JP6129333B2 - 燃料噴射を制御する方法及びシステム - Google Patents

Description

本開示は、内燃機関の燃料噴射を制御する方法に関する。この方法は、少なくとも第１の予め定められた混合気マップを準備する段階と、少なくとも一つのエンジン運転パラメータとその少なくとも第１の予め定められた混合気マップとに基づいて第１の空燃比を決定する段階とを含む。本開示はまた、内燃機関の燃料噴射システムに関し、この燃料噴射システムは制御ユニット及び少なくとも第１の予め定められた混合気マップを含む。本開示は、少なくとも一つの最小空燃比ルックアップマップにより形成される煙制限制御部が設けられたディーゼル機関の分野において特に有益である。この方法及びシステムは、例えばトラック、バス、建設車両、舶用エンジン、自動車あるいは同種のもののためのディーゼル機関に用いることができる。

車両の燃費は、エコノミーモードセレクタを運転者に与えることで改善することができる。運転者によってエコノミーモードが選択されたときに、エンジンは、改善した燃費を達成できるように低い応答性で制御される。

しかしながら、エコノミーモードにおいて低い応答性のエンジンをもたらす特定のエンジン制御の設定は、一般に、かなりの時間及びコストがかかるエンジン制御ソフトウェアの追加の開発を必要とする。従って、上述の不利益を取り除く改良されたエンジン制御である必要性がある。

本開示は、内燃機関の燃料噴射を制御する方法に関し、この方法は、
少なくとも第１の予め定められた混合気マップを準備すると共に、少なくとも一つのエンジン運転パラメータと少なくともその第１の予め定められた混合気マップとに基づいて第１の空燃比を決定する段階、
第１の空燃比から第１の一定値でオフセットしている第２の空燃比を決定する段階、
第１の運転モードあるいは第２の運転モードが選択されているかどうかを決定する段階、
現在要求されている燃料供給率が結果として第１の空燃比より小さい空燃比になると共に第１の運転モードが選択されているときに、第１の空燃比に従ってエンジン燃料噴射を制御する段階、
あるいはそれに代えて、
現在要求されている燃料供給率が結果として第２の空燃比より小さい空燃比になると共に第２の運転モードが選択されているときに、第２の空燃比に従ってエンジンの燃料噴射を制御する段階、を含む。

第１の運転モードが標準的なデフォルト状態運転モードを表し得るのに対し、第２の運転モードは典型的に第１のエコノミーモードを表し得る。

この方法及びシステムは、エンジンの排気煙制限制御部、特に排気煙制限制御部の予め定められた最小許容混合気マップ（以下、空燃比（ＡＦＲ）マップと呼ぶ）と、密接に関連しかつ部分的に一体化される。このＡＦＲマップは、エンジンからの過渡的な可視煙を最小化するために開発されてきた。過渡的な可視煙は、低い空燃比でエンジンを作動させることの直接的な結果である。結果的に最大許容燃料供給率に対応する最小許容空燃比レベルを定めることにより、過渡的な可視煙を回避するあるいは少なくともそのレベルを低下させるのに十分に大きい最小許容空燃比レベルを設定できる。この着想は、探索した空燃比値に一定のオフセット値を加算すると共に、エンジンエコノミー運転モードが運転者により選択されたときに、このオフセットした空燃比値を最小許容空燃比レベルとして用いることにある。

この解決策は、完全なエコノミー運転モードエンジン設定を生じさせるための、極めて費用効果が高く、分かり易く、かつ単純な解決策を準備する。空燃比値及びこの空燃比値を用いるエンジン制御装置のロジックに関連するエンジン制御装置システムの主要部は既に存在しており、唯一追加するソフトウェアの修正は、既存の空燃比マップを用いて特定される空燃比値に対する一定オフセット値の加算、並びにエコノミー運転モードセレクタ及びそれに関連する出力信号処理である。おそらくは全てが新しくて費用と時間がかかる燃料噴射マップを純粋にエコノミー運転モードのために開発し、又はおそらくはあらゆる車両運転状態において車両の加速が制限される既に周知の解決策に比べると、本開示の新しい解決策は著しい改善を示す。

この解決策はきわめて柔軟である。その唯一の修正が少なくとも一つの空燃比オフセット値を導入することに関連するだけであるので、そのオフセット値自体は、異なる車両、異なる運転者、異なる顧客あるいは類似のものに適合させるべく容易に変更できる。２つ、３つあるいはより多くのエコノミー運転モードを、更なる開発及びテストをほとんど行うこと無く実施することもできる。

この解決策は、パワーがないエンジンについて多くの場合に連想される印象を必然的に呼び起こすことなしに燃費を低減させる、効率的な省燃費エンジン設定を更に準備する。低い空燃比値は、通常は、エンジンに対する空気の質量流量が低い（ターボラグ、高いＥＧＲ流量、その他によって、利用可能な新気の量が少ない）時点で運転者が高いエンジン出力（高い燃料供給率）を所望したときに、発生するだけである。この状態は、一般的に、エンジンが過渡的な状態にある間に、すなわち大きくかつ急激なエンジン出力の変化が要求される状態の間に発生する。このエンジンは、エコノミー運転モードにおいて、結果的に、ほとんどの時間の間は従来の強いエンジンとして機能し、かつエンジンが一定の過渡的な状態にある間にエンジン出力を低減させるだけである。

