JP5171141B2 - 内燃機関の運転の方法、制御装置およびコンピュータ・プログラム - Google Patents

Description

本発明は、制御自己点火における、内燃機関、特にガソリン直接噴射を有するオットー・サイクル・エンジンの運転の方法に関するものである。本発明は、さらに、方法を実行するための制御装置並びにコンピュータ・プログラムに関するものである。

時にはＣＡＩ（制御自動点火）、ＡＴＡＣ（能動的熱雰囲気燃焼）またはＴＳ（トヨタ総研）とも呼ばれるＨＣＣＩ（予混合圧縮着火燃料又は均一チャージ圧縮点火）モードにおける内燃機関の運転においては、空気／燃料混合物の点火は外部点火によって行われず、制御自己点火により行われる。ＨＣＣＩ燃焼過程は、例えば、高温残留ガスの高い割合により、および／または高い圧縮により、および／または高い流入空気温度により行わせることができる。自己点火に対する前提条件は、シリンダ内における十分に高いエネルギー・レベルである。ＨＣＣＩモードで運転可能な、オットー・サイクル・エンジンのみならずディーゼル・エンジンであってもよい内燃機関が既知である（例えば米国特許第６２６０５２０号、米国特許第６３９００５４号、ドイツ特許第１９９２７４７９号および国際特許第９８／１０１７９号参照）。

ＨＣＣＩ燃焼は、通常の外部点火燃焼に比較して、低減された燃料消費量およびより少ない有害物質エミッションの利点を有している。しかしながら、燃焼過程の制御特に混合物の自己点火制御は簡単ではない。即ち、燃焼過程を調節する、例えば燃料噴射（噴射量ないしは噴射時期および噴射期間）、内部または外部排気ガス再循環、吸気弁および排気弁（可変弁制御）、排気背圧（排気フラップ）、場合により点火アシスト、空気流入温度、燃料品質および（可変圧縮比を有する内燃機関における）圧縮比に対する操作変数の制御が必要である。

負荷切換において、オットー・サイクル・エンジンの自己点火運転のための既知の方法においては、燃焼ミスファイヤまたは進み点火ないしは遅れ点火を発生させることがある。従来技術においては、これを阻止または低減させるための手段が知られていない。

したがって、内燃機関の負荷切換における燃焼ミスファイヤないしは早すぎるまたは遅すぎる自己点火を回避し、または少なくともその頻度を低減させる方法、装置およびコンピュータ・プログラムを提供することが本発明の課題である。

この課題は、内燃機関が、燃焼室と、それらの開放時間が可変の少なくとも１つの吸気弁および少なくとも１つの排気弁とを含み、および残留ガスを含有する点火性のガス混合物が燃焼室内において圧縮行程で圧縮され、圧縮行程の間に（好ましくは終端付近において）ガス混合物が自己点火する、制御自己点火における、内燃機関、特にガソリン直接噴射を有するオットー・サイクル・エンジンの運転の方法において、この場合、初期（出発）負荷から目的負荷への負荷切換において、残留ガス量および／または噴射時期が、少なくとも１つの作業行程に対して、目的負荷に割り当てられている値とは異なる中間値に変化される内燃機関の運転の方法により解決される。負荷値にそれぞれ、残留ガス量および噴射時期のための目標値が割り当てられている。しかしながら、この目標値は直接目標値として操作されず、はじめに目標値とは異なる中間値が出力される。

残留ガス量および／または噴射時期が、複数の作業サイクルにわたり徐々に、中間値から目的値に変化されるように設計されていることが好ましい。これにより、燃焼パラメータの対応する大きな変化による大きなジャンプが回避される。

低負荷から高負荷への負荷切換において、残留ガス量および／または噴射時期が少なくとも１つの作業行程に対して中間値に上昇され、それに続いて徐々に目的値に低下されるように設計されていることが好ましい。

高負荷から低負荷への負荷切換において、残留ガス量および／または噴射時期が少なくとも１つの作業行程に対して中間値に低下され、それに続いて徐々に目的値に上昇されるように設計されていることが好ましい。

内燃機関が、燃焼室と、それらの開放時間が可変の少なくとも１つの吸気弁および少なくとも１つの排気弁とを含み、および残留ガスを含有する点火性のガス混合物が燃焼室内において圧縮行程で圧縮され、圧縮行程の間にガス混合物が自己点火する、制御自己点火における、内燃機関、特にガソリン直接噴射を有するオットー・サイクル・エンジンの運転手段を有する装置、特に制御装置において、この場合、初期負荷から目的負荷への負荷切換において、残留ガス量および／または噴射時期が、少なくとも１つの作業行程に対して、目的負荷に割り当てられている値とは異なる中間値に変化される内燃機関の運転手段を有する装置、特に制御装置により解決される。

