluated for an exponential function. In this way, costs for determining the exponential function can be saved.
Another advantage is obtained when the exhaust back pressure diagram or its average value within a predetermined crank angle range is determined within the range of the exhaust valve. In this way, it is possible to reliably determine the effect of the exhaust back pressure on the combustion process in the combustion chamber of the internal combustion engine.

図１において、例えば自動車の内燃機関１が示されている。この場合、この例において、内燃機関１はオットー・サイクル・エンジンとして形成されているものと仮定する。内燃機関１は、それぞれピストン７０および燃焼室５０を有する１つまたは複数のシリンダ６５を含む。燃焼室５０に吸気管３５を介してフレッシュ・エアを供給可能である。対応の空気質量流量は、吸気管３５内の絞り弁３０により調節される。フレッシュ・エアは、吸気弁４０を介して燃焼室５０内に到達する。燃料の噴射は、噴射弁７５を介して直接燃焼室５０内に行われる。代替態様として、燃料の噴射は吸気管３５内に行われてもよい。後者の場合、吸気管３５内に空気／燃料混合物が形成され、空気／燃料混合物は、吸気弁４０を介して燃焼室５０内に導かれる。   FIG. 1 shows, for example, an internal combustion engine 1 of an automobile. In this case, it is assumed in this example that the internal combustion engine 1 is configured as an Otto cycle engine. The internal combustion engine 1 includes one or more cylinders 65 each having a piston 70 and a combustion chamber 50. Fresh air can be supplied to the combustion chamber 50 via the intake pipe 35. The corresponding air mass flow is regulated by a throttle valve 30 in the intake pipe 35. Fresh air reaches the combustion chamber 50 via the intake valve 40. The fuel is injected directly into the combustion chamber 50 via the injection valve 75. Alternatively, the injection of the fuel may take place in the intake pipe 35. In the latter case, an air / fuel mixture is formed in the intake pipe 35, and the air / fuel mixture is guided into the combustion chamber 50 via the intake valve 40.

燃焼室５０内の空気／燃料混合物は点火プラグ４５により点火される。燃焼室５０内の空気／燃料混合物の燃焼において形成された排気ガスは、排気弁１５を介して排気系１０内に導かれる。燃焼室５０内の空気／燃料混合物の燃焼によりピストン７０が駆動され、一方でピストン７０はクランク軸を駆動する。回転速度センサ６０は、クランク軸の回転により、内燃機関１のエンジン回転速度を測定する。排気系１０内に圧力抵抗５が配置されている。圧力抵抗５は、オプションとして、図１に示されているように、バイパス弁２０を有するバイパス２５によりバイパスされていてもよい。さらにエンジン制御装置５５が設けられ、エンジン制御装置５５に回転速度センサ６０の測定信号が供給されている。吸気弁４０は、図１には示されていない吸気カム軸により開閉される。排気弁１５は、図１には詳細に示されていない排気カム軸により開閉される。吸気カム軸の位置および排気カム軸の位置は同様にエンジン制御装置５５に供給されている。これが、図１において、吸気弁４０からエンジン制御装置５５への矢印により、および排気弁１５からエンジン制御装置５５への矢印により表わされている。さらに、エンジン制御装置５５にバイパス弁２０の位置が供給され、バイパス弁２０の位置は、代替態様として、他の変数からモデル化されていてもよい。後者の場合、バイパス弁２０の位置を決定するためのセンサは必要ではない。エンジン制御装置５５は、例えば要求されたエンジン・トルクを出力するために、絞り弁３０、噴射弁７５および点火プラグ４５、並びにバイパス弁２０を操作する。   The air / fuel mixture in the combustion chamber 50 is ignited by a spark plug 45. Exhaust gas formed in the combustion of the air / fuel mixture in the combustion chamber 50 is led into the exhaust system 10 via the exhaust valve 15. The combustion of the air / fuel mixture in the combustion chamber 50 drives the piston 70, while the piston 70 drives the crankshaft. The rotation speed sensor 60 measures the engine rotation speed of the internal combustion engine 1 based on the rotation of the crankshaft. The pressure resistance 5 is disposed in the exhaust system 10. The pressure resistor 5 may optionally be bypassed by a bypass 25 having a bypass valve 20, as shown in FIG. Further, an engine control device 55 is provided, and a measurement signal of the rotation speed sensor 60 is supplied to the engine control device 55. The intake valve 40 is opened and closed by an intake camshaft not shown in FIG. The exhaust valve 15 is opened and closed by an exhaust cam shaft not shown in detail in FIG. The position of the intake camshaft and the position of the exhaust camshaft are also supplied to the engine control unit 55. This is represented in FIG. 1 by arrows from the intake valve 40 to the engine control unit 55 and from the exhaust valve 15 to the engine control unit 55. Further, the position of the bypass valve 20 is supplied to the engine control device 55, and the position of the bypass valve 20 may be modeled from other variables as an alternative. In the latter case, no sensor is required to determine the position of the bypass valve 20. The engine control unit 55 operates the throttle valve 30, the injection valve 75, the spark plug 45, and the bypass valve 20, for example, to output a requested engine torque.