本開示は、更に、請求項１１に記載の内燃機関の燃料噴射システムに関し、そのシステムは上述したものと同じ利益を示す。

更なる利益は、従属クレームの特徴のうちの一つあるいはいくつかを実行することより達成される。

この方法は、第１の運転モード、第２の運転モードあるいは第３の運転モードが選択されているか判定する段階、第１の一定値より大きい第２の一定値で第１の空燃比からオフセットした第３の空燃比を決定する段階、現在要求されている燃料供給率が結果として第３の空燃比より小さい空燃比になると共に第３の運転モードが選択されているときに、第３の空燃比に従ってエンジンの燃料噴射を制御する段階、を含む。第１の運転モードが標準的なデフォルト状態の運転モードに相当するのに対し、第２の運転モードは第１のエコノミー運転モードに相当し、かつ第３運転モードは基本エコノミー運転モードよりも厳しく設計された第２のエコノミー運転モード、すなわち結果として更に改良された燃費となる運転モードに相当し得る。

この方法は、少なくとも第２の予め定められた混合気マップを追加的にもたらし、少なくとも第１及び第２の混合気マップのそれぞれが予め定められた異なるエンジン運転状態に対応する段階、及び、少なくとも一つのエンジン作動パラメータ及び現在選択されている混合気マップに基づいて第１の空燃比を決定する段階、を含む。このエンジン制御装置システムには、例えば改善された排気後処理システム再生のために熱量が増加した運転状態、あるいは規制上のトルク低減誘導システムが最大限利用可能なエンジントルクの低下に至ることを回避するための低エミッション運転状態といった、いくつかの異なるエンジン運転状態をもたらすことができる。

この方法は、現在の空燃比が第１の空燃比の第１の一定範囲内にあると共に第１の運転モードが選択されているときに、エンジンに対する空気質量流量の一時的な増加を可能にするために少なくともＥＧＲバルブを制御する段階、現在の空燃比が第２の空燃比の第１の一定範囲内にあると共に第２の運転モードが選択されているときに、エンジンに対する空気質量流量の一時的な増加を可能にするために少なくともＥＧＲバルブを制御する段階、を含む。この構成は、燃料供給率を制限する必要性を低下させるのに役立ち、従って燃費を改善する機能だけではなく、エンジン出力パワーを維持するための手段にもなる。従って、このシステムは、燃料供給率リミッタを作動させる代わりに、最初にＥＧＲ流量を止めて結果的に新気の空気質量供給率を増加させることにより、瞬間的な高いトルク要求を解決するように努める。

本明細書において、使用する「混合気」という用語は、あらゆる時点における混合気に関連する定義のあらゆるタイプを包含するものと考えられる。それは一般的に「空燃比（ＡＦＲ）」という用語、すなわち空気の燃料に対する比率で定義される。従って低いＡＦＲはよりリッチな混合気を示し、高いＡＦＲはよりリーンな混合気を示す。しかしながら、混合気については、例えば単独での「混合気」、「空燃比（ＦＡＲ）」あるいはラムダといった、多くの他の用語が用いられる。ラムダ（λ）は、所与の混合気における実際の空燃比の理論空燃比に対する比率である。

本開示の詳細な説明において以下の図面を参照する。

図１は、本開示によるシステムの概略的な配置を示している。 図２は、本開示による方法を実施するための例示的なフローチャートを示している。 図３は、作動中のシステムのグラフ表示を示している。

本開示の様々な態様を添付の図面と共に以下に説明するが、類似の参照部号は類似の要素を示し、開示された態様の変形は示された実施形態には限定されず本開示の他の変形にも適用できる。

図１は、内燃機関、特にディーゼルエンジンの燃料噴射システムの配置図を示している。燃料噴射システムは、燃料噴射器２によって燃焼室内に噴射される燃料の量並びに各燃料噴射イベントのタイミングを制御する制御ユニット１を備えている。制御ユニット１はまた、排気ガス循環ＥＧＲバルブ３の作動を制御して、エンジンのＥＧＲ流量を制御できるようになっている。制御ユニット１は、主として現在のペダル位置４、現在のエンジン回転数５及び現在のエンジン負荷６に基づいて燃料噴射器２及びＥＧＲバルブを制御する。ペダル位置４及びエンジン回転数５は、適切なセンサによって容易に測定できる。エンジン負荷は、例えば駆動軸に適用した駆動トルクセンサによって測定できるが、それに代えてあるいはそれに加えて、現在のエンジン設定、例えば現在の空燃比及びエンジン負荷に基づいて計算することもできる。燃料噴射制御は、任意の従来のフィードバック制御装置あるいは類似の手段によって実施することができる。