冒頭記載の課題は、プログラムがコンピュータ内において実行されるときに請求項１−７のいずれかに記載の全てのステップを実行するためのプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラムによってもまた解決される。

以下に本発明の実施例を添付図面により詳細に説明する。

図１により、はじめに、本発明の技術的周辺を説明する。そのほかに関しては詳細に説明されていない、一般に複数のシリンダからなる内燃機関のシリンダ１が示されている。シリンダ１は燃焼室２を含み、燃焼室２内に連接棒４を有するピストン３が移動可能に配置されている。連接棒４は、図示されていないクランク軸と結合されている。燃焼室２内に、吸気弁ＥＶをもつ吸気管５が入り込んでいる。さらに、燃焼室２内に、排気弁ＡＶをもつ排気管７が入り込んでいる。吸気弁ＥＶのみならず排気弁ＡＶもまた電気油圧式で操作され、即ち、内燃機関はいわゆる電気油圧式弁制御（ＥＨＶＳ）を備えている。電気油圧式弁制御はカム軸位置とは独立に弁の操作を可能にする。吸気管５を介して周囲から燃焼室２内に空気が吸い込まれる。燃焼排気ガスは排気管７を介して再び周囲に排出される。排気弁ＡＶの適切な開放時間、例えば内燃機関の吸気行程の間における排気弁ＡＶの開放により、即ちシリンダ１の吸気行程内において排気管７から燃焼室２内に排気ガスが逆流ないしは逆に吸い込まれることにより、いわゆる内部排気ガス再循環が形成可能である。

燃焼室２内に、既知のように、点火プラグ１１並びにインジェクタ（燃料噴射装置）１２が入り込んでいる。インジェクタ１２は、圧電式インジェクタまたは電気油圧式インジェクタであることが好ましい。インジェクタ１２は、高圧配管１０を介して、図示されていない内燃機関の高圧レールと結合されている。高圧配管１０は燃料をインジェクタ１２に供給する。インジェクタ１２は制御装置９により電気的に操作され、それに対応して、制御装置９により、点火プラグ１１並びに吸気弁ＥＶおよび排気弁ＡＶもまた制御される。ここで、１つの吸気弁ＥＶおよび１つの排気弁ＡＶの代わりに、複数の吸気弁ＥＶおよび複数の排気弁ＡＶが設けられていてもよい。

例えば、ドイツ特許第１０１２７２０号およびドイツ特許第１０１３４６４４号から既知のような、カム軸のない電気油圧式弁制御（ＥＨＶＳ）においては、内燃機関ガス交換弁のリフト時間および制御時間は原理的に自由にプログラミング可能である。ガス交換弁は、ここでは、吸気弁ＥＶおよび排気弁ＡＶである。

図２は、内燃機関の燃焼室２内における燃焼室圧力の、クランク軸度（°ＫＷ）で表わしたクランク軸角度に対する線図を示す。横軸に−１８０°から５４０°までのクランク軸角度が示され、縦軸にバールで表わされた燃焼室圧力（ｐ）が目盛られている。ここで、任意に、０°によりチャージ交換内上死点Ｌ−ＯＴが選択されている。チャージ交換は、既知のように、燃焼排気ガスの排出と、およびフレッシュな周囲空気ないしは燃料／空気混合物の吸込みとを行い、燃焼排気ガスの排出は、ここでは、−１８０°および０°のクランク軸角度間において行われ、およびフレッシュな周囲空気ないしは燃料／空気混合物の吸込みは、ここでは、０−１８０°のクランク軸角度範囲内において行われる。クランク軸がさらに回転し、３６０°のクランク軸角度において、点火上死点（Ｚ−ＯＴ）が到達される。１８０°および３６０°のクランク軸角度間において圧縮行程が行われ、３６０°および５４０°のクランク軸角度間において燃焼ガスの膨張が行われる。個々の行程は、図２において、−１８０°から０°までの排気行程ＡＵ、０°から１８０°までの吸気行程ＡＮ、１８０°から３６０°までの圧縮行程（圧縮）Ｖおよび３６０°から５４０°までの膨張行程（燃焼）Ｅで表わされている。圧縮行程Ｖ内において、空気混合物即ち燃料／空気混合物または燃料／空気／排気ガス混合物が圧縮され且つこのときに加熱される。混合物は、一般に、点火上死点Ｚ−ＯＴの直前において点火される。点火は、オットー・サイクル・エンジンにおいて通常行われるように、外部点火によって行われても、または本発明による運転方式に示すように、制御自己点火によって行われてもよい。混合物の点火は、既知のように圧力を上昇させ、この圧力上昇はそれに続く膨張の作業行程Ｅ内において機械エネルギーに変換される。

