JP4323858B2 - 内燃機関に供給される燃料の量の補正方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関に供給される燃料の量の補正方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ特許公開第１９６２５９２８号から、暖機運転中における内燃機関に、暖機後の内燃機関の運転に対して決定された基本量に追加して供給される燃料の増量の設定方法が既知である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
燃料性状が考慮された、内燃機関に供給される燃料の量の補正方法および装置を提供することが本発明の課題である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、内燃機関に供給される燃料の量の補正方法にいて、内燃機関の始動過程に対する第１の補正値と、内燃機関の始動後過程に対する第２の補正値との関数として、補正が行われる。
【０００５】
また、本発明によれば、内燃機関に供給される燃料の量の補正装置において、内燃機関の始動過程に対する第１の補正値と、内燃機関の始動後過程に対する第２の補正値との関数として、補正を決定する手段が設けられている。
【０００６】
本発明による方法および本発明による装置は、従来技術に比較して、内燃機関の始動過程に対する第１の補正値と、内燃機関の始動後過程に対する第２の補正値との関数として補正が行われるという利点を有している。始動過程においては、たいていの場合、前の始動からの、少なくとも始動性を支援する蒸発燃料がまだ残っていることから、始動後過程においては、燃料性状（品質）の影響が始動過程そのものにおいてよりも顕著に現われるので、このようにして、異なる燃料性状に対して、内燃機関に供給される燃料の量の補正を特に正確に行うことができる。さらに、燃料の量の補正を決定すること対して、内燃機関の始動過程のみならず始動後過程をも考慮することにより、燃料性状の評価のためにできるだけ長い観測時間が利用される。この観測時間は、燃料の量の補正を形成するために、例えば内燃機関の始動過程のみを考慮した場合よりも必ず長くなる。燃料の量を補正するために始動過程のみならず始動後過程をも考慮することにより、本発明による方法は、内燃機関の始動過程および始動後過程そのものにおいても利用できることが有利である。
【０００７】
また、本発明によれば、内燃機関に供給される燃料の量を補正する方法の有利な拡張および改善が可能である。
第１の補正値が始動過程における回転速度上昇の関数として決定されるとき、それは特に有利である。燃料性状は始動過程における回転速度上昇に直接影響を与えるので、始動過程における回転速度上昇は第１の補正値の決定に対して特に適している。
【０００８】
他の利点は、第２の補正値が始動後過程における内燃機関の回転不規則性の関数として決定されることにある。この変数は回転速度上昇と同様に簡単に決定することができ、且つ始動後過程において直接燃料性状により影響される。
【０００９】
燃料の量を補正するために、第１の補正値および第２の補正値の和から第３の補正値が形成され、この場合、第１の補正値および第２の補正値が重みづけされてこの和に加えられることが特に有利である。このようにして、燃料性状の、始動過程および始動後過程への異なる影響を考慮することができる。上記のように、始動過程においては、たいていの場合、前の始動からの、少なくとも始動性を支援する蒸発燃料がまだ残っていることから、始動後過程においては、燃料性状の影響が始動過程そのものにおいてよりもしばしば顕著に現われることになる。代替態様として、第３の補正値が、第１の補正値および第２の補正値の積から形成されてもよく、この場合、第１の補正値および第２の補正値は、同様に重みづけされてこの積に加えられてもよい。
【００１０】
第３の補正値が重みづけされて少なくとも１つの他の機関始動温度に転用されるとき、それは特に有利である。このようにして、最小の測定費用で、多数の機関始動温度に対して燃料の量に対する補正値を迅速且つ簡単に形成ないし適応させることができる。
【００１１】
燃料の量の簡単な補正は噴射時間の補正により達成させることができる。
燃料の量の補正が、内燃機関の少なくとも１つの動的運転過程、特に始動過程、始動後過程または壁膜補償において行われるとき、それは特に有利である。このようにして、これらの動的運転過程において先行制御を行うことができるので、燃料の量は、燃料性状の関数として、特にこれらの動的運転過程において迅速且つλ制御の作用前に、特に効果的に補正可能である。
【００１２】
