JP2009533595A - 内燃機関に対する少なくとも１つの測定センサの出力信号の分解能を高めるための方法並びに所属の制御装置 - Google Patents

Abstract

内燃機関（ＣＥ）に対する少なくとも１つの測定センサ（ＤＳ）の出力信号（ＳＳ）の分解能を高めるために、次のステップが実施される：測定センサ（ＤＳ）のセンサ生信号（ＺＳ）のレベル値がある、該測定センサ（ＤＳ）の動作レベル領域（ＰＺ）が少なくとも２つの測定領域区間（Ａ，Ｂ）に分割され、それぞれの測定領域区間（Ａ，Ｂ）に、同じ予め定めた、動作レベル領域（ＰＺ）に対して制限された、測定センサ（ＤＳ）の出力信号（ＳＳ）の出力レベル領域（ＡＳＢ）が割り当てられ、かつ１つの測定領域区間から別の測定領域区間（Ａ，Ｂ）への切換は、測定領域限界値（Ｇ１）がそれぞれ２つの隣接する測定領域区間（Ａ，Ｂ）の間に達するまたは該測定領域限界値が上方または下方に超えられるとき、測定センサ（ＤＳ）によって自動的に実施され、機関制御部（ＥＣＵ）を用いて内燃機関（ＣＥ）の作動点（ＢＰ）が内燃機関の燃焼プロセスに対する少なくとも１つの作動パラメータ（Ｎ，ＴＰＳ）に基づいて求められ、現在求められた作動点（ＢＰ）に対する少なくとも１つの特性マップ情報（ＫＩ）から測定センサ（ＤＳ）及びセンサ生信号の時間的な特性経過（ＥＰＤ）が予測され、かつ機関制御部（ＥＣＵ）によってこの予測された時間的なセンサ生信号特性経過（ＥＰＤ）に基づいて、測定センサ（ＤＳ）のどの測定領域区間（Ａ，Ｂ）が現在活性化されているかが求められる。

Description

例えばシリンダ圧力センサは内燃機関における燃焼に関する価値あるデータを供給する。これらのそれぞれの圧力特性経過から例えば、時間的に変換されるエネルギー量並びに内燃機関の燃焼重心を決定することができる。それぞれの内燃機関の燃焼プロセスの循環過程もしくはサイクル計算に対しても、シリンダ圧力は内燃機関のクランク軸角度の他に中央の入力量を計算する。例えば４サイクル内燃機関の場合、燃焼プロセス／循環過程は高圧ループおよび低圧ループに分けられる。このことは図２に、ｐ−Ｖ（圧力／体積）線図で示されている。そこでは高圧ループはＡＳによって示され、低圧ループはＬＷＳによって示されている。高圧ループＡＳはサイクルプロセスの膨張もしくは燃焼フェーズに対する作業曲線Ｋ１と、サイクルプロセスの圧縮フェーズを表している部分曲線Ｋ２とから成っている。低圧ループＬＷＳの部分曲線Ｋ３は循環過程の排気フェーズを表している。低圧ループＬＷＳの部分曲線Ｋ４は４サイクル内燃機関のその吸気サイクルの期間の特性を表している。高圧ループおよび低圧ループＬＷＳは圧力レベルにおいて相互に著しく相異している。低圧ループＬＷＳが約１ｂａｒの圧力領域にある一方、高圧ループＡＳは極端な場合、圧力ｐに対する３桁の数値にまで届く可能性がある。この点にまさに測定技術的な問題がある。アナログセンサとして実現されていて、圧力センサは物理量、すなわち圧力に比例している電気信号を供給する。この電気信号は電子装置（殊に測定変換器）によって電圧信号に変換されかつ場合によって増幅される。圧力センサによってその都度出力される電圧信号は例えば０および５Ｖの間にある典型的なセンサ出力電圧領域内にある。この電圧信号は圧力センサから機関制御装置に送られかつかつそこでＡ／Ｄ変換器（アナログ・デジタル変換器）によってプロセッサ適合に処理される。通例、精度の要求に応じて８ビット、１０ビットまたは１２ビットの変換器が使用される。それぞれの圧力センサは好ましくは、内燃機関のそれぞれのシリンダにおいて最大発生する可能性がある圧力領域に設計されるので、圧力センサのセンサエレメントによって比較的高い分解能を用意できたとしても、低い圧力値は粗くしか再現できないことがある。例えば、２５６の測定点を表すことができかつ圧力センサに対して０および５Ｖの間の出力電圧領域を表すことができる、８ビットのＡ／Ｄ変換器の場合、５Ｖｏｌｔ／２５６＝１９ｍＶの分解能が生じる。これに対して圧力センサのセンサエレメントは例えば約１ｍＶの物理的に最小の分解能を有している。このことが意味するのは、圧力センサの出力信号がＡ／Ｄ変換器における僅かな数の測定点にもお付いて１９ｍＶからようやく検出もしくは記録可能になるということである。これに対してそれより下方の、圧力センサの０乃至１８ｍＶの測定領域は−理論的には圧力センサのセンサエレメントの１９個の測定値に相応するのだが−センサエレメントの分解能が比較的高いにも拘わらず利用されずにとどまりかつ検出され得ないということになる。換言すれば、これによりシリンダ圧力センサの出力信号に対する分解能は著しく低くなる。

