JP2016512863A - 内燃機関の動作方法及び内燃機関 - Google Patents

Abstract

本発明は、内燃機関の点火装置により、少なくとも１つの燃焼室内の混合気に点火するために複数の火花を生成するステップと、少なくとも１つの火花の少なくとも１つの燃焼時間（ｔＦ１）を検出するステップと、少なくとも１つの燃焼時間（ｔＦ１）に基づいて内燃機関の目標動作値からの現在動作値の偏差を検出するステップと、少なくとも１つの燃焼室内の混合気に作用する少なくとも１つの処置を講じることによって偏差を補償するステップとを含み、時間的に最初の火花の少なくとも１つの燃焼時間（ｔＦ１）を検出するステップ、少なくとも１つの検出された燃焼時間（ｔＦ１）に基づいて、最初の火花を第１の火花形態又は第２の火花形態に分類するステップ、および火花形態の一方の頻度の特性を示す数値（３０）が閾値を超えると、少なくとも１つの処置を講じるステップ、を含む内燃機関の動作方法に関する。

Description

本発明は、請求項１の前提部に記載の内燃機関の動作方法及び請求項１０の前提部に記載の内燃機関に関する。

このような方法及びこのような内燃機関は特許文献１から公知である。この方法では、内燃機関は点火装置、特に点火用変圧器を用いて内燃機関の少なくとも１つの燃焼室内で複数の火花を発生させる。その際、複数の火花は少なくとも１つの燃焼室内の混合気に点火し、その結果、混合気を燃焼させる役割を果たす。

更に、この方法では少なくとも１つの火花の少なくとも１つの燃焼時間が検出される。その上、内燃機関の目標動作値からの現在動作値の偏差は、火花の少なくとも１つの燃焼時間に基づいて把握される。前記偏差は少なくとも１つの処置によって補償され、この処置は少なくとも１つの燃焼室内の混合気の燃焼に影響を及ぼす。この方法を実行するため、内燃機関は例えば、通常は内燃機関の制御機器又はエンジン制御ユニットである演算装置を含んでいる。演算装置は、この方法を実行するように構成されている。

ドイツ特許第１０ ２０１１ ０１２ ０９３ Ａ１号明細書

本発明の課題は、特に効率的で効果的な内燃機関の動作を実現するように、冒頭に記載の形態の内燃機関の動作方法及び内燃機関を改良することにある。

この課題は、請求項１の特徴を有する方法及び請求項１０の特徴を有する内燃機関によって解決される。好適には本発明の有用で重要な改良を伴う有利な実施形態は従属請求項に記載されている。

内燃機関を特に効率的で効果的に動作するための請求項１の前提部に記載の方法を提供するため、本発明により、時間的に最初の火花の少なくとも１つの燃焼時間が検出される。時間的に最初の火花は、検出された少なくとも１つの燃焼時間に応じて第１の火花形態又は第２の火花形態に分類される。火花形態のうち１つの頻度を特徴付ける少なくとも１つの値が閾値を超えると、所望の目標動作値からの現在動作値の偏差を補償するために、少なくとも１つの処置が講じられる。

言い換えると、この方法によって最初の火花が第１の火花形態であるのか、第２の火花形態であるのかが分かる。最初の火花が例えば第１の火花形態である場合は、最初の火花は、燃焼時間が比較的短い、いわゆる沿面火花である。最初の火花が第２の火花形態である場合は、最初の火花は例えば、燃焼時間が沿面火花よりも大幅に長い、いわゆる空中火花である。

沿面火花が生じると、空中火花と比較して、少なくとも１つの燃焼室内の混合気が所望通りに点火されず、その結果、所望通りに燃焼しないか、全く燃焼しないリスクが高くなる。したがって、内燃機関の動作の円滑さ、及び効率的な動作を損なう失火を引き起こすことがある。

本方法では、最初の火花が沿面火花であるか空中火花であるかを特に確実かつ効果的に知ることができる。その結果、少なくとも１つの処置を講じることによって、燃焼室内の混合気の燃焼の境界条件に影響を与え、調整することができるため、沿面火花、及びその結果生じる失火を全く生じないか、もはや生じることはない。それによって、内燃機関の適応制御及び／又は調整が可能であり、それにより、燃焼時間が不都合に短い多数の沿面火花による関連する障害を生じることなく、内燃機関の動作点を例えば希薄成層燃焼動作の方向に更に移行することができる。したがって、この方法によって内燃機関の極めてスムーズな特に効率的で燃料消費が少ない動作を呈することが可能になる。

特に、この方法によって、成層燃焼動作で直接噴射されるガソリンエンジンのスプレーガイド燃焼方式を実現することができる。しかし、例えば均質燃焼動作、均質希薄燃焼動作、冷間始動、暖機動作、少なくとも１つの排気ガス後処理装置を暖機するための温間動作、及び／又は均質成層燃焼動作などの別の動作形態を効果的かつ効率的に構成することも勿論考えられる。

