JP2007211776A - 内燃機関の運転方法及びその制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関の過濃燃焼限界をオーバーすること無しに過濃空気／燃料混合気で運転することを可能にする内燃機関の運転方法及びその制御装置を提供する。
【解決手段】内燃機関（１）の少なくとも一つの運転状態の下で、空気／燃料混合気を特徴付けるパラメータに関する目標値が事前設定される、内燃機関の運転方法において、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータの値が求められ、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータに関して求められた値が、第一の事前設定された閾値と比較され、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータに関して求められた値の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、第二の事前設定された閾値を上回っている場合に、目標値が修正される。
【選択図】図１

Description

本発明は、内燃機関の運転方法、コンピュータプログラム製品、コンピュータプログラム、及び内燃機関の制御装置に関する。

内燃機関の少なくとも一つの運転状態の下で、空気／燃料混合気を特徴付けるパラメータに関する目標値が事前設定される、内燃機関の運転方法が既に知られている。
この方法はとりわけ、燃焼室内の空気／燃料混合気を特徴付ける排気ガス中の酸素濃度の実際値、即ち実ラムダ値が燃焼室内の空気／燃料混合気を特徴付ける排気ガス中の酸素濃度の目標としての目標ラムダ値に追従されるという、良く知られているラムダ制御の場合に当てはまる。

更に、ＤＥ ４４ １５ ９９４ Ａ１から、内燃機関の効率を直接的又は間接的に指示する信号の閾値が割り込まれると、内燃機関に送り込まれる空気／燃料混合気が過濃化されるという、内燃機関のための制御システムが知られている。この過濃化によって、内燃機関の効率の低下に伴って上昇する排気ガス温度が、排気弁或いは排気ガスシステム、とりわけ排気ガス触媒の損傷を招く程高い値となってしまうことが避けられる。

本発明の課題は、内燃機関の過濃燃焼限界をオーバーすること無しに過濃空気／燃料混合気で運転することを可能にする、内燃機関の運転方法及びその制御装置を提供することである。

本発明によれば、内燃機関の少なくとも一つの運転状態の下で、空気／燃料混合気を特徴付けるパラメータに関する目標値が事前設定される、内燃機関の運転方法において、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータの値が求められ、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータに関して求められた値が、第一の事前設定された閾値と比較され、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータに関して求められた値の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、第二の事前設定された閾値を上回っている場合に、目標値が修正される。

本発明に基づく、内燃機関の運転方法、コンピュータプログラム製品、コンピュータプログラム、及び内燃機関のための制御装置によれば、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータの値が求められること、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータに関して求められた値が、第一の事前設定された閾値と比較されること、及び燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータに関して求められた値の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点で第二の事前設定された閾値を上回っている場合には、目標値が修正されること、という利点を持っている。この様にすることによって、空気／燃料混合気を特徴付けるパラメータの実際値が目標値に向けて追従される際に、第一の事前設定された閾値を適切に設定しておけば、燃焼の質が望ましくない程悪化されることが無いということを保証する、目標値の適合がもたらされる。かくして、例えば空気／燃料混合気の過濃化のために事前設定される目標値の場合には、如何なる時でも内燃機関の過濃化限界がオーバーされることがないように適合されることができる。これによって、内燃機関の望ましくないミスファイアや作動不安定性の障害を避けることができる。このことは、空気／燃料混合気を特徴付けるパラメータとしての内燃機関の排気ガス中の酸素含有量が内燃機関の排気ガス径路内の定常ラムダセンサによってではなく、単に希薄な空気／燃料混合気と過濃な空気／燃料混合気との間の区別しかせず、過濃度或いは希薄度に関する量的な判定をすることのできない二ポイント・ラムダセンサによって測定される場合にも当てはまる。

本発明は更に、有利な拡張及び改良が可能となる。
前記の目標値がステップ状に修正されること、各々の修正ステップの後で、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータの値が求められること、各々の修正ステップの後で、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータに関して求められた値の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、第二の事前設定された閾値を大きさの点で上回っているか否かがチェックされること、上回っている場合には、目標値が更なる修正ステップで修正されること、またそうでない場合には、目標値の修正は中止され、最後に行われた修正ステップの後にある、修正された目標値が新しい目標値として設定されることは、とりわけ有利である。この様にすることによって、目標値が特に簡単に反復的に修正或いは適合される。その際、修正ステップの大きさの選択によって、一方ではできるだけ迅速な目標値適合、又他方ではできるだけ正確な目標値適合との間の妥協を図ることができる。