ここで注目されることは、図１が、燃料噴射システムの極めて簡略化されたレイアウトを示していて、実施するシステムは、好ましくは、より分散化された複雑なレイアウトに構成され、例えば制御ユニット１は、例えば燃料噴射器制御部及びＥＧＲ制御部その他といった下位の制御ユニットに制御命令を送信するメイン制御ユニットにより実施される。更に制御ユニット１は、特にエンジン及び燃料噴射システムに関連する、例えば燃料ポンプといった、車両の図示されない部分あるいはサブシステムを制御するように構成できる。制御ユニット１はまた、燃料噴射システムの改善された制御のために、特にエンジン及び燃料噴射システムに関連する、車両の他の図示されないセンサ及びシステムからの入力信号を受信することができる。これらの開示された入力パラメータは、制御ユニットが依存し得るパラメータの例示的な選択を表しているにすぎない。

燃料噴射システムは、例えば熱量が増加した運転状態あるいは低エミッションな運転状態といった、少なくとも２つの異なるエンジン運転状態を追加的に有することができる。熱量が増加した運転状態は、周知のように、例えば排気後処理システムに未燃燃料を供給し、それによって、そこの温度を上昇させる追加の後期燃料噴射によって特徴付けることができる。低エミッションな運転状態は、エンジン出力パワーの低下を代償として、例えばＮＯｘ、ＣＯ２、ＣＯ、ＰＭあるいは類似のものといったエミッションのレベルが低くなる結果となりうる。そのようなエンジン運転状態は、一定の状態の間に制御ユニット１により選択されあるいは命令することができる。現在のエンジンの運転状態７は、主として運転者の介入がないエンジン制御装置によって、自動的に選択される。

燃料システムは、エンジンから放出される可視排気煙の量を制限するためのエンジン排気煙制限制御部を更に備える。煙制限制御部は、最小空燃比値に関するルックアップデータを有する少なくとも一つの最小空燃比マップ８を含んでいる。最小空燃比マップ８における最小空燃比値の各々は、例えばエンジン回転数及び／又はエンジン負荷といった、ある種のエンジン作動パラメータに関連付けられている。その結果、制御ユニット１は、あるエンジン回転数及びエンジン負荷について、個々の最小空燃比値を特定できる。最小空燃比マップ８は、一般に、例えばエンジン負荷といった各パラメータについて一組の空燃比データ点を含んでおり、かつマップ解像度が充分でない場合、制御ユニット１は、隣接する空燃比データ点を補間して各エンジン運転点について空燃比の値を特定する。煙制限制御部は、その後、特定された最小空燃比値を、特定された現在の空気質量流量９、燃料流量１０、エンジンにＥＧＲシステムが設けられていればＥＧＲ流量１１に基づいて算出された空燃比値と比較する。算出された空燃比値が特定された最小空燃比値より高いあるいは同じである限り、制御ユニット１は運転者によって、与えられた所望のエンジントルクに干渉することはなく、運転者が要求する燃料供給率に対応する燃料供給率を命令する。しかしながら、算出された空燃比値が特定された最小空燃比値より低い場合、制御ユニット１は、運転者により与えられた要求されたエンジントルクに従う燃料噴射を命令せず、代わりに燃料噴射率を制限する、すなわちエンジンから放出される過剰な可視排気煙を防止するべく特定された最小空燃比値を超えないように燃料供給を制限する。

燃料噴射システムは、少なくとも２つの異なる最小空燃比マップ８を更に含むことができ、それらのマップの各々は別個のエンジン運転状態に対応する。しかしながら、別個の最小空燃比マップ８の数は、コストと時間がかかる開発及びその更新を回避するために、好ましくは最小限に保たれる。

燃料噴射システムは、例えば通常運転モードあるいは燃料エコノミー運転モードといった所望のエンジン運転モードを決定するために、運転者が作動させ得る運転者入力セレクタ１２を含む。セレクタ１２は、任意の適切なタイプ、例えばプッシュボタン、ノブあるいはハンドルの形態の機械的なセレクタ、又はディスプレイ上のグラフィックイラストレーションの形態の電子的なセレクタとすることができ、少なくとも２つの異なる運転モード、すなわち少なくとも通常運転モード及びエコノミー運転モードから運転者が選択できるようにし、それによって、エコノミー運転モードは通常運転モードに比べ改良された燃費になる。制御ユニット１は、現在の空燃比値を連続的に監視すると共に、関連する最小空燃比マップ８から導き出される現在の最小空燃比値と比較する。制御ユニット１はまた、運転者入力セレクタ１２の選択に関する情報を受け取る。運転者入力セレクタ１２が通常運転モードにセットされたとき、制御ユニット１は前述したように従来通りに機能する。しかしながら、運転者入力セレクタ１２がエコノミー運転モードにセットされると直ちに、予め定められたオフセット値が第１の空燃比値に加算される。その結果、制御ユニット１は、排気煙レベルが高すぎるとみなされる場合だけでなく、燃料供給率をより高い空燃比値に制限することを開始し、すなわちシステムは燃料供給率を以前より大きい度合いに制限する。

ここで注目に値することは、燃料供給の制限が相対的に低い空燃比値において、発生するだけであるので、燃料の節約が主として過渡的な状態の間に発生することである。典型的な過渡的な状態は、運転者がアクセルペダルを急により大きく踏み込んだときであり、その挙動は要求駆動トルクが増加したより高いレベルに対応する。燃料供給率のこの速くかつ大きい増加は、特にターボ過給機の回転速度が最初は低く、空気吸入圧力の増大が適正レベルに達するためにいくらか時間がかかる場合に、算出される空燃比値が低下することに帰着する。過渡的な状態の外側で車両を運転するときに、ターボはかなりの程度まで必要な空気吸入圧力をもたらして高い空燃比値を確保するので、運転者が必ずしもエコノミー運転モードをパワーがなく応答性の悪いエンジンであると連想することにはならない。

