JPH07301136A - 内燃機関の制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内燃機関の運転特性を最適化させる方法と装
置を提供する。 【構成】 全負荷領域において発生される逆流４００を
抑制するために、逆流の発生する時点Ｔ0が求められ、
この時点で絞り弁が閉じる方向に移動されて逆流が減少
される（４０２）。このように内燃機関に供給される空
気流量が所定の運転状態において逆流の発生に応じて規
則的に調節される。それにより所定回転数領域でのトル
クの落ち込みを減少させることが可能になる。また、こ
のようなエンジンに同期した空気量の調節は、アイドリ
ング回転数制御で吸気弁の開放に同期して行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の内燃機関の制御
方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】現代の内燃機関の制御システムでは、噴
射すべき燃料量は内燃機関によって吸入される空気流量
に基づいて定められ、その空気流量は運転者により絞り
弁を機械的および／または電気的な方法で制御すること
により設定される。運転者の要求に従って空気流量を調
節する場合、内燃機関の規則的な繰返し動作（クロック
的な動作）は度外視され、運転者の要求が変わらない場
合には絞り弁は所定の位置に保持される。しかし、この
従来の制御システムを搭載した内燃機関では種々の運転
領域において運転特性は良好でなく、また制御および／
または使用構成部材に関して大きなコストが要求され
る。

【０００３】これは、例えば、所定の条件下で所定の回
転数領域において落ち込みが見られる全負荷領域でのエ
ンジンから発生されるトルク特性であり、また集中噴射
システムにおける混合気形成の効率であり、この効率
は、設定された絞り弁に燃料が噴射されるために特に下
方の負荷領域での空気流量の減少並びに絞り弁の濡れに
より混合が良好でなくなることにより悪くなってしま
う。また同期変動の補正並びに量的に僅かの排ガス組成
の変動などの他のシリンダ固有の効果があり、これは膨
大な制御プログラムに基づいて燃料計量および／または
点火に作用することによって補正しなければならない。
更に、アイドリング制御では、主絞り弁を介した閉ルー
プ制御時の必要な精度により高分解能の位置センサを使
用しなければならない。これらの問題が個々にあるいは
組み合わさって発生する。

【０００４】ＥＰ−Ａ１１９３７７（ＵＳ−ＰＳ４５７
１９９０）からは、空気流量センサから出力される信号
の反転する点に基づいて吸気管内の空気の逆流が増加し
た領域を検出することが知られている。

【０００５】ＤＥ−ＯＳ３３３６０２８（ＵＳ−ＰＳ４
６８８５３５）からはエンジンの回転円滑度を向上させ
る手段が知られており、そこではクランク軸角度信号に
基づいてシリンダの同期が検査され、ずれを有するシリ
ンダがあればそれが検出され、燃料計量に作用すること
によって同期を回復させている。

【０００６】ＵＳ−ＰＳ４４５２２００からは主絞り弁
の位置制御を有するアイドリング制御が知られている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、内燃
機関の運転特性を最適化させる内燃機関の制御方法及び
装置を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この課題は、少なくとも
部分領域において有効な電気的な内燃機関への空気供給
の調節が行なわれ、この空気供給の調節が少なくとも部
分領域において内燃機関における諸プロセスに対して選
択可能な時間的関係で行われる構成により解決される。

【０００９】また、本発明装置では、内燃機関への空気
供給を制御する手段を有し、この手段が少なくとも部分
領域において空気供給が内燃機関に同期して行われるよ
うに構成されている。

【００１０】その場合、少なくとも部分領域において有
効な電気的な内燃機関への空気供給調節装置が設けら
れ、この調節装置が好ましくは各シリンダに関連したア
クチュエータを有し、更に少なくとも部分領域において
内燃機関に同期して空気供給を調節する制御手段が設け
られる。

【００１１】

【作用】本発明実施例では、内燃機関への空気供給の調
節が電気的に調節可能な絞り弁を介して行われ、その調
節が少なくとも部分領域において内燃機関の動作に同期
してクロック的に（規則的な繰返し動作で）行われる。
具体的には、全負荷領域で空気の逆流が発生する場合、
絞り弁は逆流領域ではこの領域外での調節に比較して閉
じる方向へ作動される。また、絞り弁の駆動は負荷／回
転数マップに基づいてクランク軸角に関連して行なわれ
るか、あるいは空気供給を特徴づける信号に基づいて空
気流の反転する点を求めて行われる。

【００１２】本発明の実施例では、アイドリング回転数
を閉ループ制御するアイドリング領域において絞り弁
は、シリンダの吸気弁が開放する領域では第１の位置か
ら第２の位置の方向に制御されるように、作動される。

【００１３】また、本発明の実施例では、集中噴射シス
テムの場合、絞り弁は運転者の要求が不変である場合少
なくとも下方の負荷領域で噴射弁が開放する領域におい
て開放方向へ制御される。

【００１４】更に、本発明の実施例の場合、絞り弁は、
小さい変動を補償しかつ正確に空気計量するために空気
供給の調節がシリンダ個々に行われるように、作動され
る。

【００１５】又、本発明の実施例では、同期変動時、同
期していない１つあるいは複数のシリンダの吸気行程の
間に絞り弁の駆動が行われ同期が形成される。

【００１６】このようにして、本発明の構成によれば、
空気計量と内燃機関が互いに同期化されるので、エンジ
ンの運転特性が著しく改良される。

【００１７】特に全負荷領域において空気供給を調節す
るアクチュエータをクロック的に駆動することによって
空気の逆流成分を減少させ、それによって得られる最大
出力を増大させることができる。特に、吸気路内の空気
脈動の全負荷共振の領域において同期化を行なうと、効
果的である。

