JP3984311B2 - 内燃機関の負荷信号の検出方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の内燃機関の負荷信号の検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関の負荷信号を検出するためにまず、実質的に、内燃機関によって吸入された新気質量が例えば空気質量測定器によって検出される。それからこの測定された新気質量に依存して、負荷信号、即ち噴射時間が求められる。内燃機関の負荷信号のこの形式の検出方法では、絞り弁の前の吸気管に配設されている技術的に煩雑で、それ故にコストのかかる空気質量測定器が必要である。
【０００３】
この種の空気質量測定器を用いた負荷信号の検出は殊に比較的小さくかつ安価な車両では、不都合であるか、もしくは不要であることが認められている。
【０００４】
【発明が解決すべき課題】
従って本発明の課題は、吸気管に配設された技術的に余り煩雑でなく、それ故にコストのかからないセンサを用いて簡単な手法で、吸入された新気質量、ひいては内燃機関の負荷信号を検出することができる、内燃機関の負荷信号の検出方法を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
この課題は、請求項１の上位概念に記載の方法において、本発明によれば、請求項１の特徴部分に記載の構成によって解決される。
【０００６】
吸気管圧を、内燃機関の絞り弁の後ろに配設されている技術的に簡単で、従って安価な圧力センサを用いて検出することができ、かつこのようにして検出された吸気管圧を、高度並びに内部および外部の排気ガス帰還を考慮する補正の後に直接負荷信号に変換することは特別有利である。
【０００７】
基本的に、絞り弁の後ろの圧力センサを用いて測定される吸気管圧は、吸入された新気質量に対応している圧力成分と、弁の重なりに基づいて回避し得ない内部の排気ガス帰還によって惹き起こされる圧力成分と、場合により存在する外部の排気ガス帰還によって惹き起こされる圧力成分とから合成されている。
【０００８】
そこで新気質量を検出するために、内部並びに外部の排気ガス帰還によって惹き起こされた圧力増加を、吸入された新気質量に対応付けることができる本来の圧力から分離することが必要である。換言すれば、吸入された全質量は、新気成分並びに残留ガス成分を含んでおり、かつ例えば内部排気ガス帰還の場合弁の重なりによって惹き起こされる残留ガス成分の、新気成分からの分離が必要である。
【０００９】
このことは有利にも本発明の方法によって可能である。
本発明では更に外部の排気ガス帰還を考慮しているので、吸気管圧から、排気ガス圧力、内燃機関の回転数および排気ガス帰還弁のデューティ比に依存している圧力成分分を低減する。このようにして、外部の排気ガス帰還によって生じた圧力上昇は取り除かれる。有利にはこの圧力成分は、排気ガス負圧と同様にその都度、特性マップから取り出される。
【００１０】
本発明の有利な実施例は、その他の請求項に記載されている。
【００１１】
即ち、例えば、吸気管圧をまず、高度係数によって重み付けられた、周囲圧と排気ガス負圧との和だけ低減すると、有利である。これにより簡単に、高度影響と内部の排気ガス帰還によって惹き起こされた圧力上昇との補正が可能になる。
【００１３】
更に、有利には、例えば過給作用に基づいて変化する給気状態が負荷信号に及ぼす影響を考慮するために、回転数および吸気管圧に依存している、または負荷信号における温度影響を補償するために内燃機関の温度および吸気温度に依存している別の特性マップが設けられている。
【００１４】
本発明の方法は有利には、電子回路、例えばデジタル計算機、メモリプログラミング可能な回路等によって実施される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図示の実施例につき図面を用いて詳細に説明する。
【００１６】
本発明の基本思想は、吸入された新気成分が絞り弁の後ろに配設されている簡単な圧力センサを用いて検出され、かつこのようにして検出された吸気管圧を高度並びに内部および場合に応じて外部の排気ガス帰還に関する補正を考慮して直接負荷信号に変換することを可能にする、吸気管内に配設されているセンサを用いて内燃機関の負荷信号を検出するための方法にある。
【００１７】
この方法を図面に関連して詳細に説明する。