特に直接噴射されるガソリンエンジン場合は、スプレーガイド燃焼方式の希薄成層燃焼動作では、失火のリスクが高い。それに関連して、この方法によって、燃焼、及び特に点火装置によって行うことができる混合気の点火を個々の境界条件に適合させることにより、希薄成層燃焼動作で、及びその他の動作形態で混合気の点火性能を更に最適化することができる。

内燃機関は特にシリンダの形態の複数の燃焼室を備えているため、有利にはこの方法はシリンダを選択して、又はシリンダ個別に実施される。これは、各燃焼室の着実な燃焼を実現し、失火の頻度を特に少なくし、特に成層燃焼動作での混合気の点火段階を安定させるために、各燃焼室を他の燃焼室とは独立してその燃焼室の境界条件に適合させることを意味する。その際、各燃焼室での燃焼に影響を及ぼす少なくとも１つの処置を個々に、別の燃焼室とは独立して講じることができるようにされる。更に、各燃焼室を、そのそれぞれの境界条件に個々に適合させることができるように、各燃焼室に対して異なる処置を講じることができるようにすることもできる。それによって、特に高い排気量低減可能性を実現し、ひいては燃料消費を特に少なくすることができる。更に、混合気の極めて良好な点火性能を同時に実現すると、特に高い排気ガス再循環率を実現できる。その結果、内燃機関の排気ガス及び微粒子の排出を特に低下できる。

本発明の特に有利な実施形態では、点火装置によって検出された燃焼時間の特性を示す信号、及び／又は点火形態の頻度の特性を示す信号が点火装置によって提供され、特に内燃機関の動作エンジン制御ユニットの形態の点火装置と異なる別の演算装置に転送される。次いで別の演算装置は、沿面火花を回避し、又はその頻度を少なく保つために少なくとも１つの処置を講じることができる。点火装置とエンジン制御ユニットとの機能分担によって、方法を迅速かつ低コストで実施することができる。エンジン制御ユニットの計算量を少なく保つために、頻度、また頻度の特性を示す数値の検出も既に点火装置によって行うことができる。

したがって、この方法は、点火装置と演算装置との間に電気ケーブルを追加することなく、及び例えば点火装置内での測定技術、エンジン制御ユニットの測定技術、又は内燃機関の測定技術を追加することなく、全体として実施することができる。その結果、内燃機関の重量、コスト及びスペース要求を特に少ない範囲内に維持できる。

燃焼時間を示す信号として、エンジン制御ユニットから点火装置に転送される制御電流の変化を示す信号を用いる場合に、特に有利であることが実証されている。それによって、最初の火花の燃焼時間の分類を特に簡単に、ひいてはコスト効率の高い方法で送信することができる。

前記方法の枠内で、少なくとも１つの燃焼時間の分類を把握するために、点火装置から演算装置への信号の形態のフィードバックが用いられる。これに関して、信号がそれを介して点火装置から別の演算装置（エンジン制御ユニット）に転送されるデータ転送経路は好適には、特に制御電流の変化の形態の信号を別の演算装置（エンジン制御ユニット）から点火装置に転送するためにも利用されるため、例えば既存の双方向インターフェースを利用できる。このような双方向インターフェースによって、内燃機関、及び特にその少なくとも１つの燃焼室が所望の最適な動作点で動作されるかどうかを、特に簡単でコスト効率及びスペース効率が高い方法で判定することができる。そこで燃焼時間の分析により、少なくとも１つの燃焼室内での効果的かつ効率的な燃焼を実現するために、シリンダを選択して内燃機関の１つ又は複数のパラメータを最適化することができる。

特に有利な実施形態では、燃焼時間情報の閾値が可変的に調整される。それによって、閾値は必要に応じて、例えば内燃機関の異なる境界条件、及び／又は異なる動作形態に適合させることができるため、内燃機関の極めてスムーズで特に効率的な動作が実現される。

本発明の別の特に有利な実施形態では、最初の火花の少なくとも１つの燃焼時間が点火装置の二次電流の時間曲線により検出される。その際、最初の火花の燃焼時間を二次コイルを用いて、例えば点火コイル又は点火用変圧器として形成された点火装置の二次コイルの放電のそれぞれの継続時間から検出することができる。二次電流の測定は、火花プラグの二次コイル又は二次回路で行うことができる。