図３に吸気弁ＥＶ並びに排気弁ＡＶの開放および閉鎖が示されている。排気弁ＡＶは、四行程エンジンにおいて通常行われるように、−１８０°から０°までのクランク軸角度間の排気行程ＡＵ内において開放され、それに対応して、吸気弁ＥＶは、０°および１８０°のクランク軸角度間の吸気行程ＡＮの範囲内において開放される。図３に、それぞれ異なる弁開放方式を表わす４つのケースが示されている。図３．１に通常の弁開放方式が示され、この方式においては、排気弁ＡＶは下死点ＵＴに到達する直前に開放され且つほぼ−９０°のクランク軸角度まで開放されたままである。これにより、燃焼排気ガスの一部は燃焼室２内に残留する。吸気弁ＥＶは、燃焼室２と吸気管５との間に圧力均衡が成立するほぼ９０°のクランク軸角度においてはじめて開放され且つほぼ下死点ＵＴに到達するまで開放されたままである。このようにして、いわゆる負の弁重なりが行われ、これにより、燃焼排気ガスの一部が燃焼室２内に残留し、且つ吸気行程内において燃焼室２内に吸い込まれた燃料／空気混合物を加熱するように働く。このようにして、燃焼室２内に燃料／空気／排気ガス混合物が形成される。

図３．２は吸気弁ＥＶおよび排気弁ＡＶに対する代替操作方式を示す。このケースにおいては、排気弁ＡＶは下死点ＵＴと上死点ＯＴとの間で開放されたままであり、それに対応して、吸気弁ＥＶは上死点ＯＴと下死点ＵＴとの間で開放されたままである。上死点ＯＴの範囲内においてきわめて短時間の弁重なり（バルブオーバーラップ）が行われる。吸気弁ＥＶの開放の間に、ほぼ９０°のクランク軸角度から下死点ＵＴに到達する直前までの範囲内において、さらに排気弁ＡＶが開放される。これにより、この範囲内においては、吸気弁ＥＶのみならず排気弁ＡＶもまた開放されているので、排出された排気ガスの一部が排気弁ＡＶを介して再び燃焼室２内に戻される。

図３．３に他の弁制御方式が示され、この方式においては、排気弁ＡＶは、下死点ＵＴから上死点ＯＴを経由してほぼ１８０°のクランク軸角度における下死点ＵＴ付近にいたるまでの間、開放されたままである。さらに、吸気弁ＥＶは、ほぼ９０°のクランク軸角度と１８０°のクランク軸角度における下死点ＵＴとの間、開放される。これにより、−１８０°のクランク軸角度における下死点ＵＴと、０°のクランク軸角度における上死点ＯＴへの到達との間、燃焼排気ガスは燃焼室２から排出され、次に、０°のクランク軸角度と、ここではほぼ１２０°のクランク軸角度における排気弁ＡＶの閉鎖との間で、再び排気装置（排気管７）から燃焼室２内に燃焼排気ガスが吸い込まれる。吸気弁ＥＶは、ここでは、ほぼ９０°のクランク軸角度と１８０°のクランク軸角度における下死点ＵＴへの到達との間、開放されているので、この時間内にフレッシュ・エアを吸い込むことが可能である。この場合もまた弁重なりが発生し、このケースにおいては、ほぼ９０°のクランク軸角度と１２０°のクランク軸角度との間で発生する。

図３．４は弁制御方式の他の変更態様を示し、この方式においては、排気弁ＡＶは、−１８０°のクランク軸角度における下死点ＵＴと、０°のクランク軸角度における上死点ＯＴとの間で開放され、吸気弁ＥＶは−６０°のクランク軸角度から０°のクランク軸角度における上死点ＯＴを経由して１８０°のクランク軸角度における下死点ＵＴにいたるまでの間、開放されている。即ち、ここでは、ほぼ−６０°のクランク軸角度と、０°のクランク軸角度における上死点ＯＴへの到達との間、弁重なりが発生する。これにより、排気ガスの一部が吸気管５内に圧入され、および０°のクランク軸角度における上死点ＯＴと、１８０°のクランク軸角度における下死点ＵＴとの間の吸気弁ＥＶの開放時間の間に、排気ガスの一部が再び燃焼室２内に戻される。

図３．１の実施例における弁制御は、燃焼室２内に高温残留ガス量を形成し、且つ成層噴射を可能にする。即ち、この弁制御方式は、成層燃焼運転に対して理想的である。これに対して、図３．４に示されている弁制御は、燃焼室２内に中温の残留ガス量を形成し、且つ燃焼室２の均一チャージ（又は均一混合）し、それにより内燃機関の均質燃焼運転を可能にする。図３．２および図３．３の実施例に対応する弁制御はそれぞれ、図３．１および図３．４に示されている極端な例の間の中間方法である。