【００１８】さらに特別な効果は、特に全負荷領域にお
いて、空気流をシリンダを選択して調節することによっ
て得られる。それによって混合気分布が改良されること
により内燃機関のノッキング傾向に関して改良が行わ
れ、さらにすべてのシリンダに対して空気供給が等しく
分布するように調節することによってエンジンの回転円
滑度とすべてのシリンダの同期が改良され、かつ／また
は問題のあるシリンダのシリンダヘッド温度を減少させ
ることができる。

【００１９】一般に見て、本発明構成によってシリンダ
個々に必要な空気量を極めて正確に計量することがで
き、かつ空気をシリンダ個々に調節することを介して、
例えば排ガス組成の小さい変動を補償することができ
る。

【００２０】燃料と空気の混合およびこの混合気の分配
は、集中噴射システムで噴射弁が開放する領域において
絞り弁をクロック的に開放することによって空気計量と
エンジンを同期させる本発明の構成により、特に下方の
負荷領域において効果的に改良される。

【００２１】さらに本発明の構成により、アイドリング
閉ループ制御の領域において、アイドリング閉ループ制
御の質を損なうことなく、絞り弁位置センサの角度分解
能を減少させることができる。

【００２２】好ましくは各シリンダについて個別の絞り
弁を使用する場合に、本発明構成は特に意味がある。そ
れによって大きさが減少されることにより小型で高速な
サーボモータの使用が可能になる。さらに絞り損失が減
少され、管壁の濡れが減少され、また個別の弁をシリン
ダ個々にエンジンと同期して制御することによって吸気
弁及び／あるいは排気弁の開度を調節する複雑なカム軸
制御を省くことができる。上述の利点は個別弁を使用す
ることによって同様に得ることができる。

【００２３】他の利点は、以下に述べる実施例の説明と
従属請求項から明らかにされる。

【００２４】

【実施例】以下、図面に示す実施例を用いて本発明を詳
細に説明する。

【００２５】本発明の基本的な考え方は、内燃機関の少
なくとも所定の運転領域において好ましくは電気的に制
御可能な絞り弁を介して空気供給を内燃機関の動作（モ
ード）に同期させて調節することにある。図１には好ま
しい実施例として本発明の考えを実施するエンジン制御
システムの概観的なブロック回路図が図示されている。

【００２６】図１には４つのシリンダ１２、１４、１６
および１８を有するエンジン１０が示されている。各シ
リンダは吸気弁（例えば１２ａ〜１８ａ）と排気弁（例
えば１２ｂ〜１８ｂ）を有する。さらにエンジン１０に
はクランク軸２０が設けられており、このクランク軸に
はエンジン回転数を検出してそれぞれのシリンダの動作
行程（膨張行程等）を検出する測定装置２２、好ましく
はセグメントセンサが取り付けられている。クランク軸
の測定装置の代わりに、あるいはそれに加えてエンジン
の不図示のカム軸に設けた測定装置を使用することも可
能である。

【００２７】各シリンダには、吸気管３４が連通するマ
ニホールド３２から出ているいわゆる連絡管２４〜３０
を介して空気／燃料混合気が供給される。マルチポイン
ト噴射装置の場合には各連絡管に関連して各シリンダに
燃料を計量する噴射弁３６〜４２が設けられている。さ
らにエンジン１０は排気系４４を有する。

【００２８】エンジン１０の吸気系３４には空気流量
（質量ないし体積流量）センサ４６、例えば熱薄膜式空
気流量センサ、熱線式空気流量センサなど並びにエンジ
ン１０へ供給される空気を制御する絞り弁４８が配置さ
れている。その場合に絞り弁４８は機械的な結合部５０
を介して電動モータ５２と結合されており、この電動モ
ータは導線５６と５８を介して駆動回路５４により給電
される。さらに絞り弁４８にはその位置を検出する位置
センサ６０が設けられている。

【００２９】集中噴射のばあいには、吸気系３４の領域
で絞り弁４８のエンジンとは反対の側にすべてのシリン
ダへ燃料を計量する噴射弁６２が配置されている。

【００３０】さらに、エンジンないし車両の他の運転パ
ラメータを検出する測定装置６４〜６６が設けられてい
る。

【００３１】さらに図１には以下の入力線を有する電子
制御装置６８が図示されいる。制御装置６８は、第１の
入力線７０により測定装置２２と接続され、第２の入力
線７２により位置センサ６０と、また第３の入力線７４
により空気流量センサ４６と、更に他の入力線７６〜７
８により測定装置６４〜６６と接続される。制御機能を
実行するために制御装置６８は多数の出力線を有し、そ
のうち以下のものが図１に示されている。出力線８０、
８２、８４および８６により制御装置６８は噴射弁３６
〜４２と接続される。出力線８８と９０により制御装置
６８は、電動モータ５２を両移動方向に制御するドライ
バ回路５４と接続される。あるいは集中噴射装置の場合
に、導線８０〜８６の代わりに出力線９２が設けられ、
それによって噴射弁６２が駆動される。

【００３２】さらに制御装置６８は、点火調節、トラン
スミッション制御などに関連する機能を実行することが
できるが、それについては以下では説明しない。

【００３３】制御装置６８は、公知の方法で燃料計量制
御を行ない、また例えばアイドリング閉ループ制御、電
子アクセルペダルシステム、トラクションコントロール
／エンジン制動トルク制御あるいは車速制御において絞
り弁４８の調節を行なう。