圧力抵抗５は、例えば排気ガス・ターボチャージャのタービンであってもよい。この場合、バイパス弁２０を介して、排気ガス・ターボチャージャにより内燃機関１の吸気側に発生されるべきチャージ圧力が調節ないし制御される。しかしながら、圧力抵抗５は触媒であってもよい。この場合にはバイパス２５は設けられていない。さらに、排気系１０内に複数の圧力抵抗が設けられているように設計されていてもよい。しかしながら、圧力抵抗５は複数の部分圧力抵抗を含んでもよい。即ち、排気ガス・ターボチャージャのタービンおよび触媒が、それぞれ個別の圧力抵抗として、またはただ１つの圧力抵抗の部分抵抗として理解されてもよい。例として挙げた圧力抵抗以外のその他の圧力抵抗、例えば消音器が排気系１０内に配置されていてもよいことは当然である。触媒、消音器および／または排気ガス・ターボチャージャのタービンのような構成部品が装着されている排気系１０を有する内燃機関１において、これらの構成部品の、排気ガスの流れ方向手前に、周囲圧力より高い排気圧力が形成される。その理由は、これらの構成部品が、排気弁１５から排気出口までの排気流れに対する流動抵抗を示すことにある。思考上で流れ方向に対して逆方向に排気系１０を通過した場合、各流動抵抗において平均圧力が上昇する。排気出口においては周囲圧力が作用し且つ排気弁１５において圧力が最大となる。排気系１０内の圧力は排気背圧と呼ばれる。場合により、この用語は、排気系１０内の圧力と周囲圧力との間の圧力差とも理解される。エンジン制御装置５５は種々の理由から排気背圧に関する情報を必要とする。これらの情報は特に次の目的に必要とされる。   The pressure resistor 5 may be, for example, an exhaust gas turbocharger turbine. In this case, the charge pressure to be generated on the intake side of the internal combustion engine 1 by the exhaust gas turbocharger is adjusted or controlled via the bypass valve 20. However, the pressure resistor 5 may be a catalyst. In this case, no bypass 25 is provided. Furthermore, the exhaust system 10 may be designed so that a plurality of pressure resistors are provided. However, the pressure resistor 5 may include a plurality of partial pressure resistors. That is, the exhaust gas turbocharger turbine and catalyst may each be understood as individual pressure resistors or as a partial resistance of only one pressure resistor. It goes without saying that a pressure resistance other than the example of the pressure resistance, for example, a muffler may be arranged in the exhaust system 10. In an internal combustion engine 1 having an exhaust system 10 in which components such as a catalyst, a silencer and / or a turbine of an exhaust gas turbocharger are mounted, these components are, before the flow direction of the exhaust gas, at ambient pressure. A higher exhaust pressure is formed. The reason is that these components exhibit a flow resistance to the exhaust flow from the exhaust valve 15 to the exhaust outlet. When thoughtfully passing through the exhaust system 10 in a direction opposite to the flow direction, the average pressure increases at each flow resistance. At the exhaust outlet the ambient pressure acts and at the exhaust valve 15 the pressure is at a maximum. The pressure in the exhaust system 10 is called an exhaust back pressure. In some cases, the term is also understood as the pressure difference between the pressure in the exhaust system 10 and the ambient pressure. The engine controller 55 needs information about the exhaust back pressure for various reasons. This information is needed especially for the following purposes:

− 内部残留ガスの計算のために。内部残留ガスとは、吸気弁４０および排気弁１５が同時に開いている間、いわゆる弁の重なりの間に、排気系１０からシリンダ６５の燃焼室５０内に逆流するガス量と理解される。   -For calculation of internal residual gases. The internal residual gas is understood as a gas amount flowing backward from the exhaust system 10 into the combustion chamber 50 of the cylinder 65 while the intake valve 40 and the exhaust valve 15 are simultaneously opened, that is, during the overlap of the valves.

− 図１には詳細に示されていない排気系１０内の圧力感受性を有するセンサの信号補正のために。
− 弁の重なりの間に、燃焼に関与することなく、吸気管３５から燃焼室５０を通過して直接排気系１０内に流入する、ガソリン直接噴射の場合の空気量または吸気管噴射の場合の空気／燃料混合物の量の計算のために。弁の重なりの間に吸気管３５内の圧力が排気系１０内の圧力より高いときにのみこの現象が発生可能である。これは一般に、例えば排気ガス・ターボチャージャまたは圧縮機を使用した過給式内燃機関の場合においてのみ発生する。 For the signal correction of pressure-sensitive sensors in the exhaust system 10 not shown in detail in FIG.
The amount of air in the case of direct gasoline injection or in the case of intake pipe injection, which, during valve overlap, flows directly from the intake pipe 35 through the combustion chamber 50 into the exhaust system 10 without taking part in combustion. For calculation of the amount of air / fuel mixture. This phenomenon can only occur when the pressure in the intake pipe 35 is higher than the pressure in the exhaust system 10 during valve overlap. This generally only occurs in the case of a supercharged internal combustion engine, for example using an exhaust gas turbocharger or a compressor.

コストの理由から、一般に、排気系１０内への圧力センサの組込みは省略される。排気背圧は、むしろ、エンジン制御装置５５内にセンサ変数またはその他のモデル計算から存在する、例えば周囲圧力、排気ガス質量流量、排気ガス温度のような変数に基づいてモデル化される。モデル化は、たいていの場合、流れ方向に対して逆方向に、周囲圧力から、順次に各流動抵抗の両側の圧力差が計算されることにより行われる。そのタービンが一般に排気弁１５の直後に組み込まれている排気ガス・ターボチャージャを有するエンジンにおいては、最終ステップとして、この構成部品の両側の圧力差がモデル化されなければならない。圧力平均値は、１エンジン作業サイクル間、即ちシリンダ６５の１完全サイクル間において、内燃機関１の運転点の関数としてモデル化される。上記の第１および第３の例に記載の弁の重なり範囲は、カム軸調節のない内燃機関１においては、内燃機関１の不変構造特徴である。しかしながら、今日においては、可変カム軸を有する内燃機関１の製造が増加し、この場合、構造に応じてそれぞれ、吸気カム軸または排気カム軸または両方のカム軸が調整可能である。このとき、重なり範囲は１つないし複数のカム軸の調節角の関数である。例えば、固定排気カム軸および連続可変吸気カム軸を有する内燃機関１が考えられ、この場合、排気弁１５の閉鎖に対するクランク角は点火上死点後方３６５°のクランク角において不変であり、また吸気弁４０の開放に対するクランク角は、調節角に応じてそれぞれ、点火上死点後方３２５°−３６０°のクランク角間に存在する。したがって、弁の重なり範囲は５°−４０°のクランク角間の値を有している。   For cost reasons, the incorporation of a pressure sensor into the exhaust system 10 is generally omitted. The exhaust back pressure is rather modeled based on variables present in the engine controller 55 from sensor variables or other model calculations, such as, for example, ambient pressure, exhaust gas mass flow, exhaust gas temperature. The modeling is usually performed by calculating the pressure difference on both sides of each flow resistance sequentially from the ambient pressure in a direction opposite to the flow direction. In an engine having an exhaust gas turbocharger whose turbine is typically installed immediately after the exhaust valve 15, as a final step, the pressure differential across this component must be modeled. The pressure average is modeled as a function of the operating point of the internal combustion engine 1 during one engine work cycle, ie one complete cycle of the cylinder 65. The overlapping range of the valves described in the first and third examples is a constant structural feature of the internal combustion engine 1 in an internal combustion engine 1 without camshaft adjustment. However, nowadays, the production of internal combustion engines 1 with variable camshafts is increasing, in which case the intake camshaft or the exhaust camshaft, or both camshafts, respectively, can be adjusted depending on the construction. The overlap range is then a function of the adjustment angle of one or more camshafts. For example, an internal combustion engine 1 with a fixed exhaust camshaft and a continuously variable intake camshaft is conceivable, in which case the crank angle for closing the exhaust valve 15 is unchanged at a crank angle of 365 ° after ignition top dead center, and The crank angle for the opening of the valve 40 lies between 325 ° and 360 ° behind the top dead center of ignition, depending on the adjustment angle. Therefore, the overlap range of the valves has a value between 5 ° and 40 ° crank angle.