修正された目標値は、修正の停止後の修正された目標値が、修正されていない目標値から大きさの点でせいぜい第三の事前設定された閾値だけしかずれていない場合にのみ、新しい目標値として設定されると、とりわけ有利である。この様にすることによって、例えば内燃機関の構成要素の老化或いは製造又は組立て許容差によって引き起こされる燃焼の際のエラーが、第三の事前設定された閾値が適切に選択されていれば、防止され、目標値の適合によって補正される。それ等のエラーは、内燃機関の性能を望ましくない方法で悪化させる故に、本来ならば修理によって是正されるべきである。

これに関連して、修正の停止後の修正された目標値が、修正されていない目標値から大きさの点で、第三の事前設定された閾値よりも大きくずれている場合には、エラーが検出されると、とりわけ有利である。

もう一つの利点は、目標値が個々のシリンダ別に事前設定され、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータの値が個々のシリンダ別に求められ、内燃機関の少なくとも一つのシリンダについての、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータに関して求められた値が第一の事前設定された閾値と比較され、また、内燃機関の少なくとも一つのシリンダについて、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータに関して求められた値の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点で、第二の事前設定された閾値を上回っている場合には、目標値が修正されるという場合に、認められる。この様にすることによって、目標値の適合が個々のシリンダ別に実現され、それによって、全部のシリンダに対する、従って個々のシリンダを区別しないで行われる、目標値の適合によって可能となるよりも、内燃機関が、空気／燃料混合気の過濃化の場合には内燃機関の過濃化限界により近づけて、或いは空気／燃料混合気の希薄化の場合には希薄化限界により近づけて運転される。

有利な手法によれば、空気／燃料混合気の過濃化のための目標値を事前設定し、この目標値を希薄化の方向に修正することができる。同様に、空気／燃料混合気の希薄化のための目標値を事前設定し、この目標値を過濃化の方向に修正することができる。燃焼の質を特徴付けるパラメータとして、事前設定された時間内におけるミスファイアの総数或いは内燃機関の作動不安定性が選ばれると、特に適切である。空気／燃料混合気を特徴付けるパラメータとして、ラムダ値或いは排気ガスの酸素含有量が選ばれると、特に適切である。

本発明が図面に示されており、以下の記載で詳しく説明される。
図１では、例えば自動車を駆動する、内燃機関が参照符号１で示されている。この内燃機関１は、例えば火花点火機関として或いはディーゼルエンジンとして作られている。以下の説明では、例として、この内燃機関１は、火花点火機関として作られているものとする。内燃機関１は一つ又は複数のシリンダ１０を含んでいるが、図１にはその中の一つが示されている。給気管１５を通して内燃機関のシリンダ１０に新気が送り込まれる。給気管１５内の新気の流れの方向が、図１に矢印によって示されている。給気管１５にはスロットルバルブ２０が配置されており、このバルブの位置は、エンジン制御装置５によって、例えば図１には示されていないアクセルペダルの操作角度に応じて、調節される。更に、スロットルバルブ２０は、例えばスロットルバルブ電位差計の形で、スロットルバルブ２０の位置を測定して、それに対応する測定信号をエンジン制御装置５へ伝える位置フィードバック機能を備えることができる。シリンダ１０には、それぞれ一つの噴射弁２５を通じて燃料が直接噴射される。代わりの手法として、給気管１５内のスロットルバルブ２０の上流側或いは下流側に、全てのシリンダ１０を対象として、燃料を給気管１５内に噴射する一つの噴射弁が配置されており、燃料は、給気管１５を通して個々のシリンダ１０に到達する。一つ又は複数の噴射弁２５は、例えば、排気ガス中の酸素濃度についての事前設定された目標値を調節するために、事前設定された燃料量を事前設定された時間の間に噴射するために、エンジン制御装置５によって制御される。更に、個々のシリンダ１０には、それぞれのシリンダ１０の燃焼室に送り込まれた空気／燃料混合気を点火するために、点火プラグ３０が配置されている。その際、それぞれの点火プラグ３０は、例えば内燃機関の調節されるべきトルク余裕の観点から或いは内燃機関１の排気ガス径路４５内に配置されている触媒５０の望ましい加熱の観点から、望ましい点火時期の調節のためにエンジン制御装置５によって制御される。シリンダ１０の領域内の回転数センサ４０は、エンジンの回転数を測定し、それに対応する測定信号をエンジン制御装置５に対して伝える。各々のシリンダ１０には、回転数センサ４０に対する追加として或いは代わりとして、それぞれ一つのシリンダの圧力センサ３５が配置されており、このセンサは、シリンダ圧力、従ってそれぞれ割り当てられているシリンダの燃焼室内の圧力を測定し、それに対応する測定信号をエンジン制御装置５に対して伝える。シリンダ１０或いはその燃焼室内での空気／燃料混合気の燃焼の際に生成される排気ガスは、排気ガス径路４５内へ押し出される。排気ガス径路４５内での排気ガスの流れの方向が図１に矢印によって示されている。オプションとして、又図１に示されているように、排気ガス径路４５には触媒５０を配置することができる。図１による排気ガス径路４５の触媒５０の上流側には、排気ガス温度センサ６０が配置されており、このセンサは排気ガス径路内の温度を測定し、それに対応する測定信号をエンジン制御装置５に対して伝える。更に、図１によれば、触媒５０の上流側にラムダセンサ５５も配置されており、このセンサは、排気ガス中の酸素濃度を測定し、それに対応する測定信号をエンジン制御装置５に対して伝える。このラムダセンサ５５は、例えば定常ラムダセンサ或いは二ポイント・ラムダセンサとすることができる。後者のセンサは、過濃と希薄の排気ガスを区別することだけしかできず、排気ガスの組成に関して、それ故とりわけ過濃度或いは希薄度に関して、量的な判定をすることはできない。以下に説明される本発明に基づく方法は、定常ラムダセンサを要求するものではなく、二ポイント・ラムダセンサを用いても実施される。ラムダセンサの存在は結局、以下に説明される本発明に基づく方法の機能にとっては全く必要ではない。

