JP4895555B2 - Method and apparatus for operating direct injection internal combustion engine with exhaust gas recirculation device - Google Patents
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Description
この発明は、排気ガス再循環装置付きの直接噴射式内燃機関の運転方法、及び該方法の実施のための装置に関する。 The present invention relates to a method for operating a direct injection internal combustion engine with an exhaust gas recirculation device, and an apparatus for carrying out the method.
独国特許出願公開第19936201A1号から、燃料が直接内燃機関の個々のシリンダの燃焼室内へ噴射される内燃機関の運転方法が知られている(特許文献1参照)。第1の運転様態、いわゆる内燃機関の均質運転の際には、スロットルバルブが要求トルクに応じて部分的に開かれ或いは閉じられる。燃料は噴射弁によって、ピストンによって惹起された吸気過程の間に燃焼室の中へ噴射される。同時にスロットルバルブを介して吸入された空気によって燃料が渦流化され、それによって燃焼室内に本質的に均質に分布される。次いで、空気燃料混合気は圧縮過程で圧縮されてから、点火プラグによって点火される。点火された燃料の膨張によってピストンが駆動される。 German Patent Application Publication No. 19936201A1 discloses a method of operating an internal combustion engine in which fuel is directly injected into the combustion chamber of each cylinder of the internal combustion engine (see Patent Document 1). In the first operating mode, the so-called homogeneous operation of the internal combustion engine, the throttle valve is partially opened or closed according to the required torque. Fuel is injected by the injection valve into the combustion chamber during the intake process induced by the piston. At the same time, fuel is swirled by the air sucked in through the throttle valve and thereby distributed essentially homogeneously in the combustion chamber. The air / fuel mixture is then compressed during the compression process and then ignited by a spark plug. The piston is driven by the expansion of the ignited fuel.
均質運転の際に生み出されるトルクは、とりわけスロットルバルブの位置に依存する。内燃機関の有害物質発生を少なくするという観点から、空気燃料混合気は、少なくとも近似的に1に等しい空気過剰率ラムダか、或いは排気ガス再循環装置と組み合わせて1よりも僅かに大きな空気過剰率ラムダに調整される。 The torque generated during homogeneous operation depends inter alia on the position of the throttle valve. From the point of view of reducing the generation of toxic substances in the internal combustion engine, the air / fuel mixture is at least approximately equal to 1 excess air lambda, or in combination with an exhaust gas recirculation device, an excess air ratio slightly greater than 1. Adjusted to lambda.
第2の運転様態、いわゆる内燃機関の成層運転の際には、スロットルバルブは広く開かれる。燃料は噴射弁から、ピストンによって惹起された圧縮過程の間に燃焼室内へ直接、しかも空間的には点火プラグの周辺に、時間的には点火時点前の適当な期間に、噴射される。成層運転中に生み出されるトルクは、噴射された燃料質量に大きく依存する。 In the second operating mode, so-called stratified operation of the internal combustion engine, the throttle valve is opened widely. Fuel is injected from the injection valve directly into the combustion chamber during the compression process induced by the piston, spatially around the spark plug, and in time, for an appropriate period before the ignition point. The torque produced during stratification operation is highly dependent on the injected fuel mass.
第3の運転様態の際には、燃料の二重噴射が行われる。これは均質運転と成層運転との組み合わせを意味する。燃料は、吸気過程の間には第1の噴射で噴射され、圧縮過程の間には第2の噴射で噴射される。この第3の運転様態はとりわけ、内燃機関のノッキングし易さを低減するために役立つ。 During the third operation mode, double injection of fuel is performed. This means a combination of homogeneous operation and stratified operation. The fuel is injected with a first injection during the intake process and with a second injection during the compression process. This third operating mode is particularly useful for reducing the ease of knocking of the internal combustion engine.
内燃機関のノッキングし易さは、燃焼室のいわゆるエンドガスゾーン内の空気燃料混合気が希薄になればなる程低下する。エンドガスゾーンというのは、燃焼室内にある全ての給気の中で点火プラグの点火の後も未だ点火されていないゾーンを言う。ここで述べられている例では、点火プラグによって本質的に圧縮過程の間に噴射された燃料であって、霧となって点火プラグの領域内に直接存在している燃料が点火される。吸気過程の間に噴射された燃料で霧の外側にある燃料は、その後で初めて点火される。点火の前に燃焼室内に均質に分布されている燃料が、上記のエンドガスゾーンとなる。 The ease of knocking of the internal combustion engine decreases as the air-fuel mixture in the so-called end gas zone of the combustion chamber becomes leaner. The end gas zone refers to a zone in which all the supply air in the combustion chamber is not yet ignited after ignition of the spark plug. In the example described here, fuel that is injected essentially by the spark plug during the compression process and that is directly in the region of the spark plug as a mist is ignited. The fuel injected during the intake process and outside the mist is ignited for the first time thereafter. The fuel that is homogeneously distributed in the combustion chamber before ignition becomes the end gas zone.