最小空燃比マップ８において、特定される空燃比値に加算される予め定められたオフセット値は、エンジンエコノミー運転モードをもたらす高度に柔軟で、費用効果的かつ魅力的な解決策を可能にし、その解決策は実施が容易である。オフセット値の実際の加算は、多くの方法で実現できる。例えば、制御ユニット１が特定された空燃比値にオフセット値を加算できる。あるいはそれに代えて、制御ユニット１が用いる空燃比値を制御ユニット１に供給する中間ユニットにもたらすことができ、その中間ユニットは最小空燃比マップ８にアクセスすると共に運転者入力セレクタ１２の設定、エンジン回転数５及びエンジン負荷６に関する情報を受け取る。更に代りの方法によると、最小空燃比マップ８及び予め定められたオフセット値に基づいて追加の最小空燃比マップが生成され、その追加の最小空燃比マップの全体が最小空燃比マップ８に関してオフセットされる。次いで、制御ユニット１は、運転者入力セレクタ１２の現在の設定に基づいて使用する空燃比マップを選択するように構成される。

図２に示されている例示的な簡単かつ模式的なフローチャーと共に、方法及びシステムを以下に説明する。このフローチャートは１つの単一な制御シーケンスを示すものと解釈することができ、そのシーケンスは高いクロック速度で連続的に繰り返し実行されるように構成される。シーケンスは、例えば、エンジンのクランクシャフトの３６０度の回転に対応する各燃料噴射サイクルについて一回実行できる。

図２の開示された実施形態において、この方法の第１ステップ２１は、現在要求されている燃料供給率に基づいて結果として生じる空燃比を算出することを含んでいる。従って、このステップは、現在の空気質量流量、利用可能である場合は現在のＥＧＲ流量、現在要求されている燃料供給率に変換するための現在要求されている駆動トルクに関する情報を取得することが基本的に必要であり、引き続いてそれらのパラメータの結果として生じることが推定される空燃比を算出する。

第２ステップ２２においては、第１の予め定められた混合気マップに基づいて第１の空燃比ＡＦＲ１が決定される。第１の空燃比ＡＦＲ１は、通常、エンジン運転モードが選択されているときの最小許容空燃比を示す。使用する混合気マップは、煙制限制御部の最小空燃比マップ８に対応する。従って、第１の空燃比ＡＦＲ１は、例えば、現在のエンジン回転数及びエンジン負荷に関する情報を取得すると共に、それらのエンジンパラメータに対応する第１の空燃比ＡＦＲ１を特定することにより決定される。

第３ステップ２３においては、第１の空燃比ＡＦＲ１及び第１の一定オフセット値に基づいて第２の空燃比ＡＦＲ２が決定される。第２の空燃比ＡＦＲ２は、エコノミーエンジン運転モードが選択されるときの最小許容空燃比を示している。実施例として絶対値を取ると、現在のエンジン回転数及び負荷について第１の空燃比ＡＦＲ１が２０．０に決定され、例えば第１の一定オフセット値が１．０であると、次に第２の空燃比ＡＦＲ２は２１．０に決定される。エコノミー運転モードの最小空燃比値は、省燃費作用を達成するために、通常運転モードの最小空燃比値より常に大きい。

第４ステップ２４においては、第１あるいは第２の運転モード２５、２９、すなわち通常運転モードあるいはエコノミー運転モードが選択されているかどうかを確定するために、運転者入力セレクタ１２の設定が調べられる。第１の運転モード２５が選択されている場合、第１の比較ステップ２６は算出されて結果として生じる空燃比が第１の空燃比ＡＦＲ１より小さいことを示し、第１制限ステップ２７においては、あまりに高い可視煙エミッションレベルを防止するために燃料噴射の制限が実現される。この第１の制限は、最終的な空燃比が第１の空燃比ＡＦＲ１に等しくなるように燃料噴射を制御することにより実現される。しかしながら、第１の運転モード２５が選択される場合、第１の比較ステップ２６は算出されて結果として生じる空燃比が第１の空燃比ＡＦＲ１より大きいあるいは等しいことを示し、従って燃料噴射の制限は必要とされず、非制限ステップ２８においては燃料噴射レベルが現在要求されている燃料供給率に対応することが許容される。

同様に、ステップ２４において、第２の運転モード２９が選択されていると判定され、かつ算出された結果として生じる空燃比が第２の空燃比ＡＦＲ２より小さいことを第２の比較ステップ３０が示すと、あまりに高い可視煙エミッションレベルを防止する燃料噴射の制限が第２の限定ステップ３１において実現される。この第２の制限は、最終的な空燃比が第２の空燃比ＡＦＲ２に等しくなるように燃料噴射を制御することにより実現される。しかしながら、第２の運転モード２９が選択され、かつ算出されて結果として生じる空燃比が第２の空燃比ＡＦＲ２より大きいあるいは等しいことを第２の比較ステップ３０が示すと、燃料噴射の制限は必要とされず、非制限ステップ２８において、燃料噴射レベルが現在要求されている燃料供給率に対応することが許容される。

