JP4445054B2 - 内燃機関の運転方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の運転方法及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３９０９９０５号（米国特許第５２１３０７８号）からこのような方法ないしこのような装置が既知である。この方法及び装置においては、内燃機関のスタート前に点火スイッチを閉じたとき適応過程が実行され、この適応過程の範囲内で内燃機関の運転のために、特に内燃機関の絞り弁に対する調節装置の作動のために、重要な特性値が決定される。既知の適応においては絞り弁の下限機械式ストッパが使用され、測定信号から絞り弁の位置を決定するとき並びに内燃機関の制御の範囲内で絞り弁位置に対する目標値を決定するときにこの下限機械式ストッパの値が考慮される。
【０００３】
このような学習過程のほかに今日の機関制御装置においては内燃機関のスタート前の適応過程の範囲内で、場合により他の特性値、例えば調節装置の実際の非常用空気位置（更に以下を参照）、測定信号増幅器のオフセット値及び勾配値が決定され、及び／又は調節装置の復元ばねのテストが実行される。調節装置の復元ばねのテストのときまず調節装置が操作され、次に調節装置の電流が遮断され、且つ調節装置をその中立位置に移動させる復元ばねの作用が復元時間により検査される。
【０００４】
適応過程の間に決定された特性値を知ることは機関制御の問題のない機能過程のために必要である。従って、特に調節装置を交換したとき及び／又はいわゆる最初のスタートのとき、例えばドライバが点火スイッチをオンにした直後に内燃機関を始動させることによりこの適応過程が予め遮断されてはならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
内燃機関のスタート前に適応過程を確実に実行する方法及び装置を提供することが本発明の課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、電気操作式調節装置を備えた内燃機関の運転方法において、前記調節装置を交換したとき、又は電源から切り離した後に最初に作動させたとき、あるいはこれら双方のとき、所定時間中噴射パルスが出力されないことを特徴とする本発明の内燃機関の運転方法により達成される。
【０００７】
上記課題はまた、少なくとも１つの調節装置を制御し且つ噴射パルスを出力する電子式制御ユニットを備えた内燃機関の運転装置において、前記調節装置を交換したとき、又は前記制御ユニットを電源から切り離した後に前記制御ユニットを最初に作動させたとき、あるいはこれら双方のとき前記制御ユニットが所定時間中噴射パルスを出力しないことを特徴とする本発明の内燃機関の運転装置により達成される。
【０００８】
ドイツ特許公開第３６３１２８３号（米国特許第４９４７８１５号）から、電流が流れていない状態において完全閉止位置の手前の非常用空気位置に対応する所定の種々の位置に絞り弁を保持するばねを有する絞り弁調節装置が既知である。
【０００９】
調節装置を交換した後及び／又は最初にスタートするとき、内燃機関のスタートにより適応過程が予め遮断されることなく適応過程が確実に終了される。適応の必要性が存在する場合（例えば調節装置を交換した場合）に適応過程が終了するまで「噴射禁止」が出力されたとき、適応過程の完全な実行が特に有効に確実に行われる。これにより、ドライバは点火キーを更に回すことにより機関をスタートさせることはできない。
【００１０】
測定された非常用空気位置が記憶された非常用空気位置から許容差を超えて変位しているときに調節装置の交換が検出されることは有利である。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図面に示す好適な実施形態により詳細に説明する。
【００１２】
図１は内燃機関に対する制御ユニット１０を示し、該制御ユニット１０は少なくとも１つのマイクロコンピュータ１２、入力回路１４及び出力回路１６を有している。これらの要素は通信系統１８を介して相互に結合されている。好ましい実施形態においては、出力回路１６を介して制御ユニット１０は燃料噴射量（ライン２０により記号で示されている）、絞り弁調節装置２２の制御による空気供給量、並びに点火角（ライン２４により記号で示されている）を制御する。入力回路１４には種々の入力ラインが供給される。以下に示す方法に関連する最も重要な値は、少なくとも１つの測定装置２８から入力ライン２６を介して供給される絞り弁位置ＤＫを示す信号と、測定装置３２から入力ライン３０を介して供給される機関回転速度ＮＭＯＴを示す信号とである。更に、点火スイッチを閉じたときに制御ユニット１０にライン３４を介して作動電圧３６が供給される。他の入力ライン３８ないし４２は、制御ユニット１０に機関制御の実行のために必要な測定変数を対応測定装置４４ないし４８から供給する。このような測定変数は、例えば空気質量流量、加速ペダル位置、排気ガス組成等である。