【００３４】これら全ての使用例に共通なことは、絞り
弁４８が制御装置６８で実行される所定の制御プログラ
ムに従って、エンジン１０の動作とは全く関係なく、特
に個々のシリンダの各動作行程とは関係なく調節される
ことである。それによって冒頭で述べた良好でない特性
がもたらされる。従って本発明によれば、絞り弁４８を
次のように、すなわち内燃機関への空気計量が少なくと
もある運転状態において内燃機関１０の動作に同期する
ように駆動することが提案されており、それによって多
数の応用領域において内燃機関の制御を最適にすること
ができる。

【００３５】図２と３には全負荷領域における全負荷共
振での従来の制御システムの問題点が図示されている。
図２においては水平に時間、垂直に空気流量センサ４６
の信号とクランク軸センサ２２の信号が記載されてい
る。図２に記載された信号特性は冒頭で述べた従来技術
から知られている。その場合に空気流の信号１００はク
ランク軸信号１０２の１周期の範囲内で２つの最大値を
有し、その場合に時間的に遅い方の最大値が吸気系にお
ける共振現象に基づく吸気管内の空気の逆流を表す。空
気の逆流はエンジンの吸気系の共振時に発生し、特定の
回転数に関しては出力を増大するために望ましいもので
ある。

【００３６】極端な場合には逆流の割合はエンジン方向
へ行く流れの８０％にまでなることがある。それによっ
てシリンダの空気吸入量が減少し、従って出力が減少す
る。すなわち特定の内燃機関においては最大のエンジン
出力は絞り弁が完全に開放している場合（９７９ｍｂａ
ｒ吸気圧）ではなく、それより下になる（９５９ｍｂａ
ｒ）。その場合に逆流の高さと位置は回転数および負荷
に関係する。このことが図３に示す線図によって示され
ており、同図において水平に回転数、垂直にエンジンの
トルクが記載されている。その場合に特性曲線２００は
全負荷時（絞り弁完全に開放）の回転数に関係するトル
ク特性を示し、一方点線で示す特性曲線２０２はより低
い負荷領域における回転数に関係するトルク特性を示し
ている。その場合に注目されるのは、１５００から２０
００回転／分の回転数領域において全負荷特性曲線２０
０のトルクが特性曲線２０２のトルクに比べて小さいこ
とである。それによって全負荷領域において望ましくな
い出力の落ち込みがもたらされる。

【００３７】これは本発明によれば絞り弁をエンジンと
同期して駆動することによって防止され、それによって
空気流はクランク軸角度に対して逆流の領域で絞られ
る。逆流が阻止され、かつ全負荷時、１５００から２０
００回転／分の領域におけるシリンダの吸入空気量、即
ちトルクないし出力が増大される。

【００３８】原理的な方法が図４に図示されている。な
お図４（ａ）はクランク軸信号の時間に対する特性を示
し、図４（ｂ）は絞り弁駆動信号の時間に対する特性を
示し、図４（ｃ）は絞り弁角度の時間に対する特性を示
し、かつ図４（ｄ）は結果として得られる吸気管内の空
気流の時間に対する特性を表している。

【００３９】図４（ａ）にはクランク軸セグメントセン
サのエンジンに同期した矩形信号が図示されている。逆
流はクランク軸位置に対して定まった時間的な関係を有
するという図２から導き出された認識に基づいて、図４
（ｂ）に示すように、クロック的に（規則的な繰返し動
作で）駆動されて絞り弁は逆流の領域で閉鎖方向に駆動
される。その場合に閉鎖移動量は、運転パラメータに従
って選択され、閉鎖移動の開始と終了はクランク軸に同
期して、あるいは空気流量信号に基づいて行われる。絞
り弁の閉鎖移動によって逆流が阻止され、逆流の割合が
少なくとも減少されるので、シリンダのそれぞれの行程
に対する吸入空気量はそれに応じて増大される。図４
（ｂ）に示すように行われた駆動に基づいて図４（ｃ）
に示すように絞り弁の位置がサイン形状に変化すること
により、図４（ｄ）に概略図示するような空気流の特性
が得られ、逆流成分がほぼ回避されている。この場合に
おいてトルク特性は重要な回転数領域において図３に点
線で示すカーブにほぼ一致する。この手段によってエン
ジンの運転特性は全負荷領域において出力が増大される
ことにより顕著に改良される。

【００４０】要約すると、本発明の構成は絞り弁位置を
エンジンに同期させて変調することにあって、この変調
により絞り弁は運転者により設定された絞り弁位置に基
づいて逆流が予測される領域において所定量だけ閉鎖さ
れる。

【００４１】図５には、回転数と負荷マップを介してク
ランク軸に関連して絞り弁をエンジンに同期してクロッ
ク的に駆動するためのフローチャートが示されている。

【００４２】例えば約１ミリ秒の時間間隔で、あるいは
１°のクランク軸間隔で実行されるプログラム部分の開
始後に、第１の判断ステップ３００において１からゼロ
レベルへのクランク軸信号の立ち下がり端が検出された
かどうかが調べられる。これによってプログラム部分を
続行するために割り込みが作動される。クランク軸信号
の立ち下がり端の検出に続くステップ３０２において回
転数ｎm、負荷、絞り弁角度αおよび吸気管圧力Ｐｓの
測定値が読み込まれ、回転数／負荷マップを用いて内燃
機関の運転状態が逆流を予測させる運転状態であるかど
うかが検出される（上述のエンジンタイプの場合には、
例えば全負荷で回転数が１５００から２０００回転／
分）。その場合には逆流フラグＦＦＲＳが１にセットさ
れ、続くステップ３０４においてこのフラグがセットさ
れているかどうかが調べられる。そうである場合には、
逆流が予測され、後述する本発明の絞り弁制御が実施さ
れる。