このフローチャートは、例示的な絶対値の観点から追加的に説明できる。算出されて結果として生じる空燃比は、例えば２０．５とすることができる。第１の運転モード２５が選択され、次いで算出されて結果として生じる空燃比２０．５が第１の空燃比ＡＦＲ１である２０．０より大きいと判定されると、結果として燃料供給の制限は制御ユニット１により指示されない。しかしながら、第２の運転モード、すなわちエコノミー運転モードが選択され、かつ算出されて結果として生じる空燃比２０．５が第２の空燃比ＡＦＲ２である２１．０より小さいと判定されると、結果として２１．０に等しい最終的な空燃比に達するように燃料供給が制限されて燃費の低減が可能になる。

ここで注目されることは、フローチャートの内部の順序及びステップの数は単にシステムの理論的なモデルを示すだけであり、現実には多くの別な方法で実施できることである。従って、このフローチャートは、多くのうちの１つの可能な実施形態とみなされるべきである。

追加の実施形態が、図３Ａ〜図３Ｃの図式的でかつ極めて簡略化された時間（ｔ）ダイアグラムに関連して開示されている。図３Ａは、アクセルペダルの位置に基づいて決定される車両運転者のトルク要求（Ｔ_ｒｅｑ）を示している。この運転者トルク要求は、時点ｔ_１、ｔ_３、ｔ_５のあたりでの３つのかなりインパルス状のトルク要求の増加と、それに続く時点ｔ_２、ｔ_４及びｔ_７のあたりでの大きさが等しいトルク要求のそれぞれの減少によって、特徴付けられる。

図３Ｂにおいては、第１の空燃比ＡＦＲ１が一点鎖線でプロットされ、かつ第２の空燃比ＡＦＲ２が破線でプロットされている。結果的に、これらのラインＡＦＲ１、ＡＦＲ２は最小許容エンジン空燃比レベルを定めており、それに応じてエンジン運転モードが選択される。第１の空燃比ＡＦＲ１は、前述したように、最小空燃比マップ８、現在のエンジン回転数及び現在のエンジン負荷に基づいて決定される。第２の空燃比ＡＦＲ２は、前述したように、単に第１の最小空燃比ＡＦＲ１を第１の一定値３４でオフセットしただけである。その第１の一定値３４は０．２〜４．０の範囲内、特に０．５〜２．０の範囲内にある。実線でプロットされているものは：煙制限制御部により課される如何なる燃料供給の制限なしに、制御ユニット１が運転者要求トルクに従って燃料噴射を命令する場合の、算出されて結果として生じる空燃比（ＡＦＲ_Ｃａｌｃ）、通常運転モード２５が選択され、かつ煙制限燃料供給制御がアクティブであるときの最終的な空燃比値（ＡＦＲ_Ｎｏｒｍ）、及び、エコノミー運転モード２９が選択されるときの最終的な空燃比値（ＡＦＲ_Ｅｃｏ）、である。

最後に、図３Ｃは、運転者入力セレクタ１２が通常運転モードにあるときに結果としてエンジンから生じるエンジントルク出力（Ｔ_ｏｕｔ）のプロット３２と、運転者入力セレクタ１２がエコノミー運転モード位置にあるときに結果としてエンジンから生じるエンジントルク出力（Ｔ_ｏｕｔ）のプロット３３とを示しており、それらのプロット３２、３３は少なくとも時点ｔ_６〜ｔ_７の間で互いにずれている。この偏差は、エンジンが運転されている運転モードに応じた、その時間の間におけるエンジントルク出力の違いを図示している。詳しくは、図３Ｃは、燃料エコノミー運転モードが選択されているときには、通常運転モードで運転されているエンジンに比較して、エンジンが相対的に大きい急激な運転者トルク要求に応じて低いエンジントルク出力を供給することを示している。燃料エコノミー運転モードにおける低いエンジン出力トルクの直接的な結果として、燃料消費量はその時間の間は減少する。

燃料エコノミー運転モードにおける低いエンジン出力トルクの理由は、図３Ｂにおいて、確認できる。第１のＡＦＲ_Ｃａｌｃを分析すると、時点ｔ_５〜ｔ_７の間の運転者トルク要求が著しいので、ＡＦＲ_ＣａｌｃがＡＦＲ１以下に低下することが明らかである。前述したように、煙制限制御部は、エンジンが通常運転モードにある状態では、エンジンへの燃料供給を制限し、最終的な空燃比値（ＡＦＲ_Ｎｏｒｍ）はＡＦＲ１の下に低下しない。代わりに、ＡＦＲ_ＣａｌｃがＡＦＲ１の下にある限り、ＡＦＲ_ＮｏｒｍがＡＦＲ１に追従するようにエンジンは制御される。ここで、それに代わってエンジンがエコノミー運転モードで運転される場合、ＡＦＲ_ＣａｌｃがＡＦＲ２の下を通過すると算出されるとすぐに、エンジンはＡＦＲ_ＥｃｏがＡＦＲ２に追従するように制御される。時点ｔ_６〜ｔ_７の範囲でエンジンがＡＦＲ_Ｎｏｒｍに代えてＡＦＲ_Ｅｃｏで運転されるという事実は、プロット３３で示すようにエンジン出力トルクが低くなることに帰着し、結果的に燃料消費量が低下する。

