JP2008506062A - 内燃機関を制御するための方法 - Google Patents

Abstract

エンジン制御による内燃機関を制御するための方法において、エンジン制御が、排気温度を空気／燃料混合物を介して調整し且つ目下の運転及び走行条件（１０）を保持した状態で比較的長時間の後に生じる排気路内の構成部材のための設定温度（１２）を規定する温度モデルを有している形式のものにおいて、当該エンジン制御により、構成部材保護のために排気温度を前記設定温度に関連して調整する。

Description

本発明は、排気温度を空気／燃料混合物を介して調整し且つ所定の温度モデルを有するエンジン制御による、内燃機関を制御するための方法に関する。

内燃機関ではエミッション規定を守るために、触媒が排気路内で排気を浄化するために使用される。触媒の温度を監視するためには、エンジン制御において排気温度及び／又は触媒温度を算出する温度モデルが用いられる。算出した温度に関連して、極端に高い温度の場合は触媒保護のために冷却手段が講じられる。このような冷却手段は、燃料過剰の方向で空燃比を変化させること、即ちいわゆる混合物のリッチ化にある。このリッチ化は調整器によって引き受けられ、この調整器の入力側には、シミュレートされた触媒温度と最高許容触媒温度との差が加えられる。この付加に際しては、実際の触媒温度が著しい遅延を以て初めてリッチ化に反応するという問題が発生する。つまり、調整器に関して長い調整スパンが存在している。エンジン制御における温度モデルは、前記の長い調整スパンを考慮して触媒の遅延特性を模倣する。このことは、選択された調整パラメータに応じて調整器の変動状態をもたらすか、又は調整器の最初の作動時に触媒温度のオーバシュートをもたらす。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２０１４６５号明細書から、触媒のための構成部材保護機能の制御法が公知である。このためには、調整された排気温度がラムダ値及びその他の値の関数として理解される。この場合は、逆関数を用いて最高温度値に関して、構成部材保護のための目標ラムダ値が算出される。内燃機関の運転中に構成部材保護手段を作動させる場合は、ラムダ値を前記のように算出された目標ラムダ値にセットする。この方法で問題なのは、排気温度モデルが或る程度の推測に基づいてのみ反転可能であるということである。温度モデルにおいて、触媒の温度変化も発熱化学反応に基づき考慮した場合、関数の反転を可能にする単純な関連性は存在していない。この場合、温度とラムダ値との間の全単射的な関連性はせいぜいのところ少ししかない。

本発明の課題は、エンジン制御のための大きな計算手間無しで、短時間で効果的な構成部材保護手段を供与する、内燃機関を制御するための確実な方法を提供することである。

この課題は本発明により、請求項１の特徴部に記載の方法によって解決される。有利な構成手段は従属請求項に記載されている。

本発明による方法は、エンジン制御による内燃機関の制御に関する。このエンジン制御は、空気／燃料混合物を介して排気温度を調整し且つ有利には排気路内の保護すべき構成部材のための温度を算出する温度モデルを有している。前記の保護すべき構成部材は、例えば排気路内に配置された触媒及び／又はターボチャージャのタービンであってよい。温度モデルは、排気路内に配置された構成部材のために設定される温度を規定する。この設定温度は、目下の運転及び走行条件を保持した状態で比較的長時間の後に生じる温度である。この場合、設定された構成部材温度は一般に、設定された排気温度よりも設定温度に達するまでに長い時間を必要とする。同様に、例えばコールドスタート時の排気温度の実際値と設定値も互いに異なっている可能性がある。以下、設定された構成部材温度又は設定された排気温度又はこれら両方の温度のことを常に設定温度と呼ぶ。要するに、本発明によるエンジン制御の温度モデルは、目下の温度に対して択一的又は付加的に、連続運転において生じる温度をも算出する。エンジン制御は構成部材を保護するために、本発明に基づき排気温度を設定温度に関連して調整する。調整時に別の１つ又は複数の値を更に使用することができる。従来技術において発生するような長い調整スパンの問題点は、設定温度を用いることによって効果的に回避される。温度モデルの反転時に発生する非正確性も、例えば発熱等の或る程度の関連性をなおざりにすることと同様に、本発明によって回避される。

本発明による方法の有利な形態では、設定温度と最高許容温度値とに関連して調整を行う。調整過程中は常に目下得られる設定温度値を求め且つ入力値として調整器に加える。有利には、調整器として積分調整器が設けられており、この積分調整器では、調整値が実際値、及び設定温度と最高許容温度値との重みつけされた差の和として得られる。

別の有利な形態では、保護されるべき構成部材として触媒が考慮される。この場合、設定温度は触媒温度である。択一的又は付加的に、ターボチャージャ又は排気路内の別の構成部材を考慮することも可能である。ターボチャージャの場合は、ターボチャージャの手前の排気温度が考慮され、その値が設定される。