Ａ／Ｄ変換を改善するという普通の可能性は、８ビットのＡ／Ｄ変換器に代わって、１０ビットのＡ／Ｄ変換器を、すなわち一般に表現すればより多くのビット変換能力を有するＡ／Ｄ変換器を使用することである。しかしこのような手段にはオートモービル技術において−冒頭に述べたように−明らかな使用限界が設定されている。全体の測定領域を例えば低圧領域と高圧領域とに分割するという別の可能性があることはある。例えばそれぞれのシリンダにおける圧力センサの、０および５Ｖの間の出力電圧に０および２ｂａｒの間の第１の測定領域並びに２および１００ｂａｒの間の第２の測定領域を割り当てることができる。いずれの測定領域がその時点でアクティブであるか、機関制御部もしくは機関制御装置からの制御信号により圧力センサに通報されなければならない。これに対して択一的に、圧力センサは、その異なった測定領域間を自動的に切り替わりかつその都度活性化されている測定領域を機関制御部に外部の制御線路を用いて通報するようにしてもよい。しかしこの手法は、機関技術の数多くの現実的な所与の条件下で、内燃機関と機関制御部もしくは制御装置との間のシグナリングコストに関して極めて煩雑である。この種の分解能もしくは精度問題は場合によっては、内燃機関の燃料プロセスに対して設けられている別の測定センサに対しても当てはまる。

本発明の課題は、測定センサのセンサエレメントのそれ自体高い分解能をその出力信号の不十分なＡ／Ｄ変換にも拘わらずいかにして簡単な手法で改善されて利用することができるかの方策を提供することである。この課題は以下の本発明の方法のステップによって解決される。

測定センサのセンサ生信号のレベル値が存在している、該測定センサの動作レベル領域を少なくとも２つの測定領域区間に分割し、それぞれの測定領域区間に、前記測定センサの出力信号の、前記動作レベル領域に対して制限された、同一の予め定めた出力レベル領域を割り当て、ここで一方の測定領域区間から他方の測定領域区間への切換は、それぞれ２つの隣接する測定領域区間の測定領域限界値が達せられるまたは測定領域限界値が上回られるまたは下回られるときに前記測定センサによって自動的に実施され、機関制御部を用いて、内燃機関の作動点を、内燃機関の燃焼プロセスに対する少なくとも１つの作動パラメータに基づいて求め、その時点で求められた作動点に対する少なくとも１つの特性マップ情報から、前記測定センサのセンサ生信号の時間的な特性経過を予測し、かつ前記機関制御部によって、前記予測された時間的なセンサ生信号の時間的な特性経過に基づいて、前記測定センサのどの測定領域区間が現在活性化されているかを求めることによって、内燃機関に対する少なくとも１つの測定センサの出力信号の分解能を高めるための方法。

これにより、制御装置とそれぞれの測定センサとの間の煩雑な制御線路を省略することができる。これら制御線路はそうしなければ種々の測定領域区間間の切り換えに関する情報の通報のために必要になってくるものである。これにより、測定センサと制御装置との間で測定領域区間情報を伝送する必要がない。これにより、付加的な信号生成または付加的な信号線路を介する信号伝送は必要ない。これにより、実際のセンサ生信号特性経過の算出は簡単かつ効率的になり、このことはシリンダ圧力信号の評価の際に殊に有利である。更に、測定領域分割の行われない場合に比して有利にも今や、測定センサの出力信号を検出しかつ処理する分解能、並びにこれとの関わりにおいて信号精度を高めることが、つまり殊に実質的に、制御装置と測定センサとの間の１つまたは付加的なシグナリング線路を備えている場合と同様の信号精度が実現される適度に高めることができる。

本発明は、内燃機関に対する少なくとも１つの測定センサの出力信号の分解能を高めるために、請求項１から８までのいずれか１項記載の方法のステップを実施する少なくとも１つの計算ユニットを備えている制御装置にも関する。

