JP2003500596A - 内燃機関を制御する方法および装置 - Google Patents

内燃機関を制御する方法および装置

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Abstract

(57)【要約】 ここに記載されているのは内燃機関を制御する方法および装置である。ここでは内燃機関の排気ガスに作用する手段が設けられている。所定の条件の場合、増大された排気ガスのエネルギー量が所望される特殊動作状態が開始される。この特殊動作状態では、燃焼中心点に作用して、排気ガス温度を上昇させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 従来の技術 本発明は、内燃機関を制御する方法および装置に関する。
【０００２】 公開されていないＤＥ１９９０６２８７から、内燃機関を制御する方法および
装置が公知である。そこに記載されたシステムでは、排気ガスに含まれる微粒子
をフィルタリングして除去する微粒子フィルタが使用されている。所定の動作状
態ではこの微粒子フィルタが適切な手段によって再生される。再生のためには排
気ガス温度を上昇させなければならない。排気ガス温度の高い動作状態によって
、通例、燃料消費が増大する。
【０００３】 さらに内燃機関を制御する方法および装置が公知である。そこでは過給器によ
って排気ガスに含まれるエネルギーを利用して、内燃機関に供給される空気を濃
縮する。このような過給器は、所定の動作状態、例えば低回転数時に、遅延され
た応動特性を有する。
【０００４】 発明の課題 本発明の課題は、排気ガス後処理システムを有する内燃機関を制御する方法お
よび装置において、消費に有利に微粒子フィルタを再生することの可能な、およ
び／または過給器の特性を改善することの可能な方法および装置を提供すること
である。
【０００５】 この課題は、請求項１および請求項７に記載された特徴的構成によって解決さ
れる。
【０００６】 発明の利点 本発明のやり方によって、微粒子フィルタの有利な再生および／または過給器
の特性の改善が可能である。これは燃焼中心点に作用して、排気ガス温度および
／または排気ガスのエネルギー量を上昇させることによって達成される。
【０００７】 殊に有利であるのは、燃焼中心点を遅れ側シフトする場合である。燃焼に対す
るマイナスの影響は、噴射の前に少なくとも２回の予備噴射を行うことによって
回避される。
【０００８】 別の殊に有利な実施形態は、従属請求項に記載されている。
【０００９】 図面 本発明を以下、図面に示した実施形態に基づいて説明する。図１は本発明の装
置のブロック回路図を示しており、図２は、燃料調量に対する制御信号ＡＤの時
間的な経過を示しており、図３は本発明による装置の１部分のブロック回路図を
示しており、図４は本発明による方法の流れ図を示している。
【００１０】 実施例の説明 以下では本発明の装置を自己着火内燃機関の例で説明する。ここでは燃料調量
は、いわゆるコモンレールシステムによって制御される。しかし本発明のやり方
は、これらのシステムに限定されず、別の内燃機関においても使用可能である。
【００１１】 参照符号１００で内燃機関が示されており、これには吸気管１０２を介して新
鮮な空気が供給され、この内燃機関は排気管１０４を介して排気ガスを排出する
。排気管１０４には排気ガス後処理手段１１０が配置されており、ここから浄化
された排気ガスが管路１０６を介して周囲環境に達する。排気ガス後処理手段１
１０は、実質的にいわゆる前置触媒器１１２と、その下流にフィルタ１１４とを
有する。有利には前置触媒器１１２とフィルタ１１４との間に、温度センサ１２
４が配置されており、これは温度信号Ｔを供給する。前置触媒器１１２の前およ
びフィルタ１１４の後にそれぞれ、センサ１２０ａおよび１２０ｂが設けられて
いる。これらのセンサは差圧センサ１２０として動作し、排気ガス後処理手段の
入力側と出力側との差圧を特徴付ける差圧信号ＤＰを供給する。
【００１２】 排気管１０４には、タービン１６２が配置されており、これはシャフト１６４
を介して、吸気管１０２に配置されたコンプレッサを駆動する。
【００１３】 内燃機関１００は燃料調量ユニット１４０によって燃料を調量される。これは
インジェクタ１４１，１４２，１４３および１４４を介して、内燃機関１００の