ここで、本発明により、以下の例において排気ガス・ターボチャージャのタービンと仮定される圧力抵抗５を有する内燃機関１において、排気系１０内、特に排気弁１５の範囲内の排気背圧線図を、特定のクランク角範囲に対してモデル化するように設計されている。この方法は、完全な１エンジン作業サイクル、即ち１完全サイクル間の平均排気背圧がモデル化される従来技術に比較して、弁の重なりの間における内部残留ガスおよびオーバフロー空気量ないし空気／燃料混合物の量を計算するという上記の課題に対して、および排気系１０内の圧力感受性センサの信号補正に対しても利点を提供する。   Here, according to the present invention, in an internal combustion engine 1 having a pressure resistance 5 which is assumed to be a turbine of an exhaust gas turbocharger in the following example, an exhaust back pressure diagram in an exhaust system 10, particularly in a range of an exhaust valve 15. Is designed to be modeled for a particular crank angle range. This method provides for one complete engine work cycle, i.e., internal residual gas and overflow air or air / fuel during valve overlap, as compared to the prior art where the average exhaust back pressure during one complete cycle is modeled. Advantages are provided for the above task of calculating the amount of the mixture and also for the signal correction of the pressure sensitive sensors in the exhaust system 10.

内部残留ガスおよびオーバフロー空気量ないし空気／燃料混合物の量の計算に対して、特に弁の重なりの間の排気弁１５の範囲内の排気背圧は、重要な入力変数であることがよく理解できる。排気弁においては著しい圧力脈動が発生することがあるので、完全な１作業サイクル間の平均排気背圧は、弁の重なりの間の圧力比に関して不十分な情報を提供するにすぎないことを測定結果が示している。   For the calculation of the amount of internal residual gas and overflow air or the amount of air / fuel mixture, it can be well understood that the exhaust back pressure, especially in the region of the exhaust valve 15 during valve overlap, is an important input variable. . Measured that the average exhaust back pressure during a complete work cycle only provides insufficient information on the pressure ratio during valve overlap, as significant pressure pulsations can occur at the exhaust valve. The results show.

タービン５の流れ方向手前の、内燃機関１の１つの排気弁１５ないし一般には複数の排気弁における、クランク角の関数としての排気背圧線図をモデル化するための入力変数は、１つの排気弁１５ないし一般には複数の排気弁における平均排気背圧、タービン５の流れ方向後方における平均排気背圧およびエンジン回転速度である。この例においては、代表として、内燃機関１の１つのシリンダのみが対象とされるので、以下においては、例として、図１に示すように、排気弁１５における、クランク角の関数としての排気背圧線図が記載されているが、内燃機関１の他の排気弁が存在する場合には、それに対しても排気背圧線図が存在することは当然であり、これはタービン５の排気ガス流れ方向手前における圧力に対応する。   The input variable for modeling the exhaust back pressure diagram as a function of crank angle at one exhaust valve 15 or, in general, a plurality of exhaust valves of the internal combustion engine 1 just before the flow direction of the turbine 5 is one exhaust valve. The average exhaust back pressure at the valve 15 or generally at a plurality of exhaust valves, the average exhaust back pressure behind the flow direction of the turbine 5, and the engine speed. In this example, since only one cylinder of the internal combustion engine 1 is typically represented, in the following, as an example, as shown in FIG. Although a pressure diagram is described, when another exhaust valve of the internal combustion engine 1 is present, it is natural that an exhaust back pressure diagram also exists, which corresponds to the exhaust gas of the turbine 5. It corresponds to the pressure just before the flow direction.

モデル化の追加入力変数としてバイパス弁２０の位置が使用されてもよく、バイパス弁２０の位置は、センサにより測定されても、またはモデル化されてもよい。バイパス弁２０は、この例においては、いわゆるウェイスト・ゲートを示す。バイパス弁２０の位置のモデル化は、例えば既知のように、エンジン制御装置５５の側におけるバイパス弁２０を操作するためのデューティ・レシオから、周囲圧力から、および排気ガス・ターボチャージャにより発生される吸気管３５内のチャージ圧力から導くことができる。   The position of the bypass valve 20 may be used as an additional input variable for modeling, and the position of the bypass valve 20 may be measured by a sensor or modeled. In this example, the bypass valve 20 represents a so-called waste gate. The modeling of the position of the bypass valve 20 is generated, for example, as is known, from the duty ratio for operating the bypass valve 20 on the side of the engine control 55, from the ambient pressure and from the exhaust gas turbocharger. It can be derived from the charge pressure in the intake pipe 35.

それに対応して、排気弁１５における、ないしタービン５の流れ方向後方における平均排気背圧が、それぞれ圧力センサにより測定されるか、またはそれ自身モデルから決定されるかは、本発明による方法にとって問題ではない。一般に、測定装置を節約するために、平均排気背圧およびバイパス弁２０の位置はモデル化により決定される。   Correspondingly, whether the average exhaust backpressure at the exhaust valve 15 or downstream in the flow direction of the turbine 5 is measured by a pressure sensor or determined by the model itself, is a problem for the method according to the invention. is not. Generally, the average exhaust back pressure and the position of the bypass valve 20 are determined by modeling to save measuring equipment.