【００４３】逆の場合にはステップ３００における立ち
下がり端の否定の場合と同様に下方に記載されたステッ
プ３０８へ進む。

【００４４】しかし逆流が予測される場合には、ステッ
プ３０６において絞り弁の駆動パラメータが求められ
る。駆動パラメータは駆動信号を定めるためのパラメー
タである。好ましい実施例においてはクランク軸に同期
した開始時点Ｔ0ないし開始クランク軸角度αKW0、並び
に本発明による空気計量の変更が行われる駆動期間Δｔ
あるいはΔαKWが求められる。

【００４５】駆動信号パラメータは逆流自体と同様にエ
ンジン回転数に関係し、また吸気管圧、絞り弁位置、大
気圧などの外乱量に関係する。これらのパラメータはス
テップ３０６において例えば特性値マップから読み出さ
れる。絞り弁の駆動期間は、同様に回転数および上述の
外乱量の関数である逆流の幅に関係する。駆動期間のパ
ラメータとしてそれぞれ実行形態に応じて所定の期間あ
るいは所定のクランク角度範囲とすることができる。こ
の駆動信号パラメータもマップを用いて求めることがで
きる。

【００４６】さらにステップ３０６において、与えられ
た状況の元で絞り弁を閉じる方向へ最大に変位させる角
度量ΔαDKが定められる。この量は好ましい実施例にお
いては定まった値とすることができ、他の実施例におい
ては上述の運転パラメータに従ってマップから読み出す
こともできる。さらにカウンタあるいはクランク軸基準
角がゼロにセットされ、ステップ３００と３０４で否定
の答になった場合と同様にステップ３０８へ進む。

【００４７】駆動信号パラメータは、好ましい実施例に
おいては、絞り弁の閉鎖移動が図２に示す逆流の信号波
形に追従するように行われ（ステップ３１２も参照）、
最終的には逆流が理想的には完全にあるいは部分的に抑
圧されるように決定される。この関連において絞り弁を
最大に変位させる角度が求められる。これは、与えられ
た運転状況の元では逆流の最大値あるいは部分値にほぼ
対応する。他の実施例においては絞り弁の波状の運動が
もたらされ、それにより逆流がほぼ阻止されるように、
各駆動パラメータを簡略化して設定することもできる。

【００４８】一般的に、逆流の前にすでに減少が行わ
れ、出力に関して効果を得ることができる。これは絞り
弁と噴射弁との間の空間的な距離によるものである。

【００４９】ステップ３０８においては逆流を示すフラ
グＦＦＲＳが改めて調べられる。それがセットされてい
る場合には、判断ステップ３１０へ進み、そうでない場
合にはプログラム部分が終了されて、所定の時間間隔で
繰り返される。

【００５０】判断ステップ３０８において、予測される
逆流を示すフラグがセットされていることが検出された
場合には、ステップ３１０において連動しているカウン
タ値、すなわち信号端の変化から経過した時間Ｔないし
はその点から通過したクランク軸角度αKWがステップ３
０６において絞り弁を駆動するために求められた開始時
間Ｔ0ないし開始角度値αKW0より大きいかどうかが調べ
られる。そうでない場合には、まだ絞り弁の駆動を行う
ことはできず、プログラム部分が所定の時間に繰り返さ
れる。

【００５１】絞り弁の駆動開始時点に達した場合には、
ステップ３１０に続くステップ３１２においてステップ
３０６で定められたパラメータに従って絞り弁が駆動さ
れる。その場合に例えば絞り弁駆動信号あるいは絞り弁
位置目標値は、所与の運転状況下で逆流の信号波形に近
似された位置変化の特性をもたらす時間関数あるいはク
ランク軸角関数に従って変更されるので、逆流は著しく
減少する。

【００５２】続く判断ステップ３１４において、カウン
タ値ないしは角度値がステップ３０６で定められた駆動
終了と等しいかあるいはそれより大きいかどうかが調べ
られる。そうでない場合には、所定の時間にプログラム
部分が繰り返され、絞り弁の駆動が維持される。しかし
駆動終了に達しているか、ないしは過ぎている場合に
は、ステップ３１６において駆動に関するフラグがゼロ
にセットされて、絞り弁の駆動が再び元の値（電子エン
ジン出力制御の場合）ないしはゼロにセットされ（運転
者による機械的な出力制御の場合）、プログラム部分が
繰り返される。それによって遅くとも次の逆流領域間に
は絞り弁が新たに駆動される。

【００５３】図５に示された、回転数／負荷マップを用
いてクランク軸角度に関連して絞り弁を駆動する方法の
代わりに、本発明方法を空気流量信号（あるいは吸気圧
信号）を評価することによっても実施することができ
る。これを以下において図６、７および８を用いて説明
する。

