JP2004501304A - 内燃機関の適応型ノックコントロールの適応特性マップを整合する方法および内燃機関の適応型ノックコントロール方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関の適応型ノックコントロールの適応特性マップを整合する方法および適応型ノックコントロール方法に関する。この場合、適応特性マップ（２０）は少なくとも１つの動作パラメータ（２２，２４）に基づき形成され、各動作パラメータ領域のための適応特性マップ（２０）は、周囲条件を表す予制御成分（ｂｉ）とノックコントロールの結果として生じた残余成分（ａｉ）とから合成される。各動作パラメータ領域のための適応特性マップの値は、個々の動作パラメータ領域に対応する予制御成分（ｂｉ）と個々の動作パラメータ領域に対応する残余成分（ａｉ）との和によって得られる。その際、適応特性マップの整合を以下のようにして行う。すなわちまずはじめ、周囲条件の変化が発生したか否かについて検出し、その後、周囲条件の変化が発生したならば周囲条件の変化に従い各動作パラメータ領域ごとに新たな予制御成分を求め、周囲条件の変化が発生しなかったならば各動作パラメータ領域のための予制御成分を一定に保持する。

Description

【０００１】
従来の技術
本発明は、独立請求項の上位概念に記載の内燃機関の適応型ノックコントロールの適応特性マップを整合する方法および内燃機関の適応型ノックコントロール方法に関する。
【０００２】
内燃機関の適応型ノックコントロールの特性マップを整合する方法はすでに知られており、これによれば継続的にまたは特定のタイムインターバルでそのつど目下の点火角遅角調整値が適応特性マップに書き込まれる。たとえばアンチノック特性の劣る燃料が使われたときなど周囲条件が大きく変動すると、発生したノック信号に応じて適応特性マップ値がゆっくりと整合され、その際、適応特性マップ全体を整合させるためには各特性マップ領域で少なくとも１回、走行が行われなければならない。
【０００３】
ＤＥ ４０ ０８ １７０ Ａ１ により知られている内燃機関の適応型ノックコントロール方法の場合、目下の点火角遅角調整値が適応特性マップに記憶される。適応特性マップは内燃機関の少なくとも１つの動作パラメータに依存して分割された領域を有しており、動作中、常に１つの点火角遅角調整値が所属の領域に格納される。他の動作パラメータ領域に切り替わるとき、その動作パラメータ領域に格納されている点火角調整値により新たな点火角遅角調整値が形成され、その値がノックコントロールのための出発点となる。個々の動作パラメータ領域においてノックコントロール信号に従って特性マップ値の整合が行われ、ノッキング発生時に点火角の遅角調整が実行される。所定の期間にわたりノッキングが発生しなければ、点火角は進角方向に戻される。
【０００４】
発明の利点
従来技術とは異なり、内燃機関の適応型ノックコントロールの適応特性マップを整合する本発明による方法によって得られる利点とは、周囲条件が大きく変化したときに不必要なノックを発生させることなく点火角遅角調整値がただちに整合されることにある。別の利点として挙げられるのは、適応特性マップ全体が周囲条件の変化に整合されることであり、このことによっても不必要なノッキングが避けられるようになり、新たな動作パラメータ領域に切り替わっても新たな周囲条件がすでに考慮された状態になっている。
【０００５】
