JPH11148421A - 内燃機関の作動方法及び内燃機関の制御機器用制御素子並びに内燃機関 - Google Patents
内燃機関の作動方法及び内燃機関の制御機器用制御素子並びに内燃機関Info
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Abstract
還が考慮されるようにした内燃機関の作動方法を実現す
ること。 【解決手段】 排ガス帰還導管(14)内に配置された
弁(15)を介するマスフロー、質量流(msagr)
が求められ、絞り弁(8)を介するマスフロー、質量流
(msdk)と、弁(15)を介する、排ガスのマスフ
ロー、質量流(msagr)とから、燃焼室(4)に供
給されるマスフロー、質量流(msab)が求められる
ようにしたこと。
Description
両用内燃機関の作動方法であって、空気が吸込管内に配
置された絞り弁を介して燃焼室に供給され、ここで、絞
り弁を介するマスフロー、質量流が求められ、排ガス
は、排ガス帰還導管内に配置された弁を介して吸込管に
供給されるようにした内燃機関例えば車両用内燃機関の
作動方法に関し、また内燃機関の制御機器用制御素子に
も関する。
内燃機関であって、吸込管内に配置された絞り弁を有
し、該絞り弁を介して空気が燃焼室に供給可能であり、
排ガス帰還導管内に設けられた弁を有し、該弁を介し
て、排ガスが排ガス管に供給可能であり、制御機器を有
し、該制御機器により、絞り弁を介するマスフロー、質
量流が検出可能であるようにした当該の内燃機関にも関
する。
排ガスないし有害物質の低減に関しての最新の内燃機関
に対する要求が益々高いものになっている。この理由に
より、内燃機関の燃焼室内への燃料の配量供給をさらに
改善し、殊に配量されるべき燃料量を更に精確に検出す
ることが必要である。この目的のため、公知の内燃機関
では、絞り弁を介して燃焼室に供給される空気のマスフ
ロー、質量流が空気量センサ、例えば所謂HFMセンサ
を用いて測定される。そのようにして、求められたマス
フロー、質量流は、所属の噴射すべき燃料量を計算する
ため使用され、前記の噴射は、車両の運転者により、所
望される走行状態、即ち、例えば、車両の加速を行わせ
得るのに必要なものである。
め、最新の内燃機関では、所謂排ガス帰還部が設けら
れ、該排ガス帰還部では燃料室から排出された排ガスが
排ガス管にひいては、最終的に燃料室に帰還される。当
該の排ガス帰還は、噴射されるべき燃焼量の検出の場合
考慮されなければならないものである。
ころは、配量されるべき燃料量の検出の場合排ガス帰還
が考慮されるようにした内燃機関の作動方法を提供する
ことにある。
れば冒頭に述べた形式の方法において、次のようにして
解決される、即ち、弁を介するマスフロー、質量流が求
められ、絞り弁を介するマスフロー、質量流と、弁を介
するマスフロー、質量流とから、燃焼室に供給されるマ
スフロー、質量流が求められるようにしたのである。
ロー、質量流の検出により内燃機関に噴射されるべき燃
料量として排ガス帰還を考慮することが可能である。そ
のようにして、噴射の精度を高めることができ、ひいて
は、燃費ないし燃料消費量及び排ガス排出量の更なる低
減を達成できる。
を介するマスフロー、質量流と、弁を介するマスフロ
ー、質量流とから、先ず吸込管内の圧力が求められるよ
うにしたのである。
燃料量の検出の際の本質的な量を成す。この理由によ
り、当該の圧力を、絞り弁を介するマスフロー、質量流
及び弁を介するマスフロー、質量流から導出することが
特に重要である。
ー、質量流及び弁を介するマスフロー、質量流がそれぞ
れまとめられ、そして、内燃機関のパラメータに依存し
て吸込管内の圧力が求められるようにしたのである。絞
り弁を介するマスフロー、質量流及び弁を介するマスフ
ロー、質量流のまとめ、統合化により吸込管の記憶蓄積
機能がシミュレートされる。それにより、前記の記憶蓄