個別のシリンダに燃料を調量する。この燃料調量ユニットは有利にはいわゆるコ
モンレールシステムである。高圧ポンプによって燃料は蓄圧器に搬送される。こ
の蓄圧器から燃料はインジェクタを介して内燃機関に達する。
【００１４】 燃料調量ユニット１４０には、種々のセンサ１５１が配置されており、これら
のセンサは、燃料調量ユニットの状態を特徴付ける信号を供給する。これらの信
号は例えばコモンレールシステムでは蓄圧器の圧力Ｐである。内燃機関１００に
は、内燃機関の状態を特徴付けるセンサ１５２が配置されている。これらのセン
サは有利には、回転数信号Ｎを供給する回転数センサと、図示しない別のセンサ
である。
【００１５】 これらのセンサの出力信号は制御部１３０に達し、これは第１サブ制御部１３
２および第２サブ制御部１３４として示されている。有利にはこれらの２つのサ
ブ制御部は１つの構成ユニットを形成している。第１サブ制御部１３２は有利に
は燃料調量ユニット１４０を、燃料調量に作用する制御信号ＡＤによって制御す
る。このために第１サブ制御部１３２は燃料量制御部１３６を含んでいる。これ
は噴射すべき量を特徴付ける信号ＭＥを第２サブ制御部１３４に供給する。
【００１６】 この内燃機関は、排気ガスに作用する手段を備えている。これは図示の実施形
態では過給器および／または微粒子フィルタである。これらの他に、排気ガスに
作用する別の手段を設けることも可能である。排気ガスを処理するこのような手
段は例えば触媒器である。
【００１７】 第２サブ制御部１３４は有利には排気ガス後処理システムを制御し、このため
に相応のセンサ信号を検出する。さらに第２サブ制御部１３４は信号を、例えば
噴射される燃料量ＭＥについて、第１サブ制御部１３２とやりとりする。有利に
はこれらの２つの制御部はセンサ信号および内部信号を相互に利用する。
【００１８】 エンジン制御部１３２とも称される第１サブ制御部は、内燃機関１００の動作
状態、燃料調量ユニット１４０の状態および周囲条件を特徴付ける種々の信号と
、内燃機関が所望した出力および／または回転トルクを特徴付ける信号とに依存
して制御信号ＡＤを制御し、燃料調量ユニット１４０を制御する。このような装
置は公知であり、多様に使用されている。
【００１９】 殊にディーゼル内燃機関では、排気ガスに微粒子の放出が発生することがある
。このために行われているのは、排気ガス後処理手段１１０によってこれらの微
粒子を排気ガスからフィルタリングして除去することである。このフィルタリン
グ過程によってフィルタ１１４に微粒子が集積する。その後、これらの微粒子は
所定の動作状態においておよび／または所定の時間が経過した後、燃焼して、フ
ィルタが浄化される。このために通例行われているのは、フィルタ１１４の再生
のために排気ガス後処理手段１１０の温度を上昇させて微粒子を燃焼させるよう
にすることである。
【００２０】 内燃機関では触媒器が排気ガス後処理手段として使用されることが多い。例え
ばいわゆるＤＥＮＯＸ触媒器は所定の間隔で再生しなければならない。つまり排
気ガス温度の上昇によって沈殿物、例えば硫黄および／または硫化物が除去され
るのである。
【００２１】 微粒子フィルタでは温度上昇のために前置触媒器１１２が設けられている。こ
のような温度上昇は、例えば、排気ガス中の燃焼されなかった炭化水素の割合を
高めることによって行われる。つぎにこの燃焼されなかった炭化水素は前置触媒
器１１２で反応し、これによってその温度が上昇し、ひいてはフィルタ１１４に
達する排気ガスの温度も上昇する。
【００２２】 前置触媒器および排気ガス温度のこの温度上昇は燃料消費の増大を要求するた
め、これが必要な場合、すなわちフィルタ１１４に所定の割合で微粒子が蓄積さ
れた場合にのみ実施すべきである。蓄積状態を識別するやり方の１つは、排気ガ
ス後処理手段の入力側と出力側との間の差圧ＤＰを検出して、ここから出発して
蓄積状態を求めることである。このために差圧センサ１２０が必要である。
【００２３】 種々のセンサによって、フィルタ１１４の蓄積状態を決定するパラメタＢが得
られる。蓄積状態に対するパラメタＢはつぎに排気ガス後処理システムの制御に
使用される。すなわちつぎに蓄積状態に依存して、以下では再生とも称される特
殊動作状態が開始される。
【００２４】 図１には過給器および排気ガス後処理手段１１０を有する装置が示されており
、この手段には微粒子フィルタ１１４が含まれている。本発明のやり方は、過給