従属請求項に記載の構成により、適応特性マップを整合するための独立請求項に記載の方法に関する有利な実施形態が可能である。殊に有利には周囲条件の変化は、目下必要とされる点火角遅角調整値と個々の動作パラメータ領域に対応する基準角度とが著しく異なっていることから検出される。したがってこの種の周囲条件変化の検出は簡単であり、手間をかけずに判定することができる。その際に有利であるのは、基準値を目下の適応特性マップ値から形成することである。さらに有利であるのは周囲条件の変化が検出されたときに、起こり得る最低の適応特性マップ値と最高の適応特性マップ値との間においてどの領域に目下の点火角遅角調整値が位置しているのかを表す係数を求めることであり、このようにすることで各動作パラメータ領域のための適応特性マップ値をこの係数に従い整合させることができるようになる。このようにして手間をほとんどかけず簡単に適応特性マップ全体の整合が可能である。起こり得る最高の特性マップ値と起こり得る最低の特性マップ値との間に直線を補間するようにすれば、きわめて簡単に係数を求めることができる。さらにまた、周囲条件の変化をセンサ値に基づき検出するのも有利であり、それというのもそのようにすれば周囲条件のいっそう客観的な判定が可能となるからである。
【０００６】
殊に周囲温度または燃料品質はノック頻度に影響を及ぼすので、センサを用いてそれらの条件を捕捉するのが有利である。センサによって周囲条件を検出する場合、新たな周囲条件を起こり得る最高の周囲条件と起こり得る最低の周囲条件に関して係数に基づき表して、その係数に従い新たな周囲条件に整合された適応特性マップを求めるのも有利である。さらに有利であるのは、適応特性マップをシリンダ固有に形成し、それによって適応特性マップの整合もシリンダ固有に行うことである。
【０００７】
従来技術に対し、独立請求項の特徴部分に記載の構成を備えた本発明による内燃機関の適応型ノックコントロール方法により得られる利点とは、変化した周囲条件に非常に迅速に応答可能なかたちで周囲条件が考慮されることである。さらに有利であるのは、ノッキングの発生によって表される動作状態の変化をきわめて迅速に捕捉できることである。各シリンダまたは各シリンダグループは固有の燃焼特性をもっているので、この場合も適応型ノックコントロールをシリンダ固有またはシリンダグループ固有に実行するのが有利である。
【０００８】
図面
次に、図面を参照しながら本発明の実施例について詳しく説明する。図１は内燃機関の適応型ノックコントロールの適応特性マップを整合する本発明による方法を概略的に示す図である。図２は適応特性マップを示す図であり、図３は第１および第２の限界特性マップを示す図であり、図４は基準係数を求める様子を示す図である。
【０００９】
実施例の説明
内燃機関の動作においてはいわゆるノッキングはクリティカルな動作状態を成すものであり、これによって寿命に悪影響の及ぼされる可能性がある。公知のいわゆるノックコントロールによれば、内燃機関のシリンダにおけるノッキング検出時に点火角が遅れ方向にずらされる。これによりノッキング状態を取り除くことができる。所定時間が経過してもノッキングが発生しなければ、点火角が進み方向に戻される。動作パラメータ領域の切り替えにあたりノッキングの発生しない点火角遅角調整値がきわめて迅速に得られるようにする目的で、制御装置の記憶装置内にいわゆる適応特性マップが用意される。これについては ＤＥ ４０ ０８ １７０ で詳しく述べられている。少なくとも１つの動作パラメータに依存して形成されるこの適応特性マップは、固定的に定められた所定の領域に分割されている。記憶装置は各領域ごとに点火角遅角調整値を有しており、この記憶装置は動作パラメータ領域を離れるときに設定される個々の点火角遅角調整値を格納している。個々の動作パラメータ領域に新たに切り替わるとき、そこに格納されている点火角遅角調整値が設定され、ノックコントロールに対する出発点として利用される。このようにすれば動作パラメータ領域の切り替えにあたりきわめて迅速に最適な点火角遅角調整値を設定できるようになる。ここでは動作パラメータはたとえば負荷や回転数などである。
【００１０】