積機能及びそれのシーケンス系列、例えば時間的遅延等
を噴射されるべき燃料量の検出の際考慮することが可能
である。
圧力が内燃機関のパラメータに依存して燃焼室に供給さ
れるマスフロー、質量流に換算されるようにしたのであ
る。それにより、燃料室に供給される求められたマスフ
ロー、質量流を、絞り弁及び弁を介するマスフロー、質
量流と結合できることが達成される。
給されるマスフロー、質量流が係数と結合され、該係数
は、弁を介して吸込管に供給されるマスフロー、質量流
の成分に相応するものであるようにしたのである。それ
により、弁を介して帰還される排ガスが、燃焼室へのマ
スフロー、質量流に関与せしめられるようになるよう考
慮される。
スフロー、質量流が弁を介するマスフロー、質量流に結
合されるようにしたのである。そのようにして燃焼室に
供給されるマスフロー、質量流の排ガス部分に関して帰
還部が形成される。
給されたマスフロー、質量流が係数と結合され、該係数
は、絞り弁を介して吸込管に供給されるマスフロー、質
量流の成分に相応するものであるようにしたのである。
それにより、絞り弁を介して供給される空気が、たんに
部分的に燃焼室へのマスフロー、質量流に関与せしめら
れることが考慮される。
スフロー、質量流が絞り弁を介するマスフロー、質量流
に結合されるようにしたのである。そのようにして燃焼
室に供給されるマスフロー、質量流の新鮮ガス成分に関
して帰還部が形成される。
グ比ないしオン・オフ比から、先ず第一に、弁を介する
規格、基準マスフロー、質量流が求められ、ついで、規
格、基準マスフロー、質量流から、内燃機関のパラメー
タに依存して弁を介するマスフロー、質量流が求められ
るようにしたのである。これは、それを以て弁が制御さ
れるキーイング比ないしオン・オフ比から、弁を介する
マスフロー、質量流を検出できる特に簡単かつ然も精確
な手法を成す。
の形態での本発明の方法の実現であり、前記制御素子
は、内燃機関例えば車両の内燃機関の制御機器用に設け
られている制御素子であり、例えば、ROMである。前
記制御素子上にはプログラムが記憶されており、前記プ
ログラムは、計算装置、例えばマイクロプロセッサ上に
て、実行処理可能であり、そして、請求項1項から9項
までのうち何れか1項記載のの方法を実施するのに適し
ているものであるように構成されているのである。要す
るにこの場合において、本発明は、制御素子上に記憶さ
れたプログラムにより実現され、その結果、前記プログ
ラムを備えた制御素子は、その実施にはプログラムが適
する方法と同じく本発明を構成するものである。制御素
子としては、殊に、電気的記憶媒体を使用できる、例え
ば、ROMを使用できる。
は、図示した本発明の実施例の以降の説明から明らかで
ある。ここで、すべての記載された、又は説明された構
成要件は、それ自体、又は任意の組合せで、本発明の対
象を成し、このことは、請求項における要約的内容、又
は引用関係ないし詳細な説明の事項の中味如何に拘わら
ず成立つものである。
る。
2がシリンダ3内で往復動可能である。シリンダ3は、
燃焼室4を有し、該燃焼室には、弁5を介して吸込管6
及び排ガス管7が接続されている。更に燃焼室4には図
示してない形式で噴射弁及び点火栓が配属されている。
されており、該絞り弁8には角度センサが配属されてお
り、この角度センサにより絞り弁8の角度位置を測定で
きる。
られており、該無負荷調整操作器はバイパス9を有し、
このバイパス中に弁10が収容されている。絞り弁8を
取り囲んでバイパス9が設けられており、弁10により
バイパス9を流れる流動に影響を与えることができる。
タンク排気部が連通している。タンク排気部は活性炭フ
ィルタ11を有し、該活性炭フィルタは、導管12を介
して吸込管6と接続されている。導管12内を介して再
生ガスが活性炭フィルタ11から燃焼室4に供給され
得、そして、弁13により吸込管6への再生ガスの流れ
込み状態に影響を与えることができる。