本発明の別の特に有利な実施形態では、最初の火花の少なくとも１つの燃焼時間は、点火装置内の一次電流の時間曲線で検出される。最初の火花の燃焼時間中、一次電流の値は例えば０である。したがって、一次電流が再接続されるまでの最初の火花の燃焼時間は、電流レベルによって決定される。別の可能性は、例えば点火コイル又は点火用変圧器として形成された点火装置の一次コイルの充電又は再充電のそれぞれの経過時間を、一次電流の時間曲線で検出することである。充電時間と再充電時間との間の経過時間は、最初の火花の燃焼時間に対応する。それによって、最初の火花の燃焼時間を特に簡単に検出することができる。

別の実施形態は、処置として燃焼室内に装入された混合気燃料の装入量を変えることを特徴とする。燃料の量を変えることによって、特に内燃機関のシリンダとして形成された少なくとも１つの燃焼室内の燃焼に特に効果的に作用し、それによって失火を回避し、又は失火の数を特に少なく保つことができる。

燃焼に作用する別の特に有利な可能性は、処置として点火時点及び／又は噴射時点を変えることである。これに関して、例えば点火時点と噴射時点とを時間的に並行して変え、点火時点と噴射時点との間の経過時間を同一に保つことができる。

別の実施形態では、有利には処置として点火時点に対して噴射時点を変えるようにされる。その場合は、いわゆる差角、すなわち燃焼噴射とその点火との間の経過時間が変えられる。

その代わりに、又はそれに加えて、燃料を燃焼室内に装入するための噴射工程の数、及び／又は噴射工程の時間順を変えることができる。好適には、少なくとも１つの処置は、関連する火花の、特に沿面火花の頻度を減らし、例えば閾値以下に低減するまでの長さ、及び／又は頻度で実施される。

好適には、偏差の補償、すなわち少なくとも１つの処置の実施を各燃焼室に別個に、すなわちシリンダ個別に、又はシリンダを選択して行われる。それによって、極めて少ない排出量の、極めてスムーズな内燃機関の効果的かつ効率的な動作が実現される。

請求項１０の前提部に記載の形態の内燃機関も本発明に含まれる。内燃機関の特に効果的かつ効率的な動作を実現するため、本発明により、火花形態の少なくとも１つの特徴値が閾値を超えると、検出された少なくとも１つの燃焼時間に応じて第１の火花形態、又は第２の火花形態を分類し、少なくとも１つの処置を講じるために、内燃機関の演算装置が、時間的に最初の火花の燃焼時間を検出するように設計される。言い換えると、演算装置は本発明の方法を実施するように設計される。本発明の方法の有利な実施形態は、本発明の内燃機関の有利な実施形態であると見なされ、逆もまた同様である。前記補償に加えて、目標の動作の円滑さからの現在の動作の円滑さの偏差、及び／又は失火、及び／又は目標圧力値からの現在圧力値の偏差、及び／又は少なくとも１つの燃焼室内の目標圧力曲線からの現在圧力曲線の偏差が検出されることが特に有利であることが判明している。

偏差を補償するための前述の全ての可能性、方法及び処置は、内燃機関の動作中に継続的に利用できるため、シリンダを選択した補正の継続的な適応が行われる。前記方法は内燃機関の全ての動作形態に利用できる。失火のリスクが特に高い希薄成層燃焼動作での実施が特に有利である。

本発明のその他の利点、特徴及び詳細は、図面を参照した好適な実施形態の以下の説明から明らかになる。明細書に記載した前述の特徴及び特徴の組み合わせ、及び図面の説明で以下に記載し、及び／又は図面だけに示す特徴及び特徴の組み合わせは、本発明の範囲から逸脱せずに、記載するそれぞれに組み合わせだけではなく、別の組み合わせでも単独でも使用できる。

シリンダ内で混合気に点火するため、内燃機関のシリンダの形態の燃焼室内で点火コイルによって複数の火花が生成される、内燃機関の点火コイルの形態の点火装置の一次電流及び二次電流の時間曲線のグラフである。 点火コイルの一次電流、二次電流及び二次電圧のそれぞれの時間曲線を示すグラフであり、この曲線は沿面火花の発生曲線の特性を示している。 点火コイルの一次電流、二次電流及び二次電圧のそれぞれの時間曲線を示す更に別のグラフであり、曲線は所望の空中火花の発生曲線の特性を示している。 時間的に最初の火花の継続時間分布を示すグラフである。 信号が時間的に最初の火花、所望の空中火花、又は所望の沿面火花での信号であるかを判定するための様々な信号の時間曲線を示すグラグである。

図では、同一の、又は機能的に同一の要素には同じ参照符号が付されている。
図１は、内燃機関の点火コイルの一次電流の電流量ｉ_Ｐｒｉｍの時間曲線１１を含む第１のグラフ１０を示している。内燃機関は往復動内燃機関として形成されており、自動車、特に乗用車を駆動する役割を果たす。内燃機関はシリンダの形態の複数の燃焼室を具備している。各シリンダには、所定量の液体燃料をそれぞれのシリンダ内に噴射するためのインジェクタが割り当てられている。したがってこの内燃機関は、直接噴射式内燃機関であり、特に直接噴射式ガソリンエンジンである。