本発明のその他の発展形態は従属請求項に記載されている。

次に本発明およびその発展形態を図面に基づいて詳細に説明する。

その際：
図１は、内燃機関のシリンダにおける実際のシリンダ圧力特性経過をシリンダ圧力センサを用いて検出することができる、分解能を高めるための本発明の方法の実施例を略示し、
図２は、４サイクル内燃機関の循環過程に対するｐ−Ｖ線図を例として略示し、
図３は、図１の実施例により求められた、すなわち内燃機関のクランク軸角度に依存して再構築されたシリンダ圧力特性経過と関連して、図１のシリンダ圧力センサの出力信号のレベル制限された信号特性経過を略示している。

同じ機能および作用を有するエレメントは図１および図３とも同一の参照符号が付されている。

図１には、シリンダ圧力センサＤＳのシリンダ圧力信号を本発明の原理に従って改善された分解能で、すなわちより正確に捕捉検出できるようにするための、内燃機関ＣＥに対する機関制御装置ＥＣＵの計算ユニットＣＵの制御ステップが略示されている。ここでシリンダ圧力センサＤＳは殊に、内燃機関ＣＥのシリンダＣＹのシリンダヘッドに配置されている。シリンダ圧力センサＤＳは、シリンダＣＹの燃焼室における内圧の検知のためにも値射られるセンサエレメントＳＥを有している。センサエレメントは有利にはアナログ部品として形成されておりかつステップ７においてセンサ生信号ＺＳを生成する。センサ生信号は、内燃機関ＣＥの循環的な燃焼サイクルプロセス期間のシリンダＣＹの内室においてその都度存在している圧力を表している。内燃機関ＣＥに、センサ生信号ＺＳを引き続き処理するための評価ユニット／ロジックユニットＬＥが配属されている。このユニットは有利には、シリンダ圧力センサＤＳの構成部分である。択一的に、このユニットは別個の構成要素として設けられていてもよい。図１において、これはその機能性をより分かり易くするために、圧力センサＤＳのセンサエレメントＳＥとは別個に詳細に図示されている。

シリンダ圧力センサＤＳの評価ユニット／ロジックユニットＬＥはステップＳ８において、センサ生信号ＺＳを後続のＡ／Ｄ変換に対するその分解能を高めるために少なくとも２つの測定領域区間に分割する。ここ図１の実施例において評価ユニット／ロジックユニットＬＥは殊に予め、３つの測定領域区間Ａ，Ｂ，Ｃを定めている。センサ生信号ＺＳに対するこの測定領域分割はそのレベルを低減されたもしくは制限されたレベル領域にスケーリングするために用いられ、すなわちレベル制限が行われる。ここ実施例においてシリンダ圧力センサＤＳのセンサエレメントＳＥはセンサ生信号ＺＳとして電気的な電圧信号を生成するが、それぞれの測定領域区間Ａ，Ｂ，Ｃに対するその電圧レベル領域は例えば０および５Ｖの間の電圧値に制限される。従ってシリンダ圧力センサＤＳはシリンダＣＹの内圧に対応している、殊に実質的に比例している電気信号をセンサ生信号ＺＳとして供給する。この信号は評価ユニット／ロジックユニットＬＥ、殊に例えば測定変換器のような評価電子装置によって電圧信号ＳＶに変換されかつその際に場合によって増幅される。この電圧信号ＳＶは例えばＡ，Ｂ，Ｃのような種々の測定領域区間への分割によりスケーリングされ、すなわちその本来のダイナミック領域は固定された電圧レベル領域に制限される。その際それぞれの測定領域区間Ａ，Ｂ，Ｃに、例えば０Ｖのような参照値に関連して、特徴的なスケーリングファクタまたは「オフセット」が割り当てられる。これにより測定領域区間を予め定めた制限されたレベル領域に変換することができる。この手法でシリンダ圧力センサＤＳの出力側に、ステップＳ９において変形された出力センサ信号ＢＳＶが現れる。この出力信号は種々の予め定めた測定領域区間Ａ，Ｂ，Ｃに対してここでは０Ｖおよび５Ｖの間にある、それぞれ同一の出力電圧レベル領域にマッピングされている。図１の実施例においてステップＳ９において、変形されたセンサ信号ＢＳＶの出力電圧Ｕの時間的な経過特性が時間ｔに依存して例示されている。それぞれの測定領域区間Ａ，Ｂ，Ｃに、０および５Ｖ（Ｖｏｌｔ）の間の同一の出力電圧レベル領域が割り当てられている。すなわち言い換えると、本来のセンサ生信号ＺＳの種々の測定領域区間Ａ，Ｂ，Ｃはセンサ出力信号ＳＳに対する同一の予め定めたレベルダイナミック領域に変換されている。この手法で、センサ出力信号ＳＳはシリンダ圧力センサＤＳの実際パスＩＰにおいて、本来のセンサ生信号ＺＳのレベルダイナミック領域に比して低減されているレベルダイナミック領域を有している。