第3の運転様態は、内燃機関の窒素酸化物(NOx)排出を低減するために、とりわけ排気ガス再循環装置と組み合わせることが出来る。排気ガス再循環装置は、内燃機関のシリンダ内における燃料の燃焼の際のNOxの生成を、排気ガスを内燃機関に送り込まれた新気に混入することによって低減する。排気ガス再循環装置は、燃料の燃焼過程の間の噴射温度を低下させるので、NOx生成の条件が悪化される。混入される排気ガスの量と、排気ガス再循環に関して問題となるエンジン運転領域の大きさとは、内燃機関の作動安定性によって制限される。何故なら排気ガス再循環率が高くなると共に着火特性及び燃焼特性が、ミスファイアの発生に至るまで悪化して行くからである。ミスファイアは、内燃機関の動作安定性を悪化させる一方、内燃機関の望ましくない炭化水素排出を高める。 The third mode of operation can be combined with, among other things, an exhaust gas recirculation device to reduce nitrogen oxide (NOx) emissions of internal combustion engines. The exhaust gas recirculation device reduces the generation of NOx during combustion of fuel in the cylinder of the internal combustion engine by mixing the exhaust gas into fresh air fed into the internal combustion engine. Since the exhaust gas recirculation device lowers the injection temperature during the fuel combustion process, the conditions for NOx generation are exacerbated. The amount of mixed exhaust gas and the size of the engine operating region that is problematic with respect to exhaust gas recirculation are limited by the operational stability of the internal combustion engine. This is because the exhaust gas recirculation rate increases and the ignition characteristics and combustion characteristics deteriorate until the misfire occurs. Misfires degrade the operational stability of the internal combustion engine while increasing undesirable hydrocarbon emissions of the internal combustion engine.
欧州特許第793803B1号から、内燃機関のクランクシャフトと結合されたセンサホイールの回転運動の時間的変化をベースとした、内燃機関のミスファイアの検知方法が知られている(特許文献2参照)。センサホイールの所定のセグメントがセンサを通過するセグメント時間、或いは、センサホイールのセグメントに割り当てられた平均セグメント時間が把握され、内燃機関の作動不安定性に関する尺度に加工されて、この尺度に基づいてミスファイアの判定が行われる。作動不安定性に関するこの尺度は、所定のフィルタ係数を用いた、セグメント時間のデジタル・フィルタリングによって形成される。
本発明は、排気ガス再循環装置の潜在的能力を十分に活用した、排気ガス再循環装置付きの直接噴射式内燃機関の運転方法及び該方法の実施のための装置を提供することを課題とする。 It is an object of the present invention to provide a method for operating a direct injection internal combustion engine with an exhaust gas recirculation device and an apparatus for carrying out the method, which fully utilize the potential capability of the exhaust gas recirculation device. To do.
排気ガス再循環装置付きの直接噴射式内燃機関の運転のための、この発明に基づく方法は、燃料が吸気過程の間に噴射される、均質運転が行われる第1の運転様態を基礎としている。第2の運転様態において、吸気過程の間は少なくとも第1の噴射で燃料が噴射され、圧縮過程の間は少なくとも第2の噴射で燃料が噴射される、燃料多重噴射が行われる。この発明によれば、第1の運転様態において、内燃機関運転特性値或いは排気ガス特性値が所定の第1の閾値に到達するまで、排気ガス再循環率が引上げられ、該閾値に到達すると第2の運転様態へ切り替えられることが提案されている。以下の説明において、第1の運転様態を均質運転と呼ぶ。 The method according to the invention for the operation of a direct injection internal combustion engine with an exhaust gas recirculation device is based on a first operating mode in which a homogeneous operation takes place, in which fuel is injected during the intake process. . In the second operation mode, fuel multiple injection is performed, in which fuel is injected at least by the first injection during the intake process, and fuel is injected by at least the second injection during the compression process. According to the present invention, in the first operating mode, the exhaust gas recirculation rate is increased until the internal combustion engine operating characteristic value or the exhaust gas characteristic value reaches a predetermined first threshold value. It has been proposed to switch to 2 driving modes. In the following description, the first operation mode is referred to as homogeneous operation.