それぞれのシリンダには内燃機関の少なくとも１つの吸気モジュールを経て空気が給送される。それぞれのシリンダ内に流入した空気と、導入された燃料とは、それぞれの混合気を形成し、これはそれぞれのシリンダのそれぞれの火花プラグによって点火され、又は点火予定であり、この点火に続いて燃焼する。

この内燃機関では、多発性火花点火、又は多重火花点火とも呼ばれるいわゆる多重点火が提供される。そのために、点火プラグ、及び点火プラグと結合された点火コイルの形態の点火装置によって、それぞれのシリンダ内に複数の点火火花が生成され、これらの複数の点火火花は時間的に連続して、すなわち時間的に順次生成される。

図１は、それぞれの点火コイルの二次電流ｉ_Ｓｅｋｕの時間曲線１３を含む第２のグラフ１２をも示している。したがって、両方の曲線１１、１３は時間ｔに応じて示されている。

通常は点火用変圧器と呼ばれるそれぞれの点火コイルには一次側と二次側とがある。一次側は対応する調整装置を介して自動車のシステム電圧に接続され、これによって一次電流ｉ_Ｐｒｉｍを調整、すなわち制御及び／又は調節できる。調整装置は、例えば内燃機関のエンジン制御ユニットの演算装置である。点火コイルには更に、一次側と結合された二次側もある。その際、二次側は個々の火花を生成するための点火プラグと連結されている。

ｔ_０の時点で、点火コイルの対応する電流回路内の一次側に一次電流ｉ_Ｐｒｉｍが生成され、一次電流ｉ_Ｐｒｉｍの振幅は経時と共に上昇する。対応する一次電流ｉ_Ｐｒｉｍの振幅に達すると即座に点火時点ｔ_ｚで点火が行われる。時点ｔ_ｚと時点ｔ_０との間の経過時間は閉鎖時間ｔ_ｓとも呼ばれる。ｔ_ｚの時点で、一次電流ｉ_Ｐｒｉｍが遮断され、それによって例えば点火コイルの電流回路の二次側で二次電流ｉ_Ｓｅｋｕが生成される。二次電流ｉ_Ｓｅｋｕの結果、点火プラグに火花が発生する。火花の燃焼の経過時間は燃焼時間とも呼ばれる。

複数の火花のうちの時間的に最初の火花の燃焼時間には符号ｔ_Ｆ１が付されている。最初の火花の燃焼時間ｔ_Ｆ１に対して一次電流ｉ_Ｐｒｉｍの値は０である。二次電流ｉ_Ｓｅｋｕの振幅は最初の火花の燃焼時間ｔ_Ｆ１中に低下する。最初の火花の燃焼時間ｔ_Ｆ１に続いて、一次電流ｉ_Ｐｒｉｍが再接続され、一次電流ｉ_Ｐｒｉｍの振幅は経時ｔと共に絶えず上昇する。最初の火花の燃焼時間ｔ_Ｆ１の後に一次電流ｉ_Ｐｒｉｍが再接続される経過時間は第１の再充電時間ｔ_Ｎ１と呼ばれる。第１の再充電時間ｔ_Ｎ１の間、二次電流ｉ_Ｓｅｋｕの値は０である。

第１の再充電時間ｔ_Ｎ１が経過した後、一次電流ｉ_Ｐｒｉｍは再遮断される。それによって、時間的に最初の火花に続く第２の火花が点火プラグで生成され、これは対応する燃焼時間ｔ_Ｆ２の間だけ燃焼する。第２の燃焼時間ｔ_Ｆ２が経過した後、一次電流ｉ_Ｐｒｉｍは再接続される。第２の再充電時間ｔ_Ｎ２の経過後、一次電流ｉ_Ｐｒｉｍが遮断されることにより、対応する二次電流ｉ_Ｓｅｋｕが生成され、その結果、第３の火花が点火プラグで生成される。第３の火花は第３の燃焼時間ｔ_Ｆ３だけ燃焼する。

閉鎖時間ｔ_ｓは第１の燃焼時間ｔ_Ｆ１だけ燃焼する最初の火花が発生する前に点火コイルがその間にいわゆる充電される第１の充電時間である。したがって、第１の再充電時間ｔ_Ｎ１は第２の充電時間であり、第２の再充電時間ｔ_Ｎ２は第３の充電時間であり、第３の再充電時間ｔ_Ｎ３は第４の充電時間である。

