JP2006515398A - 内燃機関用のタンク通気弁内における質量流量の決定装置および方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 内燃機関用のタンク通気弁内の質量流量を改善された精度で決定可能にする、タンク通気弁内の質量流量の決定装置および方法を提供する。
【解決手段】 吸気管がタンク通気弁および排気ガス再循環装置に結合され、絞り弁およびタンク通気弁がそれぞれ測定値変換器を備え、排気ガス再循環装置が排気ガス再循環装置内の質量流量用測定値伝送器を備えている、吸気管および絞り弁を有する内燃機関用のタンク通気弁内における質量流量の決定装置において、２つの測定値変換器、および質量流量用測定値伝送器に設けられた質量流量標準化装置は、絞り弁内、タンク通気弁内、および排気ガス再循環装置内の質量流量に関連する信号、即ち測定値変換器および測定値伝送器の信号を受け取り、合計し、且つ標準化し、質量流量標準化装置に設けられた換算ユニットは、仮想絞り弁角を計算し、仮想絞り弁角から割当ユニットがタンク通気弁内質量流量を決定する。

Description

本発明は、吸気管がタンク通気弁および排気ガス再循環装置に結合され、および絞り弁およびタンク通気弁がそれぞれ測定値変換器を備え、および排気ガス再循環装置が排気ガス再循環装置内の質量流量用測定値伝送器を備えている、吸気管および絞り弁を有する内燃機関用のタンク通気弁内における質量流量の決定装置に関するものである。

本発明は、吸気管および吸気管内に配置されている絞り弁を有する内燃機関用のタンク通気弁内における質量流量の決定方法にも関するものである。

内燃機関の場合、可変弁操作を有するエンジンにおいて、ないし顕著な排気ガス再循環の場合に臨界以下の圧力比を有する作業点において、タンク通気弁内の質量流量の決定を保証するために、今日のタンク通気装置の知見が重要である。内燃機関の燃焼室内の特定燃空比を高い精度で保持することを目標として作動する高度のエンジン制御においては、タンク通気装置は、内燃機関に燃料蒸気が供給されることから、特定の燃空比とは独立に作動可能ではない。したがって、タンク通気装置の制御は内燃機関の制御と密接に結合されている。エンジンの制御可能な弁は、内燃機関の特定の運転条件およびタンク装置ないしタンク通気装置の異なる状態の関数として制御される。

吸気装置内においては、絞り弁位置、空気流量または圧力が測定されてもよい。エンジンそれ自身においては、回転速度が測定信号の対象であってもよい。内燃機関の排気ガスにおいては、一般に、排気ガスの酸素含有量がさらに測定される。制御ユニットにより受け取られた信号は、装置構成要素を制御するためにプログラム内において変換され、これにより、吸気装置内への燃料蒸気の供給が内燃機関の運転に悪影響を与えることなく行われる。さらに、装置の機能性検査が可能である。従来技術による装置においては、タンク通気弁を介して吸気管内に流入する質量流量は、弁の流出特性曲線により、タンク通気弁における圧力差の関数として計算されることが利用される。流出特性曲線は、臨界以下の圧力比の範囲内において大きな勾配を有し、これが測定流量の計算を不正確にし且つ好ましくない場合には計算を不安定にする。精度を改善するために、従来のエンジン制御設計においては、タンク通気弁内質量流量が絞り弁角および回転速度の関数として計算される。この場合、吸気管圧力は、絞り弁を介して流入する質量流量に比例すると仮定される。この仮定は、可変弁操作ないし排気ガス再循環を有する装置においては満たされていない。

本発明の課題は、可変弁操作を有するエンジンにおいて、または顕著な排気ガス再循環の場合に臨界以下の圧力比を有する作業点において、タンク通気弁内の質量流量の計算精度の改善、したがって走行特性および排気ガス特性の改善を可能にする、冒頭記載のタイプの装置を提供することである。