このセンサ出力信号ＳＳは測定線路ＳＬを介して機関制御装置ＥＣＵに伝送される。そこでＡ／Ｄ変換器ＡＤＣを用いて信号はデジタル化される。Ａ／Ｄ変換器としてこの実施例において有利には８ビットの変換器が使用される。

評価ユニット／ロジックユニットＬＥは電圧に代わってこれに対して択一的に、センサエレメントＳＥによって測定された、シリンダＣＹの燃焼室の内圧に対する尺度として電流を出力するとき、類似の手法で、相応の測定領域区間分割を行うことができる。

次いで機関制御装置ＥＣＵが受信した、レベル制限されたセンサ出力信号ＳＳから、センサ生信号ＺＳの実際の時間的な経過特性、従ってシリンダの燃焼循環過程の期間の、シリンダＣＹにおける実際圧力を再構築することができるように、機関制御装置ＥＣＵによって、期待される時間的なシリンダ圧力特性経過ＥＰＤが目標パスＳＰにおいて推定される。このためにシリンダＣＹに対してその燃焼サイクルプロセスの瞬時の作動点ＢＰが決定される。このことは図１においてステップＳ３において実施される。このために機関制御装置ＥＣＵは内燃機関ＣＥの１つまたは複数の異なった作動パラメータを用いる。その際殊に、内燃機関ＣＥのクランク軸の回転数Ｎ、内燃機関の絞り弁の調整角度ＴＰＳが循環的な燃焼プロセスに対する現在の作動点ＢＰを定める。別様に言えば、これらの作動パラメータに基づいて、図２のｐ−Ｖ（圧力／体積）線図のどの動作点にシリンダＣＹが瞬時的に存在しているかが求められる。シリンダＣＹに対する現在の作動点ＢＰを求めるための内燃機関ＣＥのその他の好ましい作動パラメータは殊に、シリンダＣＹの燃料プロセスに特徴的な手法で影響を及ぼす次の特性量の１つまたは複数のパラメータであってよい：点火角度位置ＩＧＡ、入口側カム軸位置ＣＡＭ＿ＩＮ、出口側カム軸位置ＣＡＭ＿ＥＸ、吸気管圧力ＭＡＰ、内燃機関ＣＥの吸気管における空気質量ＭＡＦ、間接的に求められた機関トルクＴＱＩ、噴射時間ＴＩ、それぞれの噴射のスタート時点ＳＯＩ、冷媒温度ＴＣＯ、吸入空気温度ＴＩＡ、ラムダ値ＬＡＭ、排気ガス背圧Ｐ＿ＥＸ、弁ストローク、弁開放持続時間、シリンダＣＹにおけるそれぞれの弁のそれぞれの弁開放のプロフィール。

これら作動パラメータは図１の実施例において計算ユニットＣＵが入力信号Ｓ１として使用することができる。同時に、質問ステップＳ２に相応して更に、その時点でいずれの燃焼モードが存在しているかが考慮される。すなわちここで殊に、外部点火作動ＳＩ（"spark ignition")、自己点火作動ＣＡＩ（"controlled auto ignition"）およびリーン作動が区別される。