種々の負荷点において、異なる弁／噴射方式が必要とされる。きわめて低い負荷においては、必要な自己点火温度を提供するために高い残留ガス割合が必要である。この運転点においては燃焼室２内に図３．１に示す残留ガス蓄積が使用され、この場合、排気弁ＡＶは明らかにガス交換上死点ＯＴの手前で閉鎖される。シリンダ内に存在する残留ガス質量の圧縮は温度をさらに上昇させる。噴射は、ピストンがガス交換上死点ＯＴの範囲内に存在したときに直ちに行われる。高温により、燃料の、反応性中間製品（中間生成物）への分解反応が行われ、反応性中間製品は自己点火時期に著しく影響を与え、ここでは自己点火時期を低下させる。吸気弁ＥＶは、流動抵抗を回避させるために、吸気管５と燃焼室２との間の圧力均衡が形成されたときに開放される。

負荷がより高くなるに従って、シリンダ・チャージが高温によって早めに点火され、且つそれに続くきわめて急速な燃焼がノッキングを発生させるという危険性が存在する。その理由は、このとき存在する残留ガス量がより少ないからである。したがって、負荷の上昇と共に、図３．２、図３．３並びに図３．４の弁制御のための実施例に示されているように、正の弁重なりが行われる。この場合、必要な残留ガス量は、排気管７または吸気管５から逆に吸い込まれる。このとき噴射は吸気行程内ＡＮにおいて行われ、この場合、噴射時期は、シリンダ・チャージの均一性に影響を与える。さらに、圧縮行程Ｖ内において他の噴射を行う可能性が存在する。このとき、燃料の蒸発エンタルピーがシリンダ・チャージを冷却させ、このことが早すぎる自己点火およびノッキング燃焼を抑制する。圧縮行程Ｖの間における噴射は、図３．１に示す残留ガス蓄積の弁制御方式が使用された場合には、圧縮された残留ガス量内への噴射と組み合わされてもよい。この場合、図２に示されているように、ガス交換上死点ＯＴの範囲内において開始し、吸気行程ＡＮを経由して圧縮行程Ｖにいたるまでの複数の噴射の組み合わせもまた可能である。

オットー・サイクル・エンジンの自己点火運転方式の場合、異なる負荷点においては異なる残留ガス方式および噴射方式が必要とされる。内部残留ガスの再循環のために、例えば上記のような残留ガス蓄積のための弁方式（負の弁重なり）が使用され、この場合、排気弁ＡＶは明らかにガス交換上死点ＯＴの手前で閉鎖される。シリンダ内に残留する残留ガス質量は圧縮され、シリンダ内の圧力が再び吸気管圧力に到達したとき直ちに吸気弁ＥＶが開放され、これにより流動損失を回避することができる。低負荷においては高負荷においてよりも高い残留ガス量が必要とされる。低負荷において必要とされる上昇（高い残留ガス量）は、排気弁ＡＶのより早い閉鎖によって行われる。直接噴射により、噴射の時間位置（状態）ないしはクランク軸角度に対する位置（状態）が変化されてもよく、したがって燃焼位置（燃料状態）が変化ないしは補正されてもよい。圧縮残留ガス質量内への早い噴射は、燃焼重心を進み方向にシフトさせる。低負荷から高負荷への切換における燃焼ミスファイヤは、残留ガス質量の急激な低下（反応）により発生する。この場合、負荷ジャンプ後の最初の作業行程（サイクル）内の残留ガス温度は、なお低負荷点の温度に対応している。残留ガス質量の低減により、この場合の温度は自己点火温度に到達するには十分ではない。高負荷から低負荷への切換においては、残留ガス質量の急激な上昇による先行作業行程からのより高い温度が負荷切換後の最初のサイクルにおいてより早い燃焼を導くことになる。その理由は、自己点火温度がより早く達成されるからである。

低負荷から高負荷への負荷切換後における自己点火ミスファイヤないしは高負荷から低負荷への負荷切換における早すぎる自己点火は、空気経路内の変化または燃料経路内の変化により回避される。空気経路内の変化においては、排気弁ＡＶの閉鎖時期の段階的変化により残留ガス質量の段階的低減ないしは上昇が達成される。残留ガス質量を急激に変化させる代りに、可能な全可変弁操作を用いて、サイクルに同期して制御時間を適合させ、残留ガス質量の段階的変化が行われる。この段階的変化は、複数の作業行程にわたって行われる。即ち、初期値（出発値）から目的値への急激な変化の代わりに、複数の中間段階を介して初期値から目的値へ徐々に移行が行われる。