点火角遅角調整値は動作パラメータに依存するだけでなく、周囲条件たとえば燃料品質すなわち燃料のアンチノック特性や周囲温度に依存する。これらの周囲条件が変化すると、たとえば別の燃料が使われたりすると、点火角遅角調整値に対し部分的に重大な影響が及ぼされる。そこで本発明によればこの関係を考慮できるようにする目的で、適応特性マップ中に含まれている各点火角遅角調整値を予制御成分ｂｉと残余成分ａｉの和として表した。予制御成分は周囲条件に依存する点火角遅角調整値の成分を含み、残余成分ａｉはノックコントロールによりじかに影響の及ぼされる成分を含む。図２にはこの種の適応特性マップが描かれている。図２に描かれている適応特性マップは一例として２つの動作パラメータたとえば負荷または回転数に関して示されているが、１つの動作パラメータあるいは３つ以上の動作パラメータに依存させてもよい。軸２２上には第１の動作パラメータの値たとえば負荷が書き込まれており、軸２４上には第２の動作パラメータの値たとえば回転数が書き込まれている。第１の動作パラメータ２２と第２の動作パラメータ２４の軸の値を個々の領域に分割すると、図２に描かれているように複数の動作パラメータ領域２６から成るマトリックスが形成される。動作パラメータ領域２６全体によって適応特性マップ２０が形成される。そしてこの種の動作パラメータ領域各々には、動作パラメータ領域２７に例示されているように残余成分ａｉと予制御成分ｂｉが割り当てられる。したがって適応特性マップ２０は、動作パラメータ領域の個数に応じた個数の予制御成分値ｂｉとやはりその個数に応じた個数の残余成分値ａｉを有している。したがって全体として適応特性マップには、動作パラメータ領域の個数の２倍の個数の値が含まれている。この場合、点火角遅角調整値は、各動作パラメータ領域について残余成分ａｉと予制御成分ｂｉの合計から得られる。
【００１１】
図１には、内燃機関の適応型ノックコントロールの適応特性マップを整合する本発明による方法が示されている。この場合、ステップ３において、周囲条件が変化したか否かが検出される。変化したのであればこの方法はステップ６により引き続き実行され、ステップ６において判定基準が求められ、それに基づき後続のステップ１０において、適応特性マップ２０の各動作パラメータ領域２６のために新たな予制御成分ｂｉが求められる。ついでこの方法は再びステップ３によって続けられる。ステップ３において周囲条件が変化しなかったことが検出された場合には、ステップ１５において適応特性マップ２０の各動作パラメータ領域２６の予制御成分値ｂｉがそのまま変えられずに維持される。ステップ１５の後、この場合にも再びステップ３によって方法が続けられる。ステップ３による方法の継続は一般に特定のタイムインターバルで実行される。図１に基づき示した方法によって、各動作パラメータ領域２６のための適応特性マップ２０が変化した周囲条件に対しきわめて迅速に整合されるようになる。これが有利であるのは、そのことで不必要なノックが回避されるからであり、したがって内燃機関の損傷が防止されるからである。
【００１２】
１つの有利な実施例によれば周囲条件が変化したか否かの判定は、ノックコントロールにより求められた目下の点火角遅角調整値に基づき決定される。この場合、ノックコントロールにより求められた点火角遅角調整値が目下の動作パラメータに割り当てられた基準値と比較され、比較結果が第１の閾値を超えているか否かについて判定される。第１の閾値を超えていれば、すなわち目下の点火角遅角調整値が基準値よりも大きく隔たっていれば、周囲条件が変化したものと推定され、つまりステップ６によって方法が続けられる。第１の閾値を超えなければ、周囲条件は変化していないかまたはごく最小限にしか変化していないものと推定される。この種の基準値は１つの有利な実施例では、対応する動作パラメータ領域のために設けられ残余成分ａｉと予制御成分ｂｉの和から得られる個々の適応特性マップ値により表される。別の有利な実施例によればこの種の基準値は次のようにしてマスタ領域において求められる。すなわち、たとえば互いに隣り合った複数の動作パラメータ領域が合わさって１つのマスタ領域を成すようにし、適応特性マップ値の平均値を基準値としてマスタ領域に属するそれらの動作パラメータ領域から形成するようにして求めるのである。他方、各動作パラメータ領域の適応特性マップは、個々の残余成分ａｉと個々の予制御成分ｂｉから得られる。その際にこの種の平均値をたとえば適応特性マップ値の算術平均とすることができる。