【００１８】
図３には、内燃機関１と、それに属している、内燃機関に流入するガス質量流１ａ、内燃機関から流出するガス質量流１ｂ、排気ガス帰還弁２によって図示されている外部の排気ガス帰還部２ａとが略示されている。（図示されていない絞り弁の後ろの吸気管に、圧力センサ３が配設されている。この圧力センサ３は、吸入された新気のみならず、例えば内部または外部の排気ガス帰還に基づいて存在している残留ガス成分も検出する。即ち、常時、内部の排気ガス帰還の存在する残留ガス成分が例えば避けがたい弁の重なりによって惹き起こされ、そのために、排気された排気ガスの部分が常に、再び一緒に吸入されることになる。
【００１９】
図１から明らかであるように、まず、吸気管圧力センサ３の電圧値が１ｍｓのラスタにおいて標本化される。標本化された値は、電気回路５の構成部分である計算ユニット４において、平均化された吸気管圧Ｐ_sに換算される。平均吸気管圧Ｐ_sはそれから同時に、第１の特性マップ６、第３の特性マップ８および係数Ｆ_psとの乗算のための回路ユニット１１に供給される。更に、吸気管圧は、後に更に説明する回路ユニット１２に供給される。
【００２０】
第１の特性マップ６において、外部で検出される回転数ｎに依存して、排気ガス負圧Ｐ_abgが求められる。この排気ガス負圧は、加算器１４において周囲圧力Ｐ_uに加算されかつ乗算器１６に供給され、そこでこの和は、実質的に実際に検出された周囲圧力と正規化された周囲圧力との差を表している高度係数ｆ_hoと乗算される。乗算器６からこのようにして処理された信号は別の乗算器１８に達する。該乗算器において、それは別の一定の係数、残留ガス成分Ｆ_prgsと乗算される。このようにして処理された、乗算器から出力された、残留ガス圧Ｐ_rgsの信号は減算器２０に達する。減算器において、乗算器１１から出力された吸気管圧Ｐ_skorと、残留ガス圧Ｐ_rgsとの差が形成されかつ別の減算器２２に供給される。
【００２１】
乗算器１６から出力された排気ガス圧Ｐ_aは、減算器１２に達し、そこで排気ガス圧Ｐ_aと吸気管圧Ｐ_sとの差Ｐ_a−Ｐ_sが形成される。この差Ｐ_a−Ｐ_sは別の特性マップ７ａに達する。そこには、実質的に排気ガス帰還弁２の開放面積に対する尺度を表す、排気ガス帰還弁２のデューティ比τ_agrも入力される。
【００２２】
第２の特性マップ７ａから、出力信号Ｐ^* _agrが別の乗算器２４に達する。ここでこの信号は、内燃機関の前以て決められた規定回転数ｎｏと回転数ｎとの商（ｎｏ／ｎ）に相応する係数と乗算される。
【００２３】
乗算器２４から、外部の排気ガス帰還に基づいて惹き起こされる圧力成分を表す信号Ｐ_kagrが減算器２２に達する。ここにおいて、この信号は、減算器２０から出力される信号から減算される。
【００２４】
このようにして、第１の減算器２０において、信号Ｐ_skorは、高度および内部の排気ガス帰還を考慮する値Ｐ_rgsだけ低減される。続く減算器２２において、減算器２０において形成された値が、排気ガス圧Ｐ_a、内燃機関の回転数ｎおよび排気ガス帰還弁２のキーイング比に依存しておりかつ外部の排気ガス帰還に関する負荷信号の補正を表している圧力成分Ｐ_kagrだけ低減される。このようにして得られた信号は更に、別の乗算器２８において、定数１／Ｋ_DSと乗算される。この定数は実質的に、化学量論的空気過剰率、シリンダ数、時間当たりの燃料質量、行程容積および温度を考慮し、かつこのようにして直接負荷信号ｔ_lが得られる。
【００２５】
更に図１から明らかであるように、第３の補正特性マップ８を設けることができる。この特性マップは、過給作用に基づいて変化する給気の状態が負荷信号ｔ_lに及ぼす影響を考慮するために、回転数ｎおよび吸気管圧Ｐ_sに依存している。この第３の補正特性マップ８から取り出される信号は、乗算器３０において負荷信号ｔ_lと乗算される。
【００２６】
更に、負荷信号における温度影響を補償するために、内燃機関の温度Ｔ_Motおよび吸入温度Ｔ_Ansに依存している第４の補正特性マップも設けることができる。この第４の特性マップ９から取り出される信号は、乗算器３２において乗算器３０から出力された信号と乗算される。そこで、例えばデジタル計算機とすることができる電子回路５全体の出力信号は、上述の方法で補正された、本来の負荷信号ｔ_lである。負荷信号ｔ_lを発生するための上述の方法は測定された吸気管圧Ｐsから出発して次の式に基づいている：