タービン５の流れ方向後方における平均排気背圧は、例えば周囲圧力、排気ガス質量流量、並びに触媒内の排気ガス温度から、モデル化することができ、この場合、排気ガス温度は一般に同様にモデルから形成される。排気弁１５における平均排気背圧は、タービン５の流れ方向後方におけるモデル化平均排気背圧、タービン５内の排気ガス質量流量、およびターボチャージャの手前および後方の吸気系内の圧力から、モデル化することができる。   The average exhaust back pressure behind the flow direction of the turbine 5 can be modeled, for example, from the ambient pressure, the exhaust gas mass flow, and the exhaust gas temperature in the catalyst, in which case the exhaust gas temperature is generally likewise modeled. It is formed. The average exhaust back pressure at the exhaust valve 15 is modeled from the modeled average exhaust back pressure behind the turbine 5 in the flow direction, the exhaust gas mass flow rate inside the turbine 5, and the pressure in the intake system before and after the turbocharger. can do.

エンジン回転速度は回転速度センサ６０から利用することができる。
クランク角の関数としての排気背圧線図のモデル化は、この例においては、排気弁１５の範囲に対して行われ、且つエンジン制御装置５５内で実行可能である。 The engine speed can be used from the speed sensor 60.
The modeling of the exhaust back pressure diagram as a function of the crank angle is in this example performed for the area of the exhaust valve 15 and can be performed in the engine control unit 55.

排気弁の１つが開いている間または開いた直後に排気弁における排気背圧が最大に到達し、それに続いて排気弁の１つが新たに開くまで減衰することを測定結果が示している。このことは、排気弁１５が開く前に、燃焼室５０内に、燃焼に基づく著しい過圧が作用し、この過圧は、排気弁１５の弁開放後に、燃焼された空気／燃料混合物の流出と共に低下するので当然である。減衰曲線は指数関数によりよく近似させることができる。排気弁１５の開放時点の周りの狭いクランク角範囲、即ち排気圧力が最大圧力まで上昇し、最大圧力を過ぎてから多少のクランク角までの間は除外されなければならない。この範囲は指数関数により近似させることができない。これに対して、指数関数による近似は、特に弁の重なり範囲内できわめて正確である。   Measurements show that the exhaust back pressure at the exhaust valve reaches a maximum during or shortly after one of the exhaust valves is opened, and subsequently decays until one of the exhaust valves is newly opened. This means that, before the exhaust valve 15 opens, a significant overpressure due to combustion acts in the combustion chamber 50, and this overpressure causes, after opening of the exhaust valve 15, the outflow of the burned air / fuel mixture. It goes without saying that it decreases with the increase. The decay curve can be better approximated by an exponential function. A narrow crank angle range around the point in time when the exhaust valve 15 opens, that is, the exhaust pressure rises to the maximum pressure and must be excluded from after the maximum pressure to some crank angle. This range cannot be approximated by an exponential function. In contrast, the exponential approximation is very accurate, especially within the valve overlap.

図３にこの状況が線図により示されている。この場合、°で表わした点火上死点後のクランク角に対して、バールで表わした圧力が目盛られている。ここで、排気弁１５は点火上死点後１３０−１４０°の間のクランク角において開かれると仮定する。図３の曲線２００は実測排気背圧線図を与える。点火上死点後約１７０°のクランク角において最大値が達成される。点火上死点後約１９０°のクランク角以降、排気背圧線図は指数関数２０５で近似させることができる。この場合、指数関数２０５の線図は、約１９０°より小さいクランク角に対しては破線で示されている。点火上死点後１９０°のクランク角から点火上死点後約２３０°のクランク角まで、指数関数２０５および測定排気背圧線図２００はほぼ合同である。２３０°より大きいクランク角に対しては、指数関数２０５は測定排気背圧線図２００より僅かに上方に位置するにすぎず、したがって、排気背圧線図に対して常にきわめて良好な近似を示している。このことは、特に、上記の例に示されている、点火上死点後３２５°−３６５°のクランク角間の弁の重なり範囲に対してよく当てはまる。上記の例により最大に達成可能な、点火上死点後３２５°−３６５°のクランク角間の弁の重なり範囲は、図３において符号２１０で示されている。   FIG. 3 shows this situation diagrammatically. In this case, the pressure in bar is graduated with respect to the crank angle after ignition top dead center in °. Here, it is assumed that the exhaust valve 15 is opened at a crank angle between 130 and 140 degrees after the ignition top dead center. Curve 200 in FIG. 3 gives a measured exhaust back pressure diagram. The maximum value is reached at a crank angle of about 170 ° after ignition top dead center. After about 190 ° crank angle after ignition top dead center, the exhaust back pressure diagram can be approximated by an exponential function 205. In this case, the diagram of the exponential function 205 is shown in broken lines for crank angles less than about 190 °. From a crank angle of 190 ° after ignition top dead center to a crank angle of about 230 ° after ignition top dead center, the exponential function 205 and the measured exhaust back pressure diagram 200 are almost congruent. For crank angles greater than 230 °, the exponential function 205 is only slightly above the measured exhaust back pressure diagram 200 and therefore always exhibits a very good approximation to the exhaust back pressure diagram. ing. This is especially true for the valve overlap range between 325 ° -365 ° crank angle after ignition top dead center as shown in the above example. The valve overlap range between 325 ° -365 ° crank angle after ignition top dead center, which is the maximum achievable with the above example, is shown in FIG.