他の利点は、燃料の量の補正が、異なる動的運転過程においては異なる値で重みづけされることにある。このようにして、燃料の量の補正を、それぞれの動的運転過程に対して個々に適合させることができる。特に始動後過程においては、燃料性状の影響が始動過程においてよりも顕著に現われるので、始動後過程における燃料の量の補正は、一般に始動過程においてよりも大きく重みづけされなければならない。
【００１３】
他の利点は、燃料の量の補正が所定の値を超えたとき、または始動後過程において回転不規則性が所定の値を超えたとき、始動後過程において燃料の量の追加補正が行われることにある。このようにして、内燃機関の前の始動過程および始動後過程から決定された燃料の量に対する補正値を、実際の始動過程および始動後過程において変化しつつある状況に適合させることができ、且つ始動過程および始動後過程におけるきわめてリーンまたはきわめてリッチな燃料／空気混合物を回避させることができる。
【００１４】
本発明の一実施態様が図面に示され、以下にこれを詳細に説明する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
図１において、符号１は例えば自動車の内燃機関を示す。内燃機関１は、制御ユニット５により操作される。制御ユニット５は、メモリと、フローとして図１に示されているコンピュータ・プログラムを実行するためのプロセッサとを含む。ここで、図１に示されている制御ユニット５のブロックは、ソフトウェアとして、またはハードウェア・モジュールの形で形成されていてもよい。図１は、制御ユニット５に対して、ソフトウェア要素のみならずハードウェア要素をも示している。
【００１６】
特に、オットー・サイクル機関として形成されている内燃機関の始動時においては、燃料組成は排気ガス性状に対して決定的な役割を果たしている。しかしながら、燃料噴射量のみならずその蒸発成分の割合もまた燃料／空気混合物の着火性を決定する。例えば米国のような幾つかの国においては、燃料に対してきわめて多種類の規格およびさらに数多くの種々の燃料組成が実際に存在している。ドライバに対して内燃機関１、したがって例えばその車両の高い利用性を確保可能にするために、これらの種々の燃料性状は、機関管理により、即ち制御ユニット５により評価されなければならない。
【００１７】
制御ユニット５内に記憶されているコンピュータ・プログラムは、プログラム点１５において開始され、且つ内燃機関１に機関の始動を指令する。これにより内燃機関１は、動的運転過程いわゆる始動過程に導かれる。内燃機関１は、内燃機関１の機関回転速度に関する回転速度情報を制御ユニット５に出力する。回転速度情報により、制御ユニット５は、それに続くプログラム点２０において、始動過程および始動過程と結合されている始動適応が終了しているかどうかを検査する。これが肯定（Ｙ）の場合、プログラムはプログラム点３０に分岐され、否定（Ｎ）の場合、プログラムはプログラム点２５に分岐される。本来の始動適応はプログラム点２５において行われる。この場合、回転速度情報から、始動過程における回転速度上昇の変化速度が燃料性状の評価のために利用される。燃料性状の評価は、内燃機関１に供給される燃料の量を補正するために使用される、始動過程に対する第１の補正値により表わされる。この場合、最初は、第１の補正値は保証燃料に適合される。保証燃料より劣る燃料性状を有する燃料、即ち蒸発しにくい成分を有する燃料はより劣る始動特性を形成し、この始動特性は始動過程における遅れた回転速度上昇として現われる。これは、プログラム点２５における始動適応において、伝送された回転速度情報から検出され且つ第１の補正値がそれに対応して適合され、これにより保証燃料が存在したときよりも多い燃料の量を内燃機関１に供給することができる。燃料の量の補正は、例えば噴射時間の補正により行うことができる。以下に例としてこの実行を説明する。第１の補正値は手段（第３の補正値形成手段）１０に供給され、手段１０は内燃機関１に燃料の量を供給するための総合補正値を第３の補正値の形で決定するものである。プログラム点２０において、回転速度情報により制御ユニット５が第１の所定の値、例えば６００ｒｐｍより大きい内燃機関１の機関回転速度を検出したとき、始動過程ないし始動適応は終了したものと評価される。次に、第１の動的運転過程に第２の動的運転過程が続き、この第２の動的運転過程は始動後過程とも呼ばれる。プログラム点３０において、内燃機関１の始動後過程に対して始動後安定化が行われる。このために、制御ユニット５に内燃機関１から機関の回転不規則性に関する情報が供給され、回転不規則性は内燃機関１の回転速度に基づいて決定される。回転不規則性が、例えば回転不規則性の以前の測定から得られた標準偏差から形成可能な、始動過程における希望回転不規則値に対応する所定の値を超えた場合、これがプログラム点３０において検出される。実際回転不規則値と回転不規則性に対する所定の値との間の差から、プログラム点３０において、内燃機関１の始動後過程に対する第２の補正値が決定され、この第２の補正値は同様に内燃機関１に供給される燃料の量を補正するために使用され、この場合、この補正は同様に噴射時間の補正によって行われる。したがって、第１の補正値および第２の補正値はそれぞれ噴射時間に対する補正値を示す。第２の補正値もまた手段１０に供給される。
