JPH11159388A - 内燃機関の排気ガス領域内の温度のシミュレーション方法 - Google Patents

内燃機関の排気ガス領域内の温度のシミュレーション方法

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JPH11159388A
JPH11159388A JP10282336A JP28233698A JPH11159388A JP H11159388 A JPH11159388 A JP H11159388A JP 10282336 A JP10282336 A JP 10282336A JP 28233698 A JP28233698 A JP 28233698A JP H11159388 A JPH11159388 A JP H11159388A
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マンフレート・メツガー
Klaus Ries-Mueller
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 個々のシリンダにおいてミスファイヤが意図
されるとき、たとえばＡＳＲが係合しているとき、およ
び／またはミスファイヤが意図されないとき、すなわち
ミスファイヤが希望されないときにおいてもまた内燃機
関の排気ガス系統内の温度のモデル化を可能にする方法
を提供する。 【解決手段】 内燃機関の運転パラメータに基づく内燃
機関の排気ガス領域内の温度のシミュレーション方法に
おいて、内燃機関の燃焼ミスファイヤに関するモニタリ
ングが行われる。排気ガス領域内の温度のシミュレーシ
ョンにおいて、検出されたミスファイヤが考慮される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、燃焼ミスファイヤ
の影響を考慮した内燃機関の排気ガス領域内の温度のモ
デル化に関するものである。この場合、排気ガス領域内
の温度の概念は、内燃機関の出口弁以降の排気ガスの温
度のみでなく、排気ガス系統の配管および内壁の温度、
排気ガス系統内に配置されている触媒のような部材の温
度、および排気ガス系統との熱交換により変化する出口
弁以降の流れ方向における排気ガスの温度をも含む。
【０００２】
【従来の技術】燃焼ミスファイヤの種々の検出方法が既
知である。米国特許第５２５５５６０号は回転速度変動
の評価に基づくミスファイヤの検出を記載している。米
国特許第５３１１１３８号から噴射弁の最終段の診断が
既知であり、これによりとくに供給電圧との短絡および
／またはアースとの短絡を検出することができる。米国
特許第５０４６４７０号は点火回路のモニタリングを記
載している。排気ガス領域内の温度の検出は多数の機能
に対して有効に利用可能である。排気ガス系統内の温度
の検出は、排気管内に配置されたセンサおよび触媒の過
熱または著しい冷却からの保護のためにとくに有効であ
る。予想される過熱に関しては、ドイツ特許公開第４３
４１５８４号（１９９４年１１月１０日付の米国特許出
願第３３７９２３号）から、一方で燃料噴射の調節が、
他方で駆動滑り制御（ＡＳＲ）においてトルクを低減す
るために使用されるような点火の調節が、排気ガス温度
の種々の形での調節が既知である。この引例によれば、
排気ガス温度はまずＡＳＲ係合を考慮することなく内燃
機関の負荷および回転速度のような運転特性値からモデ
ル化される。次に、モデル化された温度および回転トル
ク低減要求の関数として、その温度の影響に関して危険
でないＡＳＲ係合が選択される。この場合、噴射遮断の
形態、すなわち機関の１つまたは複数の作動サイクル内
の種々のシリンダへの噴射遮断の頻度および分配が変化
される。
【０００３】さらに、排気ガス温度のモデル化におい
て、惰行運転において冷却するように働く噴射遮断を考
慮することが既知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】個々のシリンダにおい
てミスファイヤが意図されるとき、たとえばＡＳＲが係
合しているとき、および／またはミスファイヤが意図さ
れないとき、すなわちミスファイヤが希望されないとき
においてもまた内燃機関の排気ガス系統内の温度のモデ
ル化を可能にする方法および装置を提供することが本発