排気弁１５における排気背圧線図の指数関数は、時定数、限界値およびクランク角点における圧力値により一義的に決定される。これらのパラメータは、エンジン制御装置５５で利用可能な変数と、良好な近似で相関関係にあることを測定結果が示している。指数関数の時定数は、本質的にバイパス弁２０の位置の関数である。時定数は、例えば試験台において適用される特性曲線により、バイパス弁２０の位置ないし開度から導くことができる。排気弁１５における排気背圧線図が排気弁１５における排気背圧平均値と交差する、点火上死点後のクランク角は、本質的にエンジン回転速度の関数である。即ち、例えば同様に試験台上で特性曲線が適用されてもよく、特性曲線において、エンジン回転速度の関数として、排気弁１５における排気背圧が排気弁１５における排気背圧平均値に対応する、点火上死点後のクランク角が得られる。   The exponential function of the exhaust back pressure diagram at the exhaust valve 15 is uniquely determined by the time constant, the limit value, and the pressure value at the crank angle point. The measurement results show that these parameters are in good approximation and correlated with the variables available in the engine controller 55. The exponential time constant is essentially a function of the position of the bypass valve 20. The time constant can be derived from the position or opening of the bypass valve 20, for example, by means of a characteristic curve applied on the test bench. The crank angle after top dead center at which the exhaust back pressure diagram at the exhaust valve 15 intersects with the average exhaust back pressure at the exhaust valve 15 is essentially a function of the engine speed. That is, for example, a characteristic curve may also be applied on the test bench, in which the exhaust back pressure at the exhaust valve 15 corresponds to the average value of the exhaust back pressure at the exhaust valve 15 as a function of the engine speed. The crank angle after the ignition top dead center is obtained.

指数関数の限界値は、タービン５の流れ方向後方における平均排気背圧に等しい。
したがって、指数関数は次式を有している。 The limit value of the exponential function is equal to the average exhaust back pressure behind the turbine 5 in the flow direction.
Therefore, the exponential function has the following formula:

Figure 2004218638
ここで、ｐｍｏｄ（ｔ）は指数関数でモデル化された排気背圧の時間線図であり、ｐ＿ＡＶは排気弁１５における平均排気背圧であり、ｐ＿ｈＴはタービン５の流れ方向後方における平均排気背圧であり、ｔ＿Ｓは、排気弁１５における排気背圧線図が排気弁１５における排気背圧平均値と交差する、点火上死点後の時間であり、ｔａｕは指数関数の時定数である。
Figure 2004218638
 Here, pmod (t) is a time diagram of the exhaust back pressure modeled by an exponential function, p_AV is the average exhaust back pressure at the exhaust valve 15, and p_hT is the average exhaust back pressure behind the turbine 5 in the flow direction. T_S is the time after ignition top dead center at which the exhaust back pressure diagram at the exhaust valve 15 intersects the average value of the exhaust back pressure at the exhaust valve 15, and tau is the time constant of the exponential function.

図３に、排気弁１５における平均排気背圧ｐ＿ＡＶ並びにタービン５の流れ方向後方における平均排気背圧ｐ＿ｈＴが記入され、この場合、タービン５の流れ方向後方における平均排気背圧ｐ＿ｈＴが排気弁１５における平均排気背圧ｐ＿ＡＶより小さいことは当然である。指数関数２０５により近似されたクランク角の関数としての排気弁１５における排気背圧線図と、排気弁１５における平均排気背圧ｐ＿ＡＶとの交点が、図３において符号２１５により示されている。   FIG. 3 shows the average exhaust back pressure p_AV at the exhaust valve 15 and the average exhaust back pressure p_hT at the rear of the turbine 5 in the flow direction. In this case, the average exhaust back pressure p_hT at the rear of the turbine 5 in the flow direction is measured at the exhaust valve 15. Naturally, it is smaller than the average exhaust back pressure p_AV. The intersection point of the exhaust back pressure diagram at the exhaust valve 15 as a function of the crank angle approximated by the exponential function 205 and the average exhaust back pressure p_AV at the exhaust valve 15 is indicated by reference numeral 215 in FIG.

毎分回転数「１／分（１／ｍ）」で表わされた所定のエンジン回転速度ｎｍにおいて、点火上死点後の°で表わしたクランク角ＫＷと、秒ｓで表わした点火上死点後の時間ｔとの間に固定の関係が成立する。   At a predetermined engine rotation speed nm expressed by the number of revolutions per minute “1 / min (1 / m)”, the crank angle KW expressed in ° after ignition top dead center and the ignition top dead expressed in seconds s A fixed relationship is established with the time t after the point.

Figure 2004218638
したがって、特に弁の重なりの間の当該所定のクランク角範囲内における等式（１）に示す排気背圧の時間線図は、等式（１）に示す指数関数から計算することができる。
Figure 2004218638
 Thus, a time diagram of the exhaust back pressure shown in equation (1), particularly within the predetermined crank angle range during valve overlap, can be calculated from the exponential function shown in equation (1).

正確な排気背圧線図の代わりに、所定クランク角範囲内の平均排気背圧のみが計算される場合、これは、等式（１）、並びに所定のクランク角範囲の始点および終点を表わす点火上死点後の時間ｔ＿Ｓｔａｒｔ、ｔ＿Ｅｎｄｅを知ることにより簡単に可能である。所定のクランク角範囲内の平均排気背圧ｐｍｏｄ＿ＭＷに対して、次式が得られる。   If instead of an exact exhaust back pressure diagram, only the average exhaust back pressure within a given crank angle range is calculated, this can be done by equation (1) and the ignition representing the start and end of the given crank angle range. It is easily possible by knowing the times t_Start and t_Ende after the top dead center. The following equation is obtained for the average exhaust back pressure pmod_MW within a predetermined crank angle range.