燃料経路においては、圧縮残留ガス質量内へのより早い噴射により、低すぎる残留ガス温度に基づくミスファイヤが阻止可能である。残留ガスの圧縮の間の十分に高い温度においてのより早い噴射は、燃料／空気／残留ガス混合物の早期反応を導き、この場合、燃料は早期反応により既に一部変換され、この場合、エネルギーが放出される。この変換は自己点火を加速し、且つミスファイヤを阻止する。これに対して、高負荷から低負荷への負荷切換においては、負荷切換後の最初のサイクル内における噴射はより遅く行われ、これにより、より早い燃焼を阻止することができる。

図４は、それぞれ従来技術の方法に対する、作業行程ｎに対するバール（ｂａｒ）で表わした平均圧力ｐｍｉの線図（上図）、並びに作業行程ｎに対するクラン軸角度（°ＫＷ）で表わした点火上死点Ｚ−ＯＴ前の噴射開始ＳＯＩの線図（下図）を示す。

図５は、図４に対応する線図内において噴射開始（噴射時期）のシフトを有する本発明による方法の一実施例を示す。図４の上図部分に時間軸に対して図示平均圧力ｐｍｉがバールで示されている。作業行程ｎ_０から作業行程ｎ_１までの間において、シリンダないしは内燃機関は約２バールの平均圧力ｐｍｉを発生する負荷で運転される。作業行程ｎ_１において、約３バールの平均圧力ｐｍｉを発生する負荷に負荷ジャンプが行われる。この負荷は作業行程ｎ_２まで保持され、作業行程ｎ_２において、作業行程ｎ_０とｎ_１との間に存在する負荷へ戻るジャンプが行われる。線図内において、時点ｎ_３、ｎ_４、ｎ_５およびｎ_６においてこのようなジャンプの複数回の反復が示されている。図４の下図部分内に噴射開始が点火上死点Ｚ−ＯＴ前のクランク軸角度（°ＫＷ）で示されている。約２バールの平均圧力ｐｍｉにおいては、この噴射開始は約−３３４°に存在し、３バールの平均圧力ｐｍｉにおいては、噴射開始は約−３３０°に存在する。２バールの平均圧力ｐｍｉから３バールの平均圧力ｐｍｉへの負荷切換ないしはその逆への負荷切換により、噴射開始の急激なシフトが行われる。この場合、負荷切換の作業行程において図示平均圧力ｐｍｉのきわめて高いオーバシュートないしはアンダシュートが発生し、作業行程ｎ_３およびｎ_５においてはきわめて小さい平均圧力ｐｍｉにおいて発生する、例えば燃焼ミスファイヤとなり、ここで燃焼ミスファイヤはＡで表わされている。これらの作業行程において、さらに上方に向かって顕著なオーバシュートが発生し、このオーバシュートは作業行程ｎ_３およびｎ_５において例えば約４バールの圧力ピークとなって現われている。

図５に、本発明による方法の一実施例に対して、図４の線図に対応する圧力線図並びに噴射開始が示されている。この場合もまた、約２バールの平均圧力ｐｍｉを発生する負荷から、約３バールの平均圧力ｐｍｉを発生する負荷への負荷切換が種々の作業行程において行われる。ここで、作業サイクルｎ_１において、初期（出発）負荷としての低負荷から目的負荷としての高負荷への切換が行われ、作業行程ｎ_２においてはそれに対応して逆方向に初期負荷としての高負荷から目的負荷としての低負荷への切換が行われ、作業行程ｎ_３においては再び低負荷から高負荷への切換が行われ、作業行程ｎ_４においては高負荷から低負荷への切換が行われ、作業行程ｎ_５においては低負荷から高負荷への切換が行われ、および作業行程ｎ_６においては高負荷から低負荷への切換が行われる。高負荷および低負荷にはそれぞれ噴射開始ＳＯＩに対する値が割り当てられている。初期負荷に割り当てられている噴射開始に対する値は、ここでは初期値と呼ばれ、それに対応して、目的負荷に割り当てられている値は、目的値と呼ばれる。同様に、負荷値に対して、排気ガス再循環の初期値および目的値が割り当てられてもよい。