図３Ａ〜図３Ｃはまた、エコノミー運転モードのエンジンが、主として一定レベルを上回る過渡的な状態において、低いレベルの燃料を消費することを図示している。時点ｔ_１〜ｔ_２及びｔ_３〜ｔ_４のあたりの運転者トルク要求インパルスは、ＡＦＲ_ＣａｌｃがＡＦＲ１あるいはＡＦＲ２以下に低下するのに十分なだけ著しいものではない。

本開示の他の態様によると、運転者入力セレクタ１２の現在の設定に応じてＥＧＲバルブを制御できる。例えば現在の空燃比が第１の空燃比ＡＦＲ１の第１の一定範囲内にあると共に第１の運転モードが選択されているときには、ＥＧＲバルブ３を制御し、すなわち、少なくとも部分的に閉じてエンジンに対する新気の空気質量流量の一時的な増加を可能にする。これは、燃料供給の制限をできる限り防止することに役立ち得る。しかしながら、現在の空燃比が第２の空燃比ＡＦＲ２の第１の一定範囲内にあると共に第２の運転モードが選択されているときには、エンジンに対する新気の空気質量流量の一時的な増加を可能にするべくＥＧＲバルブ３を制御できる。従って、ＥＧＲバルブ３のこの特別な制御を起動させる空燃比の閾値は、運転者入力セレクタ１２の設定に依存する。第１の一定範囲は０．０〜１０．０という値、特に０．０〜５．０という値で定められる。

本システム及び本方法を、２つの異なる運転モードを含むものとして説明してきたが、更なる運転モードもまた利用可能である。運転者入力セレクタ１２は、２つ以上、例えば３つ、４つあるいはより多いセレクタ位置を含むことができる。第１の運転モードが通常運転モードに対応し得るときには、第２の運転モードは第１のエコノミー運転モードに対応することができ、かつ第３の運転モードは第２のエコノミー運転モードに対応することができ、かつ第２のエコノミー運転モードは第１のエコノミー運転モードより高い省燃費能力を可能にする。

請求の範囲に記載されている参照符号は、請求の範囲により保護される事項の範囲を制限するものとみなされるべきではなく、それらのただ一つの働きは請求の範囲をより容易に理解できるようにすることにある。

理解されるように、本開示は、全てが添付の請求の範囲の要旨から逸脱することなく、様々に明らかな観点において、変更できる。従って、その図面及び明細書は、本来は例示的なものであり、限定するためのものではないと考えられるべきである。

１ 制御ユニット
２ 燃料噴射器
３ ＥＧＲバルブ
４ ペダル位置
５ エンジン回転数
６ エンジン負荷
７ エンジン運転状態
８ 最小空燃比マップ
９ 空気質量流量
１０ 燃料流量
１１ ＥＧＲ流量
１２ 運転者入力セレクタ

Claims (22)