Figure 2004218638
等式（１）に示す指数関数の計算過程が図２に略図で示されている。この場合、図２は、それが例えばエンジン制御装置５５内でハードウェアおよび／またはソフトウェアによりいかに実行可能であるかを表わす機能図を示す。カム軸位置の決定モジュール８０は、吸気弁４０および排気弁１５からエンジン制御装置５５に記号で示すように供給される信号から、カム軸の調節角ｗ＿Ｎを決定し、且つこの調節角ｗ＿Ｎを、この例においては弁の重なり範囲である所定のクランク角範囲の計算モジュール９５に供給する。調節可能な吸気カム軸および排気カム軸を有するエンジンにおいては、モジュール８０は吸気カム軸および排気カム軸の調節角ｗ＿ＮＥおよびｗ＿ＮＡを決定し、これをモジュール９５に供給する。したがって、モジュール９５はこの所定のクランク角範囲の始点クランク角ｗ＿Ｓｔａｒｔおよび終点クランク角ｗ＿Ｅｎｄｅを計算し、始点クランク角ｗ＿Ｓｔａｒｔおよび終点クランク角ｗ＿Ｅｎｄｅを、始点クランク角ｗ＿Ｓｔａｒｔおよび終点クランク角ｗ＿Ｅｎｄｅにより設定されたクランク角範囲に対する排気弁１５における排気背圧の正規化時間線図ｐｎ（ｔ）の計算モジュール１００に供給する。この場合、正規化圧力ｐｎは、次式により得られる。
Figure 2004218638
 The process of calculating the exponential function shown in equation (1) is schematically illustrated in FIG. In this case, FIG. 2 shows a functional diagram showing how it can be executed, for example, by hardware and / or software in the engine controller 55. The camshaft position determination module 80 determines the camshaft adjustment angle w_N from the signals supplied from the intake valve 40 and the exhaust valve 15 to the engine controller 55 as indicated by the symbol, and determines the adjustment angle w_N as: In this example, it is supplied to a calculation module 95 for a predetermined crank angle range, which is a valve overlap range. In engines having adjustable intake and exhaust camshafts, module 80 determines intake and exhaust camshaft adjustment angles w_NE and w_NA and provides this to module 95. Therefore, the module 95 calculates the starting crank angle w_Start and the ending crank angle w_Ende of the predetermined crank angle range, and sets the starting crank angle w_Start and the ending crank angle w_Ende to the crank set by the starting crank angle w_Start and the ending crank angle w_Ende. The normalization time diagram pn (t) of the exhaust back pressure at the exhaust valve 15 for the angular range is supplied to the calculation module 100. In this case, the normalized pressure pn is obtained by the following equation.

Figure 2004218638
さらに、バイパス弁２０の位置ないしその開度の決定モジュール８５が設けられ、開度はｄ＿ｗで表わされ、且つ同様にモジュール１００に伝送される。ここで、開度ｄ＿ｗは、上記のように、例えばバイパス弁２０を操作するためのデューティ・レシオ、周囲圧力およびチャージ圧力からモデル化される。さらに、モジュール１００に、エンジン回転速度ｎｍが回転速度センサ６０から供給される。さらに、排気弁１５における平均排気背圧およびタービン５の流れ方向後方における平均排気背圧の決定モジュール９０が設けられ、モジュール９０は、上記のように、上記のそれぞれの入力変数から、一方で排気弁１５における平均排気背圧ｐ＿ＡＶおよび他方でタービン５の流れ方向後方における平均排気背圧ｐ＿ｈＴをモデル化する。
Figure 2004218638
 Furthermore, a module 85 for determining the position of the bypass valve 20 or its opening is provided, the opening of which is represented by d_w and transmitted to the module 100 as well. Here, as described above, the opening degree d_w is modeled from, for example, a duty ratio for operating the bypass valve 20, an ambient pressure, and a charge pressure. Further, the engine rotation speed nm is supplied to the module 100 from the rotation speed sensor 60. Furthermore, there is provided a module 90 for determining the average exhaust back pressure at the exhaust valve 15 and the average exhaust back pressure downstream of the turbine 5 in the flow direction, the module 90 comprising, as described above, one of the exhaust variables from the respective input variables mentioned above. The average exhaust back pressure p_AV at the valve 15 and, on the other hand, the average exhaust back pressure p_hT downstream of the turbine 5 in the flow direction are modeled.

開度ｄ＿ｗから、モジュール１００内において、上記のように時定数ｔａｕが計算される。エンジン回転速度ｎｍから、モジュール１００内において、上記のように、排気弁１５における排気背圧線図が排気弁における排気背圧平均値と交差する、点火上死点後の時間ｔ＿Ｓが決定される。時定数ｔａｕおよび時間ｔ＿Ｓから、次に、等式（４）に示すように排気弁１５における排気背圧の正規化線図ｐｎ（ｔ）が決定され、この場合、この線図は、始点クランク角ｗ＿Ｓｔａｒｔおよび終点クランク角ｗ＿Ｅｎｄｅの間の所定のクランク角範囲に対してのみ決定されることを必要とする。例えば、点火上死点後のクランク角３２５°のｗ＿Ｓｔａｒｔおよび３６５°のｗ＿Ｅｎｄｅを得ることができる。正規化圧力ｐｎは乗算要素１１０に供給され、乗算要素１１０には、さらに、減算要素１０５内で形成された、排気弁１５における平均排気背圧とタービン５の流れ方向後方における平均排気背圧との間の差 Δ＝ｐ＿ＡＶ−ｐ＿ｈＴ が供給されている。したがって、乗算要素１１０の出口に積Δｐｎが現われる。積Δｐｎは加算要素１１５に供給され、ここでタービン５の流れ方向後方における平均排気背圧ｐ＿ｈＴと加算され、これにより、加算要素１１５の出力において、所定のクランク角範囲内の排気弁１５における排気背圧の時間線図ｐｍｏｄ（ｔ）が得られる。回転速度センサ６０を除き、図２内の機能図のその他の構成要素は全て、エンジン制御装置５５内でソフトウェアおよび／またはハードウェアにより実行可能である。 The time constant tau is calculated from the opening degree d_w in the module 100 as described above. From the engine speed nm, in the module 100, the time t_S after the ignition top dead center at which the exhaust back pressure diagram at the exhaust valve 15 intersects with the average value of the exhaust back pressure at the exhaust valve as described above is determined. . From the time constant tau and the time t_S, a normalized diagram pn (t) of the exhaust back pressure at the exhaust valve 15 is then determined as shown in equation (4). It only needs to be determined for a given crank angle range between the angle w_Start and the end crank angle w_Ende. For example, w_Start of 325 ° crank angle after ignition top dead center and w_Ende of 365 ° can be obtained. The normalized pressure pn is supplied to a multiplication element 110, which also has an average exhaust back pressure at the exhaust valve 15 and an average exhaust back pressure downstream of the turbine 5 in the flow direction formed in the subtraction element 105. The difference between Δ = p_AV−p_hT Is supplied. Therefore, the product Δpn appears at the exit of the multiplication element 110. The product Δpn is supplied to the addition element 115, where it is added to the average exhaust back pressure p_hT downstream of the turbine 5 in the flow direction. A time diagram of the back pressure pmod (t) is obtained. Except for the rotational speed sensor 60, all other components of the functional diagram in FIG. 2 can be executed by software and / or hardware in the engine control device 55.