図５の線図は、図４と同様に作業行程ｎ_０から開始する。図５の下図からわかるように、この線図においては、噴射の開始が点火上死点Ｚ−ＯＴ前のクランク軸角度（°ＫＷ）で目盛られ、低負荷から高負荷への切換、したがって低い平均圧力ｐｍｉから高い平均圧力ｐｍｉへの切換において、噴射の開始は、短時間中間値Ｂ_Ｚへ進み方向に、例えば時点ｎ_１においては約−３３４°ＫＷから−３４５°ＫＷに調節される。同様に、例えば作業行程ｎ_２において行われるような高い平均圧力ｐｍｉから低い平均圧力ｐｍｉへの変化、したがって高負荷から低負荷への変化においては、１つの作業行程に対する噴射時期が中間値Ｂ_Ｚへ遅れ方向に、これが作業行程ｎ_２において示されているように、例えば約−３３０°ＫＷから−３１８°ＫＷに移動される。作業行程ｎ_１においては、噴射開始ＳＯＩは約−３３４°ＫＷの初期値Ｂ_Ａから約−３４５°ＫＷの中間値Ｂ_Ｚに調節される。それに続く作業行程においては、中間値Ｂ_Ｚ２、Ｂ_Ｚ３およびＢ_Ｚ４を介して徐々に約−３３０°ＫＷの目的値Ｂ_Ｅが到達される。即ち、噴射開始ＳＯＩは短時間ほぼ１０°ＫＷだけ進み方向に調節され、次に徐々に目的負荷に割り当てられている目的値Ｂ_Ｅに移動される。作業行程ｎ_２においては、逆の負荷変化、即ち高負荷から低負荷への負荷変化が行われる。このために、作業行程に対して短時間、噴射は遅れ方向に、ここでは約−３２０°ＫＷの値に調節され、次に徐々に次の作業行程を介して約−３３０°ＫＷの目的値に移動される。

図４および図５により、本発明による噴射開始の調節方法の一実施例が示されてきた。同様に、弁操作の変化により、残留ガス量の変化が行われてもよい。これは、はじめに初期値から目的値に直接制御されるのではなく、これらの値とは異なる中間値に制御され、中間値はその後、次の作業行程を介して徐々に目的値に変化されるという同じパターンをとるものである。

図５の上図における平均圧力ｐｍｉの線図は、噴射開始の前方移動ないしは後方移動により、平均圧力ｐｍｉのオーバシュートないしはアンダシュートが僅かに発生するにすぎないことを示している。特に、従来技術による方法におけるような点火ミスはもはや発生することはない。

内燃機関シリンダの略示図である。 燃焼室圧力のクランク軸角度に対する線図である。 ガス交換弁の開閉時間の線図である。 従来技術の方法における、シリンダに対する平均圧力および噴射開始の時間線図である。 本発明の方法における、シリンダに対する平均圧力および噴射開始の時間線図である。

符号の説明

１ 内燃機関（シリンダ）
２ 燃焼室
３ ピストン
４ 連接棒
５ 吸気管
７ 排気管
９ 制御装置
１０ 高圧配管
１１ 点火プラグ
１２ インジェクタ
Ａ 燃焼ミスファイヤ
ＡＮ 吸気行程
ＡＵ 排気行程
ＡＶ 排気弁
Ｂ_Ａ 初期値
Ｂ_Ｅ 目的値
Ｂ_Ｚ、Ｂ_Ｚ２、Ｂ_Ｚ３、Ｂ_Ｚ４ 中間値
Ｅ 膨張行程
ＥＶ 吸気弁
ＨＥ、ＨＥ１、ＨＥ２、ＮＥ、ＶＥ、ＺＥ 噴射
Ｌ−ＯＴ チャージ交換内上死点
ｎ、ｎ_０、…、ｎ_６ 作業行程
ＯＴ 上死点
ｐ 燃焼室圧力
ｐｍｉ 平均圧力
ＳＯＩ 噴射開始
ＵＴ 下死点
Ｖ 圧縮行程
Ｚ−ＯＴ 点火上死点
φ クランク軸角度

Claims (13)