この発明に基づく方法は、内燃機関が最大トルクを発生することが出来る均質運転の範囲内で、とりわけ内燃機関のNOx排出の低減のために寄与する排気ガス再循環率を、限界まで引上げることを可能にする。限界の到達は、内燃機関運転特性値或いは排気ガス特性値と第1の閾値との比較によって確認される。 The method according to the invention raises the exhaust gas recirculation rate, which contributes to the reduction of NOx emissions of the internal combustion engine to the limit, within the range of homogeneous operation in which the internal combustion engine can generate maximum torque. Enable. The arrival of the limit is confirmed by comparing the internal combustion engine operating characteristic value or the exhaust gas characteristic value with the first threshold value.
均質運転における点火時点は、排気ガス再循環率が比較的高いにも係わらず、高いトルクと高い効率とを達成するために必要な適性タイミングの点火を行うことが出来る様に、変化させることが出来る。 The ignition timing in homogeneous operation can be changed so that ignition can be performed at the appropriate timing necessary to achieve high torque and high efficiency despite the relatively high exhaust gas recirculation rate. I can do it.
本発明に係る方法の有利な拡張例及び実施例は、付属の特許請求の範囲から明らかになる。 Advantageous extensions and embodiments of the method according to the invention will become apparent from the appended claims.
一つの拡張例では、第2の運転様態において、排気ガス再循環率が、内燃機関運転特性値或いは排気ガス特性値が所定の第2の閾値に到達するまで、引上げられるということが提案される。該第2の閾値は、第1の閾値とは異なっていてもよい。この拡張例は、以下の説明で均質スプリット運転と呼ばれる第2の運転様態の範囲内でも、排気ガス再循環率を、均質スプリット運転の際にも内燃機関の出来るだけ少ないNOx排出を達成するために、再び限界に到達するまで引上げることを可能にする。 In one extension, it is proposed that in the second operating mode, the exhaust gas recirculation rate is raised until the internal combustion engine operating characteristic value or the exhaust gas characteristic value reaches a predetermined second threshold value. . The second threshold value may be different from the first threshold value. This extended example achieves the exhaust gas recirculation rate even within the range of the second mode of operation, referred to as homogeneous split operation in the following description, and as little NOx emissions of the internal combustion engine as possible during the homogeneous split operation. It is possible to pull up until the limit is reached again.
一つの有利な拡張例は、遅くとも第1の閾値への到達と共に、均質運転の際の内燃機関の第1の効率が求められるということを提案している。遅くとも第2の閾値への到達と共に内燃機関の第2の効率が求められるという別の措置と相俟って、求められた二つの効率の比較に基づいて、内燃機関が与えられた条件の下で高い効率を持つ運転様態を選び出すことが出来る。これ等の措置によって、可能最少のNOx排出と共に、定められたトルクを発生するための内燃機関の最少の燃料消費が達成される。 One advantageous extension proposes that the first efficiency of the internal combustion engine in homogeneous operation is required as soon as the first threshold is reached at the latest. Combined with another measure that the second efficiency of the internal combustion engine is required at the latest when the second threshold is reached, the internal combustion engine is under the given conditions based on a comparison of the two required efficiency. It is possible to select driving modes with high efficiency. These measures achieve the minimum fuel consumption of the internal combustion engine to generate a defined torque, together with the smallest possible NOx emissions.
一つの実施例は、内燃機関特性値として作動不安定性に関する少なくとも一つの尺度が用いられるということを提案している。内燃機関の作動不安定性の判定は、例えば、いずれにせよ存在している回転数信号及び位置信号の評価に基づいて行うことが出来る。もう一つの別の実施例は、内燃機関運転特性値としてノッキングに関する少なくとも一つの尺度が用いられるということを提案している。ノッキングを発生させている燃焼によって引き起こされるシリンダ内の不均一な圧力変化は、例えばノックセンサを用いて測定することが出来る。 One embodiment proposes that at least one measure for operational instability is used as the internal combustion engine characteristic value. The determination of the operational instability of the internal combustion engine can be performed based on, for example, evaluation of the existing rotation speed signal and position signal. Another alternative proposes that at least one measure for knocking is used as the operating characteristic value of the internal combustion engine. The non-uniform pressure change in the cylinder caused by the combustion causing the knocking can be measured using a knock sensor, for example.
内燃機関の作動限界へ到達するとミスファイアが発生し、その結果として炭化水素が排出される。一つの実施例は、それ故、排気ガス特性値として、排気ガス中の炭化水素濃度に関する少なくとも一つの尺度を用いる。 When the operating limit of the internal combustion engine is reached, a misfire occurs and as a result, hydrocarbons are discharged. One embodiment therefore uses at least one measure for the hydrocarbon concentration in the exhaust gas as the exhaust gas characteristic value.