ｔ_l＝１／Ｋ_as＊［Ｆ_ps＊Ｐ_s−Ｆ_prgs＊（Ｐu＋Ｐ_abg）＊ｆ_ho−Ｐ*_agr＊ｎｏ／ｎ］
ただしＦ_psは、次式：
Ｆ_ps＝（χ＊（ε−１）＋１）／（χ＊（ε−１））
に示すように、
等エントロピー指数χおよび圧縮比εに依存している定数でありかつ定数Ｆ_prgsは、
Ｆ_prgs＝１／（χ＊（ε−１））
に示されているように、等エントロピー指数χおよび圧縮比εに依存している定数である。
【００２７】
圧力上昇Ｐ*agrは、排気ガス圧Ｐ_aおよび吸気管圧Ｐ_sの差Ｐ_a−Ｐ_s並びに排気ガス帰還弁のデューティ比τ_agrの関数でありかつ上述したように第２の特性マップ７ａから取り出される。
【００２８】
本発明の第２の方法を、図２に基づいて説明する。図１に示された方法とは次の点でのみ異なっている。即ち、乗算器１６から出力される排気ガス圧Ｐ_aが一方において、特性マップ７ｂに供給される、吸気管圧Ｐ_sおよび排気ガス圧Ｐ_aの商Ｐ_s／Ｐ_aが形成される回路ユニット１３に供給され、かつ排気ガス圧Ｐ_aが他方において、乗算器１５に供給され、そこでそれは、特性マップ７ｂから出力されかつ商ｎｏ／ｎと乗算された信号と乗算される。
【００２９】
この場合、特性マップは、上述した方法とは異なって、即ち信号Ｐ*_agrは差ではなくて、商Ｐ_s／Ｐ_a並びに排気ガス帰還弁のデューティ比τ_agrに依存している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の方法を実施するための電子回路の第１実施例のブロック線図である。
【図２】本発明の方法を実施するための電子回路の第２実施例のブロック線図である。
【図３】機関の吸気管における圧力センサの配置を説明する概略図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関、 ２ 排気ガス帰還弁、 ３ 吸気管圧力センサ、 ４ 計算ユニット、 ５ 電気回路、 ６，７ａ，７ｂ，８，９ 特性マップ、 Ｐ_s 吸気管圧、 ｔ_l 負荷信号

Claims (6)

1. 吸気管に配設されているセンサを用いて内燃機関の負荷信号を検出するための方法であって、吸気管圧（Ｐ _s ）が内燃機関（１）の絞り弁の後ろに配設されている圧力センサ（３）を用いて検出される形式の方法において、
   吸気管圧（Ｐ _s ）を高度並びに内部および外部の排気ガス帰還を考慮する補正の後に負荷信号（ｔ_l）に変換し、該外部の排気ガス帰還を考慮する、負荷信号（ｔ _l ）の補正のために、吸気管圧（Ｐ _s ）を、排気ガス圧（Ｐ _a ）、内燃機関（１）の回転数（ｎ）および排気ガス帰還弁（２）のデューティ比（τ _agr ）に依存している圧力成分（Ｐ _kagr ）だけ低減する
   ことを特徴とする内燃機関の負荷信号の検出方法。
2. 吸気管圧（Ｐ_s）を、高度並びに内部の排気ガス帰還を考慮する、負荷信号（ｔ _ｌ ）の補正のために、高度係数（ｆ_ho）によって重み付けられた、周囲圧および排気ガス負圧から成る和（Ｐ_u＋Ｐ_abg）だけ低減する
   請求項１記載の方法。
3. 排気ガス負圧（Ｐ_abg）を第１の特性マップ（６）から取り出す
   請求項１または２記載の方法。
4. 前記圧力成分（Ｐ_kagr）の、排気ガス圧（Ｐ_a）および前記デューティ比（τ_agr）に対する依存性を、第２の補正特性マップ（７ａ，７ｂ）から取り出す
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 過給作用に基づいて変化する給気状態が負荷信号（ｔ _l ）に及ぼす影響を考慮するために、前記回転数（ｎ）および吸気管圧（Ｐ_s）に依存している第３の補正特性マップ（８）を使用する
   請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
6. 負荷信号（ｔ_l）における温度の影響を補償するために、内燃機関の温度（Ｔ_Mot）および吸気温度（Ｔ_Ans）に依存している第４の補正特性マップ（９）を使用する
   請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。

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