【００１３】
本発明の１つの有利な実施例によれば制御装置の記憶装置内にさらに別の２つの特性マップが存在しており、それらは少なくとも１つの動作パラメータに依存して形成され、周囲条件に関して起こり得る最低の組み合わせと最高の組み合わせに対する点火角遅角調整値の限界特性マップ値を有している。図３には２つのこの種の特性マップが示されている。ここでも軸２２上にはそれぞれ第１の動作パラメータが、軸２４上にはやはりそれぞれ第２の動作パラメータが書き込まれている。すでに説明したように、適応特性マップ２０を１つの動作パラメータまたは３つ以上の動作パラメータに依存して形成する場合には、１つの動作パラメータまたは３つ以上の動作パラメータにも従い周囲条件に関して起こり得る最高または最低の組み合わせに対して限界特性マップが形成される。この場合も両方の動作パラメータは個々の領域に分割され、その結果、複数の領域から成るマトリックスが生じ、その際、いわゆる各マスタ領域に限界特性マップ値が割り当てられている。
【００１４】
図３ａにはマスタ領域３６をもつ第１の限界特性マップ３０が描かれており、この場合、各マスタ領域３６に１つの限界特性マップ値ｂｕｉが割り当てられている。第１の限界特性マップには、起こり得る最低の周囲条件に対する点火角遅角調整の限界特性マップ値が含まれている。図３ｂにはマスタ領域４６を有する第２の限界特性マップ４０が描かれており、この場合、各マスタ領域に１つの限界特性マップ値ｂｏｉが割り当てられている。第２の限界特性マップ４０には、起こり得る最高の周囲条件に対する点火角遅角調整の限界特性マップ値が含まれている。第１もしくは第２の限界特性マップにおけるマスタ領域３６，４６は、適応特性マップ２０の動作パラメータ領域２６に対応する。別の実施例によれば第１もしくは第２の限界特性マップのマスタ領域３６，４６を、複数の動作パラメータ領域２６から形成することもできる。
【００１５】
さて、予制御成分を周囲条件の変化に従い各動作パラメータ領域２６ごとに求める目的で、図４に示されているようにして第１の係数ｚが求められる。ここで第１の係数ｚによって、目下の点火角遅角調整値ｘｊ５５が第１の限界特性マップ値ｒｕｊと第２の限界特性マップ値ｒｏｊとの間においてどこに位置するかが表される。この場合、限界特性マップ値ｒｕｊもしくはｒｏｊは第１もしくは第２の限界特性マップのマスタ領域３８もしくは４８から取り出され、それらの領域には目下の点火角遅角調整値における動作パラメータの目下の値に対応する動作パラメータの値が含まれている。有利には第１の限界特性マップ３０および第２の限界特性マップ４０の限界特性マップ値ｒｕｊ，ｒｏｊは１本の直線によって結びつけられ、第１の係数ｚは次式に従い求められる：
ｚ＝（ｘｊ−ｒｕｊ）／（ｒｏｊ−ｒｕｊ）
別の実施例によれば第１の限界特性マップ３０と第２の限界特性マップ４０の限界特性マップ値ｒｕｊ，ｒｏｊは別のカーブと結びつけられ、その場合には第１の係数ｚは用いられたカーブに従い求められる。
【００１６】
そして有利な実施例によれば、各動作パラメータ領域２６ごとの予制御成分は次のようにして求められる。すなわち各動作パラメータ領域２６ごとに対応する第１の限界特性マップ値と、第１の限界特性マップ値と第２の限界特性マップ値との間の間隔（ｒｏｉ−ｒｕｉ）に係数ｚを乗算した値とが加算され、各動作パラメータ領域２６ごとに第１の中間値が求められる。さらに別の実施例において各動作パラメータ領域２６について対応する第２の限界特性マップ値から、第１の限界特性マップ値と第２の限界特性マップ値との間の間隔（ｒｏｉ−ｒｕｉ）に係数ｚを乗算した値が減算され、そのようにして各動作パラメータ領域２６に対し第２の中間値が求められる。さらにこの場合には有利な実施例において各動作パラメータ領域２６のための第１もしくは第２の中間値から、個々の動作パラメータ領域ごとに記憶されている残余成分ａｉが減算される。
【００１７】