器または排出ガス後処理手段のいずれか一方しか備えていないシステムにも使用
することができる。
【００２５】 本発明では再生は、排気ガス温度を上昇させることによって開始および／また
は支援される。排気ガス温度を上昇させるために、燃焼中心点を遅れ側にシフト
する。つまり噴射の実質的な部分は上死点ＯＴの後はじめて行われるのである。
噴射を遅らせると通例、排気ガスの放出は悪化する。これには、実質的な主噴射
の前に少なくとも２回、予備噴射を行うことによって対処する。
【００２６】 本発明では、排気ガス温度の上昇は、過給器を備える内燃機関においては特殊
動作状態時に行われる。過給器を有する内燃機関では、以下の問題が発生するこ
とがある。低負荷時に、すなわち噴射量が少ないおよび／または回転数が低い時
に、加速が内燃機関に所望される場合、過給器は所定の時間的な遅延の後はじめ
て応動する。それはこの過給器は、この動作状態では圧縮のためにわずかなエネ
ルギーしか供給できないからである。本発明では、このような動作状態を特殊動
作状態とみなし、ここで排気ガス温度を上昇させる手段を開始する。
【００２７】 図２では、インジェクタ１４１〜１４４のうちの１つに対する制御信号Ａの経
過が時間についてプロットされている。部分図２ａでは通常動作における関係が
示されている。燃料の主な部分が内燃機関に調量される主噴射ＨＥは、上死点Ｏ
Ｔの領域で行われる。主噴射ＨＥの前に第１予備噴射ＶＥ１が行われる。これは
燃焼室の条件を整えるために使用される。この予備噴射によって放出、例えば硫
黄の放出が格段に低減される。燃焼をさらに改善するために、点線で示した第２
予備噴射ＶＥ２を設けることができる。これらの２つの予備噴射は、上死点より
も明らかに前に行われる。
【００２８】 部分図２ｂには、特殊動作状態である場合の関係がプロットされている。燃料
の主な部分が内燃機関に調量される主噴射ＨＥは、はっきりと遅れ側にシフトさ
れている。これは上死点ＯＴの後に行われる。主噴射ＨＥの前に第１予備噴射Ｖ
Ｅ１が行われる。これは主噴射の前に燃焼室の条件を整えるために使用される。
第１予備噴射ＶＥ１の前に燃焼室の条件を整えるため、第２予備噴射ＶＥ１が設
けられている。第１予備噴射は上死点の直前または上死点の領域で行われる。さ
らに第１予備噴射ＶＥ１では通常動作に比して、増大された燃料量が調量される
。
【００２９】 図３には本発明の装置がブロック回路図として示されている。図１ですでに記
載した要素には対応する参照符号が付されている。
【００３０】 第２サブ制御部１３４は、特殊動作状態であるか否かを示すパラメタを補正値
検出部３００に供給する。微粒子フィルタを有する内燃機関ではこのパラメタは
、フィルタ１１４の蓄積状態を特徴付けるパラメタＢである。補正値検出部３０
０は補正部３１０に補正値ＤＦＢおよびＤＭＥを供給する。第１サブ制御部は、
この補正部に信号ＦＢおよびＭＥを供給する。つぎこの補正部は信号ＡＤを燃料
調量ユニットに供給する。
【００３１】 種々の信号から出発して、第１サブ制御部は、噴射開始ＦＢと噴射持続時間Ｍ
Ｅを決定する信号を計算する。この計算は主噴射に対しても、予備噴射に対して
も行われる。補正値検出部３００によって、特殊動作状態であることが識別され
ると、この補正値検出部は、補正値ＤＦＢおよびＤＭＥを補正部３１０に供給す
る。信号ＤＦＢによって噴射開始が、また信号ＤＭＥによって噴射持続時間ＭＥ
が補正される。補正値ＤＦＢは、噴射が図２に示したように遅れ側にシフトされ
るように選択される。補正値ＤＭＥは、内燃機関から出力されるトルクが一定に
保持されるように選択される。さらに補正値ＤＭＥは殊に予備噴射時において、
放出が低減されるように選択される。
【００３２】 図４には本発明のやり方を説明する流れ図が示されている。第１ステップでは
、種々のパラメタが検出される。例えばフィルタ１１４の蓄積状態Ｂが求められ
る。引き続く問い合わせ４１０では、特殊動作状態であるか否かがチェックされ
る。これは例えば、蓄積状態Ｂが閾値を上回った場合である。特殊動作状態でな
い場合、新たにステップ４００に進む。特殊動作状態だある場合、ステップ４２
０で上記の手段が開始される。
【００３３】 過給器を有する内燃機関では、第１ステップで種々のパラメタ、例えば回転数
および／または負荷量が検出される。引き続く問い合わせ４１０では、特殊動作