ガス帰還導管14が設けられている。排ガス帰還導管中
には弁15が収容されており、該弁15により吸込管6
への排ガス帰還に影響を及ぼすことができる。
を測定する圧力センサ16を設けることができる。この
場合、実際に測定された圧力が問題となっているので、
当該圧力センサ16により測定された圧力は、psds
でマーキングされている。圧力センサ16は、必ずしも
設けなくても良い。
管6中にチャージャを中間接続でき、該チャージャを介
して、吸込管6に供給された空気が通過供給せしめられ
る。更にチャージャの前に空気量センサ、殊に、所謂H
FMセンサを収容出来、該空気量センサを通って、同じ
く空気が供給される。有利には吸込管7内に触媒器が収
容される。
ロー、質量流msdkと称され、弁15を介して流れる
排ガスは、マスフロー、質量流msagrと称され、絞
り弁8を介して流れる空気量は、マスフロー、質量流m
sdkと称され、燃焼室4に供給される空気排ガス−混
合気は、マスフロー、質量流msabと称される。
制御機器は、相応の電気的接続路18を介して内燃機関
1のセンサ、例えば、絞り弁8に配属された角度センサ
及び/又は圧力センサ16−これらが存在する限り−内
燃機関1のアクタないしアクチュエータ、例えば弁1
0,12,15に連結されている。
内燃機関1の作動方法プロセスを示す。マスフロー、質
量流msllsを有する無負荷調整操作器及びマスフロ
ー、質量流msteを有するタンク排気部は、存在しな
くてもよい。図2の方法プロセスでは、それらのマスフ
ロー、質量流は、考慮されていないが、いつでも相応
の、特に加算的結合により導入され得る。更に図2の方
法では、チャージャが設けられていないことが基礎とさ
れる。このことも亦存在する限り、いつでも相応に考慮
され得る。
ロー、質量流msdk及び/又は弁15を介するマスフ
ロー、質量流msagrが基礎とされる。マスフロー、
質量流msdkは、絞り弁8の角度位置から計算され、
ここで、角度位置の計算のため、先ず第一に基準マスフ
ロー、質量流が求められ、該基準マスフロー、質量流は
温度依存及び/又は圧力依存の係数により内燃機関の実
際の状況に適合される。
るマスフロー、質量流msagrは、図3の方法に従っ
て求められる。この方法も制御機器17により実施され
る。
比ta_agrで制御される。このキーイング比ないし
オン・オフ比ta_agrは、特性曲線領域部ないし特
性マップ19に供給され、該特性曲線領域部ないし特性
マップ19は、弁15に相応し、これを通常条件下でシ
ミュレートする。ここで特性曲線領域部ないし特性マッ
プ19は、前もって、あらかじめ前記の基準条件下で求
められたものである。特性曲線領域部ないし特性マップ
の出力信号は、弁15を介する基準マスフロー、質量流
msagrnを表す。
rnは内燃機関1の本当に実際の状況に適合される。こ
の目的のため基準マスフロー、質量流msagrnは結
合個所20にて係数ftagrと乗算的に結合され、該
係数ftagrは弁15での排ガスの温度状況を表す。
同様に基準マスフロー、質量流msagrnは結合個所
21にて係数fpagrと乗算的に結合され、該係数f
pagrは弁15での排ガスの圧力状況を表す。両係数
ftagr,fpagrは正規化されている。
性曲線領域部ないし特性マップ22にて、吸込管62お
ける圧力psと排ガス管7における圧力pagrとの比
に結合される。そのようにして、弁15の流出特性が考
慮される、即ち、結局弁15を流れる排ガスの流動特性
が考慮される。特性曲線領域部ないし特性マップ22の
出力信号は、排ガス帰還導管14内に収容された弁15
を介するマスフロー、質量流msagrである。
dkは、結合個所23にて減算的に信号msabfgと
結合され、該信号msabfgに就いては更に説明す
る。同様に弁15を介するマスフロー、質量流msag
r は、結合個所24にて減算的に信号msabagと