内燃機関を動作する方法の枠内で、最初の火花の第１の燃焼時間ｔ_Ｆ１は、例えば第１の充電時間の終了（閉鎖時間ｔ_ｓ）と第２の再充電時間（第１の再充電時間ｔ_Ｎ１）の開始との間の時間として点火コイル内で、すなわちこれによって検出される。そのために点火コイルは、例えばエンジン制御ユニットとは異なる、付加的に備えられた更に別の演算装置を含んでいる。第１の燃焼時間ｔ_Ｆ１の検出は、例えば一次電流ｉ_Ｐｒｉｍのそれぞれの接続・遮断勾配の測定、又はその時間曲線１１の測定を介して、及び／又は二次電流ｉ_Ｓｅｋｕのそれぞれの勾配の測定、又はその時間曲線１３の測定を介して行うことができる。

多重点火動作での最初の火花の第１の燃焼時間ｔ_Ｆ１に関する情報は、好適には点火コイル内に、特に点火コイルの記憶装置内に保存、すなわち記憶され、以下に説明するようにバッファメモリで統計的に評価される。

内燃機関の利用について開発側の安全策にも関らず、内燃機関の負荷ポイント、シリンダ内の装入運動、及びインジェクタの個々の燃料噴射の組み合わせが不適切な場合は、それぞれのシリンダの点火プラグに危機的な状況が生じて、例えば点火プラグの電極の重度の湿潤化、及び対応する点火時点で発生したそれぞれの火花の乱れが生じることがある。極端な場合は、最初の火花が、その後の失火のリスクが高くなる沿面火花として発生する。

通常は、それぞれの火花は望ましいいわゆる空中火花として発生し、それによって所望の点火が、またその結果、混合気の所望の燃焼が達成される。したがって、沿面火花は望ましくない第１の火花形態であり、空中火花は望ましい第２の火花形態である。この方法では、最初の火花の燃焼時間ｔ_Ｆ１を検出し、検出された第１の燃焼時間ｔ_Ｆ１に応じて最初の火花を第１の火花形態、又は第２の火花形態に分類するようにされる。それによって、沿面火花の検知がなされる。沿面火花の発生を検知することによって、内燃機関の実際の現在動作値には、少なくとも沿面火花が検出されたシリンダに関して所望の目標値との偏差があると結論付けることができる。その結果、沿面火花の検知を利用して、目標動作値からの現在動作値の偏差を補償するための処置を講じること、すなわち実施することができる。言い換えると、少なくとも１つの処置によって、沿面火花の発生を回避し、及び／又は沿面火花の発生頻度が、少なくとも１つの処置を講じる前の時点と比較して低減する。

図２及び３には、沿面火花が空中火花とどのように異なるかが示されており、その結果、最初の火花が沿面火花であるのか、あるいは空中火花であるのかを検出することができる。図２及び３は、それぞれの時間曲線１８、２０及び２２を示すそれぞれのグラフ１４、１６が示されている。曲線１８は一次電流ｉ_Ｐｒｉｍの時間曲線である。曲線２０は、二次電流ｉ_Ｓｅｋｕの時間曲線であり、曲線２２は二次側の、又は二次側の電流回路内の二次電圧Ｕ_Ｓｅｋｕの時間曲線である。

沿面火花は空中火花と比較して燃焼時間が大幅に短く、これは多少乱れた空中火花の燃焼時間とは明らかに異なる。最初の火花が沿面火花として発生すると、図２に示した曲線１８、２０、２２が生じる。これに対して最初の火花が空中火花として発生すると、図３に示す曲線１８、２０、２２が生じる。

その場合、沿面火花の燃焼時間は、空中火花が高い流速によって、及び／又は燃料噴霧による点火プラグの電極の湿潤によって大きく乱れる場合でも空中火花の燃焼時間とは明らかに異なる。それによって、火花の形態を燃焼時間に明確に関連付けることができる。

エンジン制御ユニットによって、内燃機関の所定の、又は指定できる時間経過あるいは燃焼時間を介して、この燃焼時間中に発生する全ての最初の火花を統計的に評価することができ、この燃焼時間中のそれぞれの火花形態のそれぞれの頻度を示すそれぞれの値が検出される。これは、点火プラグの更に別の演算装置によって、すなわち点火プラグ自体で行うことができる。

この統計的評価は図４に示されている。図４は、横軸２６に燃焼時間がμｓで示されたグラフ２４を示している。グラフ２４の縦軸２８には、それぞれの燃焼時間、ひいては燃焼時間中のそれぞれの火花の形態の発生頻度が％の単位で示されている。それによってグラフ２４のバー３０は沿面火花の発生頻度を示し、一方でバー３２は強い乱れがある空中火花の頻度を示し、バー３４は中程度の乱れがある空中火花の頻度を、またバー３６は乱れがない空中火花の頻度を示している。沿面火花の頻度を示す数値、すなわち例えばバー３０の少なくとも１つの値が閾値を超えると、目標動作値からの現在動作値の偏差を補償するために少なくとも１つの処置が講じられる。