更なる実施例は、排気ガス再循環装置に関する。第1の実施例によれば、内燃機関の排気ガス領域と吸気領域との間に排気ガス再循環路を備える外部排気ガス循環装置が提案される。カムシャフトの調節可能範囲内における可変弁制御、或いは個々の弁の制御可能性が用意されていれば、可変弁オーバーラップ時間により内部排気ガス再循環装置を用いることが出来る。 A further embodiment relates to an exhaust gas recirculation device. According to the first embodiment, an external exhaust gas circulation device is proposed that includes an exhaust gas recirculation path between an exhaust gas region and an intake region of an internal combustion engine. If variable valve control within the adjustable range of the camshaft or individual valve controllability is provided, the internal exhaust gas recirculation device can be used with variable valve overlap time.
この方法の実施のための本発明に係る装置は、先ず、この方法の実施のために作られた制御装置に関する。
この制御装置は、とりわけ効率測定装置及び運転様態切替え装置を含む。
The device according to the invention for carrying out this method relates first to a control device made for carrying out this method.
This control device includes, inter alia, an efficiency measuring device and an operating mode switching device.
この制御装置は、好ましくは少なくとも一つの電気的記憶装置を含んでおり、該記憶装置の中にプロセスステップがコンピュータプログラムとして格納されている。 The control device preferably includes at least one electrical storage device, in which process steps are stored as a computer program.
本発明に係る方法のその他の有利な拡張例及び実施例は、その他の従属請求項及び以下の説明から明らかとなる。
図1は内燃機関10を示す。該内燃機関の吸気領域11にはエアセンサ12並びにスロットルバルブ13が配置され、排気ガス領域14には炭化水素センサ15並びに排気ガス処理装置16が配置されている。
Other advantageous extensions and embodiments of the method according to the invention emerge from the other dependent claims and the following description.
FIG. 1 shows an
内燃機関10は、ピストン20の上方に燃焼室21を持ち、該燃焼室内にインレット弁22、燃料噴射弁23、点火プラグ24、ノックセンサ25、並びにアウトレット弁26が突出している。ピストン20は、はずみ車27と結合されており、該はずみ車の回転数と位置が位置センサ28によって測定される。
The
エアセンサ12は制御装置30にエア信号mLを、ノックセンサ25はノック評価装置31にノック信号Klを、位置センサ28は位置評価装置32に位置信号nを、炭化水素センサ15は排気ガス評価装置33に炭化水素信号HCを送る。ノック信号Kl及び位置信号nは、内燃機関運転特性値である。炭化水素信号HCは排気ガス特性値である。制御装置30には、更に、トルク基準値MFaが送り込まれる。
The
効率評価装置40並びに運転様態切替え装置41を含む制御装置30は、スロットルバルブ13にスロットルバルブ信号drを、インレット弁22にインレット弁制御信号SEVを、燃料噴射弁23に燃料信号mKを、点火プラグ24に点火信号zueを、アウトレット弁26にアウトレット弁制御信号SAVを、排気ガス再循環調節要素50に排気ガス再循環信号agrを送り込む。
The
ノック評価装置31には第1と第2のノック信号閾値60、61が、位置評価装置32には第1と第2の位置信号閾値62、63が、排気ガス評価装置33には第1と第2の炭化水素信号閾値64,65が割り当てられている。
The
排気ガス領域内では、NOx質量流れdmNOx並びに炭化水素の流れdmHCが発生する。排気ガス領域14と吸気領域11との間には、排気ガス再循環路66がある。
図2aは、以下の説明では均質運転HOMと呼ばれる第1の運転様態の間の燃料信号mKと、時間t或いはクランクシャフト角度゜KWとの関係を示す。燃料信号mKは、内燃機関10の吸気過程70の間にある第1の時点t1で現れ、第1の時間期間ti1を有している。ピストン20の下死点UTの後に点火信号zueが現れるが、該点火信号は更にピストン20の上死点OTの前にある。
In the exhaust gas region, a NOx mass flow dmNOx and a hydrocarbon flow dmHC are generated. There is an exhaust
FIG. 2a shows the relationship between the fuel signal mK and the time t or the crankshaft angle ° KW during a first operating mode, referred to as homogeneous operation HOM in the following description. The fuel signal mK appears at a first time t1 during the