【００１３】
制御ユニット１０の正常運転においては、制御ユニット１０は、供給される測定信号に基づいて燃料供給量の設定、点火時期の設定及び絞り弁調節装置２２の設定のための操作信号を形成する。この場合、それ自身既知の方法で、特に加速ペダル位置、機関回転速度、空気質量流量及び決定された絞り弁位置が使用される。絞り弁調節装置２２それ自身は位置制御回路の範囲内で設定され、この位置制御回路において測定絞り弁位置が加速ペダル位置の関数である絞り弁に対する決定目標位置と比較される。好ましい実施形態においては、絞り弁調節装置２２として冒頭記載の従来技術に示されているような調節装置が使用される。
【００１４】
特に絞り弁の位置制御を実行するために、絞り弁が完全に閉止されている位置を測定することが重要である。この値は目標値及び実際値の決定のための基準点として使用される。更に、非常用空気点の位置は重要である。その理由は、この点において絞り弁の運動とは反対方向のばねモーメントの符号の反転が発生するからである。これらの値、並びに例えば測定信号増幅器のオフセット値及び勾配値のようなその他の値は、内燃機関のスタートの前に適応の範囲内で決定される。下限機械式ストッパを測定するために例えば従来技術から既知の方法が使用され、非常用空気点は調節装置に電流が流れていない状態において測定される。
【００１５】
適応は最初のスタート後の制御ユニット１０の最初の作動において、即ちバッテリの切離し及び再接続後において「点火オン」において行われ、又はテスト装置により外部から起動される。
【００１６】
絞り弁調節装置２２が交換された場合、いずれの場合にも新たに適応が行われなければならない。その理由は、新しい要素は交換前の要素とは異なる他の値を有しているからである。絞り弁調節装置２２の交換は計算プログラムにより検出される。これは、制御ユニット１０にスイッチを入れたときに存在する非常用空気位置（又は非常用空気位置のない調節装置においては中立位置）が、前の運転サイクルにおいて学習されてメモリ内に記憶されている非常用空気位置と比較されることにより行われる。通常の公差の範囲を外れた許容できない偏差が存在する場合、絞り弁調節装置２２の交換が推定される。好ましい実施形態においては、補足形態又は代替形態として、その間絞り弁調節装置２２は電流が流れていない状態にあるばね検査が終了した後に、形成された非常用空気位置が記憶値と比較されることにより絞り弁調節装置２２の交換が確認される。この場合、許容範囲を超えた偏差が与えられたとき、絞り弁調節装置２２の交換、従って適応の必要性が検出される。
【００１７】
この場合、内燃機関の制御が新しい特性値に基づいて確実に行われるように各々に対して適応が完全に実行されなければならない。このほかに工場において適応を試験装置により行う方法もあるが、適応は「点火オン」において確実に終わるようにしなければならない。
【００１８】
適応は特定の境界条件のもとにおいてのみ実行される。適応を実行するための本質的な判定基準は、内燃機関が最大でも始動回転速度で回転すること、即ち自動的に動き出さないことである。始動回転速度を超えた場合、即ち内燃機関が発進した場合、適応に対して必要な同じ条件はもはや存在しない。この場合、十分な適応結果が確実には得られず、従って適応は始動回転速度を超えたときに遮断される。これは特に、適応の実行が絞り弁調節装置２２を交換した後及び／又は最初にスタートした後に必ず必要であるが、ドライバが点火スイッチを回すことにより点火スイッチをオンにした直後に内燃機関をスタートさせたいときに障害となる。
【００１９】
従って、適応の実行を確実に行うために、適応の必要性が検出されたとき、特に絞り弁調節装置２２の交換が検出されたとき又は最初のスタートにおいてもまた、適応の時間（数秒）の間は噴射が禁止される。この状態において噴射を減少させることにより、内燃機関は最大でも始動回転速度で回転し、従って適応が行われる条件は存在し且つ適応時間中この条件は存在し続ける。ドライバは点火キーを回すことにより内燃機関をスタートさせることができず、従ってこの運転状態においては内燃機関はかなり遅れて始動する。
【００２０】