次いで、内燃機関ＣＥの現在求められた作動点ＢＰを用いて、制御ステップＳ４で、記憶されている特性マップ情報ＫＩに基づいてそれぞれのシリンダＣＹにおける時間的な圧力経過が予測される。特性マップ情報ＫＩは多数の種々異なった作動点に対して、有利には、その都度のクランク軸回転数Ｎおよびその都度の絞り弁角度ＴＰＳに依存してクランク軸に依存した圧力経過を示している特性マップを含んでいる。その際クランク軸角度はシリンダＣＹにおける圧力ｐの時間的な特性経過ｔにマッピングされる。従ってその時点で決定された作動点ＢＰに対して、推定された圧力経過特性ＥＰＤが生じる。これは、シリンダＣＹにおける期待される内圧ｐのレベル値間の機能的な関係を時間ｔに依存して再現している。図１において、推定されるシリンダ圧力経過特性ＥＰＤに対してｐ／ｔ（圧力／時間）線図に期待曲線が例として略示されている。予測されたもしくは推定されたシリンダ圧力信号ＥＰＤはそのレベルダイナミック特性に関してしきい値Ｇ１，Ｇ２により、このことがこれとは無関係に、すなわちシリンダ圧力センサＤＳの評価ユニット／ロジックユニットＬＥによって自動的に測定領域区間Ａ，Ｂ，Ｃに関して実施される場合と同じレベル測定領域Ａ^＊，Ｂ^＊，Ｃ^＊に分割される。別様に言えば、予測された圧力特性経過ＥＰＤに対して種々のレベルしきい値Ｇ１，Ｇ２が、これらにより３つのレベル領域Ａ^＊，Ｂ^＊，Ｃ^＊が相互に別個に形成されているように定められる。次いで、このことは図１のステップＳ５において実施される。それぞれのしきい値と推定された内圧ｐに対して予測された圧力特性経過ＥＰＤとの交点はそれぞれ、一義的な手法において、シリンダ圧力センサＤＳの評価ユニット／ロジックユニットＬＥにおいて所定の測定領域区間Ａ，Ｂ，Ｃの存在を間接的に表している時間間隔を定める。例えば、最も低いレベル測定領域Ａ^＊にはｔ０＝０ｓｅｃと、第１のしきい値Ｇ１を推定された圧力特性経過曲線ＥＰＤの上昇する枝部分が越える時点ｔＢ１との間の時間間隔が割り当てられる。その場合この時間間隔ｔ０乃至ｔＢ１はセンサ側における第１の測定領域区間Ａの存在を特徴付けている。レベル領域部分におけるもしくはレベル測定ゾーンＢ^＊における予測された圧力特性経過ＥＰＤの上昇する枝部分のレベル値に、一義的な手法で時点ｔＢ１とｔＣ１との間の時間間隔が有効持続時間として割り当てられる。これはセンサ側における第２の測定領域区間Ｂの存在を間接的に表している。その際時点ｔＣ１は第２の、比較的高いしきい値Ｇ２と推定された内圧圧力特性経過ＥＰＤとの交点をマーキングする。従ってスケーリング領域Ｃ^＊の初めは時点ｔＣ１に割り当てられている。更ににレベル領域部分Ｃ^＊は、上側のしきい値Ｇ２と推定された圧力特性経過信号ＥＰＤの下降側縁とが交わる時点ｔＣ１＊で終了する。時点ｔＣ１とｔＣ１＊との間の時間間隔はセンサ側における第３の測定領域区間Ｃの存在を間接的に表している。スケーリングゾーンＡ^＊，Ｂ^＊，Ｃ^＊とその有効持続時間に対する時間間隔とのこの対応は推定されたシリンダ圧力信号ＥＰＤの下降する側縁に対しても相応の仕方で当てはまる。すなわち時点ｔＣ１^＊は第２のスケーリングゾーンＢ^＊の始まりを定める。時点ｔＢ１^＊はスケーリングゾーンＢ^＊からスケーリングゾーンＡ^＊への交代を特徴付けている。詳細にはこの実施例において、スケーリングゾーンＡ^＊は推定された圧力特性経過ＥＰＤの、０および３ｂａｒの間の最も低いレベル値ｐを表している。第２のスケーリングゾーンＢ＊は推定された圧力特性経過ＥＰＤの、３および２０ｂａｒの間の真ん中のレベル値ｐを表している。第３のスケーリングゾーンＣ^＊は２０ｂａｒ以上の、推定された圧力特性経過ＥＰＤの最も高いレベル値ｐを表している。

そこで予測されたシリンダ圧力特性経過ＥＰＤが制御装置ＣＵにおいて、センサ側と同じレベルしきい値Ｇ１，Ｇ２によりレベル測定領域もしくはスケーリングゾーンＡ^＊，Ｂ^＊，Ｃ^＊に分割されかつこれらスケーリングゾーンＡ^＊，Ｂ^＊，Ｃ^＊に有効持続時間またはこれに対応してクランク軸領域が割り当てられることによって、シリンダ圧力センサＤＳの、レベル低減により変形されたそれぞれの出力信号ＳＳに対して、制御装置ＣＵにおいてその所属の、活性スケーリングゾーンＡ，Ｂ，Ｃを間接的に表すことが可能になる。これにより、測定された、レベル制限されたセンサ出力信号ＳＳのレベル値Ｕから、センサ生信号ＺＳを最初にセンサ側において実際パスＩＰにおいてレベル低減した測定領域区間もしくはスケーリングゾーンＡ，Ｂ，Ｃの正しい時間的な割り当てにより、それぞれおスケーリングの反転により、シリンダ内圧に対する実際のレベル値ｐ^＊を再現することが可能になる。このことは図１においてステップＳ６において実施されかつステップＳ１０におけるｐ^＊／ｔ（圧力／時間）線図に基づいて示される。