図2bは、以下の説明では均質スプリット運転HSPと呼ばれる第2の運転様態の間の燃料信号mKと、時間t或いはクランクシャフト角度゜KWとの関係を示している。燃料信号mKは、吸気過程70の間にある第2の時点t2で現れ、第2の時間期間ti2を有している。ピストン20の下死点UTの後に、燃料信号mKがピストン20の圧縮過程71の間の第3の時点t3で再び現れるが、該信号は第3の時間期間ti3を有する。次いで点火信号zueが現れるが、該点火信号は再びピストン20の上死点OTの前にある。
FIG. 2b shows the relationship between the fuel signal mK and the time t or the crankshaft angle ° KW during a second mode of operation, referred to as homogeneous split operation HSP in the following description. The fuel signal mK appears at a second time t2 during the
図3は、本発明に係る方法のフローチャートを示すが、該フローチャートは、第1の機能ブロック80によれば、内燃機関10の最善燃費運転に対する要求をもってスタートされる。続く第2の機能ブロック81には、均質運転HOMが前もって設定される。続く第3の機能ブロック82には、排気ガス再循環率の引上げが行われる。
FIG. 3 shows a flowchart of the method according to the invention, which is started according to the
第1のチェック83では、内燃機関運転特性値Kl、nが前もって与えられている第1の閾値60、62をオーバーしているか否か、或いは排気ガス特性値HCが前もって与えられている第1の閾値64をオーバーしているか否かがチェックされる。オーバーしていない場合には、第3の機能ブロック82へ戻される。オーバーしている場合には、第4の機能ブロック84において、均質運転HOMの下での効率ηHOMが求められ、第5の機能ブロック85において、均質スプリット運転HSPへ移行される。
In the
続く第6の機能ブロック86では、排気ガス再循環率が引上げられる。続く第2のチェック87では、内燃機関運転特性値Kl、nが第2の閾値61、63をオーバーしているか否か、或いは排気ガス特性値HCが第2の閾値65をオーバーしているか否かがチェックされる。オーバーしていない場合には、第6の機能ブロック86へ戻される。オーバーしている場合には、第7の機能ブロック88において、均質スプリット運転HSPの下での効率ηHSPが求められる。
In the subsequent
第3のチェック89では、第4の機能ブロック84で求められた均質運転HOMの下での効率ηHOMが、第7の機能ブロック88で求められた均質スプリット運転HSPの下での効率ηHSPと比較される。均質スプリット運転HSPの下での効率ηHSPが均質運転HOMの下での効率ηHOMよりも大きい場合には、均質スプリット運転HSPが第5の機能ブロック85に基づいて維持される。大きくない場合には、第2の機能ブロック81へ戻され、均質運転HOMへ移行される。
In the
本発明に係る方法は、以下のように動作する。即ち、制御装置30は、燃料信号mKを、例えば詳しくは説明されていない自動車の同じく詳しくは説明されていないアクセルペダルの位置から導き出されるトルク基準値MFaに応じて決定する。場合によってはこの燃料信号mKは、更にエア信号mL及び/又は位置信号nにも依存しており、その際この位置信号は単にはずみ車27の位置だけではなく、とりわけはずみ車の回転数をも反映している。
The method according to the present invention operates as follows. That is, the
先ず、第1の機能ブロック80によって内燃機関10の最善燃費運転に対する要求からスタートされる。第2の機能ブロック81によって、内燃機関が最大のトルクを発生することの出来る均質運転HOMの設定が行われる。均質運転HOMでは、吸気過程70の下でピストン20の下降運動の間に燃料噴射が行われる。スロットルバルブ13は多少なりとも開かれている。燃料信号mKは、求められたクランクシャフト角度゜KWに対応する第1の時点t1で始まる。燃料信号mKは第1の時間期間ti1を有しているが、該時間期間は燃料圧力と相俟って、分配される燃料量に関する尺度となる。
First, the
吸気過程70は、ピストン20の下死点UTの前にある。下死点UTへの到達の後で、圧縮過程71が始まり、該過程では点火信号zueが現れる。点火信号zueは、一般に上死点OTの前にある。点火信号zueは、最高の効率が達成されるまで、早期方向へずらされることが好ましい。同時に内燃機関10のノック傾向が増加する。
The
均質運転HOMの間には、第2の機能ブロック82に基づいて排気ガス再循環率の引上げが行われる。排気ガス再循環率の引上げは、燃焼過程の間に発生するピーク温度の引下げによって内燃機関10のNOx排出を低減させる。
During the homogeneous operation HOM, the exhaust gas recirculation rate is increased based on the second
排気ガス再循環は更に燃焼速度を低下させる。従って、最善燃費の燃焼重心位置を保証するために、点火時点は早期方向へずらされなければならない。
排気ガス再循環率の引上げは、均質運転の下では例えば30%まで実行することが可能である。排気ガス再循環率をそれ以上引上げると、内燃機関の動作不安定性が高まり、その動作不安定性は、先ず、発生される機械的出力の確率変動からミスファイアの発生までによって示される。
Exhaust gas recirculation further reduces the combustion rate. Therefore, the ignition timing must be shifted early in order to ensure the best fuel economy combustion center of gravity position.