さらに別の有利な実施例ではセンサに基づき、周囲条件が変化したか否かが検出される。この場合、たとえば温度センサによって周囲温度が測定されて制御装置へ伝達される。これに対する代案としてあるいはこれに加えて、燃料品質たとえばアンチノック特性などが別のセンサにより測定され、やはり制御装置へ伝送される。前述のステップ３における判定により、周囲条件の変化が第２の閾値を超えたことが認められると、ステップ６により方法が続けられる。ついで求められた周囲条件が起こり得る最低または最高の周囲条件と比較され、さらに第２の係数ｆが求められる。この第２の係数ｆによって、個々の時点で生じた周囲条件が起こり得る最高の周囲条件と最低の周囲条件との間においてどこに位置するかが表される。その後、上述のようにして方法を進めることができ、各動作パラＡ他領域２６に対し新たな予制御成分ｂｉを求めることができる。この場合には係数ｚの代わりに第２の係数ｆが用いられる。
【００１８】
さらに別の有利な実施例において、たとえばシリンダ固有にノックコントロールを行うような場合には制御装置の記憶装置内に、各シリンダごとあるいはまえもって固定的に定められたシリンダグループごとに適応特性マップが用意される。この場合には各適応特性マップは、動作パラメータ領域の個数に対応する個数の予制御成分値ａｉと残余成分値ｂｉをそれぞれ有している。なお、このことを、制御装置の記憶装置内に次のような適応特性マップを用意することで実現することもできる。すなわちその適応特性マップに、各シリンダまたは各シリンダグループのために各動作パラメータ領域ごとにそれぞれ１つの予制御成分値ａｉとそれぞれ１つの残余成分値ｂｉが含まれるようにするのである。そして周囲条件の変化したことが検出されると、シリンダもしくはシリンダグループにおける目下のすべての点火角遅角調整値の平均値が、目下の動作パラメータに割り当てられている基準値と比較される。この種の基準値を、目下の動作パラメータ領域またはマスタ領域における個々のシリンダもしくは個々のシリンダグループのための適応特性マップ値とすることができる。上述の閾値比較に基づき周囲条件の変化したことが検出されると、各シリンダもしくは各シリンダグループに対する予制御成分が上述の方法に従い新たな周囲条件に整合される。
【００１９】
これにより周囲条件が変化した後には、残余成分ａｉと今回新たに求められた予制御成分ｂｉとの和により適応特性マップ２０から読み出された適応特性マップ値が生じることになる。各動作パラメータ領域ごとに予制御成分ｂｉの整合が行われているので、新たな動作パラメータ領域２６に切り替わったときでも、新たな周囲条件へ整合されている適応特性マップ値が得られるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
内燃機関の適応型ノックコントロールの適応特性マップを整合する本発明による方法を概略的に示す図である。
【図２】
適応特性マップを示す図である。
【図３】
第１および第２の限界特性マップを示す図である。
【図４】
基準係数を求める様子を示す図である。

Claims (13)

1. 内燃機関の適応型ノックコントロールの適応特性マップを整合する方法において、
   前記適応特性マップ（２０）は少なくとも１つの動作パラメータ（２２，２４）に基づき形成され、該適応特性マップ（２０）は各動作パラメータ領域（２６）ごとに、周囲条件を表す予制御成分（ｂｉ）とノックコントロールの結果として生じる残余成分（ａｉ）とから合成され、
   各動作パラメータ領域に対する適応特性マップの値は、個々の動作パラメータ領域に対応する予制御成分（ｂｉ）と個々の動作パラメータ領域に対応する残余成分（ａｉ）との和から得られ、
   ａ）周囲条件の変化が発生したか否かを検出するステップと、
   ｂ）周囲条件の変化が発生していれば、該周囲条件の変化に依存して各動作パラメータ領域ごとに新たな予制御成分（ｂｉ）を求め、周囲条件の変化が発生していなければ、各動作パラメータ領域のための予制御成分（ｂｉ）を一定に保持するステップが設けられていることを特徴とする、