この実施例において時点ｔ０と時点ｔＢ１との間の時間間隔にスケーリングゾーンＡが割り当てられている。このことは、この時間間隔の間、シリンダ圧力センサＤＳから出力信号ＳＳが供給され、スケーリング係数、殊に「オフセット」がこのレベルゾーンＡに加えられることを意味している。この関係により、シリンダ圧力センサＤＳの評価ユニット／ロジックユニットＬＥが実施した最初のスケーリングを再び戻すもしくは反転しかつｔ０とｔＢ１との間の時間空間において生じる電圧値Ｕから本来のセンサ出力ＺＳの電圧値を再構築もしくは再生することが可能である。その場合これらに、これに対応して、シリンダＣＹの燃焼室における相応の内圧値ｐ^＊が割り当てられている。相応の手法で、時点ｔＢ１とｔＣ１との間の時間間隔が有効持続時間、すなわち第２のスケーリングゾーンＢのスケーリング係数によって変形された、レベル低減されたセンサ出力信号ＳＳにおける電圧レベル値の存在を定める。相応の仕方で、実施されたスケーリングが計算され、すなわち本来のセンサ生信号ＺＳのレベル値ｐ^＊が、第１の測定領域区間Ａに対して測定領域区間Ｂが有する、当該測定領域区間のオフセットを出力信号ＳＳの電圧値Ｕに付加加算することによって再生される。この再生されたもしくは再構築された電圧レベル値はシリンダＣＹにおける内圧レベル値Ｐ^＊に対応している。時点ｔＣ１とｔＣ１^＊との間の時間間隔は最終的に、スケーリングゾーンＣに対する有効持続時間を定義する。その場合この時間間隔の間に出力される、センサ出力信号ＳＳの電圧値Ｕの再生はスケーリングゾーンＣに対するスケーリング係数の反転により可能になるので、同様に実際の圧力値ｐ^＊を、レベル制限された出力信号ＳＳの伝送された出力信号値から再生することができる。殊にこのために、第３の測定領域区間Ｃが第１の測定領域区間Ａに対して有している、当該測定領域区間の「オフセット」が出力信号ＳＳの電圧値Ｕに付加加算される。

ステップＳ６において、出力されたセンサ信号ＳＳそれぞれのスケーリングゾーンＡ，Ｂ，Ｃの開始点または終点が予測された期待圧力特性経過ＥＰＤのレベル領域区間Ａ^＊，Ｂ^＊，Ｃ^＊の開始点または終点と相異している、すなわちその有効持続時間が相互に異なっていることが検出されると、この情報は特性マップ情報ＫＩの適合のために用いることができる。このことは図１においてステップＳ１１において実施される。例えば、時点ｔＢ１^＊におけるレベル制限された出力信号ＳＳのスケーリングゾーンＢの開始は予測された期待圧力特性経過ＥＰＤのスケーリングゾーンＢ^＊＊の推定された開始ｔＢ１と違っている可能性がある。同じように、測定された、レベル制限されたセンサ出力信号ＳＳにおける第３の測定領域区間Ｃに対するスタート時点ｔＣ１^＊＊と予測された圧力特性経過ＥＰＤにおける推定されたスタート時点ｔＣ１との間に偏差が生じる可能性がある。それからこの差もしくは偏差情報はステップＳ１１において、次の作動点算出に対して所属の期待される圧力特性経過をほぼエラー補正されて求めることができるように特性マップ情報ＫＩを補正するために利用される。

図３には、拡大された図において、クランク軸角度ＫＷに依存した出力信号ＳＳの電圧レベル特性経過Ｕが示されている。クランク軸角度は時間ｔに対応している。レベル値Ｕに対して、０および５Ｖの間のレベル制限領域ＡＳＢが予め定められている。更に、評価ユニット／ロジックユニットＬＥにおける本来のセンサ信号ＺＳは種々の測定領域区間Ａ，Ｂ，Ｃに分割されかつそのレベル値からそれぞれ、それぞれの測定領域区間Ａ，Ｂ，Ｃを所望のレベル制限領域ＡＳＢに変換する固有の「オフセット」が差し引かれている。図３の下半部において、クランク軸角度ＫＷに依存したレベル制限された出力されたセンサ信号ＳＳのレベル特性経過に、圧力／クランク軸角度ＫＷ（ｐ^＊／ＫＷ）線図においてこの形式で再構築された圧力特性経過ＰＤが対応付けられている。

択一的に、その都度の現在の作動点に対する期待されたシリンダ圧力特性経過を特性マップ情報なしに直接計算するのが有利である場合もある。更に例えば、期待される時間的な圧力特性経過を適応能力のある圧縮もしくは伸張、ただしｐ×Ｖ^ｎ＝一定（ｎはいわゆるポリトロープ指数）に基づいて区間毎に計算することが好ましい場合もある。このために殊に、先願の特許出願ＤＥ１０２００５００９１０４．０に有利な計算方法が示されている。