更に別の有利な形態では、構成部材温度の目下の実際値が規定されたしきい値を上回った場合に、本発明の方法に基づく温度調整が使用される。この場合、規定されたしきい値は最高許容温度値よりも小である。

本発明による方法の更に別の有利な形態では、調整過程中に規定された時間間隔で、設定温度値を新たに算出する。有利には、最高許容温度値への温度調整が行われる。

以下に、本発明の実施例を図面につき詳しく説明する。

図１には、本発明による方法にとって重要な複数の値が共通の時間軸ｔにわたって示されている。Ｔ_１の時点で、エンジンへの空気質量流量１０は飛躍的に増大する。この空気質量流量１０の増大値に関して、連続運転中に空気質量流量が増大した場合に触媒のために調整される設定温度１２を温度モデルが算出する。次いで目下の触媒温度１４がＴ_１でサージ負荷へと上昇し、Ｔ_２の時点で触媒保護機能の接続しきい値１６に到達する。

Ｔ２の後に続いて、空気／燃料混合物のリッチ化を介して排気温度を調整するための積分調整器を使用する。この積分調整器の信号は、図１に符号１８で示されている。調整器への入力値は、設定された触媒温度１２及び触媒の最高許容温度値２８である。後続のインターバル２２において調整値１８は既に低下している。それというのも、設定された温度値１２が更に目標値、即ち最高許容温度値２８に近づいたからである。実際値１４も、やはり最高許容温度値２８に近づいている。後続のインターバル２４では、触媒温度用に設定された値１２が既に約半分に低下しているので、調整介入１８は更に減少している。図１には、介入に基づいて生じる、触媒における温度推移２６が示されている。温度２６は、著しいオーバシュート無しで符号２８で示した最高許容触媒温度の温度値に近づく。比較のために、図１には調整介入無しで生じるであろう温度推移３０が示されている。この場合、触媒の温度３０は予想通り、サージ負荷の直後に設定された温度値１２に近づく。

図２には、目下の触媒温度の使用下で２つの異なる積分調整器を使用した場合に生じる、触媒温度の推移が例示されている。改めてＴ_１の時点でサージ負荷が行われており、このサージ負荷は飛躍的に増大する空気質量流量３２によって表されている。触媒の目下の実際温度３４はＴ_１後に上昇し、Ｔ_２の時点で、触媒保護機能のために規定された接続しきい値３６と交わる。続いて、本実施例では触媒の目下の実際温度３４と規定された目標値３８とに関連して空気／燃料混合物のリッチ化を実施する積分調整器を使用する。

迅速に反応する積分減衰器を選択した場合は、目標値３８を基準として変動する温度推移４０が、所属の調整器の調整値４２と共に生じる。この場合、触媒温度の最高許容値３８を繰り返し超過する調整器の変動状態４０が発生する恐れがある。ゆっくりと反応する積分調整器を使用した場合は、符号４４で示した温度推移と所属の調整値４６とが生じる。この温度推移４４は、冷却までに比較的長い時間を要する、著しいオーバシュートを示している。比較のために、調整されない温度推移が符号４８で書き込まれている。

触媒の構成部材保護に関する有利な実施例を先に説明した。排気路内の別の構成部材も、設定温度を使用することによって効果的に保護され得る。ターボチャージャの場合は、例えばタービンの手前の排気温度が考慮される。

設定触媒温度を用いて触媒を保護するための積分調整器の特性を示した図である。 目下の触媒温度を用いて触媒を保護するための、異なって調整された２つの積分調整器の特性を示した図である。

Claims (8)

1. エンジン制御による内燃機関を制御するための方法において、エンジン制御が、排気温度を空気／燃料混合物を介して調整し且つ目下の運転及び走行条件（１０）を保持した状態で比較的長時間の後に生じる排気路内の構成部材のための設定温度（１２）を規定する温度モデルを有している形式のものにおいて、
   当該エンジン制御により、構成部材保護のために排気温度を前記設定温度に関連して調整することを特徴とする、エンジン制御による内燃機関を制御するための方法。
2. 設定温度（１２）及び最高許容温度値（２８）に関連して調整を行う、請求項１記載の方法。
3. 調整器として積分調整器を設ける、請求項１又は２記載の方法。
4. 前記構成部材として排気路内に触媒を設ける、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 前記構成部材として排気路内にターボチャージャを設ける、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 排気温度の調整を、温度の目下の実際値が規定された温度値（１６）を上回った場合に行う、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 調整過程中に規定された時間区分で設定温度値を新たに算出する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 温度を最高許容温度値（２８）へ調整する、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。

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