The increase of the exhaust gas recirculation rate can be carried out, for example, up to 30% under homogeneous operation. Increasing the exhaust gas recirculation rate further increases the operational instability of the internal combustion engine, and the operational instability is first shown by the probability variation of the generated mechanical output to the occurrence of misfire.
第1のチェック83では、ノック信号Klが第1のノック信号閾値60をオーバーしているか否か、或いは位置信号nが第1の位置信号閾値62をオーバーしているか否かがチェックされる。動作不安定性の高まりは先ず位置信号nの中に現れる。ノック限界への到達と共にノック信号Klが現れる。ノック信号Kl並びに位置信号nは、以下の説明では内燃機関運転特性値Kl、nと呼ばれる。
In the
ミスファイアは、排気ガス領域14における未燃焼燃料の発生により、炭化水素の流れdmHCに影響を与える。それ故に第1のチェック83では、代わりのやり方として、炭化水素信号HCが第1の炭化水素信号閾値64をオーバーしているか否かをチェックすることも出来る。炭化水素信号HCは、以下の説明では排気ガス特性値HCと呼ばれる。
The misfire affects the hydrocarbon flow dmHC due to the generation of unburned fuel in the
第1の閾値60、62、64の中の何れかが到達されていない場合には、第3の機能ブロック82に基づいて排気ガス再循環率の更なる引上げを行うことが出来る。第1のチェック83で閾値オーバーが確認された場合には、第5の機能ブロック85に基づいて第2の運転様態、均質スプリット運転HSPへ移行される。該第2の運転様態では、吸気過程70の下で少なくとも一つの第1の燃料噴射が行われ、圧縮過程71の下で少なくとも一つの更なる燃料噴射が行われる。
If any of the first threshold values 60, 62, 64 has not been reached, the exhaust gas recirculation rate can be further increased based on the third
少なくとも二重の燃料噴射への移行と共に、成層給気領域内に、より良い着火特性による改善された点火安定性が生まれる。最善の燃焼重心位置は、均質運転HOMの下におけるよりも高い排気ガス再循環率の場合でも、内燃機関10のなお許容可能な動作安定性の下で維持されることが出来る。均質スプリット運転の下での排気ガス再循環率は、例えば35%までとすることが出来る。このことは、場合によっては内燃機関10のNOx排出の更なる低減を、又は、場合によっては燃料消費の削減をもたらす。
With the transition to at least double fuel injection, improved ignition stability with better ignition characteristics is born in the stratified charge area. The best combustion center of gravity position can be maintained under still acceptable operational stability of the
均質スプリット運転HSPの下では、第6の機能ブロック86に基づいて、第2のチェック87で再び第2の閾値61、63、65の中の何れかのオーバーが確認されるまで、再び排気ガス再循環率の引上げが行われる。第2の閾値61、63、65は、場合によっては第1の閾値60、62、64と一致していることもあり得る。運転様態相互間での切替えは、制御装置30の中に含まれている運転様態切替えスイッチ41によって行われる。
Under the homogeneous split operation HSP, the exhaust gas is again exhausted until the
内燃機関10の最善燃費運転に対する要求を満たすために、第4の機能ブロック84における均質運転HOMの下での可能最高の効率ηHOMの測定、及び/又は第7の機能ブロック88における均質スプリット運転HSPの下での可能最高の効率ηHSPの測定が、その都度適切に行われることが出来る。第3のチェック89において、両方の効率ηHOM、ηHSPが互いに比較される。次いでこの比較の結果に応じて、場合によっては第2の機能ブロック81への或いは第5の機能ブロック85への逆戻りによって、より高い効率ηを可能にする運転様態HOM或いはHSPが設定される。効率は制御装置30の中に含まれている効率測定装置40によって測定される。
Measurement of the highest possible efficiency ηHOM under homogeneous operation HOM in the fourth
均質運転HOMの下での効率測定を含む第4の機能ブロック84は、第1のチェック83の前に、均質スプリット運転(HSP)の下での効率測定を含む第7の機能ブロック88は第2のチェック87の前にそれぞれ配置してもよい。その場合には、均質運転HOMの下での効率ηHOMと均質スプリット運転HSPの下での効率ηHSPとを、何時でも利用することが出来る。
The fourth
二つの運転様態HOM及びHSPの下での可能最高の効率ηHOM及びηHSPは、第1のチェック83から第3の機能ブロック82への最後の逆戻り或いは第2のチェック87から第6の機能ブロック86への最後の逆戻りによって達成される。ここに示されている実施例で用いられている、チェック83、87の後への機能ブロック84、88の配置は、制御装置30の中に含まれている信号処理装置の計算時間の最適化を可能にする。
The highest possible efficiency ηHOM and ηHSP under the two operating modes HOM and HSP is the last reversal from the
少なくとも一つの運転様態の下での、好ましくは全ての運転様態の下での効率の測定が絶え間なく行われ、従ってその時に用いられていない運転様態についても効率の測定が行われると、とりわけ有利となる。この措置によって運転様態相互間の不必要な切替えを回避することが出来る。 It is particularly advantageous if the measurement of efficiency under at least one operating mode, preferably under all operating modes, is carried out continuously, so that the measuring of efficiency is also performed for operating modes that are not in use at that time. It becomes. This measure can avoid unnecessary switching between driving modes.