更に、給気管１５内のスロットルバルブ２０の上流には、例えばホットフィルムエアマス計或いは超音波エアマス計の形をしたエアマス計を配置することができ、このエアマス計は、シリンダ１０に送り込まれるエアマス流を測定し、それに対応する測定信号をエンジン制御装置５に対して伝える。

内燃機関１がディーゼルエンジンとして作られている場合には、点火プラグ３０と一般に又スロットルバルブ２０は存在せず、噴射弁２５は、噴射量と噴射時期に関して、例えばアクセルペダル位置にも依存してエンジン制御装置５によって制御される。

オプションとして、給気管１５内のスロットルバルブ２０の上流側にコンプレッサを持ち、又排気ガス径路４５内の触媒５０の上流側且つラムダセンサ５５と温度センサ６０の下流側にタービンを持つ排気ガスターボチャージャーを備えることもできる。

構成部品の保護という理由から、例えば触媒５０或いは排気ガスタービン或いは排気ガスマニホルドなどの、排気ガス径路４５内の構成要素に対して、排気ガスが危険な温度に到達する場合には、通常、空気／燃料混合気の過濃化はシリンダ１０内で実現される。その際に、空気／燃料混合気の過濃化のために、例えば追加として燃料が送り込まれる。それによって、熱力学的プロセスに基づいて、危険にさらされている排気ガス径路４５内の上述の構成部品が冷却される。必要となる過濃化度、従って空気／燃料混合気を特徴付けるパラメータの目標値は、必要となる冷却効果によって基本的に決定され、如何なる場合にも内燃機関のいわゆる過濃化限界をオーバーすることはできない。一つ或いは幾つかのシリンダ１０の中で空気／燃料混合気のこの過濃化限界がオーバーされると、ミスファイアや望ましくない作動不安定性の障害が発生することがある。これ等のことは、以下に説明される本発明に基づく方法によって回避される。