明の課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の本質は、燃焼ミ
スファイヤの数およびタイプから排気ガス領域内の温度
変化を決定し、かつ排気ガス領域内の温度のモデル化に
おいてこの温度変化を考慮することにある。
【０００６】このとき、ミスファイヤ運転において、排
気ガス領域内とくに触媒の温度モデルを求めるために、
この温度変化がミスファイヤのない正常運転のモデル温
度に加算結合される。
【０００７】上記のように、標準的に行われる噴射弁の
最終段診断方法によりミスファイヤの検出が行われ、な
らびに代替態様としてまたは有利な実施態様においては
追加態様として、電気的点火回路診断、回転不規則値の
評価、燃焼室圧力評価、燃焼光線評価、または、たとえ
ば、排気ガスの酸素含有量あるいは炭化水素含有量を測
定する排気ガスセンサの信号の評価によりミスファイヤ
の検出が行われる。
【０００８】たとえば、回転不規則値法を使用した場合
のようにミスファイヤタイプの区別が不可能な場合、安
全のために温度上昇のより危険なケースが推定される。
【０００９】
【発明の実施の形態】図１は吸気管２および排気管３を
備えた内燃機関１を示す。吸気管２内に空気質量流量計
４および燃料計量供給手段５が存在する。燃料計量供給
手段５は代替態様として燃料を燃焼室に直接供給しても
よい。内燃機関１は点火装置６を有してもよい。しかし
ながら、原理的に本発明は自動点火内燃機関に使用する
こともまた可能である。さらに、内燃機関は回転速度
ｎ、冷却媒体温度Ｔｍｏｔ等のような運転パラメータに
対するセンサ７を有している。排気管３内に少なくとも
１つの排気ガスセンサ８および触媒１０が存在する。セ
ンサ１２は機関により駆動される車両の運転パラメータ
たとえば車両速度ｖまたは変速機走行段ないし投入ギヤ
段を示す。
【００１０】制御装置１１は、種々のセンサからの信
号、とくに吸込空気質量流量に関する信号ｍｌ、回転速
度信号ｎ、温度信号Ｔｍｏｔ、排気ガス組成に関する信
号ｕｓ、場合により走行速度ｖまたは投入された変速機
走行段を受け、これらの信号から噴射（燃料噴射パルス
幅ｔｉ）および点火のような内燃機関の機能を制御する
ための信号を形成する。さらに、制御装置１１は上記の
他のモニタ機能を有している。他のモニタ機能の例は、
噴射および点火に対する制御装置最終段のモニタリング
および安全または排気ガスエミッションに関連するその
他の部材のモニタリングである。
【００１１】図２は、上記の入力信号および場合により
さらに他の信号から、制御装置内で排気ガス温度を形成
する例を示している。ブロック２．１は定常運転状態に
対する排気ガス温度形成ユニットである。このために、
たとえば機関温度Ｔｍｏｔ、空気質量流量ｍｌおよび車
両速度ｖから排気ガス温度が求められる特性曲線が使用
されてもよい。この場合、間接的に、ｍｌは機関内の燃
焼により発生する熱量を示し、Ｔｍｏｔは機関温度の排
気ガス温度への影響を示し、およびｖは大気流れの排気
管への冷却作用を示している。ブロック２．２は、運転
状態の変化に対する、すなわちとくに負荷（空気質量流
量）ｍｌおよび回転速度ｎが変化したときの、排気ガス
温度の時間線図シミュレーションを示している排気ガス
温度形成ユニットである。ブロック２．２は、たとえば
低域フィルタとして形成してもよく、その時定数は上記
パラメータの関数である。ブロック２．２から出力され
た温度ＴＡＢＧは、入力値としてこの温度を必要とする
任意の各機能ユニットに供給してもよい。図示の実施態
様においては、温度ＴＡＢＧは、触媒温度形成ユニット
であるブロック２．３に供給される。このブロック２．
３もまた、触媒の加熱時間線図をシミュレートするフィ
ルタとして形成されてもよい。このために、ブロック
２．３は、空気質量流量ｍｌの関数である時定数を有し
ている。触媒温度は次に、たとえば温度の値が異常に高
いときに対応手段を開始する対応手段開始ユニットであ
るブロック２．４に供給される。このような対応手段の
例は、個々のシリンダにおいて噴射が行われなかったと
きのλ制御の投入、および点火がたとえば全く機能しな
かったりまたは点火機能が制限されたりした個々のシリ
ンダへの噴射の遮断である。シリンダ遮断は、燃焼しな
いシリンダまたは点火しないシリンダからの燃料が触媒
に到達しかつそこで燃焼されることを防止する。個々の