このための方法を提供することもまた本発明の課題である。

装置に関する課題は、２つの測定値変換器、および排気ガス再循環装置内質量流量用測定値伝送器が、質量流量標準化装置を備え、質量流量標準化装置は、絞り弁内、タンク通気弁内および排気ガス再循環装置内の質量流量に関連する信号、即ち測定値変換器および測定値伝送器の信号を受け取り、それらを合計し、且つ標準化すること、および質量流量標準化装置が換算ユニットを備え、換算ユニットは仮想絞り弁角を計算し、仮想絞り弁角から割当ユニットがタンク通気弁内質量流量を決定することにより解決される。

質量流量を標準条件、即ち１０１３ミリバールおよび０℃におけるそれらの値へ標準化することは、質量流量標準化装置が、測定値変換器および測定値伝送器から供給された信号を、温度、係数密度および流量係数を考慮して標準化することにより達成される。

本発明の好ましい一変更態様により、割当ユニットが、仮想絞り弁角から、少なくとも、エンジン回転速度、温度、係数密度、およびタンク通気弁内の標準化臨界超過質量流量のいずれかを考慮して、タンク通気弁内質量流量を決定するように設計されていてもよい。

有利な装置は、割当ユニット後方にエンジン制御ユニットが配置され、エンジン制御ユニットが内燃機関用エンジン・パラメータを制御するように設計されている。
タンク通気弁内質量流量のより正確な決定は、タンク通気弁の差圧計が測定値変換器を備え、測定値変換器がタンク通気弁の流出特性曲線を含むことにより達成される。

特にコンパクトな構造は、２つの測定値変換器および／または測定値伝送器および／または質量流量標準化装置および／または換算ユニットおよび／または割当ユニットが、エンジン制御ユニットの一体構成要素であるかまたは少なくとも１つの他のサブ・システム内にまとめられているように設計されている。

本発明の方法に関する課題は、質量流量標準化装置内において、絞り弁内、タンク通気弁内、および排気ガス再循環装置内の質量流量が、標準化質量流量を形成するために合計され、および標準化係数を用いて標準化されること、標準化質量流量から仮想絞り弁角が決定されること、および仮想絞り弁角からタンク通気弁内質量流量が決定されることにより解決される。

質量流量の特に正確な決定は、標準化質量流量が、少なくとも１つの流量係数、温度係数および係数密度を使用して標準化されることにより達成される。
可能な一形態は、特性曲線を介して標準化質量流量と絞り弁角との間の割当が行われ、且つ標準化質量流量の値から仮想絞り弁角が計算されるように設計されている。

臨界以下の運転条件における改善された質量流量の決定は、仮想絞り弁角から、エンジン回転速度を使用して、および／または、タンク通気弁内標準化臨界超過質量流量および／または係数密度および／または温度係数を考慮して、タンク通気弁内の質量流量が決定されることにより達成される。

方法の好ましい一形態においては、吸気管内に流入する質量流量の合計を、絞り弁のみを介して供給するために必要であろう絞り弁角に対応する仮想絞り弁角が計算される。これにより、本質的により良好なエンジン制御が達成され、同時に、有害物質の排出が低減される。

以下に本発明を図示した実施例により詳細に説明する。

図１が示すように、内燃機関９０のための吸気装置は、本質的に吸気管１０からなり、吸気管１０は、エア・フィルタ８０と内燃機関９０との間に存在する。吸気管１０はさらに、タンク通気弁２０および排気ガス再循環装置３０に結合されている。

吸気管１０内に絞り弁１１が存在し、絞り弁１１は絞り弁角１２を決定するための測定値変換器１３に結合され、測定値変換器１３はさらに、エンジン回転速度１４のための信号ラインに結合されている。測定値変換器１３はさらに、標準化質量流量４４を決定するための質量流量標準化装置４０に結合されている。