空気／燃料混合気を特徴付けるパラメータの一つとして、例えば、排気ガスのラムダ値或いは酸素含有量という形態の空気／燃料混合比を選ぶことができる。以下の説明では、空気／燃料混合気を特徴付けるパラメータが排気ガスの酸素含有量として選ばれることを想定している。二ポイント・ラムダセンサ或いは二ポイント制御装置しか備えていないエンジン制御装置システムは、排気ガス中の酸素含有量の、従って調節された過濃化度の直接的な或いは数量的な決定或いは測定をすることはできない。その場合には、エンジン制御装置５が排気ガス中の酸素濃度のための目標値を事前設定し、この目標値がプレ制御装置及び／又は制御装置によって変換される。しかしながら、二ポイント・ラムダセンサを使用する場合には、排気ガス中の酸素濃度の実際値は数量的には確定されない。従って、排気ガス中の酸素濃度の目標値は、本質的にプレ制御装置によって、例えば特性曲線或いは特性マップを用いて変換される。その際には、内燃機関の特定の運転ポイントにおける排気ガス中の酸素含有量についての幾つかの目標値に、それぞれ一つの噴射されるべき燃料量が割り当てられている。特性曲線或いは特性マップは、例えば試験台の上で及び／又は走行試験中に適切に適用されることが可能である。その際には、排気ガス径路４５内の二ポイント・ラムダセンサ５５によって、空気／燃料混合気の望まれた過濃化の際にも実際に過濃化が行われ、又空気／燃料混合気の望まれた希薄化の際にも実際に希薄化が行われるか否かということだけが監視される。

プレ制御の許容差の故に、又例えば噴射弁２５のような構成要素の老化並びに例えば噴射弁２５のような構成要素の製造許容差の故に、もし空気／燃料混合気の過濃化のための排気ガス中の酸素濃度に関する適用された目標値が過濃化限界まで十分な間隔を持っていない場合には、排気ガス中の酸素濃度のための事前設定された目標値の変換の際に、過濃化限界がオーバーされてしまうということを排除することができない。その結果、散発的なミスファイアや望ましくない走行安定性の障害が生じる。しかしながら、エンジンの設計思想や内燃機関１の運転状態によっては、過濃化限界に可能な限り近い空気／燃料混合気の過濃化が、例えば触媒５０や排気ガスターボチャージャーのタービン並びに排気ガスマニホルドのような、排気ガス径路４５内の構成要素の十分且つ迅速な冷却を保証するために、必要である。二ポイント・ラムダセンサ５５を用いた場合には、過濃化限界のオーバーは検出されない。

それ故本発明によれば、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータの値が求められること、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータに関して求められた値が第一の事前設定された閾値と比較されること、及び燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータ関して求められた値の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点で第二の事前設定された閾値を上回っている場合には、空気／燃料混合気を特徴付けるパラメータの、本例の場合には排気ガス中の酸素濃度のための目標値が修正されること、が工夫されている。

燃焼の質を特徴付けるパラメータとしては、例えば、先に述べられた内燃機関１の作動不安定性を選ぶことができる。これは、当業者には既に知られている手法で回転数センサ４０の回転数信号からエンジン制御装置５によって導き出される。その際には、回転数の変化における不規則性が評価される。燃焼の質を特徴付けるパラメータとしては、追加として或いは代わりの手法として、予め定められた時間の間に検出されるミスファイアの総数を選ぶこともできる。そのようなミスファイアの検出も又当業者には既に知られている手法で、例えば一つ或いは幾つかの圧力センサ３５を用いたシリンダ内圧の評価によって行うことができる。

それ故、本発明によれば、燃焼の質を特徴付けるパラメータ、本例の場合には排気ガス中の酸素濃度のための目標値の修正変更の際には、例えば予め定められた時間の間におけるミスファイアの総数の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点で第二の事前設定された閾値よりも大きくずれているか否かということがチェックされる。その際、第一の事前設定された閾値は、予め定められた時間の間に予想され、過濃限界のオーバーによって引き起こされるものではないミスファイアの総数を表している経験値として適用されることができる。この総数は勿論、ミスファイアの総数が求められる予め設定された時間にも依存している。この時間は、目標値の信頼性のある修正を行うことができるようにするために、少なくとも、過濃限界のオーバーの際に十分な数のミスファイアを検出することができる程大きく定められるべきであろう。但し、他方ではこの時間は適用時間をできるだけ短く保持するために、余り大きく定められるべきではない。最も簡単なケースでは、この第一の事前設定される閾値はゼロに設定される。第二の事前設定された閾値は、予め定められた時間の間の、同じく過濃限界のオーバーを推定させるものではないミスファイアの総数の、第一の事前設定された閾値からの偏差に対して許されるべき許容差を考慮するために用いられる。最も簡単なケースでは、この第二の事前設定される閾値もゼロに設定されることができる。