結合され、該信号msabagに就いては更に説明す
る。
度積分器25,26へ供給され、該積分器により、吸込
管6の記憶特性がシミュレートされる。積分器25,2
6の出力信号は、その都度ブロック27,28へ供給さ
れ、該ブロック27,28では、それぞれのマスフロ
ー、質量流から所属の圧力への殊に温度依存性の換算が
行われる。ブロック27の出力信号は、絞り弁8に由来
する、吸込管6内の圧力psdkである。ブロック28
の出力信号は、弁15に由来する、排ガス管8内の圧力
psag表すものである。
gが相互的に加算的に結合され、そして、吸込管6内の
圧力psが得られる。圧力psは、実際に吸込管6内に
生じている圧力のシミュレーションを表す。圧力ps
は、前述の圧力psdsと異なって、測定圧ではない。
力pirgと比較ないし結合される。この圧力pirg
は燃焼室4内の圧力に相応し、この燃焼室4内の圧力は
次のようにして生じる圧力に相応する、即ち、燃焼後、
常に燃焼室4外へ排出されないで燃焼室4内に所定の残
留ガスが残存することにより生じる圧力に相応する。そ
の限りにおいて、圧力pirgは内燃機関1の燃焼室4
における残留ガス圧である。
マップ31により生ぜしめられ、該特性曲線領域部ない
し特性マップ31は、内燃機関1の回転数nmotと、次
のようなカムシャフトの角度量°NWとに依存する関係
性を有する、即ち、その領域では内燃機関の流入弁及び
流出弁が同時に開かれるカムシャフトの角度領域と当該
の回転数とに依存する関係性を有する。場合により、圧
力pirgは、内燃機関1が瞬時におかれる海抜の高さ
にも依存する。
結合個所32に供給され、該結合個所32では、当該差
が、係数fupsrlと乗算的に結合される。係数fu
psrlは、マスフロー、質量流msabへの圧力ps
の換算に使用される。
部ないし特性マップ33にて、内燃機関1の回転数と、
内燃機関1にカムシャフトの角度量°NWとに依存して
生ぜしめられる。更に、内燃機関1の燃焼室4内のガス
の温度を考慮することが可能であり、前記温度を例え
ば、モデルを介して内燃機関1の冷却温度から求めるこ
とができる。
給されるマスフロー、質量流msabであり、該マスフ
ロー、質量流msabは、図1にも示されている。
psagから係数cagrが求められ、、該係数cag
rは、燃焼室4に供給されるマスフロー、質量流mas
bにおける帰還された排ガスの割合成分に相応する。要
するに係数cagrは、弁15の位置に依存する排ガス
帰還レートを成す。係数cagrに対して下記が成立
つ: cagr=psag/psdk=msabag/msa
b. 吸込管6にて流入、流出するマスフロー、質量流は、次
のように合成される:マスフロー、質量流msdk及び
マスフロー、質量流msagrは、吸込管6に流入し、
一方マスフロー、質量流masbは吸込管6から内燃機
関1の燃焼室4内に流出する。ここで、流出するマスフ
ロー、質量流msabは排ガス成分msabag及び新
鮮ガス成分msabfgから成る。
て吸込管6に供給されるマスフロー、質量流全体msa
bの成分に相応する。当該の成分は、係数cagrに相
応する。排ガス成分msabagは、次のようになる
msabag=msab×cagr。この乗算は結合個
所34を用いて実現される。
ー、質量流全体msabのなお残留している成分に相応
する、即ち絞り弁8を介して吸込管6に供給されるマス
フロー、質量流全体のなかの成分に相応する。当該成分
は係数(1−cagr)に相応する。新鮮ガス成分は、
次のようになっている。
及び排ガス成分msabagは、結合個所23,24に
てそれぞれ減算的に、絞り弁8を介するマスフロー、質
量流msdk及び弁15を介するマスフロー、質量流m
sagrと結合される。それにより、吸込管6から流出
するマスフロー、質量流msabag,msabfgは
常に流入するマスフロー、質量流msdk,msag
r,から差し引かれ、その結果、結合個所23,24の