タンク通気弁２０は差圧計２１に結合され、差圧計２１は、一方でタンク通気弁２０内質量流量６２を決定するための測定値変換器２２に結合されている。ここで、測定値変換器２２はタンク通気弁２０の流出特性曲線２３に関連し、流出特性曲線２３は測定値変換器２２に記憶されているか、または他の制御モジュール、例えばエンジン制御ユニット７０から与えられる。タンク通気弁２０内質量流量６２に対する出力信号は同様に質量流量標準化装置４０に供給される。

さらに、排気ガス再循環装置３０に測定値伝送器３１が付属され、排気ガス再循環装置３０内の質量流量６２に対する、測定値伝送器３１の出力信号は、同様に質量流量標準化装置４０に供給されている。

質量流量標準化装置４０は、さらに、信号伝送器と、および／または、温度係数４１、係数密度４２および流量係数４３のための電子式および／または機械式メモリ・ユニットと結合され、出力信号として、個々の質量流量から合計され且つ標準化された質量流量４４を計算し、質量流量４４は換算ユニット５０に供給されている。この換算ユニット５０の出力信号は、仮想絞り弁角５１に対応し、仮想絞り弁角５１は、温度係数４１、係数密度４２、タンク通気弁２０内標準化臨界超過質量流量６１およびエンジン回転速度１４に対する信号と共に、割当ユニット６０に供給されている。割当ユニット６０において、はじめに、特性曲線（ＫＦＡＦＴＥ）からタンク通気弁２０内の標準化質量流量が決定される。それに続いて、前記係数を考慮して、出力信号としてタンク通気弁２０内の質量流量６２が計算可能である。この出力信号は、以後の評価のために、エンジン制御ユニット７０に結合されている。エンジン制御ユニット７０は、少なくとも１つの制御信号７１により内燃機関９０と作用結合をなし、ここで、内燃機関９０の出力、燃料消費量、および有害物質排出を最適化する。

図２には、本発明による計算方法の可能な一形態が示されている。絞り弁１１内、タンク通気弁２０内、および排気ガス再循環装置３０内の質量流量６２がはじめに加算され、温度係数４１、係数密度４２および流量係数４３により標準化される。次に、標準化質量流量４４は、換算ユニット５０内において仮想絞り弁角５１に換算される。したがって、仮想絞り弁角５１は、吸気管１０内に流入する質量流量６２の合計を絞り弁１１のみを介して供給するために必要であろう絞り弁角１２に対応する。温度係数４１、係数密度４２、およびタンク通気弁２０内の標準化臨界超過質量流量６１を考慮して、エンジン回転速度１４と組み合わせてタンク通気弁２０内の質量流量６２が計算され、このタンク通気弁２０内の質量流量６２は、図１に示されているエンジン制御ユニット７０と組み合わせて、内燃機関９０の正確な制御のために利用可能である。

他の実施形態において、図１からの個々の構成要素は、エンジン制御ユニット７０の一体構成要素であっても、または少なくとも１つのサブ・システム内にまとめられていてもよい。

図１は、内燃機関用タンク通気弁内質量流量の決定装置の概略系統図を示す。 図２は、質量流量を決定するための計算方法の概略流れ図を示す。

Claims (11)