燃焼の質を特徴付けるパラメータとして、作動不安定性を選択する際にも同じ様に処置することができる。その際には、作動不安定性に関して求められた値が、第一の事前設定された閾値と比較され、作動不安定性に関して求められた値の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点で、第二の事前設定された閾値をオーバーしている場合には、前記の目標値が修正される。その際、作動不安定性を、予め定められた時間の間のミスファイアの代わりとして、燃焼の質を特徴付けるパラメータとして用いることができる。しかしながら又、予め定められた時間の間のミスファイアの総数と作動不安定性の両方を、目標値の上述の適合のために監視することもできる。この場合には、目標値は、予め定められた時間の間のミスファイアの総数が、第一の事前設定された閾値から、大きさの点で、第二の事前設定された閾値よりも大きくずれており、且つ又作動不安定性が第一の事前設定された閾値から、大きさの点で第二の事前設定された閾値よりも大きくずれている時にのみ、修正される。

本例の場合には、望ましくない手法で過濃限界のオーバーをもたらすことのある、空気／燃料混合気の過濃化のための目標値が考慮される。この目標値の修正は、それ故希薄化、即ち、排気ガス中の酸素濃度のための目標値の引き上げによって行われる。

目標値の修正は、その際、一つ又は複数のステップで行われる。それに対応してそのような修正ステップは、例えば試験台の上で及び／又は走行テストの中で適用されることができる。その際には、それ故、目標値のために唯一つの修正ステップしか許されないか或いは又複数の修正ステップが許されるかということを定めておくことができる。複数の修正ステップが許される場合には、各々の修正ステップの後で、燃焼の質を特徴付けるパラメータの一つの値が或いは燃焼の質を特徴付けるパラメータのそれぞれ一つの値が求められる。次いで各々の修正ステップの後で、燃焼の質を特徴付けるパラメータに関して求められた値の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点で第二の事前設定されている閾値を越えているか否か、或いは燃焼の質を特徴付けるパラメータに関してそれぞれ求められた値の、それぞれそのために事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点でそれぞれ第二の事前設定されている閾値を越えているか否かがチェックされ、その際、このケースの場合には、目標値が別の修正ステップで修正され、又別のケースの場合には、目標値の修正が中止され、最後に行われた修正ステップの後に存在している修正された目標値が新しい目標値として設定され、修正変更が行われる。その際には、目標値の修正の大きさは、各々の修正ステップについて同じに設定することができる。しかしながら、個々の修正ステップについて個別に、例えば修正ステップの数が大きくなればなる程大きく或いは小さくなるように設定することもできる。唯一つの修正ステップしか許されていない場合には、このパラメータは、例えば試験台の上で及び／又は走行テストの間に、目標値の修正の後で過濃限界が最早オーバーされることがなくなるように、適切に適用される。目標値のステップ状の修正が許されている場合には、一つの修正ステップ或いは幾つかの修正ステップの大きさは、試験台の上で及び／又は走行テストの間に、例えば、一方では、目標値の修正の終了或いは中止の後に存在している修正された目標値が内燃機関１の運転をできるだけ過濃限界の近くで可能にし、又他方では、過濃限界がオーバーされないこと又第三番目にはそのために必要となる修正ステップをできるだけ少なく保持することができるように、適合させることができる。

有利な手法として又オプションとして、目標値の修正の中止或いは終了の後に、その時に存在している修正された目標値が元の、事前設定された未修正の目標値からどれだけ大きくずれているかということをチェックすることができる。この偏差が、大きさの点で第三の事前設定された閾値よりも大きくない場合にのみ、修正された目標値が新しい目標値として設定され且つ修正変更が行われる。そうでない場合には、エラーが検出され、修正された目標値は設定されず又修正変更も行われない。第三の事前設定された閾値は、その際、例えば試験台の上で及び／又は走行テストの間で、事前制御の許容差或いは構成要素の老化或いは製造の際の許容差に基づいて必要となる修正量が、修正された目標値によって補正されるべきであるが、これに対して、例えば噴射弁２５、点火プラグ３０、及び／又はスロットルバルブ２０などの構成要素の誤った制御或いは機能不全に基づいて必要となった修正量は、内燃機関１の損傷を避け又エラー表示を出すことによって修理を可能にするために、修正された目標値によっては補正されるべきではない、というように適切に適用される。