好ましい実施形態においては、適応の必要性が検出されたとき、即ち絞り弁調節装置２２の交換が検出された後及び／又は最初のスタート等においてのみ適応時間中「噴射禁止」が出力される。このような適用の必要性が検出されなかった場合、ドライバは点火キーを回すことにより適応を予め遮断することができ、これにより内燃機関の始動は遅れることはない。
【００２１】
好ましい実施形態においては、上記の方法はマイクロコンピュータ１２のプログラムとして形成される。このようなプログラムが図２の流れ図に示されている。
【００２２】
図２に示したプログラムは点火スイッチをオンにしたときにスタートされる。ステップ１００において、加速ペダルを操作しないときに非常用空気位置に対応する絞り弁が実際にとる値ＤＫＮＬＰがメモリ内に記憶されている学習値と比較される。両方の値が所定の公差範囲内にない場合、ステップ１０１においてフラグ「噴射禁止」がセットされ、このフラグの状態は噴射プログラムに対し噴射が許容されないことを示している。ステップ１０１の後、又はステップ１００において肯定の場合におけるステップ１００の後、次のステップ１０２において、復元ばねテストが実行され、且つここで得られた位置が記憶されている位置と比較される。それに続く問い合わせステップ１０４において、適応の必要性が存在するか否かが検査される。非常用空気点と記憶されている値との比較により及び／又は復元ばねテストにおける設定により絞り弁調節装置２２の交換が検出されたときにこの問い合わせが肯定となる。最初のスタートが存在するとき、即ちバッテリを切り離した後に制御装置が最初に作動されたときに適応の必要性が検出される。バッテリが切り離されたことは対応フラグに基づいて検出される。
【００２３】
適応の必要性が存在しない場合、ステップ１０６において適応がスタートされ且つ場合によりフラグ「噴射禁止」がリセットされる。ステップ１０８において機関回転速度ＮＭＯＴが読み込まれる。それに続くステップ１１０において、機関回転速度ＮＭＯＴが最大回転速度ＮＭＡＸを超えているか否かが検査される。この最大回転速度ＮＭＡＸは一般に始動回転速度である。これが否定の場合ステップ１１０が反復され、この場合、ステップ１０６においてスタートされた適応が更に実行される。回転速度ＮＭＡＸを超えた場合、この適応はステップ１１２により遮断され、且つプログラムは終了される。
【００２４】
適応の必要性が存在することをステップ１０４が与えた場合、フラグ「噴射禁止」はセットされたままである。これは、内燃機関の始動が可能ではないことを意味する。その理由は、噴射パルスが出力されないからである。ステップ１１３において適応がスタートされる。次にステップ１１４において、適応が終了されているか否かが検査される。この問い合わせは、適応が終了されるまで実行される。適応が終了された場合、ステップ１１６によりフラグ「噴射禁止」がリセットされ、且つ内燃機関の始動が可能となる。ステップ１１６の後プログラムは終了される。
【００２５】
この方法の具体的な実施形態への作用が図３に時間線図として示されている。この場合、図３の（Ａ）はドライバにより操作された点火スイッチがとるそれぞれの位置を示し、一方図３の（Ｂ）に適応の必要性が存在しない場合に対する機関回転速度ＮＭＯＴの時間線図が示され、図３の（Ｃ）に適応の必要性を有する場合に対する機関回転速度ＮＭＯＴの時間線図が示されている。
【００２６】
まず装置が遮断されているとする。時点ｔ０においてドライバが点火スイッチを第１の位置に即ち「点火オン」の位置に回したとする。機関回転速度ＮＭＯＴは０のままである。この時点においてステップ１００ないし１０４に対応して復元ばねテストが実行され、適応の必要性が特定され且つ適応がスタートされる。時点ｔ１において、ドライバが内燃機関を始動するために点火スイッチをその第２の位置に回したとする。これは、時点ｔ１以降スタータの作用のもとで機関回転速度ＮＭＯＴが上昇することを意味する。適応の必要性が存在しない場合、内燃機関を始動するために直ちに噴射が開始される。これにより機関回転速度ＮＭＯＴが急速に上昇し、従って図３の（Ｂ）に示すように回転速度は時点ｔ２において最大値ＮＭＡＸを超えることになる。この時点において適応は遮断される。
【００２７】
別の図に適応の必要性が存在するときの状況が示されている（図３の（Ｃ））。このとき全適応時間中噴射が禁止されているので、内燃機関は時点ｔ１以降たかだか最大回転速度ＮＭＡＸより小さいか又はそれに等しい始動回転速度で回転することができる。時点ｔ３において適応が終了されたとし、従ってこの時点において噴射が再び許容される。このとき機関回転速度ＮＭＯＴは最大回転速度ＮＭＡＸを超え、内燃機関は始動される。
【００２８】