1. 内燃機関（１）が、燃焼室（２）と、それらの開放時間が可変の少なくとも１つの吸気弁（ＥＶ）および少なくとも１つの排気弁（ＡＶ）とを含み、および残留ガスを含有する点火性のガス混合物が前記燃焼室（２）内において圧縮行程（Ｖ）で圧縮され、前記圧縮行程（Ｖ）の間に前記ガス混合物が自己点火する、制御自己点火における、ガソリン直接噴射を有する内燃機関の運転の方法において、
   第１負荷から第２負荷への負荷切換において、残留ガス量および／または噴射時期が、少なくとも１つの作業行程に対して、前記第２負荷に割り当てられている目的値とは異なる中間値に変化され、
   前記残留ガス量が、複数の作業サイクルにわたり徐々に、前記中間値から前記目的値に変化され、
   低負荷から高負荷への負荷切換において、前記残留ガス量が少なくとも１つの作業行程に対して中間値に上昇され、それに続いて徐々に目的値に低下される、ことを特徴とする内燃機関の運転方法。
2. 内燃機関（１）が、燃焼室（２）と、それらの開放時間が可変の少なくとも１つの吸気弁（ＥＶ）および少なくとも１つの排気弁（ＡＶ）とを含み、および残留ガスを含有する点火性のガス混合物が前記燃焼室（２）内において圧縮行程（Ｖ）で圧縮され、前記圧縮行程（Ｖ）の間に前記ガス混合物が自己点火する、制御自己点火における、ガソリン直接噴射を有する内燃機関の運転の方法において、
   第１負荷から第２負荷への負荷切換において、残留ガス量および／または噴射時期が、少なくとも１つの作業行程に対して、前記第２負荷に割り当てられている目的値とは異なる中間値に変化され、
   前記噴射時期が、複数の作業サイクルにわたり徐々に、前記中間値から前記目的値に変化され、
   低負荷から高負荷への負荷切換において、前記残留ガス量が少なくとも１つの作業行程に対して中間値に上昇され、それに続いて徐々に目的値に低下される、ことを特徴とする内燃機関の運転方法。
3. 内燃機関（１）が、燃焼室（２）と、それらの開放時間が可変の少なくとも１つの吸気弁（ＥＶ）および少なくとも１つの排気弁（ＡＶ）とを含み、および残留ガスを含有する点火性のガス混合物が前記燃焼室（２）内において圧縮行程（Ｖ）で圧縮され、前記圧縮行程（Ｖ）の間に前記ガス混合物が自己点火する、制御自己点火における、ガソリン直接噴射を有する内燃機関の運転の方法において、
   第１負荷から第２負荷への負荷切換において、残留ガス量および／または噴射時期が、少なくとも１つの作業行程に対して、前記第２負荷に割り当てられている目的値とは異なる中間値に変化され、
   前記残留ガス量が、複数の作業サイクルにわたり徐々に、前記中間値から前記目的値に変化され、
   高負荷から低負荷への負荷切換において、前記残留ガス量が、少なくとも１つの作業行程に対して中間値に低下され、それに続いて徐々に目的値に上昇される、ことを特徴とする内燃機関の運転方法。
4. 内燃機関（１）が、燃焼室（２）と、それらの開放時間が可変の少なくとも１つの吸気弁（ＥＶ）および少なくとも１つの排気弁（ＡＶ）とを含み、および残留ガスを含有する点火性のガス混合物が前記燃焼室（２）内において圧縮行程（Ｖ）で圧縮され、前記圧縮行程（Ｖ）の間に前記ガス混合物が自己点火する、制御自己点火における、ガソリン直接噴射を有する内燃機関の運転の方法において、
   第１負荷から第２負荷への負荷切換において、残留ガス量および／または噴射時期が、少なくとも１つの作業行程に対して、前記第２負荷に割り当てられている目的値とは異なる中間値に変化され、
   前記噴射時期が、複数の作業サイクルにわたり徐々に、前記中間値から前記目的値に変化され、
   高負荷から低負荷への負荷切換において、前記残留ガス量が、少なくとも１つの作業行程に対して中間値に低下され、それに続いて徐々に目的値に上昇される、ことを特徴とする内燃機関の運転方法。
5. 内燃機関（１）が、燃焼室（２）と、それらの開放時間が可変の少なくとも１つの吸気弁（ＥＶ）および少なくとも１つの排気弁（ＡＶ）とを含み、および残留ガスを含有する点火性のガス混合物が前記燃焼室（２）内において圧縮行程（Ｖ）で圧縮され、前記圧縮行程（Ｖ）の間に前記ガス混合物が自己点火する、制御自己点火における、ガソリン直接噴射を有する内燃機関の運転の方法において、
   第１負荷から第２負荷への負荷切換において、残留ガス量および／または噴射時期が、少なくとも１つの作業行程に対して、前記第２負荷に割り当てられている目的値とは異なる中間値に変化され、
   前記残留ガス量が、複数の作業サイクルにわたり徐々に、前記中間値から前記目的値に変化され、
   低負荷から高負荷への負荷切換において、前記噴射時期が、少なくとも１つの作業行程に対して中間値へ進み方向に調節され、それに続いて徐々に目的値へ遅れ方向に調節される、ことを特徴とする内燃機関の運転方法。