シリンダごとに空気を供給するときは、λ制御の遮断は
その他のシリンダのリッチ化を防止する。したがって、
両方の手段は、排気ガス内での好ましくない混合物燃焼
を防止するように働く。上記の排気ガス温度モデルの説
明は、たとえばドイツ特許第４３３８３４２号から既知
のような従来技術に対応している。本発明の実施態様は
以下に説明するブロック２．５ないし２．８の調節によ
り与えられる。ブロック２．５は、既知のミスファイヤ
検出ユニットを示している。この場合、上記のように、
たとえば回転速度に基づく回転不規則性のモニタリン
グ、噴射および／または点火の最終段のモニタリング、
および／または燃焼室圧力、燃焼光線、イオン流れ、排
気ガス組成等の評価のような他の既知の方法が使用され
てもよい。
【００１２】ミスファイヤが検出された場合、スイッチ
２．６または２．７が閉じられる。この場合、スイッチ
２．６は温度上昇オフセットを有する排気ガス温度モデ
ル２．８を接続する。この排気ガス温度モデル２．８
は、たとえば負荷−回転速度特性曲線群から形成され
る。言い換えると、ミスファイヤが検出された場合、触
媒温度モデルを形成するときに正のオフセットによる触
媒への潜在的温度上昇作用が考慮される。通常のように
形成される排気ガス温度モデルとの結合は、ブロック
２．９内で、たとえばミスファイヤごとに負荷および回
転速度の関数として、場合によりミスファイヤタイプの
関数として、予想温度上昇が正常運転における触媒温度
に加算されるように行われる。
【００１３】記憶されている温度オフセット値の特性曲
線群は、言い換えると、特性曲線群の値を求めるために
実験的評価に基づく例を示している。
【００１４】この代替態様として、理論的評価により、
機関内で燃焼されない燃料の量から温度上昇が計算され
てもよい。この場合、空気流量が高いときに燃料の一部
が既にＹ字管内で燃焼され、したがって全量が触媒温度
の上昇に作用しないことを考慮すべきである。
【００１５】このようにミスファイヤの影響を考慮して
シミュレートされた触媒温度は、たとえばエラー信号の
正確な作動を可能にする。従来は、触媒を損傷させると
予想されるミスファイヤ率が発生したときにエラーラン
プ２．１０が作動された。このために、しきい値ユニッ
ト２．１１において、検出されたミスファイヤが作業サ
イクル数に関係づけられ、作業サイクルに関係づけられ
たミスファイヤ率に対するしきい値を超えたときに、エ
ラーランプ２．１０が作動された。この場合、いかなる
ミスファイヤ率が触媒を損傷するように作用するかは正
確にわかっていなかった。その理由は、対応するしきい
値もまた触媒温度それ自身の関数であるからである。温
度の低い触媒は温度の高い触媒よりもより高いミスファ
イヤ率を許容する。
【００１６】本発明はミスファイヤの影響下での触媒温
度のモデル化を可能にする。したがって、エラーランプ
を作動させるとき、さらにこの影響下で触媒温度を考慮
してもよい。このために、図２においてスイッチ２．１
２が使用される。この実施態様においては、モデル化さ
れた触媒温度が危険な値に到達したときにはじめてこの
スイッチ２．１２が閉じられる。これは、通常ミスファ
イヤ率の統計的評価により開始される作動をより正確に
する。
【００１７】ミスファイヤの検出がミスファイヤの種々
の原因間で区別可能なとき、ミスファイヤの検出は、た
とえばλ制御を遮断したときに噴射遮断により予想され
る冷却作用をもまた考慮する。このために、負の温度低
下オフセットを形成する排気ガス温度モデル２．１３が
使用される。温度を低下させるように作用するミスファ
イヤが特定されたとき、その影響はスイッチ２．７を介
して、通常のように形成された触媒温度モデルに作用を
与える。
【００１８】他の使用法として、意図した上でミスファ
イヤ運転が行われる運転状態もまた考えられる。これ
は、たとえば上記の他のＡＳＲ運転の場合である。すな
わち、内燃機関１において、温度オフセットを記憶する
ための負荷−回転速度特性曲線群を備えた上記の実施態
様である。
【００１９】
【発明の効果】本発明によれば、ミスファイヤの影響を
考慮してシミュレーションされた触媒温度は、たとえば
エラー信号の正確な作動を可能にし、またたとえば燃空
比λを変化させるようなエラー反応を可能にする。
【００２０】一般に、ミスファイヤがあるときに排気ガ