【００１８】
手段１０は第１の補正値および第２の補正値から第３の補正値を形成し、第３の補正値は総合補正値として内燃機関１に供給される燃料の量を補正するものである。これは上記のように噴射時間の補正により行われるので、この第３の補正値もまた噴射時間に対する補正値である。したがって、噴射時間に対するこの第３の補正値は総合補正値であり、総合補正値は燃料性状の影響を始動過程においてのみならず始動後過程においても考慮している。燃料性状の影響は始動過程においてのみならず特に始動後過程においても現われることがわかったので、このことは特に重要である。これにより、内燃機関１に供給される燃料の量の補正において、燃料性状をより正確に考慮することができる。燃料性状の影響は始動過程および始動後過程に対して異なって現われるので、第３の補正値を形成するために、第１の補正値および第２の補正値は、それぞれ異なる重みづけがなされて和または積に加えられる。即ち、始動過程においては、たいていの場合、前の始動からの、少なくとも始動性を支援する蒸発燃料がまだ残っているので、始動後過程においては、燃料性状の影響が始動過程そのものにおいてよりもしばしば顕著に現われることがわかった。
【００１９】
燃料性状特性値としての第３の補正値は、第１および第２の補正値の重みづけにより決定される。このために使用される重みづけ係数は、第１ないし第２のそれぞれの補正係数の適応の程度を表わしている。両方の個々の適応における程度の特性は、特に適応時間、適応限界への到達および可能な適応中断であってもよい。さらに、妥当性検査の適応が行われてもよい。このような妥当性検査の結果は、重みづけ係数を決定するために重要な補足手段であってもよい。
【００２０】
手段１０にはさらに、内燃機関１から機関始動における機関温度が供給される。したがって、計算された第３の補正値は、機関の始動時に存在する機関始動温度に対して制御ユニット５の永久メモリ３５に記憶される。したがって、第３の補正値はこの機関始動温度に対して適用される。第３の補正値を関連の始動温度に対して上記のように適応させることに追加して、特性曲線により、第３の補正係数を他の機関始動温度または機関始動温度範囲に重みづけ変換することが可能であり、これにより、この他の機関始動温度または機関始動温度範囲に対して個別の適応および個別の測定過程が行われる必要はない。
【００２１】
即ち、燃料性状特性値としての第３の補正値は、異なる基準から、即ち始動過程および始動後過程を考慮して得られ、したがって保証燃料への適合に関して総体的に必要な燃料リッチ化を示している。
【００２２】
制御ユニット５のブロック５５において、内燃機関１の充填量から必要な噴射時間が計算される。この場合、充填量は、例えばホット・フィルム空気質量流量計により決定することができる。充填量から、ブロック５５において、定常運転ないし暖機後運転において、保証燃料が存在するときに所定の燃料／空気混合物を形成可能にするために、内燃機関１に供給されなければならない燃料質量流量を計算することができる。内燃機関１に供給された燃料質量流量から、次に、ブロック５５は、内燃機関１にこの燃料質量流量を供給するために必要な噴射時間を計算することができる。内燃機関１の定常運転ないし暖機後運転においては、異なる燃料性状はλ制御により補償される。しかしながら、内燃機関１の動的運転過程においては、λ制御は作動していないかまたは十分急速には作動しない。したがって、第３の補正値により、必要な噴射時間を異なる燃料性状に早めに適合させる先行制御を行うことができる。図１に示すように、内燃機関１に供給されるべき燃料質量流量の補正は、内燃機関１の３つの動的運転過程において設けられている。この場合、異なる動的運転過程において、第３の補正値に異なる重みづけをすることができる。ブロック４０においては、第３の補正値は、始動過程において内燃機関１に供給されるべき燃料質量流量の始動リッチ化に対して第１の重みづけ係数で重みづけされる。ブロック４５においては、第３の補正値は、始動後過程において内燃機関１に供給されるべき燃料質量流量の始動後リッチ化ないし暖機後リッチ化に対して第２の重みづけ係数により重みづけされる。ブロック５０においては、第３の補正値は、加速過程または減速過程において内燃機関１に供給されるべき燃料質量流量の補正のための移行補償または壁膜補償に対して第３の重みづけ係数により重みづけされる。例えば、このように始動後過程に対して燃料性状の影響をより大きく示すために、第１の重みづけ係数は第２の重みづけ係数より小さく選択することができる。しかしながら、異なる動的運転過程に対してそれぞれ第３の補正値が等しく重みづけされるように設計されていてもよい。