状態であるか否かがチェックされる。これは例えば、回転数Ｎが閾値よりも低く
および／または負荷が閾値よりも高い場合である。特殊動作状態でない場合、新
たにステップ４００に進む。
【００３４】 特殊動作状態の場合、ステップ４２０で上記の手段が開始される。
【００３５】 殊に有利であるのは、燃焼中心点を遅れ側にシフトすることによって過給器の
タービン出力を、同じ排気ガス放出で格段に増加できることである。
【００３６】 燃料消費の増加は、手段を特殊動作状態時にだけ、例えば低回転数からの加速
時および／または微粒子フィルタを再生するためにだけ使用することによって最
小化される。
【００３７】 第２予備噴射によって主噴射を、大きな放出を発生することなく、極めて広い
幅で遅れ側にシフトすることできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の装置のブロック回路図である。
【図２ａ】 燃料調量に対する制御信号ＡＤの時間的な経過を示す線図である。
【図２ｂ】 燃料調量に対する制御信号ＡＤの時間的な経過を示す別の線図である。
【図３】 本発明による装置の１部分のブロック回路図である。
【図４】 本発明による方法の流れ図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０１Ｎ 3/02 Ｆ０１Ｎ 3/02 ３２１Ｚ Ｆ０２Ｂ 37/00 Ｆ０２Ｄ 23/02 Ｈ Ｆ０２Ｄ 23/02 41/04 ３８５Ａ 41/04 ３８５ ３８５Ｍ 41/40 Ｄ 41/40 Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｂ // Ｂ０１Ｄ 46/42 Ｆ０２Ｂ 37/00 ３０１Ｇ Ｆターム(参考） 3G005 DA02 FA35 HA05 3G090 AA01 BA01 CA01 DA01 DA04 DA09 DA12 DA18 EA02 EA04 EA05 3G092 AA02 AA18 BB06 BB13 DB03 EA08 FA15 HA11Z HD01Z HE01Z 3G301 HA02 HA11 JA21 LB11 MA11 MA18 MA23 MA26 NA08 NE12 NE17 PA17Z PD11Z PE01Z 4D058 MA41 MA52 PA04 SA08 TA06

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の排気ガスに作用する手段を含む内燃機関を制御す
    る方法において、 所定の条件の場合に、排気ガスのエネルギー量の増大が所望される特殊動作状
    態を開始し、 当該特殊動作状態では、燃焼中心点に作用して排気ガス温度を上昇させること
    を特徴とする 内燃機関を制御する方法。
  2. 【請求項２】 前記燃焼中心点を遅れ側にシフトする 請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】 前記特殊動作状態では、主噴射の前に少なくとも第１および
    第２予備噴射を行う 請求項１または２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 排気ガスに作用する前記の手段は、過給器、微粒子フィルタ
    および／または触媒器である 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】 微粒子フィルタの蓄積状態を特徴付けるパラメタが閾値を上
    回った場合に、前記特殊動作状態を開始する 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】 過給器の出力の増大が所望される場合に、前記特殊動作状態
    を開始する 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】 内燃機関の排気ガスに作用する手段を含む、内燃機関を制御
    する装置において、 所定の条件の場合に、排気ガスのエネルギー量の増大が所望される特殊動作状
    態が開始され、 前記特殊動作状態では燃焼中心点に作用して排気ガス温度を上昇させる手段を
    有することを特徴とする 内燃機関を制御する装置。
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