内燃機関10の効率ηHOM、ηHSPは、既に存在している信号を用いて測定することが出来る。例えばエア信号mL及び、回転数を反映している位置信号nを基にして、これ等の信号から燃焼室21内の空気充填率を計算することが出来る。既知の燃料信号mK、所定の燃焼過程の空気過剰率ラムダ、並びに所定の点火角度を考慮して、ピストン20によって生み出されるトルクを計算することが出来る。場合によっては更に運転様態HOM、HSP及び/又は排気ガス再循環率agrが考慮されることもあり得る。内燃機関10の運転ポイント(回転数及びトルク)が与えられると、制御装置30が最少燃料消費の場合の運転ポイントとなり得る運転様態HOM、HSPを指定する。
The efficiency ηHOM and ηHSP of the
排気ガス再循環は、外部から排気ガス再循環路66を通して行うことが出来る。この排気ガス再循環路の中には、排気ガス再循環信号agrによって制御される排気ガス再循環調節要素50が配置されている。
The exhaust gas recirculation can be performed through the exhaust
例えば10%未満の、とりわけ小さな排気ガス再循環率を行うことの出来る別の実施例では、目的に合わせたインレット弁22及びアウトレット弁26の制御によるエンジン内での排気ガス再循環が行われ得る。弁22、26は、詳しくは説明されていない一本の或いは、一緒に又は別々に調整可能の二本のカムシャフトによって、駆動されることが出来る。場合によっては図1に示されている実施例に基づいて、個々の弁22、26にそれぞれの制御装置を設けても良い。制御装置30は、インレット弁22をインレット弁制御信号SEVで、アウトレット弁26をアウトレット弁制御信号SAVで、別々に制御することが出来る。この内部排気ガス再循環は、両方の弁22、26が同時に開かれている弁オーバーラップ時間によって決定される。
In another embodiment where an especially small exhaust gas recirculation rate, for example less than 10%, can be achieved, exhaust gas recirculation within the engine can be achieved by controlling the
10 内燃機関、
11 吸気領域、
12 エアセンサ、
13 スロットルバルブ、
14 排気ガス領域、
15 炭化水素センサ、
16 排気ガス処理装置、
20 ピストン、
21 燃焼室、
22 インレット弁(吸気弁)、
23 燃料噴射弁、
24 点火プラグ、
25 ノックセンサ、
26 アウトレット弁(排気弁)、
27 はずみ車、
28 位置センサ、
31 ノック評価装置、
32 位置評価装置、
33 排気ガス評価装置、
40 効率評価装置(或いは測定装置)、
41 運転様態切替え装置(或いは切替えスイッチ)、
50 排気ガス再循環調節要素、
60、61 第1と第2のノック信号閾値、
62、63 第1と第2の位置信号閾値、
64,65 第1と第2の炭化水素信号閾値、
66 排気ガス再循環路、
agr 排気ガス再循環信号、
dmHC 炭化水素の流れ、
dmNOx NOx質量流れ、
dr スロットルバルブ信号、
HC 炭化水素信号、
HOM 均質運転、
HSP 均質スプリット運転、
Kl ノック信号、
゜KW クランクシャフト角度、
MFa トルク基準値、
mK 燃料信号、
mL エア信号、
n 位置信号、
SAV アウトレット弁制御信号、
SEV インレット弁制御信号、
t 時間、
70 内燃機関の吸気過程、
71 圧縮過程、
OT ピストンの上死点、
t1、t2、t3 第1の、第2の、第3の時点、
ti1、ti2、ti3 第1の、第2の、第3の時間期間、
UT ピストンの下死点、
zue 点火信号。
10 internal combustion engine,
11 Intake area,
12 Air sensor,
13 Throttle valve,
14 exhaust gas area,
15 hydrocarbon sensor,
16 exhaust gas treatment device,
20 pistons,
21 Combustion chamber,
22 Inlet valve (intake valve),
23 Fuel injection valve,
24 spark plug,
25 knock sensor,
26 Outlet valve (exhaust valve),
27 Handwheel,
28 position sensor,
31 knock evaluation device,
32 position evaluation device,
33 Exhaust gas evaluation device,
40 Efficiency evaluation device (or measurement device),
41 Operation mode switching device (or changeover switch),
50 exhaust gas recirculation control elements,
60, 61 first and second knock signal thresholds,
62, 63 first and second position signal thresholds,
64,65 first and second hydrocarbon signal thresholds,
66 exhaust gas recirculation path,
agr exhaust gas recirculation signal,
dmHC hydrocarbon stream,
dmNOx NOx mass flow,
dr throttle valve signal,
HC hydrocarbon signal,
HOM homogeneous operation,
HSP homogeneous split operation,
Kl knock signal,
° KW crankshaft angle,
MFa torque reference value,
mK fuel signal,
mL air signal,
n position signal,
SAV outlet valve control signal,
SEV inlet valve control signal,