【００５４】図６を用いて従来技術から知られた空気信
号の評価ないし分析を簡単に説明する。図６の（ａ）に
おいては逆流があり絞り弁が調節されない場合（４０
０）と絞り弁が調節される場合（４０２）の空気体積流
量ないし空気質量流量あるいは圧力信号の波形が時間に
関して示されている。図６（ｂ）にはクランク軸信号が
記載されている。

【００５５】時点ｔ＝０においてクランク軸信号の正の
レベルから負のレベルへの変化が発生する。図示の信号
を調べることにより、いわゆる反転点Ｔ０が時間ｔ１、
ｔ２およびｔ３における信号値の補間から求められ、ま
た点Ｔ１（＝Ｔ０＋Δｔ）が時点ｔ４、ｔ５およびｔ６
における信号値から遡って、すなわちすでに先行してい
る逆流から求められる。運転者の対応する要求によって
絞り弁位置が急激に変化した場合には、好ましい実施例
においてはＴ１は例えば絞り弁角度の時間微分に基づい
て補正される。というのはエンジンは実際の脈動時以前
に比較して逆流特性が少し変化した異る運転領域で動作
するからである。

【００５６】このようにして時間ｔａとｔｂ間で絞り弁
を閉じる方向に移動させる逆流領域を求めることができ
る。その場合に重要なことは、測定素子を通る空気流が
保証されるように、絞り弁の戻りが調節され、絞り弁が
移動されることである。時点Ｔ１から絞り弁は全開の値
に、ないしは運転者の要求に応じた値に開放され、一
方、Ｔ１がＴ０より大きい場合に時点Ｔ０で閉鎖移動が
開始される。本発明方法をさらに実施するためには絞り
弁の調節時逆方向にある程度の流れを残すことも必要で
ある。

【００５７】図７と８は、この方法に基づいて絞り弁調
節を実施する好ましい実施例を示すフローチャート図で
ある。

【００５８】プログラム部分の開始後に第１の判断ステ
ップ５００において予測される逆流に関するフラグＦＦ
ＲＳが調べられる。これがセットされている場合には
（フラグは図５を用いて説明したようにクランク軸信号
端の変化と種々の運転パラメータの評価によってセット
される）、ステップ５０１において上述の値Ｔ０と図５
を用いて説明した絞り弁角度変化量Δが求められ、Ｔ１
が読み込まれ、ステップ５０２において、空気信号の上
述の評価によって逆の関係が発生したが、すなわち時点
Ｔ０に達したかどうかが調べられる。そうでない場合に
は、判断ステップ５０４において、クランク軸信号端の
変化後の時間が、上述のようにして求められた時点Ｔ１
より大きいかどうかが調べられる。

【００５９】そうでない場合には、ステップ５００にお
いてフラグがセットされていない場合と同様にプログラ
ム部分が所定の時間（１ミリ秒ないし１°のクランク軸
角間隔）で繰り返される。ステップ５０４において、時
間が前の脈動に基づく時間Ｔ１より大きいことが検出さ
れた場合には、ステップ５０６においてフラグＦＦＲＳ
がゼロにセットされ、全負荷領域における絞り弁位置の
目標値が最大値にセットされ、その他の場合には必要に
応じて運転者の要求に基づいて求められた値にセットさ
れ、ないしは操作信号を予め設定された値を介して開ル
ープ制御する場合にはゼロにセットされ、その後プログ
ラム部分が所定の時間に繰り返される。

【００６０】ステップ５０２において、逆の関係が存在
すると、すなわち時点Ｔ０に達したことが検出された場
合には、それに連続する判断ステップ５０８において逆
流の絶対値が所定の第１のしきい値より大きいかどうか
が調べられる。そうでない場合には、図８に示すように
進んで、その後所定の時間にプログラム部分が繰り返さ
れる。

【００６１】逆流の絶対値が第１のしきい値より大きい
場合には、それに続くステップ５１０において絞り弁角
度αが所定量Δ１だけ減少されるので、少なくとも逆方
向の残流は後述する第２のしきい値の範囲に留まり、そ
の後プログラム部分が終了される。

【００６２】ステップ５０８で空気流の絶対値が第１の
しきい値以下に低下した場合には、図８に示すようにそ
れに続くステップ６００において空気流の絶対値が第１
のしきい値に比べて小さい第２のしきい値と比較され
る。絶対値がこの第２のしきい値を下回っていない場合
には、プログラム部分が繰り返され、すなわち絞り弁角
度が減少している場合にはその減少が維持され、一方第
２のしきい値を下回った場合にはステップ６０２に示す
ように絞り弁を所定量Δ２だけ開放し、その後プログラ
ム部分が終了される。

【００６３】上述の方法によって、逆流が存在している
場合には、Ｔ０とＴ１間の領域において絞り弁位置が減
少されるので、逆流が阻止され、エンジンのトルクと出
力が増大される。

【００６４】本発明による逆流抑圧の付加的な利点は、
クランク軸位置に比較して逆流の最大点を移動させる結
果になるカム軸のずれの影響を熱線式ないし熱薄膜式空
気流量信号を介して検出することができ、それによって
必要に応じてカム軸の調節を最適化させることが可能に
なることである。

【００６５】逆流を検出するために熱線式ないし熱薄膜
式空気流量信号の代わりに圧力信号も利用される。例え
ば絞り弁の標準圧力センサ、絞り弁の差圧センサあるい
は吸気圧センサを使用することができる。

【００６６】さらに予め設定した制御値を用い最適化装
置を介しても調節を行うことができ、その場合に駆動信
号パラメータは逆流が消滅するまで逆流の測定に基づい
て決定される。