ス温度または排気管の部材温度を正確に検出することが
有利なあらゆる適用は、この利点を有することになる。
したがって、たとえば各関係当局は、触媒損傷を導くよ
うな燃焼ミスファイヤ率の検出を要求している。触媒を
損傷させるミスファイヤ率は、ミスファイヤの結果とし
て触媒温度が９００−１０００°Ｃ以上に上昇したとき
に存在する。危険な触媒温度を超えたときに対応する保
護手段が必要か否かの判定方法を改善することにより、
触媒損傷を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関する技術的な周辺ブロック図であ
る。
【図２】本発明の実施態様を示すブロック図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関 ２ 吸気管 ３ 排気管 ４ 空気質量流量計 ５ 燃料計量供給手段 ６ 点火装置 ７ センサ（回転速度、冷却媒体温度等） ８ 排気ガスセンサ ９ エラーランプ １０ 触媒 １１ 制御装置 １２ センサ（走行速度、変速機走行段、投入ギヤ段） ｍｌ 空気質量流量（負荷） ｎ 回転速度 ｔｉ 燃料の噴射パルス幅 ＴＡＢＧ 排気ガス温度 Ｔｍｏｔ 機関温度 ｕｓ 排気ガス組成 ｖ 走行速度
フロントページの続き (72)発明者 クラウス・リース−ミューラー ドイツ連邦共和国 74906 バート・ラッ ペナオ，ハインスハイマー・シュトラーセ 47

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の運転パラメータに基づく内燃
    機関の排気ガス領域内の温度のシミュレーション方法に
    おいて、 排気ガス領域内の温度のシミュレーションの際に、個々
    のシリンダにおける燃焼ミスファイヤが考慮されること
    を特徴とする内燃機関の排気ガス領域内の温度のシミュ
    レーション方法。
  2. 【請求項２】 前記温度のシミュレーションの際に、前
    記内燃機関の制御装置により、意図された燃焼ミスファ
    イヤ（ＡＳＲ（駆動滑り制御）係合）が考慮されること
    を特徴とする請求項１の方法。
  3. 【請求項３】 前記内燃機関が燃焼ミスファイヤの発生
    に関してモニタリングされること、および排気ガス領域
    内の温度のシミュレーションの際に、前記モニタリング
    により検出されたミスファイヤの発生が考慮されるこ
    と、を特徴とする請求項１の方法。
  4. 【請求項４】 前記燃焼ミスファイヤの数およびタイプ
    から触媒温度の変化が計算されることを特徴とする請求
    項３の方法。
  5. 【請求項５】 ミスファイヤ運転における触媒温度を求
    めるために、計算された前記触媒温度の変化が正常運転
    における温度に加算されることを特徴とする請求項４の
    方法。
  6. 【請求項６】 負荷および回転速度に対して、ミスファ
    イヤ運転における予想温度変化が特性曲線群内に記憶さ
    れることを特徴とする請求項４または５の方法。
  7. 【請求項７】 種々のミスファイヤに対して種々の特性
    曲線群が使用されることを特徴とする請求項６の方法。
  8. 【請求項８】 ミスファイヤごとに温度オフセット値、
    すなわち温度変化が記憶され、必要に応じて加算される
    ことを特徴とする請求項６または７の方法。
  9. 【請求項９】 前記予想温度変化の値が、噴射が行われ
    なかったことが検出されたときは負であり、その他のエ
    ラータイプのときは正であることを特徴とする請求項４
    ないし８のいずれかの方法。
  10. 【請求項１０】 噴射が行われたときに燃焼ミスファイ
    ヤが発生した場合の予想温度上昇が燃料の未燃焼量から
    計算されることを特徴とする請求項３の方法。
  11. 【請求項１１】 空気流量が高いときに前記触媒に対す
    る前記予想温度上昇が評価されることを特徴とする請求
    項１０の方法。
JP10282336A 1997-10-06 1998-10-05 内燃機関の排気ガス領域内の温度のシミュレーション方法 Pending JPH11159388A (ja)

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