図４に示される統計的評価は、内燃機関の各シリンダで個別に、すなわち個々に、又は選択的に行うことができるので、各シリンダごとに残りの別のシリンダとは別個に、偏差を補償する処置を講じることができる。そこで着実な燃焼及び失火の低減に関して、各シリンダを個々に、また選択して最適化するため、各シリンダを残りのシリンダとは別個に特有の処置を講じることができる。

言い換えると、好適には点火コイル内で各々の最初の火花の第１の燃焼時間ｔ_Ｆ１が測定され、その際、第１の燃焼時間ｔ_Ｆ１は火花時間ｔ_Ｂｓｅｋとも呼ばれる。それぞれの火花時間ｔ_Ｂｓｅｋ、ひいては関連する最初の火花は空中火花又は沿面火花に区分され、沿面火花の発生頻度を統計的に評価するためメモリ、特にバッファメモリに保存される。

好適には、それぞれの火花時間ｔ_Ｂｓｅｋの測定は、最初の装入後の時間曲線１１の形態の一次電流信号の遮断エッジ３８と、第２の装入時の一次電流信号の接続エッジ４０との間の時間又は継続時間の測定によって行われる。あるいは、火花時間ｔ_Ｂｓｅｋは、最初の放電への時間曲線１３の形態の二次電流信号の接続エッジ４２と、最初の放電の終了時の二次電流信号の遮断エッジ４４との間の時間の測定によって行うこともできる。

例えば動作点で、沿面火花の発生頻度を示す数値が、設定され、適合性があり、又は調整可能でそれぞれのシリンダに割り当てられた閾値を超えると、それぞれのシリンダのそれぞれの点火コイルは、例えば対応する超過を示す信号を与え、これがエンジン制御ユニットに転送される。そこでこの信号は、それぞれのシリンダに少なくとも１つの処置を講じさせる。

図５には、点火コイルにより検出された火花時間ｔ_Ｂｓｅｋ、又は沿面火花として又は空中火花として示される信号を点火コイルからエンジン制御ユニットに特に簡単に、特に付加的な配線なしで転送できることが示されている。図５は、以下に説明するように、それぞれの信号のそれぞれの時間曲線４８、５０、５２、５４を示すグラフ４６である。

双方向のインターフェースを介して、制御信号Ｅｓｔを介して電圧が点火コイルに印加され、時間曲線４８は信号Ｅｓｔの時間曲線の特性を示している。この電圧は、点火コイルの電流回路に印加される。この電圧から、点火コイルの対応する電流回路内の制御電流ｉ_ｂｉｄｉが生じる。所定時間後、この電流回路内の抵抗が点火コイルに切り換えられる。それによって、制御電流ｉ_ｂｉｄｉの時間曲線の特性を示す時間曲線５２のステップが生じる。このステップはエンジン制御ユニットによって検出される。このステップ、又は曲線５２のこのステップの時点は、信号ＥＳＴの始まりから開始されるカウンタ又はカウンタ信号Ｃを停止させるために利用される。カウンタＣの値、又はその時間曲線５４の値はエンジン制御ユニットに転送される。カウンタＣの値は閾値と比較される。

火花時間ｔ_Ｂｓｅｋの評価によって、最初の火花が空中火花ではなく、沿面火花として発生したと判定されると、コイル側で制御電流ｉ_ｂｉｄｉは、空中火花の発生が検知された場合よりも遅く高い数値からそれよりも低い数値に切り換えられる。言い換えると、沿面火花が発生すると、空中火花が発生した場合と比較して曲線５２のステップが遅くなる。それによって、エンジン制御ユニットに転送されるカウンタＣの数値がより大きくなるため、エンジン制御ユニットは沿面火花が発生したと結論付けることができる。

グラフ４６には、信号ＥＳＴの２つの部分領域５６、５８が示されている。部分領域５６及び５８のそれぞれの始まりでカウンタＣも開始される。第１の部分領域５６は、診断の役割を果たすＥＳＴ−パルスである。第１のＥＳＴ−パルスによって例えば、一次電流ｉ_Ｐｒｉｍが印加されたか否か、ひいては例えば短絡又は開路があるか否かが判定される。部分領域５８は、最初の火花が沿面火花であるか空中火花であるかを判定するために最終的に用いられる第２のＥＳＴ−パルスである。

曲線５２のステップの時点ｔ_３になると、最初の火花が沿面火花であるか否かが判定される。時点ｔ_３よりも遅い時点ｔ_４で初めて曲線５２のステップが生じると、最初の火花の燃焼時間ｔ_Ｆ１が空中火花にしては短すぎるため、最初の火花が沿面火花であると判定される。このようにして、評価も点火コイル内で既に成される場合は例えば頻度の特性を示す数値が閾値を超えたことを示す信号もエンジン制御ユニットに転送される。