後に設けられた積分器25,26は常に吸込管6内に一
時蓄積されたマスフロー、質量流の実際値を形成する。
・オフ比ta_agrの調整により更に開かれると、そ
れにより、係数cagrがより一層大になる。つまり、
より一層多くの排ガスが排ガス帰還導管14を介して吸
込管6内に達するようになる。それにより燃焼室4に供
給されるマスフロー、質量流msabへの排ガス関与成
分も一層より大になる。このことは、msabag=c
agrXmsabの関係から明らかである。それと同時
に新鮮ガス成分msabfgは、関係性msabfg=
(1−cagr)×msabに従って、一層より少量と
なる。従って、先に結合個所23,24にて支配してい
た平衡関係が崩れる。新たな平衡を形成するには、例え
ばmsdkが増大され、換言すれば、絞り弁8がさらに
一層開かれ得る。このことは、新鮮ガス成分msabf
gを用いて行うことができ、ここで、前記新鮮ガス成分
msabfgを、出力信号36として、絞り弁8に対す
る制御信号に後続処理するのである。
サーこれにより圧力psdsを測定できる−が設けられ
ている場合、前記圧力psdsを、同様に出力信号36
に相応する信号37を生じさせるために使用できる。こ
の目的のため、測定された圧力psdsを先ず、結合個
所38にて燃焼室4内の残留ガス圧力pirgと減算的
に結合される。次いで、結合個所38の出力信号は、結
合個所39にて信号fupsr1と乗算的に結合され、
該信号fupsr1により、圧力の、マスフロー、質量
流への換算が行われ得る。更に、結合個所39の出力信
号が更なる結合個所40にて、係数(1−cagr)と
乗算結合され、それにより、新鮮ガス成分への関連性が
形成される。総じて、結合個所40の出力側にて信号3
7が得られる。
1に供給され、該スイッチ41は、制御機器17から誤
りビットB_feにより可制御である。通常の動作状態
においてスイッチ41は次のように制御される、即ち吸
込管6内に設けられている圧力センサ6から発せられる
信号37が送出転送されるように制御される。制御機器
17により当該の圧力センサが欠陥を有することが確
認、検出されると、スイッチ41は切り換えられ、その
結果出力信号36が今や出力転送される。
相応する出力信号42が生ぜしめられ、該出力信号42
は、実際に圧力センサ16により測定された吸込管6内
の圧力psdsに基づくものである。誤り障害の場合、
出力信号42は、出力信号36に相応し、−該出力信号
は吸込管6内の圧力psのシミュレーションに基づく−
に相応し、要するにモデリングされたものである。
の検出の場合排ガス帰還が考慮されるようにした内燃機
関の作動方法を実現することができ、また、排ガス帰還
導管における弁を介するマスフロー、質量流の検出によ
り内燃機関に噴射されるべき燃料量として排ガス帰還を
考慮することが可能である。そのようにして、噴射の精
度を高めることができ、ひいては、燃費及び排ガス排出
の更なる低減が達成できるという効果が奏される。
続図。
接続図。
ック接続図。
Claims (11)
- 【請求項1】 内燃機関例えば車両用内燃機関の作動方
法であって、空気が吸込管(6)内に配置された絞り弁
(8)を介して燃焼室(4)に供給され、ここで、絞り
弁(8)を介するマスフロー、質量流(msdk)が求
められ、排ガスは、排ガス帰還導管(14)内に配置さ
れた弁(15)を介して吸込管(6)に供給されるよう
にした内燃機関例えば車両用内燃機関の作動方法におい
て、 弁(15)を介するマスフロー、質量流(msagr)
が求められ、絞り弁(8)を介するマスフロー、質量流
(msdk)と、弁(15)を介するマスフロー、質量
流(msagr)とから、燃焼室(4)に供給されるマ
スフロー、質量流(msab)が求められるようにした
ことを特徴とする内燃機関の作動方法。 - 【請求項2】 絞り弁(8)を介するマスフロー、質量
流(msdk)と、弁(15)を介するマスフロー、質