   内燃機関の適応型ノックコントロールの適応特性マップを整合する方法。
2. 各シリンダまたは各シリンダグループごとに予制御成分（ｂｉ）と残余成分（ａｉ）を設け、周囲条件の変化の発生が検出されれば、各シリンダまたは各シリンダグループについて予制御成分（ｂｉ）を各動作パラメータ領域ごとに新たに求める、請求項１記載の方法。
3. 目下必要とされる点火角遅角調整値と適応特性マップから取り出された基準値との差がまえもって固定的に定められた所定の第１の閾値を超えていることによって、周囲条件が変化したものと検出する、請求項１記載の方法。
4. 適応特性マップから取り出された基準値を、目下の動作パラメータに対応する適応特性マップのマスタ領域から平均値として形成する、請求項３記載の方法。
5. 適応特性マップから取り出された基準値は、目下の動作パラメータのための適応特性マップ値に対応する、請求項３記載の方法。
6. 第１の限界特性マップは起こり得る最低の周囲条件に対する点火角遅角調整値の特性マップを成し、第２の限界特性マップは起こり得る最高の周囲条件に対する点火角遅角調整値の特性マップを成し、記憶装置に格納されている前記第１の限界特性マップの値（ｒｕｊ）と前記第２の限界特性マップの値（ｒｏｊ）との間において目下の動作パラメータに対応するマスタ領域を補間することで、目下の動作パラメータに対応する第１の限界特性マップ値（ｒｕｊ）と目下の動作パラメータに対応する第２の限界特性マップ値（ｒｏｊ）との間にある目下必要とされる点火角遅角調整値（ｘｊ）の位置に従い、第１の限界特性マップ値と第２の限界特性マップ値とを結ぶ補間カーブ（５１）上で第１の基準係数（ｚ）を求める、請求項３記載の方法。
7. 個々の動作パラメータ領域のための第１および第２の限界特性マップ値（ｒｕｊ，ｒｏｊ）の間の補間カーブ（５１）は直線である、請求項６記載の方法。
8. 少なくとも１つのセンサの少なくとも１つのセンサ測定値変化がまえもって固定的に定められた第２の閾値を超えたならば、周囲条件の変化が発生したものと判定し、ここで前記少なくとも１つのセンサは周囲条件を測定する、請求項１記載の方法。
9. 少なくとも１つのセンサにより測定された周囲条件は周囲温度または燃料品質を成す、請求項８記載の方法。
10. 目下の周囲条件を起こり得る最高の周囲条件および最低の周囲条件と比較し、目下の周囲条件と起こり得る最高の周囲条件または最低の周囲条件との偏差に従い第２の基準値（ｆ）を求める、請求項８記載の方法。
11. 各動作パラメータ領域のための新たな予制御成分を求めるとき、各動作パラメータ領域のための第１または第２の限界特性マップ値（ｒｕｊまたはｒｏｊ）に対し、それらの差（ｒｏｊ−ｒｕｊ）に第１または第２の基準係数（ｚまたはｆ）を乗算した値の加算または減算を行い、次に各動作パラメータ領域ごとに残余成分の個々の値を減算する、請求項６または１０記載の方法。
12. 内燃機関の適応型ノックコントロール方法において、
    点火角遅角調整値を適応特性マップ（２０）から読み出し、または点火角遅角調整値を適応特性マップ（２０）に書き込み、
    適応特性マップを少なくとも１つの動作パラメータ（２２，２４）に基づき形成し、適応特性マップ（２０）を各動作パラメータ領域（２６）ごとに、周囲条件を表す予制御成分（ｂｉ）とノックコントロールの結果として生じる残余成分（ａｉ）とから合成し、
    各動作パラメータ領域（２６）のための適応特性マップ（２０）の値を、個々の動作パラメータ領域に対応する予制御成分（ｂｉ）と個々の動作パラメータ領域に対応する残余成分（ａｉ）の和から形成することを特徴とする、
    内燃機関の適応型ノックコントロール方法。
13. 各シリンダまたは各シリンダグループのために適応特性マップ（２０）において各動作パラメータ領域内に、それぞれ１つの予制御成分（ｂｉ）とそれぞれ１つの残余成分を設ける、請求項１２記載の方法。