【００２３】
１つまたは複数の動的運転過程に対して第３の補正値の重みづけが行われないように設計されていてもよい。
移行補償または壁膜補償に関して、これは、特に低温時に、およびそれに追加して、周囲圧力と、内燃機関１の加速時または減速時における機関回転速度との関数として、内燃機関１の吸気管内および／または燃焼室内の燃料の付着または壁膜形成となって現われると説明することができる。このようにして燃料／空気混合物は容易にリーンとなるので、このリーン化を補償するために噴射時間を第３の補正係数により上昇させることができる。
【００２４】
次に、上記のあらゆるケースないし運転過程において、内燃機関１は、制御ユニット５のブロック５５により、必要な燃料の量が内燃機関１に供給可能なように、計算された噴射時間を設定するように指令される。
【００２５】
ブロック５５により充填量の関数として計算された噴射時間は、上記のように保証燃料に基づいている。実際に保証されるべき燃料は保証燃料性状より劣る性状を有している。場合によりそれぞれの動的運転過程の関数として重みづけされた第３の補正値は、合成噴射時間を計算するために、ブロック５５において保証燃料から計算された噴射時間に乗算され、この合成噴射時間が最終的に設定値として内燃機関１に出力される。その性状が保証燃料より劣る燃料が使用されるときには、場合により対応の動的運転過程に対して重みづけされた第３の補正値は１より大きい値であり、これにより保証燃料から計算された噴射時間を上昇させ、したがって燃料／空気混合物のリッチ化を達成し、且つこのようにして使用燃料の低い性状を補償することができる。
【００２６】
保証燃料に対して計算された噴射時間を補正するために使用された、重みづけされた第３の補正値または重みづけされていない第３の補正値は、一般に、それが決定された時点の内燃機関１の始動過程ないし始動後過程においては効果を表わさず、その次の始動過程ないし始動後過程においてはじめて効果を表わすことになる。しかしながら、第３の補正値は、内燃機関１のそれぞれの新たな始動過程および始動後過程において上記のように新たに計算され且つ永久メモリ３５内に記憶させることができる。
【００２７】
さらに、第３の補正値が所定の値を超えたとき、または始動後過程の回転不規則性が第２の所定の値を超えたとき、始動後過程において内燃機関１に供給されるべき燃料の量の追加補正が行われるように設計されていてもよい。第１のケースにおいては、重みづけされた補正値または重みづけされていない補正値による噴射時間の補正によって形成された燃料／空気混合物は、きわめて顕著にリッチ化され且つ排気ガス性状に悪影響を及ぼすことになり、他方のケースにおいては、燃料／空気混合物はきわめてリーンとなり、且つこれがきわめて顕著な回転不規則性の原因となる。両方のケースにおいて、これは、重みづけされた第３の補正値または重みづけされていない第３の補正値が、実際の始動過程ないし始動後過程においてではなく、前の始動過程ないし始動後過程において決定されたものであり、これによりその間に条件が変化して、実際の始動過程ないし始動後過程においては別の性状の燃料が存在することによるものである。このケースは、ブロック５５において計算された噴射時間、したがって内燃機関１に供給されるべき燃料の量ないし形成されるべき燃空比の上記の追加補正により、考慮することができる。
【００２８】
例えば回転不規則性が、その第１の所定の値より大きいかまたは等しくてもよいその第２の所定の値を超えた場合、実際の回転不規則値とこの第２の所定の値との差が、図には示されていないＰＩ制御器に対する入力として使用される。ＰＩ制御器の出力により噴射時間が補正される。即ち、回転不規則性がその第２の所定の値より大きくなった場合、回転不規則性が少なくともその第２の所定の値を保持するまで噴射時間が上昇される。この機能による燃料／空気混合物の不当に高い燃料リッチ化を防止するために、設定されるべき噴射時間に対して、第３の補正値に対する所定の値により表わされる、設定されるべき噴射時間に対する上限を設けるように設計されていてもよい。それに対応して、燃料／空気混合物がきわめてリーンとなり、したがって回転不規則性がきわめて大きくなることを防止するために、燃料リッチ化に対する下限が設けられていてもよい。
【００２９】