エンジン制御ユニットでは、例えば点火コイルからエンジン制御ユニットに通知されるそれぞれのシリンダの状態を、このシリンダの失火エントリと比較するためにカウンタＣの値を利用できる。この比較に基づいて、次いでこのシリンダでの失火を回避し、又は軽減するための処置を講じることができる。

その際、失火の発生前の予防として、及び／又はこのシリンダでの失火の頻度が高まると、少なくとも１つの処置を講じるようにされる。更に、動作の円滑さが低減した場合、及び／又は失火が発生した場合も少なくとも１つの対応する対策処置を講じることができる。

したがって、制御電流ｉ_ｂｉｄｉにおいて、又はその曲線５２においては、多重点火動作時に制御電流ｉ_ｂｉｄｉの変化としてエンジン制御ユニットに転送される火花形態の特性を示す火花形態特性信号である。点火コイルからエンジン制御ユニットに転送される信号は、それぞれのシリンダ内の点火状態の特性を示す。しかし、この信号で例えば温度、ひいては点火コイルの何らかの過熱の発生をエンジン制御ユニットに転送することもできる。エンジン制御ユニットに転送される制御信号ｉ_ｂｉｄｉの形態の信号は、最初の火花の前述の火花時間ｔ_Ｂｓｅｋ、又は燃焼時間ｔ_Ｆ１の統計的評価を利用するために、またこの統計的評価に基づいて偏差を補償する少なくとも１つの処置を講じ、又はそれを実行させるために利用できる。

偏差を補償する処置として、例えば噴射時点と点火時点とのいわゆる差角を変更することができる。言い換えると、シリンダ内に燃料が噴射される時点と、混合気に点火される時点との間の経過時間が変更される。燃料は例えば、多重噴射によってシリンダ内に導入され、複数の噴射が実行される。したがって、差角を変更する場合は、噴射時点に応じて点火時点が変更される。あるいはその代わりに、噴射時点と点火時点との経過時間を変更せずに、噴射時点と点火時点とを並行して、特にシリンダを選択してシフトさせることもできる。その代わりに、又はそれに加えて、沿面火花の頻度が過剰であると判定された場合に、沿面火花の相対的な数を減らすように、燃料の量、噴射回数、及び／又は噴射の時間順を変更することもできる。

その代わりに、又はそれに加えて、多重噴射の場合はシリンダを選択して噴射量、及び／又は噴射の１つの調整に介在することによってシリンダの負荷調整を行うこともできる。同様に、多重噴射のパラメータ化に介在することもできる。更に、点火順序に対応してシリンダバンクの複数のシリンダに、及び／又は内燃機関の全てのシリンダにパラメータ変更、又は少なくとも１つのパラメータ変更を適用することもできる。有利には、前記の介在は、エンジン制御ユニット内の自由にプログラム可能なエンジン特性を介して行われる。

好適には、前述のパラメータの変更は漸増的に行われ、その際、各々の調整プロセスの後に点火コイルへのフィードバックが行われ、点火コイルは再び空中火花に対する沿面火花に関する統計を再評価し、又はその曲線を追跡する。これは、沿面火花と空中火花とを区別して点火コイル内でそれぞれの燃焼時間の統計的評価が行われることを意味し、その際、補足的にそれぞれの発生頻度の変化が観測される。

エンジン制御ユニット内の前記１つ又は複数のパラメータの漸増的な調整後、所定のエンジン特性範囲、又は動作状態での沿面火花の発生頻度は何も変化せず、沿面火花の頻度は所定レベル未満には低下しないため、沿面火花の過度の発生頻度を信号伝達する信号が点火コイルから新たにエンジン制御ユニットに転送され、所定のエンジン特性範囲、又は動作状態での発生頻度が低下するまで調整が繰り返される。あるいは、沿面火花の発生頻度を変えずに、失火の頻度、及び／又は内燃機関の動作の円滑さを評価することによって、プロセスを終了し、シリンダを選択してエンジン制御ユニット内の新たなパラメータを定めることもできる。

所定のエンジン特性範囲、又は動作状態での沿面火花の発生頻度が所定レベル未満に低下すると、点火コイルからエンジン制御ユニットに転送される信号は、沿面火花が過度に発生していない定常動作状態の特性を示すように変化する。定常動作状態の特性を示すこの信号は、次いでエンジン制御ユニットに転送される。この情報によって、漸増的に調整された少なくとも１つのパラメータがエンジン制御ユニットに対して定められ、このシリンダ用に記憶される。記憶されたパラメータの変更は、例えば顕著な負荷範囲、動作状態、又は負荷状態で加算的、比率的、又は階乗的に行われ、別の負荷状態、動作形態、エンジン特性範囲、又はシリンダに転送される。