【００６７】同様な効果は、図１３に示すように機械的
な方法で空気供給をエンジンに同期して調節することに
よっても得られる。同図では、絞り弁（１１０４）に取
り付けられた流れ方向に関係する１つあるいは複数の付
加弁（１１０２）によって非線形で方向に関係する流れ
抵抗が吸気管（１１００）に後から発生することが説明
されている。エンジン方向への正の空気流の場合（図１
３においては左から右）、付加弁は絞り弁の直上にあ
り、空気フィルタからエンジンへの空気流に影響は発生
しない。付加弁はわずかな質量しか持たず、それによっ
て、付加弁は逆流時には高速に応答し、開くようになる
ので、エンジンから空気フィルタ方向への流れ抵抗が増
大し、逆流が阻止される。その場合に付加弁は絞り弁と
は関係なく吸気管の任意の箇所に、例えばシリンダの連
絡管内にも、取り付けることができる。さらに１つある
いは２つの付加弁を使用することができる。特に、互い
に対向する２つの付加弁を使用すると効果的である。す
なわち絞り弁が閉鎖されている場合に、顕著な負圧によ
る持上がりを防止することができる。

【００６８】本発明の構成では、全負荷共振の領域にお
ける出力ないしエンジントルクの増大の他に、他の使用
分野でも利点が得られる。好ましい実施例においては本
発明の構成は、単独でも、また絞り弁を介したアイドリ
ング閉ループ制御に関連して絞り弁位置センサの従来必
要であった角度分解能を減少させて出力を増大させるた
めに組み合せても使用することができる（図９を参
照）。さらに本発明の構成は、集中噴射装置において噴
射弁が開放する領域において絞り弁をクロック的に開放
させることによって下方負荷領域での混合気形成を改善
させるために使用することもできる（図１０を参照）。

【００６９】他の好ましい応用分野は、絞り弁をシリン
ダ個々にエンジンに同期させて駆動する場合であり、例
えば本発明構成をエンジンの同期、すなわち回転円滑度
を改良して、すべてのシリンダに対して等しい空気分配
を得るために使用する場合に得られる（図１１を参
照）。さらに本発明構成によって特に全負荷領域におい
て、シリンダを選択して空気流を調節することができ
る。これは、ノッキング感度を改良できることを意味
し、また問題となるシリンダのシリンダヘッド温度を減
少させることができることも示すものである。さらに本
発明構成を排ガス組成における僅かな変動を補償するた
めに使用することができる（図１２を参照）。

【００７０】一般に現在のアイドリング閉ループ制御
は、特に位置制御装置による主絞り弁を介した閉ループ
制御の場合には、かなりの高分解能の絞り弁の位置検出
に基づいて行われる。この高分解能には非常に正確な位
置センサが必要になり、それによってセンサ部分で、ま
た信号検出並びに処理時に大きなコストが要求される。
絞り弁をエンジンに同期してクロック的に駆動すること
によってこれらのコストの大部分が回避される。特に、
絞り弁のクロック駆動が吸気弁の位置に同期して行われ
ると効果的である。それによって空気柱が浮遊振動する
ことがあればそれが防止され、かつ快適性を損なうこと
が防止される。絞り弁をエンジンに同期してクロック的
に駆動させてアイドリング制御を行うために、回転数と
ラムダの変化を介してそれぞれの点火の作用が分析さ
れ、それによって次の絞り弁の駆動が定められる。各点
火の作用を分析するために、排ガスセンサの他にクラン
ク軸ないしカム軸センサを用いることができる。絞り弁
の移動は原則的には中央位置を中心に、大きな回転値か
ら閉鎖方向へ、あるいは低い値から開放方向への両方向
に行われる。好ましい実施例が図９に示されている。

【００７１】図９に示すプログラム部分は定まった時間
間隔で、あるいは角度間隔で、例えば１ミリ秒の間隔で
呼び出される。第１の判断ステップ７００において、例
えばアイドリングスイッチと車速を用いて、エンジンが
アイドリング領域にあるかどうかが調べられる。そうで
ない場合には、プログラム部分が終了されて、所定の時
間に繰り返される。

【００７２】エンジンがアイドリング領域にある場合に
は、ステップ７０４に示すようにエンジン回転数ｎ、絞
り弁位置α、λ（空気比ないし空燃比）などの運転パラ
メータと、エンジン温度、ギア位置、空調装置の状態、
バッテリ電圧など他の運転パラメータが読み込まれる。
ステップ７０６においては他の運転パラメータに基づい
てアイドリング制御の回転数目標値ｎsollが公知の方法
で、例えば特性曲線あるいはマップを用いて求められ
る。その後ステップ７０８において目標回転数に調節す
るために必要な駆動パラメータが求められる。これらの
駆動パラメータは目標値ｎsoll、回転数ｎ、λおよび絞
り弁位置αに関係する第１の駆動信号量τ１と第２の駆
動信号量τ２からなる。

【００７３】それに続くステップ７１０において例えば
クランク軸信号あるいはカム軸信号に基づいて、シリン
ダの吸気弁が開放されているかどうかが調べられる。そ
うでない場合には、絞り弁は第１の駆動信号値τ１に基
づいて調節される。ステップ７１０において、シリンダ
の吸気弁が開放していることが検出された場合には、ス
テップ７１４において第２の駆動信号値τ２を有する駆
動信号が発生されて、この信号に基づいて絞り弁が調節
される。その後プログラム部分が終了される。