まとめてみると、このようにしてセンサ信号分解能、ひいてはセンサ信号精度を高めるために、シリンダ圧力センサと機関制御装置との間に付加的な制御線路を設けることが必要ない。このようにしない場合には制御情報の生成、制御情報の伝送および制御情報の処理に所望しないコストがかかることになる。そうではなくて、シリンダ圧力センサのセンサ測定領域が、例えば高圧領域および低圧領域のような少なくとも２つの適当な個別領域に分割される。１つの測定領域から別の測定領域への切換はシリンダ圧力センサ自体において、測定領域境界に達するもしくはそれを上回るまたは下回るときに常に行われる。図１の実施例では例えばスケーリングゾーンＡからスケーリングゾーンＢへの測定領域切換が３ｂａｒのところで行われる。スケーリングゾーンＢからスケーリングゾーンＣへの交代は２０ｂａｒにあるしきい値を上回ったところでトリガされる。

更に、あるスケーリング領域から隣接するスケーリング領域の切り換えの際に所定のヒステリシスを設定して、シリンダ圧力センサの出力信号の現在の測定値が境界値上にあるもしくはこれら２つの測定領域間のしきい値にあるとき、これら２つの測定領域間のジッタが妨げられるようにすると有利である。例えばヒステリシスもしくは許容偏差レベルとして０．２ｂａｒのレベル値を設定することができる。このことは上の例に関して言えば、圧力が上昇していく場合、最低の測定領域Ａから次に高い測定領域Ｂへの切換は約３．２ｂａｒのところで行われるが、出力信号ＳＳの信号レベルが下降していく場合には真ん中の、第２の測定領域Ｂから最低の、第１の測定領域Ａへの戻し切換は２．８ｂａｒのところでようやく行われることを意味している。

個別の測定領域およびそのそれぞれの増幅係数および／またはオフセット（または全体のセンサ特性曲線も）は機関制御部（ＥＣＵ）において有利には不揮発性メモリに格納されている。どの測定領域がその時点で活性であるかは機関制御部が有利な仕方で所定の圧力特性経過期待保持に基づいて決定する。例えば内燃機関のクランク軸の現在の回転数および作用している負荷、殊に内燃機関の吸気管における絞り弁の位置により、および／または例えば噴射タイミング、点火角度、機関作動温度などのような別の作動パラメータによって決められている機関作動点に依存して、典型的なシリンダ圧力特性経過が生じる。この圧力特性経過は機関制御部において、例えばクランク軸角度に関する特性マップとして格納される。しかし場合によっては、推定される圧力特性経過を例えば、ｐ×Ｖ^ｎ＝一定が成り立つポリトロープ圧縮もしくは伸張に基づいて区間毎に計算されるようにすると好ましい場合もある。勿論、実際には燃焼プロセスのサイクル毎に偏差が生じる可能性がある。それ故に、例えばＡ，Ｂ，Ｃのような個々の測定領域を、期待することができる圧力変動がそれぞれの測定領域内にあるように定義することが好ましい。その場合機関制御部はその期待値に相応してそれぞれの測定領域を選択し、線形の信号特性経過においてオフセットおよび／または増幅度に関する情報を得かつ、シリンダ圧力センサから出力されるそれぞれのセンサ値にレベル制限された圧力値を対応付けることができる。センサ値として、例えば電圧、電流などを用いることができる。内燃機関の４サイクル法における特別簡単な、好ましい変形形態において７２０°のクランク軸角度が２×３６０°のクランク軸に分割される。その際低圧領域に最初の３６０°のクランク軸角度領域が割り当てられかつ高圧領域には第２の３６０°のクランク軸角度領域が割り当てられる。その場合クランク軸位置に依存して、相応の測定領域が選択される。

勿論この方法は、十分申し分ない予測可能な信号特性経過が存在する場合には、シリンダ圧力信号とは別のセンサ信号に有利な仕方で転用される。

センサ信号の分解能を高めるための本発明の手法において有利な仕方でセンサアナログ信号の著しく効果的な利用およびセンサ信号の精度の向上が生じる。信号対雑音間隔および分解能が著しく改善されるので、その結果これによりようやく、物理的に小さな測定領域が正確にまたはそもそもようやく検出することが可能になっている。更に本発明の方法はコスト面で有利な解決法を表している。というのは、センサと機関制御装置との間で情報を伝送する必要がなく、これにより付加的な信号生成または伝送が不要になるからである。すべての必要な情報は機関制御部に既に存在している。この方法は、センサ信号が燃焼プロセスの調整のために用いられるとき特別有利である。これによりいわゆるＣＡＩ（"controlled auto ignition"）法を一層よく使用できることになる。というのは、燃焼プロセス調整に対する基本量として入力される、分解能が高められたシリンダ圧力信号が存在しているからである。つまりここでは、低圧領域も高圧領域もできるだけ正確に検出されると言える。

センサの分解能を高めるための本発明の方法の実施例の略図 ４サイクル内燃機関の循環過程に対するｐ−Ｖ線図 図１の実施例により求められた、すなわち内燃機関のクランク軸角度に依存して再構築されたシリンダ圧力特性経過と関連して、図１のシリンダ圧力センサの出力信号のレベル制限された信号特性経過の略図