量流(msagr)とから、先ず吸込管(6)内の圧力
(ps)が求められるようにしたことを特徴とする請求
項1記載の方法。 - 【請求項3】 絞り弁(8)を介するマスフロー、質量
流(msdk)及び弁(15)を介するマスフロー、質
量流(msagr)がそれぞれまとめられ、次いで、内
燃機関(1)のパラメータに依存して吸込管(6)内の
圧力(ps)が求められるようにしたことを特徴とする
請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 絞り弁(8)内の圧力(ps)が内燃機
関のパラメータに依存して、 燃焼室(4)に供給され
るマスフロー、質量流(msab)に換算されるように
したことを特徴とする請求項2又は3記載の方法。 - 【請求項5】 燃焼室(4)に供給されるマスフロー、
質量流(msab)が係数(cagr)と結合され、該
係数(cagr)は、弁(15)を介して吸込管(6)
に供給されるマスフロー、質量流(msab)の成分、
割合に相応するものであるようにしたことを特徴とする
請求項1から4までのうちいずれか1項記載の方法。 - 【請求項6】 係数(cagr)と結合されたマスフロ
ー、質量流(msabag)が弁(15)を介するマス
フロー、質量流(msagr)に結合されるようにした
ことを特徴とする請求項5記載の方法。 - 【請求項7】 燃焼室(4)に供給されたマスフロー、
質量流(msab)が係数(1−cagr)と結合さ
れ、該係数(1−cagr)は、絞り弁(8)を介して
吸込管(6)に供給されるマスフロー、質量流(msa
b)の成分に相応するものであるようにしたことを特徴
とする請求項1から6までのうちいずれか1項記載の方
法。 - 【請求項8】 係数(1−cagr)に結合されたマス
フロー、質量流(msabfg)が絞り弁(8)を介す
るマスフロー、質量流(msdk)に結合されるように
したことを特徴とする請求項7記載の方法。 - 【請求項9】 弁(15)のキーイング比ないしオン・
オフ比(ta_agr)から、先ず第一に、弁(8)を
介する規格、基準マスフロー、質量流(msagrn)
が求められ、ついで、規格、基準マスフロー、質量流
(msgrn)から、内燃機関(1)のパラメータに依
存して弁(18)を介するマスフロー、質量流(msa
gr)が求められるようにしたことを特徴とする請求項
1から8までのうちいずれか1項記載の方法。 - 【請求項10】 内燃機関(1)例えば車両の内燃機関
(1)の制御機器(17)用制御素子、例えば、ROM
であって、前記制御素子上にはプログラムが記憶されて
いる当該の制御素子において、 前記プログラムは、計算装置、例えばマイクロプロセッ
サ上にて、実行処理可能であり、そして、請求項1項か
ら9項までのうち何れか1項記載の方法を実施するのに
適しているものであるように構成されていることを特徴
とする内燃機関の制御機器用の制御素子。 - 【請求項11】 内燃機関(1)、例えば車両用内燃機
関であって、吸込管(6)内に配置された絞り弁(8)
を有し、該絞り弁(8)を介して空気が燃焼室(4)に
供給可能であり、排ガス帰還導管(14)内に設けられ
た弁(15)を有し、該弁を介して、吸い込み管(6)
に供給可能であり、制御機器(17)を有し、該制御機
器(17)により、絞り弁(8)を介するマスフロー、
質量流(msdk)が検出可能であるようにした当該の
内燃機関において、 制御機器(17)により、弁(15)を介するマスフロ
ー、質量流(msagr)が検出可能であり、かつ、絞
り弁(8)を介するマスフロー、質量流(msdk)及
び弁(15)を介するマスフロー、質量流(msag
r)から、燃焼室(4)に供給されるマスフロー、質量
流(msab)が検出可能であることを特徴とする内燃
機関。
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