【００７４】従ってその結果、アイドリング制御のため
に絞り弁がクロック的に駆動されることになる。その場
合、吸気弁が開放している場合には吸気弁が閉鎖されて
いる場合よりも、絞り弁によりそれぞれ実行に応じ各シ
リンダへ向けてより多いあるいはより少ない空気流が可
能になる。その場合に駆動信号値の大きさは調節される
回転数を決定し、これはこの実施例の第２の駆動信号パ
ラメータによって、例えばパルスデューティー比または
電流値によって定められる。従って本来の制御パラメー
タは第２の駆動パラメータであるので、位置センサの高
分解能をかなり減少させることができる。

【００７５】集中噴射装置の場合の混合気形成の改良
は、図１０に示す実施例における本発明の構成によって
達成される。その場合、原理的には、噴射弁が開放する
場合絞り弁が開放方向へ移動されることであり、従って
特に絞り弁がほぼ閉鎖されている下方の負荷領域におい
ては、噴射される燃料量はある量が絞り弁上に付着する
ことなく、増大された空気流によって吸気するシリンダ
方向へ案内される。噴射弁が開放する以外では絞り弁位
置は減少されるので、平均して運転者により要求された
空気流が得られる。

【００７６】図１０に示す実施例においては、図示のプ
ログラム部分は同様に所定の時間間隔で実行される。第
１のステップ８００において負荷、噴射弁（ＥＶ）駆動
信号、絞り弁角度α、回転数ｎなど運転信号が読み込ま
れ、それに続くステップ８０２においてこの信号に基づ
いて、システムが下方の負荷領域にあるかどうかが調べ
られる。そうでない場合には、ステップ８０４のように
変更は行われず、絞り弁は運転者の要求に従って調節さ
れ、かつプログラム部分が所定の時間に繰り返される。

【００７７】システムが下方の負荷領域にある場合に
は、ステップ８０６に示すように負荷、回転数および絞
り弁角度の運転パラメータに基づいて、絞り弁を開放駆
動するための駆動信号パラメータτ１、例えばパルスデ
ューティー比、周波数、電流値などが求められ、また対
応して絞り弁の閉鎖運動をもたらし、τ１と同様所望の
空気流を形成する駆動信号パラメータτ２が求められ
る。それに続く判断ステップ８０８においては、噴射弁
ＥＶが開放されているかどうかが調べられる。これは、
好ましくは噴射弁の駆動信号を用いて行われる。そうで
ある場合にはステップ８１０に示すように、絞り弁がス
テップ８０６で定められた駆動信号量τ１で調節され、
すなわち絞り弁が所定量だけ開放され、プログラム部分
が所定の時間に繰り返される。そうでない場合には、ス
テップ８１２に示すようにτ２に従って絞り弁の調節が
行われる。

【００７８】シリンダ選択的に、即ちシリンダを選択し
て空気流を調節する場合には本発明構成により特別な利
点が得られる。このことが図１１においてエンジンの回
転円滑度を改良する例で示されている。対応する構成
は、噴射弁の開放時空気流の増大が行われるマルチポイ
ント噴射システムでノック感度（傾向）を減少させるた
め、また個々のシリンダのシリンダヘッド温度を減少さ
せるために使用される。

【００７９】図１１に示すプログラム部分は定まった時
間間隔で開始され、ステップ９００において第１のシリ
ンダが他のシリンダに比べて同期変動を有するかどうか
が調べられる。これは、冒頭で述べた公知の方法に従っ
て行われる。そうでない場合には、ステップ９０２に示
すように、他のシリンダに関して同様な検査が行われ
る。検査したシリンダのいずれかが同期変動を有するこ
とが検出された場合には、ステップ９０４に示すように
回転数ｎ、絞り弁角度α、クランク軸（ＫＷ）信号など
の運転パラメータが読み込まれ、ステップ９０６におい
て該当するシリンダＮの吸気段階の駆動信号τ（ｔ）が
求められる。この駆動信号は絞り弁角度α、回転数ｎお
よび変動の符号と大きさの関数として求められ、それに
続くステップ９０８においてクランク軸ないしカム軸信
号に基づいて、該当するシリンダＮが吸気しようとして
いるか（吸気行程にあるか）が調べられる。そうでない
場合にはプログラム部分が終了され、所定の時間に繰り
返され、逆の場合にはステップ９１０に示すように駆動
信号τ（ｔ）が出力されて、所定の時間にプログラム部
分が繰り返される。

【００８０】対応する構成を、図１２に概略図示するよ
うに排ガス組成の小さい変動に関連して実施することが
できる。所定の時間間隔でプログラム部分を呼び出した
後にステップ１０００に示すようにλ、クランク軸信号
などの運転パラメータが読み込まれるので、個々のシリ
ンダの燃焼に基づいて排ガス組成が検出され、ステップ
１００２において所定のシリンダに対して設定されたラ
ムダ値からのラムダ値の偏差Δλが求められる。ステッ
プ１００４に示すように偏差Δλの絶対値が所定のしき
い値Ａを下回る場合には、小さいラムダ変動が検出さ
れ、ステップ１００６に示すように偏差Δλに従ってそ
れぞれのシリンダの次の行程に対して絞り弁の補正駆動
信号τ（ｔ）が求められる。そうでなくラムダ変動が大
きい場合には、プログラム部分が終了される。