1. 吸気管（１０）がタンク通気弁（２０）および排気ガス再循環装置（３０）に結合され、絞り弁（１１）およびタンク通気弁（２０）がそれぞれ測定値変換器（１３、２２）を備え、排気ガス再循環装置（３０）が排気ガス再循環装置内の質量流量用測定値伝送器（３１）を備えている、吸気管（１０）および絞り弁（１１）を有する内燃機関（９０）用のタンク通気弁（２０）内における質量流量（６２）の決定装置において、
   測定値変換器（１３）、測定値変換器（２２）、および排気ガス再循環装置（３０）内の質量流量用測定値伝送器（３１）は、質量流量標準化装置（４０）を備え、質量流量標準化装置（４０）は、絞り弁（１１）内、タンク通気弁（２０）内、および排気ガス再循環装置（３０）内の質量流量に関連する信号（１５、２４、３２）、即ち測定値変換器（１３、２２）および測定値伝送器（３１）の信号（１５、２４、３２）を受け取り、それらを合計し、且つ標準化すること、および
   質量流量標準化装置（４０）は、換算ユニット（５０）を備え、換算ユニット（５０）は、仮想絞り弁角（５１）を計算し、仮想絞り弁角（５１）から割当ユニット（６０）がタンク通気弁（２０）内の質量流量（６２）を決定すること、
   を特徴とする内燃機関用のタンク通気弁内における質量流量の決定装置。
2. 質量流量標準化装置（４０）が、測定値変換器（１３、２２）および測定値伝送器（３１）から供給された信号（１５、２４、３２）を、温度係数（４１）、係数密度（４２）および流量係数（４３）を考慮して標準化することを特徴とする請求項１に記載の装置。
3. 割当ユニット（６０）が、仮想絞り弁角（５１）から、少なくとも、エンジン回転速度（１４）、温度係数（４１）、係数密度（４２）および／またはタンク通気弁（２０）内の標準化臨界超過質量流量（６１）を考慮して、タンク通気弁（２０）内の質量流量（６２）を決定することを特徴とする請求項１または２に記載の装置。
4. 割当ユニット（６０）の後方にエンジン制御ユニット（７０）が配置され、エンジン制御ユニット（７０）が内燃機関（９０）用のエンジン・パラメータを制御することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の装置。
5. タンク通気弁（２０）の差圧計（２１）が測定値変換器（２２）を備え、測定値変換器（２２）がタンク通気弁（２０）の流出特性曲線（２３）を含むことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の装置。
6. 測定値変換器（１３）、測定値変換器（２２）、測定値伝送器（３１）、質量流量標準化装置（４０）、換算ユニット（５０）、および割当ユニット（６０）の少なくともいずれかが、エンジン制御ユニット（７０）の一体構成要素であるかまたは少なくとも１つの他のサブ・システム内にまとめられていることとを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の装置。
7. 吸気管（１０）、および吸気管（１０）内に配置されている絞り弁（１１）を有する、内燃機関（９０）用のタンク通気弁（２０）内における質量流量（６２）の決定方法において、
   質量流量標準化装置（４０）内において、絞り弁（１１）内、タンク通気弁（２０）内および排気ガス再循環装置（３０）内の質量流量が、標準化質量流量（４４）を形成するために合計され、且つ標準化係数を用いて標準化されること、
   標準化質量流量（４４）から仮想絞り弁角（５１）が決定されること、および
   仮想絞り弁角（５１）からタンク通気弁（２０）内の質量流量（６２）が決定されること、
   を特徴とする内燃機関用のタンク通気弁内における質量流量の決定方法。
8. 標準化質量流量（４４）が、少なくとも、流量係数（４３）、温度係数（４１）および係数密度（４２）のいずれかを使用して標準化されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
9. 特性曲線を介して標準化質量流量（４４）と絞り弁角（１２）との間の割当が行われ、且つ標準化質量流量（４４）の値から仮想絞り弁角（５１）が計算されることを特徴とする請求項７または８に記載の方法。
10. 仮想絞り弁角（５１）から、エンジン回転速度（１４）を使用して、および／または、タンク通気弁（２０）内の標準化臨界超過質量流量（６１）および係数密度（４２）および温度係数（４１）の少なくともいずれかを考慮して、タンク通気弁（２０）内の質量流量（６２）が決定される（割当ユニット（６０））ことを特徴とする請求項７ないし９のいずれかに記載の方法。
11. 吸気管（１０）内に流入する質量流量（６２）の合計を、絞り弁（１１）のみを介して供給するために必要であろう絞り弁角（１２）に対応する仮想絞り弁角（５１）が計算されることを特徴とする請求項７ないし１０のいずれかに記載の方法。

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