正確な排気背圧線図の代わりに、所定のクランク角範囲内の平均排気背圧のみが計算される場合、図２に示す計算過程は、モジュール９５が所定のクランク角範囲内の正規化圧力ｐｎの平均値ｐｎ＿ＭＷを計算するかぎりにおいてのみ、次式のように変化する。   If, instead of an exact exhaust back pressure diagram, only the average exhaust back pressure within a given crank angle range is calculated, the calculation process shown in FIG. Only as long as the average value pn_MW of pn is calculated, it changes as follows.

Figure 2004218638
上記の方法は、排気ガス・ターボチャージャのない内燃機関にも適用可能である。このとき、圧力抵抗５はタービンを示さず、例えば触媒または消音器を示す。この場合にはバイパス２５がもはや必要とされず、したがってそれは存在もしていないので、図２に示すバイパス弁２０の開度ｄ＿ｗの入力変数は省略され、またバイパス弁２０の開度ｄ＿ｗの決定モジュール８５もまた省略される。排気ガス・ターボチャージャを有する内燃機関に対してもまた、バイパス弁２０の開度に対する入力変数ｄ＿ｗを省略することが考えられる。バイパス弁２０の開度に対する入力変数ｄ＿ｗがない場合、指数関数ｐｍｏｄの時定数ｔａｕは、モデル化がやや不正確であることは犠牲にして評価され、この場合、このような評価は、例えば、適用過程に対して排気系１０内の排気弁１５の範囲内に配置されている圧力センサによる、時間ないしクランク角の関数としての排気弁１５における排気背圧線図の測定によって実行可能である。この場合、指数関数ｐｍｏｄの時定数に対してこのような評価値を形成するために、排気弁１５における複数の排気背圧線図が測定され、且つ排気背圧の減衰に対して与えられる時定数が決定されてもよい。
Figure 2004218638
 The above method is also applicable to an internal combustion engine without an exhaust gas turbocharger. At this time, the pressure resistance 5 does not indicate a turbine, but indicates, for example, a catalyst or a silencer. In this case, the bypass 25 is no longer needed and is therefore no longer present, so that the input variable for the opening d_w of the bypass valve 20 shown in FIG. 85 is also omitted. For an internal combustion engine having an exhaust gas turbocharger, it is also conceivable to omit the input variable d_w for the opening degree of the bypass valve 20. If there is no input variable d_w for the opening of the bypass valve 20, the time constant tau of the exponential function pmod is evaluated at the expense of a slightly inaccurate modeling, in which case such an evaluation is This can be carried out for the application process by measuring the exhaust back pressure diagram at the exhaust valve 15 as a function of time or crank angle by means of a pressure sensor located within the exhaust system 15 within the exhaust valve 15. In this case, in order to form such an evaluation value for the time constant of the exponential function pmod, a plurality of exhaust back pressure diagrams at the exhaust valve 15 are measured and applied to the exhaust back pressure decay. A constant may be determined.

代替態様として、資源の理由から、エンジン制御装置５５内で指数関数ｐｍｏｄが計算されず、むしろ所定のクランク角範囲内のクランク角の関数としての排気弁１５におけるモデル化排気背圧線図が、少なくとも１つの特性曲線群および／または少なくとも１つの特性曲線により計算され、この特性曲線群および／または特性曲線内に、同様に、指数関数ｐｍｏｄの上記のパラメータを決定する上記の変数が入力されるように設計されていてもよい。これらの変数は、上記のように、カム軸調節角ｗ＿Ｎないし吸気カム軸および排気カム軸が調節可能な場合には吸気カム軸および排気カム軸の調節角ｗ＿ＮＥおよびｗ＿ＮＡであり、さらにエンジン回転速度ｎｍ、排気弁１５における平均排気背圧ｐ＿ＡＶ、タービンないし圧力抵抗５の流れ方向後方における平均排気背圧ｐ＿ｈＴおよび場合によりバイパス弁２０の開度ｄ＿ｗである。   Alternatively, for resource reasons, the exponential function pmod is not calculated in the engine controller 55, but rather the modeled exhaust back pressure diagram at the exhaust valve 15 as a function of crank angle within a predetermined crank angle range is: The at least one characteristic curve group and / or the at least one characteristic curve are calculated, into which the above-mentioned variables determining the above-mentioned parameters of the exponential function pmod are likewise entered. It may be designed as follows. These variables are, as described above, the camshaft adjustment angle w_N or, if the intake and exhaust camshafts are adjustable, the adjustment angles w_NE and w_NA of the intake and exhaust camshafts, as well as the engine speed. nm, the average exhaust back pressure p_AV at the exhaust valve 15, the average exhaust back pressure p_hT downstream of the turbine or the pressure resistor 5 in the flow direction, and possibly the opening degree d_w of the bypass valve 20.

内燃機関の略系統図である。1 is a schematic system diagram of an internal combustion engine. 本発明による方法を説明するための機能図である。FIG. 3 is a functional diagram for explaining the method according to the present invention. クランク角に対する排気背圧線図の一例である。It is an example of an exhaust back pressure diagram with respect to a crank angle.