ある実施形態においては、復元ばねテストに基づく適応の必要性の決定の補足形態又は代替形態として、絞り弁を制御するモータを流れる電流により又はこのモータに対する操作信号により適応の必要性が決定される。例えば絞り弁調節装置の交換により最低ストッパが記憶値に対して変化した場合、絞り弁はストッパに当接して制御される。絞り弁がその最低ストッパに制御された場合、制御回路の均衡は行われず、従ってモータを流れる電流ないし操作信号の値は著しく上昇する。この関係は、次にステップ１０４において絞り弁調節装置の交換を特定するために復元ばねテストの評価の代わりに又はそれの補足として使用される。好ましい実施形態においては、絞り弁の中立位置が公差範囲内に存在するときにこれが実行される。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関に対する制御ユニットのブロック回路図である。
【図２】適応過程を確実に実行するための好ましい実施形態をコンピュータプログラムとして示した流れ図である。
【図３】図２のプログラムの作用方法を示した時間線図であって、（Ａ）は点火スイッチの位置、（Ｂ）は適応の必要性がない場合の機関回転速度ＮＭＯＴ、及び（Ｃ）は適応の必要性がある場合の機関回転速度ＮＭＯＴである。
【符号の説明】
１０ 制御ユニット
１２ マイクロコンピュータ
１４ 入力回路
１６ 出力回路
２２ 絞り弁調節装置
２８ 測定装置（絞り弁位置）
３２ 測定装置（機関回転速度）
３６ 測定装置（作動電圧）
４４、４８ 測定装置（運転変数）

Claims (8)

1. 電気操作式調節装置を備えた内燃機関の運転方法において、
   調節装置が交換されたかどうか、または調節装置が電源から切り離したのちに最初に作動されたかどうかが検査されることと、
   検査が、調節装置が交換されたこと、または調節装置が電源から切り離したのちに最初に作動されたことを与えたときにのみ、ドライバの内燃機関始動要求に反して、適応経過のために必要とされる時間の間噴射パルスが出力が禁止され、この適応経過の範囲内で、内燃機関の制御において使用される少なくとも１つの特性値が決定されることと、および
   それ以外のとき、噴射パルスの出力が禁止されないことと、
   を特徴とする内燃機関の運転方法。
2. 少なくとも１つの適応の範囲内で、前記調節装置により制御される絞り弁の下限機械式ストッパ、絞り弁の非常用空気位置、及び測定値増幅器のオフセット係数又は勾配係数あるいはこれら双方のうちのいずれかが決定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記調節装置の交換がなく且つ最初のスタートではなく、及び回転速度が所定の制限値を超えたときに適応が遮断されることを特徴とする請求項１または２に記載の方法。
4. 調節装置の交換が、点火スイッチをオンにしたときの調節装置の位置を記憶されている位置と比較することにより決定されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
5. 復元ばねテストが行われ、このテストの間は前記調節装置の電流が遮断され且つ中立位置が記憶されている位置から許容差を超えて変位しているときに前記調節装置の交換が検出されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
6. 機関回転速度が所定回転速度特に始動回転速度を超えたときに適応が遮断されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
7. 前記調節装置の交換が、絞り弁を制御するモータを流れる電流により又はこのモータに対する操作信号により決定されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
8. 少なくとも１つの調節装置を操作し且つ噴射パルスを出力する電子式制御ユニットを備えた内燃機関の運転装置において、
   制御ユニットが、調節装置が交換されたかどうか、または調節装置が電源から切り離したのちに最初に作動されたかどうかを検査することと、
   検査が、調節装置が交換されたこと、または調節装置が電源から切り離したのちに最初に作動されたことを与えた場合にのみ、ドライバの内燃機関始動要求に反して、適応経過のために必要とされる時間の間、制御ユニットは噴射パルスを出力を禁止し、この適応経過の範囲内で、内燃機関の制御において使用される少なくとも１つの特性値が決定されることと、および
   それ以外の場合、制御ユニットは噴射パルスの出力を禁止しないことと、
   を特徴とする内燃機関の運転装置。

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