1. 少なくとも第１の運転モード及び第２の運転モードを有している内燃機関の燃料噴射を制御する方法であって、
   少なくとも第１の予め定められた混合気マップ（８）を準備する段階、
   前記第２の運転モードのために一定混合気マップオフセット値を準備する段階、
   少なくとも一つのエンジン運転パラメータと前記第１の予め定められた混合気マップ（８）とに基づいて第１の空燃比（ＡＦＲ１）を決定する段階、
   前記一定混合気マップオフセット値を前記第１の空燃比（ＡＦＲ１）に加算して第２の空燃比（ＡＦＲ２）を形成する段階、
   前記第１の運転モードあるいは前記第２の運転モードが選択されているかどうかを決定する段階、
   現在要求されている燃料供給率が結果として第１の空燃比（ＡＦＲ１）より小さい空燃比になると共に前記第１の運転モードが選択されているときに、前記第１の空燃比（ＡＦＲ１）に従ってエンジンの燃料噴射を制御する段階、
   あるいはそれに代えて、
   現在要求されている燃料供給率が結果として前記第２の空燃比（ＡＦＲ２）より小さい空燃比になるとと共に前記第２の運転モードが選択されているときに、前記第２の空燃比（ＡＦＲ２）に従ってエンジンの燃料噴射を制御する段階、
   を含む方法。
2. 前記少なくとも第１の予め定められた混合気マップ（８）が、排気ガススモークリミッタとして作動するように構成されている、請求項１に記載の方法。
3. 前記少なくとも第１の予め定められた混合気マップ（８）に、エンジン回転数（５）のある範囲及びエンジン負荷（６）状態のある範囲についての混合気データが設けられている、請求項１又は２に記載の方法。
4. 前記エンジンの第３の運転モードのために第２の一定混合気マップオフセット値を準備する段階、
   前記第１の運転モード、前記第２の運転モードあるいは前記第３の運転モードが選択されているか判定する段階、
   前記第１の一定混合気マップオフセット値（３４）より大きい前記第２の一定混合気マップオフセット値を前記第１の空燃比（ＡＦＲ１）に加えて、第３の空燃料比（ＡＦＲ３）を形成する段階、
   現在要求されている燃料供給率が結果として前記第３の空燃比（ＡＦＲ３）より小さい空燃比になると共に前記第３の運転モードが選択されているときに、前記第３の空燃比（ＡＦＲ３）に従ってエンジンの燃料噴射を制御する段階、
   を含む、請求項１乃至３のいずれかに記載の方法。
5. 前記第１の及び／又は第２の一定の混合気マップオフセット値（３４）が、０．２〜４．０の範囲内、特に０．５〜２．０の範囲内にある、請求項１乃至４のいずれかに記載の方法。
6. 少なくとも第２の予め定められた混合気マップであり、前記少なくとも第１の及び第２の混合気マップが異なる予め定められたエンジン運転状態に対応している第２の予め定められた混合気マップを、追加的に準備する段階、及び、
   少なくとも一つのエンジン運転パラメータ及び現在選択されている混合気マップに基づいて前記第１の空燃比（ＡＦＲ１）を決定する段階、
   を含む、請求項１乃至５のいずれかに記載の方法。
7. 現在の空燃比が前記第１の空燃比（ＡＦＲ１）の第１の一定範囲内にあると共に前記第１の運転モードが選択されているときに、前記エンジンに対する空気質量流量の一時的な増加を可能にするために少なくともＥＧＲバルブ（３）を制御する段階、及び、
   前記現在の空燃比が前記第２の空燃比（ＡＦＲ２）の前記第１の一定範囲内にあると共に前記第２の運転モードが選択されているときに、前記エンジンに対する空気質量流量の一時的な増加を可能にするために少なくとも前記ＥＧＲバルブ（３）を制御する段階、
   を含む、請求項１乃至６のいずれかに記載の方法。
8. 前記第１の一定範囲が０．０〜１０．０の値、特に０．０〜５．０の値により定められる、請求項７に記載の方法。
9. 特定の空燃比（ＡＦＲ１、ＡＦＲ２、ＡＦＲ３）に従ってエンジンの燃料噴射を制御することが、
   現在選択されている予め定められた混合気マップ、現在のエンジン負荷、現在のエンジン回転数、及び現在選択されている運転モードに基づいて最小許容空燃比を決定する段階、
   前記エンジンへ空気質量流量を連続的に監視する段階、
   前記最小許容空燃比及び前記空気質量流量に基づいて最大許容燃料供給率を決定する段階、
   現在要求されている燃料供給率が前記最大許容燃料供給率より大きい場合にエンジン燃料供給率を前記最大許容燃料供給率に制限する段階、
   を含む、請求項１乃至８のいずれかに記載の方法。
10. 前記現在要求されている燃料供給率が結果として前記第１の空燃比（ＡＦＲ１）より大きいあるいは等しい空燃比になると共に前記第１の運転モードが選択されているときに、現在要求されている燃料供給率に従ってエンジン燃料噴射を制御する段階、
    あるいはそれに代えて、
    前記現在要求されている燃料供給率が結果として前記第２の空燃比（ＡＦＲ２）より大きいあるいは等しい空燃比になると共に前記第２の運転モードが選択されているときに、現在要求されている燃料供給率に従ってエンジン燃料噴射を制御する段階、
    を含む、請求項１乃至９のいずれかに記載の方法。
11. 内燃機関の燃料噴射システムであって、
    前記燃料噴射システムは制御ユニット（１）と少なくとも第１の予め定められた混合気マップ（８）とを備え、
    前記燃料噴射システムは、少なくとも第１の運転モードと第２の運転モードとの間で選択できるように構成された運転者入力セレクタ（１２）を備え、
    前記システムは、前記第２の運転モードのための第１の一定混合気マップオフセット値を備え、
    前記制御ユニット（１）は、
    少なくとも一つのエンジン運転パラメータと前記少なくとも第１の予め定められた混合気マップ（８）とに基づいて第１の空燃比（ＡＦＲ１）を決定し、
    前記第１の一定混合気マップオフセット値（３４）を前記第１の空燃比（ＡＦＲ１）に加えることにより第２の空燃比（ＡＦＲ２）を決定し、