t hours,
70 Intake process of internal combustion engine,
71 compression process,
OT piston top dead center,
t1, t2, t3 first, second, third time points,
ti1, ti2, ti3 first, second, third time period,
UT piston bottom dead center,
zue Ignition signal.
Claims (10)
第2の運転様態(HSP)において、燃料が吸気過程(70)の間の少なくとも一つの第1の噴射と、圧縮過程(71)の間の少なくとも一つの第2の噴射とにより噴射される燃料多重噴射による均質スプリット運転が行われる、
排気ガス再循環装置付きの直接噴射式内燃機関(10)の運転方法において、
前記第1の運転様態(HOM)において、内燃機関運転特性値(Kl、n)或いは排気ガス特性値(HC)が所定の第1の閾値(60、62、64)に到達するまで、排気ガス再循環率が引上げられ、
内燃機関運転特性値(Kl、n)或いは排気ガス特性値(HC)が前記閾値(60、62、64)に到達すると、第2の運転様態(HSP)へと切り替えられることを特徴とする方法。 In the first operating mode (HOM), a homogeneous operation is performed in which fuel is injected during the intake process (70),
In the second operating mode (HSP), fuel is injected by at least one first injection during the intake process (70) and at least one second injection during the compression process (71). Homogeneous split operation by multiple injection is performed,
Method of operating a direct-injection internal combustion engine with an exhaust gas recirculation system (10),
In the first operational aspect (HOM) to the inner combustion engine operating characteristic values (Kl, n) or exhaust gas characteristic values (HC) reaches a predetermined first threshold value (60, 62, 64), the exhaust The gas recirculation rate was raised ,
When the internal combustion engine operating characteristic value (Kl, n) or the exhaust gas characteristic value (HC) reaches the threshold value (60, 62, 64), the method is switched to the second operating mode (HSP). .
第2の運転様態(HSP)において、燃料が吸気過程(70)の間の少なくとも一つの第1の噴射と、圧縮過程(71)の間の少なくとも一つの第2の噴射とにより噴射される燃料多重噴射による均質スプリット運転が行われる、
排気ガス再循環装置付きの直接噴射式内燃機関(10)の運転装置において、
前記第1の運転様態(HOM)において、内燃機関運転特性値(Kl、n)或いは排気ガス特性値(HC)が所定の第1の閾値(60、62、64)に到達するまで、排気ガス再循環率を引上げ、前記排気ガス再循環率が前記閾値(60、62、64)に到達すると、第2の運転様態(HSP)へと切り替える制御装置(30)を備えたことを特徴とする装置。 In the first operating mode (HOM), a homogeneous operation is performed in which fuel is injected during the intake process (70),
In the second operating mode (HSP), fuel is injected by at least one first injection during the intake process (70) and at least one second injection during the compression process (71). Homogeneous split operation by multiple injection is performed,
In the operating device of the direct injection internal combustion engine (10) with the exhaust gas recirculation device,
In the first operating mode (HOM), the exhaust gas until the internal combustion engine operating characteristic value (Kl, n) or the exhaust gas characteristic value (HC) reaches a predetermined first threshold (60, 62, 64). A control device (30) is provided that increases the recirculation rate and switches to the second operating mode (HSP) when the exhaust gas recirculation rate reaches the threshold value (60, 62, 64). apparatus.
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