符号の説明Explanation of reference numerals

１ 内燃機関
５ 圧力抵抗（タービン、触媒）
１０ 排気系
１５ 排気弁
２０ バイパス弁
２５ バイパス
３０ 絞り弁
３５ 吸気管
４０ 吸気弁
４５ 点火プラグ
５０ 燃焼室
５５ エンジン制御
６０ 回転速度センサ
６５ シリンダ
７０ ピストン
７５ 噴射弁
８０ カム軸位置の決定モジュール
８５ バイパス弁の位置ないし開度の決定モジュール
９０ 平均排気背圧の計算モジュール
９５ 所定のクランク角範囲の計算モジュール
１００ 所定のクランク角範囲に対する排気弁における排気背圧の正規化時間線図の計算モジュール
１０５ 減算要素
１１０ 乗算要素
１１５ 加算要素
２００ 実測排気背圧線図
２０５ 指数関数
２１０ 弁の重なり範囲
２１５ 交点
ｄ＿ｗ バイパス弁の位置（開度）
ｎｍ エンジン回転速度
ｐ＿ＡＶ 排気弁における平均排気背圧
ｐ＿ｈＴ タービンの流れ方向後方における平均排気背圧
ｐｍｏｄ 所定のクランク角範囲内の排気弁における排気背圧の時間線図（指数関数）
ｐｎ 正規化圧力
ｗ＿Ｅｎｄｅ 終点クランク角
ｗ＿Ｎ カム軸の調節角
ｗ＿Ｓｔａｒｔ 始点クランク角
Δ 差（ｐ＿ＡＶ−ｐ＿ｈＴ）
Δｐｎ 積（Δ・ｐｎ） 1 internal combustion engine 5 pressure resistance (turbine, catalyst)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Exhaust system 15 Exhaust valve 20 Bypass valve 25 Bypass 30 Throttle valve 35 Intake pipe 40 Intake valve 45 Ignition plug 50 Combustion chamber 55 Engine control 60 Rotation speed sensor 65 Cylinder 70 Piston 75 Injection valve 80 Camshaft position determination module 85 Bypass valve Module for calculating the position or opening of the engine 90 Calculation module for average exhaust back pressure 95 Calculation module for predetermined crank angle range 100 Calculation module for normalized time diagram of exhaust back pressure at exhaust valves for predetermined crank angle range 105 Subtraction element 110 Multiplication Element 115 Addition Element 200 Measured Exhaust Back Pressure Diagram 205 Exponential Function 210 Valve Overlap Range 215 Intersection d_w Position of Bypass Valve (Opening)
nm Engine rotation speed p_AV Average exhaust back pressure at the exhaust valve p_hT Average exhaust back pressure at the rear of the turbine in the flow direction pmod Time diagram (exponential function) of the exhaust back pressure at the exhaust valve within a predetermined crank angle range
pn normalized pressure w_Ende end point crank angle w_N cam shaft adjustment angle w_Start start point crank angle Δ difference (p_AV-p_hT)
Δpn product (Δ · pn)

Claims (10)

排気背圧が決定される、内燃機関（１）の排気系（１０）内に少なくとも１つの圧力抵抗（５）を有する内燃機関（１）の運転方法において、
所定のクランク角範囲に対して、排気背圧線図またはその平均値が、１エンジン作業サイクル間の排気弁（１５）における平均圧力と、１エンジン作業サイクル間の少なくとも１つの圧力抵抗（５）の流れ方向後方における平均圧力と、エンジン回転速度との関数として決定されること、
を特徴とする内燃機関の運転方法。 A method of operating an internal combustion engine (1) having at least one pressure resistance (5) in an exhaust system (10) of the internal combustion engine (1), wherein an exhaust back pressure is determined,
For a given crank angle range, the exhaust back pressure diagram or its average value is the average pressure at the exhaust valve (15) during one engine work cycle and at least one pressure resistance (5) during one engine work cycle. Determined as a function of the average pressure behind the flow direction of the engine and the engine speed,
An operation method for an internal combustion engine, comprising: 前記排気背圧線図またはその平均値がさらに、少なくとも１つの圧力抵抗（５）をバイパスするバイパス（２５）内のバイパス弁（２０）の位置の関数として決定されることを特徴とする請求項１に記載の運転方法。   The exhaust back pressure diagram or its average value is further determined as a function of the position of a bypass valve (20) in a bypass (25) bypassing at least one pressure resistance (5). 2. The operating method according to 1. 前記所定のクランク角範囲に対して、前記排気背圧線図またはその平均値が、少なくとも１つの特性曲線群および少なくとも１つの特性曲線の少なくともいずれかを用いて決定されることを特徴とする請求項１または２に記載の運転方法。   The exhaust back pressure diagram or its average value is determined using at least one of at least one characteristic curve group and at least one characteristic curve for the predetermined crank angle range. Item 3. The operating method according to item 1 or 2. 前記排気背圧線図が、指数関数により近似されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の運転方法。   The operating method according to any one of claims 1 to 3, wherein the exhaust back pressure diagram is approximated by an exponential function. 前記指数関数に対する時定数が、バイパス弁（２０）の位置の関数として決定されることを特徴とする、請求項２ないし４のいずれかに記載の運転方法。   5. The operating method according to claim 2, wherein the time constant for the exponential function is determined as a function of the position of the bypass valve (20). 前記指数関数の限界値が、少なくとも１つの圧力抵抗（５）の流れ方向後方における平均圧力の関数として決定されることを特徴とする請求項４または５に記載の運転方法。   6. The method according to claim 4, wherein the exponential limit value is determined as a function of the average pressure behind the at least one pressure resistor in the direction of flow. 前記排気背圧線図が排気弁（１５）における平均圧力と交差する時点が決定されることを特徴とする請求項４ないし６のいずれかに記載の運転方法。   7. The method according to claim 4, wherein a point in time at which the exhaust back pressure diagram intersects the average pressure at the exhaust valve is determined. 前記指数関数に対して、時定数が評価されることを特徴とする請求項４、６または７に記載の運転方法。   The driving method according to claim 4, wherein a time constant is evaluated for the exponential function. 少なくとも１つの圧力抵抗（５）が、排気ガス・ターボチャージャのタービンおよび触媒の少なくともいずれかとして選択されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の運転方法。   9. The operating method according to claim 1, wherein the at least one pressure resistance is selected as at least one of a turbine and a catalyst of the exhaust gas turbocharger. 前記排気背圧線図またはその平均値が、排気弁（１５）の範囲内で決定されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の運転方法。   The operating method according to any one of claims 1 to 9, wherein the exhaust back pressure diagram or an average value thereof is determined within a range of the exhaust valve (15).
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