空気／燃料混合気を特徴付けるパラメータ、この例の場合には排気ガス中の酸素濃度のために、目標値は個々のシリンダ別に事前設定することができる。この場合、燃焼の質を特徴付けるパラメータの値或いは燃焼の質を特徴付けるパラメータのその時々の値は、個々のシリンダ別に求められる。それ故、この例の場合、作動不安定性に関する値及び／又は予め定められた時間の間のミスファイアの総数の値は、個々のシリンダ別に作動不安定性の場合にはエンジン回転数の変化とシリンダの既知の点火順序から、又予め定められた時間の間のミスファイアの総数の場合にはシリンダ内圧の変化から、当業者には既に知られている手法で個々のシリンダ別に求められる。燃焼の質を特徴付けるパラメータに関して求められた値は、内燃機関１の少なくとも一つの個別シリンダ１０について、第一の事前設定された目標値と比較される。代わりの手法として、内燃機関１の少なくとも一つの個別シリンダ１０のための燃焼の質を特徴付けるパラメータについて、その時々に求められた値は、その時々の、第一の事前設定された閾値と比較される。内燃機関１の少なくとも一つの個別シリンダ１０について、燃焼の質を特徴付けるパラメータについて求められた値の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点で、第二の事前設定された閾値をオーバーしている場合には、目標値が修正される。代わりの手法として、内燃機関１の少なくとも一つの個別シリンダ１０について、燃焼の質を特徴付けるパラメータについてその時々に求められた値の、その時々の第一の事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点で、それぞれ第二の事前設定された閾値をオーバーしている場合には、目標値が修正される。

代わりの手法として、内燃機関１の複数の、特に全てのシリンダ１０のための目標値が共通の目標値として事前設定され、又燃焼の質を特徴付けるパラメータの値或いは燃焼の質を特徴付けるパラメータのその時々の値がこれ等の複数のシリンダ１０に対して共通に求められる。燃焼の質を特徴付けるパラメータに関して求められた値は、次いで内燃機関１の複数のシリンダ１０について、第一の事前設定された閾値と比較される。代わり手法として、燃焼の質を特徴付けるパラメータに関してその時々に求められた値が、内燃機関１の複数のシリンダ１０について、それぞれ第一の事前設定された閾値と比較される。次いで、内燃機関１のこれ等の複数のシリンダ１０について、燃焼の質を特徴付けるパラメータについて求められた値の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点で、第二の事前設定された閾値をオーバーしている場合には、目標値が修正される。代わりの手法として、内燃機関１のこれ等の複数のシリンダ１０について、燃焼の質を特徴付けるパラメータについてその時々に求められた値の、その時々の第一の事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点で、それぞれ第二の事前設定された閾値をオーバーしている場合には、内燃機関１のこれ等の複数のシリンダ１０のための目標値が修正される。

既に説明されたように、燃焼の質を特徴付ける複数のパラメータを用いる場合には、目標値は、燃焼の質を特徴付ける全てのパラメータについて、用いられているその時々に求められた値の、その時々の第一の事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点で、その時々の、第二の事前設定された閾値をオーバーしている時にのみ、修正される。しかしながら、代わりの手法として、燃焼の質を特徴付ける複数のパラメータを用いる場合には、燃焼の質を特徴付ける複数のパラメータの中の選ばれた一つについて求められた値の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点で、第二の事前設定された閾値をオーバーするや否や、目標値の修正が許されるというようにすることもできる。

先に述べられた例の中では、空気／燃料混合気の過濃化をもたらし、又過濃限界をオーバーした場合には、希薄化の方向に修正されるという、排気ガス中の酸素濃度についての目標値の事前設定が述べられていた。逆に、上に述べられている実施態様と同様にして、空気／燃料混合気の希薄化のための目標値を事前設定し、同じくミスファイアや望ましくない作動不安定性となって現れる希薄限界オーバーの際には、過濃化の方向に修正するということも可能である。

図２には、本発明に基づく方法の例示としての流れ図が示されている。プログラムのスタートの後、エンジン制御装置５が、プログラムステップ１００で、排気ガス温度センサ６０によって測定された測定信号から実際の排気ガス温度を求める。更に、エンジン制御装置５は、プログラムステップ１００で、全修正量Δをゼロに設定する。次いで、プログラムステップ１０５へ送られる。