    現在要求されている燃料供給率が結果として前記第１の空燃比（ＡＦＲ１）より小さい空燃比になると共に前記第１の運転モードが選択されているときに、前記第１の空燃比（ＡＦＲ１）に従ってエンジンの燃料噴射を制御し、
    あるいはそれに代えて、
    現在要求されている燃料供給率が結果として前記第２の空燃比（ＡＦＲ２）より小さい空燃比になると共に前記第２の運転モードが選択されているときに、前記第２の空燃比（ＡＦＲ２）に従ってエンジンの燃料噴射を制御する、
    ように構成されている燃料噴射システム。
12. 前記少なくとも第１の予め定められた混合気マップ（８）が、排気ガススモークリミッタとして作動するように構成されている、請求項１１に記載の燃料噴射システム。
13. 前記少なくとも第１の予め定められた混合気マップ（８）に、エンジン回転数（５）のある範囲及びエンジン負荷（６）状態のある範囲についての混合気データが設けられている、請求項１１又は１２に記載の燃料噴射システム。
14. 前記運転者入力セレクタ（１２）は少なくとも第１の運転モード、第２の運転モード及び第３の運転モードの間で選択できるように構成されており、
    前記システムは、前記第３の運転モードのための第２の一定混合気マップオフセット値を備えており、
    前記制御ユニットは、
    前記第１の一定混合気マップオフセット値（３４）より大きい前記第２の一定混合気マップオフセット値を前記第１の空燃比（ＡＦＲ１）に加えることにより、第３の空燃比（ＡＦＲ３）を決定し、
    前記現在要求されている燃料供給率が結果として前記第３の空燃比（ＡＦＲ３）より小さい空燃比になると共に前記第３の運転モードが選択されているときに、前記第３の空燃比（ＡＦＲ３）に従ってエンジンの燃料噴射を制御する、
    ように構成されている、請求項１１乃至１３のいずれかに記載の燃料噴射システム。
15. 前記第１の及び／又は第２の一定混合気マップオフセット値が、０．２〜４．０の範囲内、特に０．５〜２．０の範囲内にある、請求項１１乃至１４のいずれかに記載の燃料噴射システム。
16. 前記燃料噴射システムが少なくとも第２の予め定められた混合気マップを追加的に備えていて、
    前記少なくとも第１及び第２の混合気マップのそれぞれが、異なる予め定められたエンジン運転状態に対応しており、
    前記制御ユニットは、少なくとも一つのエンジン運転パラメータと現在選択されている混合気マップにと基づいて前記第１の空燃比（ＡＦＲ１）を決定するように構成されている、請求項１１乃至１５のいずれかに記載の燃料噴射システム。
17. 前記制御ユニットが、
    現在の空燃比が前記第１の空燃比（ＡＦＲ１）の第１の一定の範囲内にあって前記第１の運転モードが選択されているときに、前記エンジンに対する空気質量流量の一時的な増加を可能にするために少なくともＥＧＲバルブ（３）を制御し、
    前記現在の空燃比が前記第２の空燃比（ＡＦＲ２）の第１の一定範囲内にあると共に前記第２の運転モードが選択されているときに、前記エンジンに対する空気質量流量の一時的な増加を可能にするために少なくとも前記ＥＧＲバルブ（３）を制御する、
    ように構成されている、請求項１１乃至１６のいずれかに記載の燃料噴射システム。
18. 前記第１の一定範囲が０．０〜１０．０の値、特に０．０〜５．０の値により定められる、請求項１７に記載の燃料噴射システム。
19. 前記制御ユニット（１）は、
    特定の空燃比（ＡＦＲ１、ＡＦＲ２、ＡＦＲ３）に従ってエンジンの燃料噴射を制御するべく、
    現在選択されている予め定められた混合気マップ、現在のエンジン負荷、現在のエンジン回転数、及び現在選択されている運転モードに基づいて最小許容空燃比を決定し、
    前記エンジンに対する空気質量流量を連続的に監視し、
    前記最小許容空燃比及び前記空気質量流量に基づいて最大許容燃料供給率を決定し、
    現在要求されている燃料供給率が前記最大許容燃料供給率より大きい場合に、エンジン燃料供給率を前記最大許容燃料供給率に制限する、
    ように構成されている、請求項１１乃至１８のいずれかに記載の燃料噴射システム。
20. 計算機プログラムであって、前記プログラムがコンピュータ上で実行されるときに、請求項１乃至１０のいずれかに記載のあらゆるステップを実行するためのプログラムコード手段を含んでいる計算機プログラム。
21. コンピュータプログラム製品であって、前記プログラム製品がコンピュータ上で実行されるときに請求項１乃至１０のいずれかに記載されたあらゆるステップを実行するための、コンピュータ可読媒体に記憶されたプログラムコード手段を含む、コンピュータプログラム製品。
22. 内燃機関の燃料噴射制御方法を実施するためのコンピュータシステムであって、
    前記方法が、
    少なくとも第１の予め定められた混合気マップ（８）を準備する段階、
    前記エンジンの少なくとも第１の運転モードと第２の運転モードとの間の選択を可能にする運転モードセレクタを準備する段階、
    前記第２の運転モードのために一定混合気マップオフセット値を準備する段階、少なくとも一つのエンジン運転パラメータと前記第１の予め定められた混合気マップ（８）とに基づいて第１の空燃比（ＡＦＲ１）を決定する段階、
    前記一定混合気マップオフセット値を前記第１の空燃比（ＡＦＲ１）に加算して第２の空燃比（ＡＦＲ２）を形成する段階、
    現在要求されている燃料供給率が結果として前記第１の空燃比（ＡＦＲ１）より小さい空燃比になると共に前記第１の運転モードが選択されているときに、前記第１の空燃比（ＡＦＲ１）に従ってエンジンの燃料噴射を制御する段階、
    あるいはそれに代えて、
    現在要求されている燃料供給率が結果として前記第２の空燃比（ＡＦＲ２）より小さい空燃比になると共に前記第２の運転モードが選択されているときに、前記第２の空燃比（ＡＦＲ２）に従ってエンジンの燃料噴射を制御する段階、
    を含んでいるコンピュータシステム。

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