始動過程および始動後過程からの情報を、第３の補正値の形の共通燃料性状特性値と結合することにより、始動過程、始動後過程または壁膜補償におけるその次の機能に、燃料性状に関する適切な情報を伝送することができる。これによりこれらの機能は変化された燃料性状に応答し、したがって燃料の先行制御を本質的に改善することができる。この場合、燃料性状特性値は始動過程からの情報に基づいて先行制御されるのみならず、さらに始動後過程からの情報にも基づいているので、この方法は特に始動後範囲において改善される。始動後過程における内燃機関１の不規則な機関回転から、保証燃料から偏差を有する燃料性状に対する尺度およびこれに基づく内燃機関１に対する不足の燃料供給量を決定することができる。回転不規則性は噴射時間の補正により制限される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法および本発明による装置に対する、ブロック回路図および流れ図の複合図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関
５ 制御ユニット
１０ 第３の補正値形成手段
２５ 始動適応（第１の補正値形成）
３０ 始動後安定化（第２の補正値形成）
３５ 永久メモリ
４０ 第３の補正値の重みづけ（始動リッチ化）
４５ 第３の補正値の重みづけ（始動後リッチ化）
５０ 第３の補正値の重みづけ（移行補償）
５５ 燃料噴射時間の計算

Claims (10)

1. 保証燃料に関して、内燃機関に供給される燃料の量を補正する補正方法において、
   前記保証燃料の存在する際に予め定めた燃料／空気混合物を実現するように、静止運転おいて前記内燃機関に供給されるべき燃料量を計算するステップと、
   前記内燃機関の始動過程に対する第１の補正値と前記内燃機関の始動後過程に対する第２の補正値との関数として、計算された前記燃料量の補正をするために、第３の補正値を、重み付けされた前記第１の補正値及び重み付けされた前記第２の補正値の加算または乗算によって決定するステップと
   からなり、前記保証燃料の適応に関して、前記第３の補正値が、燃料性状特性値として、総体的に必要な燃料リッチ化を示すことを特徴とする燃料量の補正方法。
2. 請求項１記載の補正方法において、前記第１の補正値が、始動過程における回転速度上昇の関数として決定されることを特徴とする補正方法。
3. 請求項１又は２記載の補正方法において、該方法はさらに、前記第２の補正値を、始動後過程における前記内燃機関の回転不規則性の関数として決定するステップを備えていることを特徴とする補正方法。
4. 請求項１〜３いずれかに記載の補正方法において、前記第３の補正値が前記内燃機関の始動温度に対して決定されることを特徴とする補正方法。
5. 請求項４記載の補正方法において、該方法はさらに、前記第３の補正値を重みづけして、前記内燃機関の少なくとも１つの別の始動温度に転用するステップを備えていることを特徴とする補正方法。
6. 請求項１〜５いずれかに記載の補正方法において、該方法はさらに、前記燃料の量の補正を、噴射時間の補正により行うステップを備えていることを特徴とする補正方法。
7. 請求項１〜５いずれかに記載の補正方法において、前記燃料の量の補正が、前記内燃機関の少なくとも１つの動的運転過程、始動過程、始動後過程又は壁膜補償において行われることを特徴とする補正方法。
8. 請求項７記載の補正方法において、前記燃料の量の補正が、異なる動的運転過程において異なる値で重みづけされることを特徴とする補正方法。
9. 請求項１〜８いずれかに記載の補正方法において、該方法はさらに、前記燃料の量の補正が所定の値を超えたとき、又は始動後過程において回転不規則性が所定の値を超えたときに、始動後過程において燃料の量の追加補正を行うステップを備えていることを特徴とする補正方法。
10. 保証燃料に関して、内燃機関に供給される燃料の量を補正する補正装置において、
    前記保証燃料の存在する際に予め定めた燃料／空気混合物を実現するように、静止運転おいて前記内燃機関に供給されるべき燃料量を計算する手段と、
    前記内燃機関の始動過程に対する第１の補正値と前記内燃機関の始動後過程に対する第２の補正値との関数として、計算された前記燃料量の補正をするために、第３の補正値を、重み付けされた前記第１の補正値及び重み付けされた前記第２の補正値の加算または乗算によって決定する手段と
    からなり、前記保証燃料の適応に関して、前記第３の補正値が、燃料性状特性値として、総体的に必要な燃料リッチ化を示すことを特徴とする燃料量の補正装置。

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