Claims (9)

1. 測定センサ（ＤＳ）のセンサ生信号（ＺＳ）のレベル値が存在している、該測定センサの動作レベル領域（ＰＺ）を少なくとも２つの測定領域区間（Ａ，Ｂ）に分割し、
   それぞれの測定領域区間（Ａ，Ｂ）に、前記測定センサ（ＤＳ）の出力信号（ＳＳ）の、前記動作レベル領域（ＰＺ）に対して制限された、同一の予め定めた出力レベル領域（ＡＳＢ）を割り当て、ここで一方の測定領域区間から他方の測定領域区間（Ａ，Ｂ）への切換は、それぞれ２つの隣接する測定領域区間（Ａ，Ｂ）の測定領域限界値（Ｇ１）が達せられるまたは測定領域限界値が上回られるまたは下回られるときに前記測定センサ（ＤＳ）によって自動的に実施され、
   機関制御部（ＥＣＵ）を用いて、内燃機関（ＣＥ）の作動点（ＢＰ）を、内燃機関の燃焼プロセスに対する少なくとも１つの作動パラメータ（Ｎ，ＴＰＳ）に基づいて求め、
   その時点で求められた作動点（ＢＰ）に対する少なくとも１つの特性マップ情報（ＫＩ）から、前記測定センサ（ＤＳ）のセンサ生信号の時間的な特性経過を予測し、かつ
   前記機関制御部（ＥＣＵ）によって、前記予測された時間的なセンサ生信号の時間的な特性経過（ＥＰＤ）に基づいて、前記測定センサ（ＤＳ）のどの測定領域区間（Ａ，Ｂ）が現在活性化されているかを求める
   ことによって、内燃機関（ＣＥ）に対する少なくとも１つの測定センサ（ＤＳ）の出力信号（ＳＳ）の分解能を高めるための方法。
2. 測定センサとして、内燃機関（ＣＥ）の少なくとも１つのシリンダ（ＣＹ）に取り付けられているシリンダ圧力センサ（ＤＳ）を使用し、かつ
   前記シリンダ圧力センサ（ＤＳ）によってセンサ生信号（ＺＳ）として、シリンダ（ＣＹ）の内圧を表している電圧信号を生成する
   請求項１記載の方法。
3. 前記予測されたセンサ生信号特性経過（ＥＰＤ）を前記機関制御部（ＥＣＵ）において特性マップとして予め格納しておく
   請求項１または２記載の方法。
4. 前記予測されたセンサ生信号特性経過（ＥＰＤ）を前記機関制御部（ＥＣＵ）において計算する
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. １つの測定領域区間（Ａ）から別の測定領域区間（Ｂ）への切換をヒステリスを伴って実施する
   請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 前記機関制御部（ＥＣＵ）において、前記予測されたセンサ生信号特性経過（ＥＰＤ）に対して、少なくとも２つのレベル領域区間（Ａ^＊，Ｂ^＊）への分割を行い、該レベル領域区間は実質的に、前記測定センサ（ＤＳ）の前記測定領域区間（Ａ，Ｂ）の分割と一致する
   請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
7. 前記予測されたセンサ生信号特性経過（ＥＰＤ）における前記レベル領域区間（Ａ^＊，Ｂ^＊，Ｃ^＊）に有効持続時間として割り当てられる時間間隔（ｔ０〜ｔＢ１，ｔＢ１〜ｔＣ１，ｔＣ１〜ｔＣ１^＊）に基づいて、前記測定センサ（ＤＳ）のいずれの測定領域区間（Ａ，Ｂ，Ｃ）がいつアクティブに切り換えられているかを推定し、かつ
   前記測定センサ（ＤＳ）の前記レベル制限された出力信号（ＳＳ）と、所属の、アクティブな測定領域区間（Ａ，Ｂ，Ｃ）の前記推定された時間的な割り当てとから、前記センサ生信号（ＺＳ）の実際の信号レベル特性経過（ＰＤ）を再構築する
   請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
8. 前記予測されたセンサ生信号特性経過（ＥＰＤ）のそれぞれのレベル領域区間（Ａ^＊，Ｂ^＊，Ｃ^＊）の有効持続時間と前記測定センサ（ＤＳ）の前記レベル制限された出力信号（ＳＳ）の有効持続時間との差を用いて、次の推定に対する前記センサ生信号特性経過（ＥＰＤ）の予測を適応補正する
   請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
9. 内燃機関（ＣＥ）に対する少なくとも１つの測定センサ（ＤＳ）の出力信号（ＳＳ）の分解能を高めるために請求項１から７までのいずれか１項記載のステップを実施する、少なくとも１つの計算ユニット（ＣＥ）を備えている制御装置（ＥＣＵ）。

Images