好適には、エンジン制御ユニット内で失火又は沿面火花の発生頻度が再び記録され、又はエラーメモリに保存される。パラメータの変更と確定の後に失火の頻度が低下しないか、それほど低下しない場合は、有利には沿面火花の発生頻度が所定の２番目に低いレベル未満に低下するまで上記の方法が繰り返される。

その際、前述した、シリンダを選択する前記パラメータの反復変更は複数回行われる。有利には更に、それぞれのインジェクタ、それぞれの点火プラグ、及び／又は点火装置の部品の交換時に、新たに備えられた部品を伴う燃焼の新たな境界条件で沿面火花の分析、又は沿面火花の検知を事前に開始するために、実施されたパラメータの変更が取り消される。

Claims (10)

1. 内燃機関の点火装置により、少なくとも１つの燃焼室内の混合気に点火するための複数の火花を生成するステップと、
   少なくとも１つの前記火花の少なくとも１つの燃焼時間（ｔ_Ｆ１）を検出するステップと、
   前記少なくとも１つの燃焼時間（ｔ_Ｆ１）に少なくとも基づいて前記内燃機関の目標動作値からの現在動作値の偏差を検出するステップと、
   前記少なくとも１つの燃焼室内の前記混合気の燃焼に作用する少なくとも１つの処置を講じることによって前記偏差を補償するステップと、を含む内燃機関の動作方法であって、
   時間的に最初の前記火花の少なくとも１つの燃焼時間（ｔ_Ｆ１）を検出するステップ、
   前記少なくとも１つの検出された燃焼時間（ｔ_Ｆ１）に基づいて、前記最初の火花を第１の火花形態又は第２の火花形態に分類するステップ、および
   前記火花形態の一方の頻度の特性を示す数値（３０）が閾値を超えると、少なくとも１つの処置を講じるステップ、を特徴とする方法。
2. 請求項１に記載の方法であって、
   前記少なくとも１つの燃焼時間（ｔ_Ｆ１）が前記点火装置により検出されることを特徴とする方法。
3. 請求項２に記載の方法であって、
   前記検出された燃焼時間（ｔ_Ｆ１）の特性を示す信号（ｉ_ｂｉｄｉ）、及び／又は前記一方の火花形態の頻度の特性を示す信号（ｉ_ｂｉｄｉ）が前記点火装置から提供され、前記点火装置とは異なる前記内燃機関の演算装置に転送されることを特徴とする方法。
4. 請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法であって、
   前記閾値が可変的に調整されることを特徴とする方法。
5. 請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法であって、
   前記最初の火花の前記少なくとも１つの燃焼時間（ｔ_Ｆ１）が前記点火装置の二次電流（ｉ_Ｓｅｋｕ）の時間曲線（１３）により検出されることを特徴とする方法。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の方法であって、
   前記最初の火花の前記少なくとも１つの燃焼時間（ｔ_Ｆ１）が前記点火装置の一次電流（ｉ_Ｐｒｉｍ）の時間曲線（１１）により検出されることを特徴とする方法。
7. 請求項１〜６のいずれか一項に記載の方法であって、
   前記処置として、前記燃焼室内に装入される前記混合気の燃料の量が変更されることを特徴とする方法。
8. 請求項１〜７のいずれか一項に記載の方法であって、
   前記処置として、噴射時点及び／又は点火時点が変更されることを特徴とする方法。
9. 請求項８に記載の方法であって、
   前記処置として、前記点火時点に対する前記噴射時点が変更されることを特徴とする方法。
10. 少なくとも１つの燃焼室、前記燃焼室内の混合気に点火するために複数の火花を生成するための点火装置、及び、演算装置を有する内燃機関であって、前記演算装置が、
    少なくとも１つの前記火花の少なくとも１つの燃焼時間（ｔ_Ｆ１）を検出し、
    前記少なくとも１つの燃焼時間（ｔ_Ｆ１）に少なくとも基づいて前記内燃機関の目標動作値からの現在動作値の偏差を検出し、かつ、
    前記少なくとも１つの燃焼室内の前記混合気の燃焼に作用する少なくとも１つの処置を講じることによって前記偏差を補償するように構成された前記内燃機関において、
    前記演算装置が、
    時間的に最初の前記火花の少なくとも１つの燃焼時間（ｔ_Ｆ１）を検出し、
    前記少なくとも１つの検出された燃焼時間（ｔ_Ｆ１）に基づいて、前記最初の火花を第１の火花形態又は第２の火花形態に分類し、
    前記火花形態の一方の頻度の特性を示す数値（３０）が閾値を超えると、少なくとも１つの処置を講じるように構成されることを特徴とする内燃機関。

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