6. 内燃機関（１）が、燃焼室（２）と、それらの開放時間が可変の少なくとも１つの吸気弁（ＥＶ）および少なくとも１つの排気弁（ＡＶ）とを含み、および残留ガスを含有する点火性のガス混合物が前記燃焼室（２）内において圧縮行程（Ｖ）で圧縮され、前記圧縮行程（Ｖ）の間に前記ガス混合物が自己点火する、制御自己点火における、ガソリン直接噴射を有する内燃機関の運転の方法において、
   第１負荷から第２負荷への負荷切換において、残留ガス量および／または噴射時期が、少なくとも１つの作業行程に対して、前記第２負荷に割り当てられている目的値とは異なる中間値に変化され、
   前記噴射時期が、複数の作業サイクルにわたり徐々に、前記中間値から前記目的値に変化され、
   低負荷から高負荷への負荷切換において、前記噴射時期が、少なくとも１つの作業行程に対して中間値へ進み方向に調節され、それに続いて徐々に目的値へ遅れ方向に調節される、ことを特徴とする内燃機関の運転方法。
7. 内燃機関（１）が、燃焼室（２）と、それらの開放時間が可変の少なくとも１つの吸気弁（ＥＶ）および少なくとも１つの排気弁（ＡＶ）とを含み、および残留ガスを含有する点火性のガス混合物が前記燃焼室（２）内において圧縮行程（Ｖ）で圧縮され、前記圧縮行程（Ｖ）の間に前記ガス混合物が自己点火する、制御自己点火における、ガソリン直接噴射を有する内燃機関の運転の方法において、
   第１負荷から第２負荷への負荷切換において、残留ガス量および／または噴射時期が、少なくとも１つの作業行程に対して、前記第２負荷に割り当てられている目的値とは異なる中間値に変化され、
   前記残留ガス量が、複数の作業サイクルにわたり徐々に、前記中間値から前記目的値に変化され、
   高負荷から低負荷への負荷切換において、前記噴射時期が少なくとも１つの作業行程に対して中間値へ遅れ方向に調節され、それに続いて徐々に目的値へ進み方向に調節される、ことを特徴とする内燃機関の運転方法。
8. 内燃機関（１）が、燃焼室（２）と、それらの開放時間が可変の少なくとも１つの吸気弁（ＥＶ）および少なくとも１つの排気弁（ＡＶ）とを含み、および残留ガスを含有する点火性のガス混合物が前記燃焼室（２）内において圧縮行程（Ｖ）で圧縮され、前記圧縮行程（Ｖ）の間に前記ガス混合物が自己点火する、制御自己点火における、ガソリン直接噴射を有する内燃機関の運転の方法において、
   第１負荷から第２負荷への負荷切換において、残留ガス量および／または噴射時期が、少なくとも１つの作業行程に対して、前記第２負荷に割り当てられている目的値とは異なる中間値に変化され、
   前記噴射時期が、複数の作業サイクルにわたり徐々に、前記中間値から前記目的値に変化され、
   高負荷から低負荷への負荷切換において、前記噴射時期が少なくとも１つの作業行程に対して中間値へ遅れ方向に調節され、それに続いて徐々に目的値へ進み方向に調節される、ことを特徴とする内燃機関の運転方法。
9. 前記残留ガス量が、複数の作業サイクルにわたり徐々に、前記中間値から前記目的値に変化される、ことを特徴とする請求項２、４、６、または８の方法。
10. 高負荷から低負荷への負荷切換において、前記残留ガス量が少なくとも１つの作業行程に対して中間値に低下され、それに続いて徐々に目的値に上昇される、ことを特徴とする請求項１または２の方法。
11. 内燃機関（１）が、燃焼室（２）と、それらの開放時間が可変の少なくとも１つの吸気弁（ＥＶ）および少なくとも１つの排気弁（ＡＶ）とを含み、および残留ガスを含有する点火性のガス混合物が前記燃焼室（２）内において圧縮行程（Ｖ）で圧縮され、前記圧縮行程（Ｖ）の間に前記ガス混合物が自己点火する、制御自己点火における、ガソリン直接噴射を有する内燃機関の運転の方法において、
    第１負荷から第２負荷への負荷切換において、残留ガス量および／または噴射時期が、少なくとも１つの作業行程に対して、前記第２負荷に割り当てられている目的値とは異なる中間値に変化され
    前記残留ガス量が、複数の作業サイクルにわたり徐々に、前記中間値から前記目的値に変化され、
    前記噴射時期が、複数の作業サイクルにわたり徐々に、前記中間値から前記目的値に変化され、
    低負荷から高負荷への負荷切換において、前記残留ガス量が少なくとも１つの作業行程に対して中間値に上昇され、それに続いて徐々に目的値に低下され、
    高負荷から低負荷への負荷切換において、前記残留ガス量が、少なくとも１つの作業行程に対して中間値に低下され、それに続いて徐々に目的値に上昇される、ことを特徴とする内燃機関の運転方法。
12. 請求項１−１１のいずれかに記載の方法に用いられる内燃機関の運転手段を有する装置。
13. プログラムがコンピュータ内において実行されるときに請求項１−１１のいずれかに記載の全てのステップを実行するためのプログラム・コードを有するコンピュータ・プログラム。

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