【００８１】ステップ１００６に続くステップ１００８
においてクランク軸信号に基づいて、該当するシリンダ
が次の行程を実施するかどうかが調べられる。そうでな
い場合には、ステップ１０１０に示すように変化は行わ
れず、プログラム部分が終了され、次の行程である場合
にはステップ１０１２に示すように絞り弁の駆動信号が
ステップ１００６で求められた時間に関係する補正値τ
（ｔ）だけ出力され、その後プログラム部分が終了され
る。それによって僅かなラムダ変動時のシリンダ選択的
な調節が可能になる。

【００８２】さらに、好ましい実施例においては吸気管
の一つの絞り弁の代わりに各連絡管に各シリンダに関連
して電気的に駆動可能な弁をもうけることもできる。そ
れによって空気流をシリンダ選択的に著しく改良して調
節することが可能になるので、カム軸調節は必要なくな
る。個々の応用例で上述した全ての利点は、個々の弁を
エンジンに同期して駆動する場合に上述と同様に得るこ
とができる。

【００８３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、内燃機関の運転特性を最適化させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施するエンジン制御システムの概略
構成を示すブロック回路図である。

【図２】空気流量信号の時間的な特性を説明する信号波
形図である。

【図３】負荷条件が異なる場合の回転数に関係するトル
ク特性を示す信号波形図である。

【図４】空気の逆流を抑える本発明の原理的な方法を説
明する信号波形図である。

【図５】クランク軸に同期して逆流を検出し全負荷共振
を抑え出力を増大させる第１の実施例の動作を説明する
フローチャートである。

【図６】空気流量信号に基づいて逆流を検出しそれを抑
圧する第２の実施例を説明する信号波形図である。

【図７】第２の実施例の動作を説明するフローチャート
である。

【図８】第２の実施例の動作を説明するフローチャート
である。

【図９】本発明をアイドリング制御に利用した場合の動
作の流れを説明するフローチャートである。

【図１０】本発明を集中噴射装置に利用した場合の例を
説明するフローチャートである。

【図１１】本発明を同期変動を補償するために利用した
ときシリンダ個別に制御を行なう動作を説明するフロー
チャートである。

【図１２】本発明を排ガス組成における小さい変動を補
償するために利用したときの動作を説明するフローチャ
ートである。

【図１３】逆流の場合に全負荷領域において空気流をエ
ンジンに同期させて調節する機械的な構成を説明する断
面図である。

【符号の説明】

１０ エンジン １２〜１８ シリンダ ３２ マニホールド ３４ 吸気管 ４４ 排気管 ４６ 空気流量センサ ５４ ドライバ回路 ６８ 制御装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デトレフ ツィーガー ドイツ連邦共和国 71706 マルクグレニ ンゲン ブルーメンシュトラーセ 32 (72)発明者 ギュンター ヘニッヒ ドイツ連邦共和国 71254 ディッツィン ゲン ハルデンシュトラーセ 88

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車両の内燃機関を制御する方法であっ
   て、少なくとも部分領域において有効な電気的な内燃機
   関への空気供給の調節が行なわれ、この空気供給の調節
   が少なくとも部分領域において内燃機関における諸プロ
   セスに対して選択可能な時間的関係で行われることを特
   徴とする内燃機関の制御方法。
2. 【請求項２】 内燃機関への空気供給の調節が電気的に
   調節可能な絞り弁を介して行われ、その調節が少なくと
   も部分領域において内燃機関の動作に同期してクロック
   的に行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 全負荷領域で空気の逆流が発生する場
   合、絞り弁は逆流領域ではこの領域外での調節に比較し
   て閉じる方向へ作動されることを特徴とする請求項１あ
   るいは２に記載の方法。
4. 【請求項４】 絞り弁の駆動が負荷／回転数マップに基
   づいてクランク軸角に関連して行なわれるか、あるいは
   空気供給を特徴づける信号に基づいて空気流の反転する
   点を求めて行われることを特徴とする請求項１から３ま
   でのいずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】 アイドリング回転数を閉ループ制御する
   アイドリング領域において絞り弁は、シリンダの吸気弁
   が開放する領域では第１の位置から第２の位置の方向に
   制御されるように、作動されることを特徴とする請求項
   １から４までのいずれか１項に記載の方法。
6. 【請求項６】 集中噴射システムの場合、絞り弁は運転
   者の要求が不変である場合少なくとも下方の負荷領域で
   噴射弁が開放する領域において開放方向へ制御されるこ
   とを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記
   載の方法。
7. 【請求項７】 絞り弁は、小さい変動を補償しかつ正確
   に空気計量するために空気供給の調節がシリンダ個々に
   行われるように、作動されることを特徴とする請求項１
   から６までのいずれか１項に記載の方法。
8. 【請求項８】 同期変動時、同期していない１つあるい
   は複数のシリンダの吸気行程の間に絞り弁の駆動が行わ
   れ同期が形成されることを特徴とする請求項１から６ま
   でのいずれか１項に記載の方法。
9. 【請求項９】 内燃機関への空気供給を制御する手段を
   有し、この手段が少なくとも部分領域において空気供給
   が内燃機関に同期して行われるように構成されているこ
   とを特徴とする車両の内燃機関の制御装置。
10. 【請求項１０】 少なくとも部分領域において有効な電
    気的な内燃機関への空気供給調節装置が設けられ、この
    調節装置が好ましくは各シリンダに関連したアクチュエ
    ータを有し、更に少なくとも部分領域において内燃機関
    に同期して空気供給を調節する制御手段が設けらること
    を特徴とする請求項９に記載の装置。