プログラムステップ１０５では、エンジン制御装置５が、排気ガス温度が予め定められている閾値よりも大きいか否かをチェックする。大きい場合（ｙ）には、プログラムステップ１１０へ分岐され、そうでない場合（ｎ）には、プログラムステップ１００へ戻される。その際、排気ガス温度についての閾値は、例えば試験台の上及び／又は走行テストの間に、目標値が、例えば触媒５０、或いは排気ガスターボチャージャーのタービン、又は排気ガスマニホルドなどの、排気ガス径路４５内の構成要素の損傷を確実に排除することができるが、それをオーバーするとそれ等の構成要素の損傷を最早排除することができないという排気ガス温度となるように、適切に適用される。

プログラムステップ１１０では、エンジン制御装置５が、空気／燃料混合気の過濃化の観点から、個々のシリンダ別に或いは複数数のシリンダ又は全てのシリンダに共通に、排気ガス中の酸素濃度の目標値の事前設定を行う。この目標値は、既に説明された事前（プレ）制御によって、とりわけシリンダ１０に対するエアマス流量が同じままである場合には燃料噴射量の引き上げによって、実現される。以下の説明では、例として個々のシリンダ別の目標値の事前設定の場合を取り上げるものとする。次いで、プログラムステップ１１５へ送られる。

プログラムステップ１１５では、エンジン制御装置５が各々のシリンダのためにその時々のシリンダ内圧力センサ３５の信号から当業者には既に知られている手法で、燃焼の質を特徴付けるパラメータの例として、予め定められた時間の間のミスファイアの総数を求める。次いで、プログラムステップ１２０へ送られる。

プログラムステップ１２０では、エンジン制御装置５が、シリンダ１０の中の一つについて、予め定められた時間の間のミスファイアの総数の、第一の事前設定された閾値からのずれが、大きさの点で、第二の事前設定された閾値をオーバーしているか否かをチェックする。オーバーしている場合には、プログラムステップ１２５へ送られ、そうでない場合には、プログラムステップ１３０へ分岐される。

プログラムステップ１２５では、エンジン制御装置５が内燃機関１の、予め定められた時間の間のミスファイアの総数の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点で、第二の事前設定された閾値をオーバーしている一つ又は複数のシリンダ１０について、それぞれ一つの新しい総修正値Δを、最後に有効となる総修正値とこの修正ステップのために事前設定された修正値δの和として形成する。予め定められた時間の間のミスファイアの総数の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点で、第二の事前設定された閾値をオーバーしている各々のシリンダには、これによってプログラムステップ１２５で新しい総修正値Δ＝δ＋Δ が割り当てられる。次いで、プログラムステップ１２０へ戻される。プログラムステップ１２０で、予め定められた時間の間のミスファイアの総数の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点で、第二の事前設定された閾値をオーバーしているシリンダが最早一つも検出されなかった場合には、プログラムステップ１３０へ送られる。

プログラムステップ１３０では、エンジン制御装置５が、内燃機関１の各々のシリンダ１０について、割当てられて求められた総修正値Δが第三の事前設定された閾値を大きさの点でオーバーしているか否かをチェックする。オーバーしているシリンダの場合には、プログラムステップ１４０へ分岐される。その他のシリンダの場合には、プログラムステップ１３５へ送られる。

上述のプロセスの流れの間に、予め定められた時間の間のミスファイアの総数の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、大きさの点で、第二の事前設定された閾値をオーバーしていないシリンダの総修正値Δは、依然として初期値のゼロのままである。

プログラムステップ１４０では、総修正値Δが大きさの点で、第三の事前設定された閾値よりも大きなシリンダについてエラーが検出され、且つ場合によっては表示がなされる。このエラー検出は、更にオプションとして、特に、対応する、その総修正値Δが大きさの点で、第三の事前設定された閾値よりも大きいシリンダに対する燃料噴射の絞り込みによって、内燃機関１の非常作動をもたらす。最終的には、内燃機関１は完全停止されることもできる。次いでプログラムが終了される。

プログラムステップ１３５では、総修正値Δが大きさの点で、第三の事前設定された閾値よりも小さいか又は等しいシリンダについて、排気ガス中の酸素濃度に関する新たな目標値が、プログラムステップ１００の場合のような非修正目標値の合計から提示され、その時々のシリンダに割当てられている総修正値Δに仕立てられる。次いで、この新しい目標値が提示され、特にエアマス流量が同じ場合には、シリンダ１０に対する燃料噴射をしかるべく引き下げることによって修正変更される。次いで、プログラムは終了される。

事前設定された目標値によって、空気／燃料混合気の過濃化が達成され、又目標値が排気ガス中の酸素濃度に関する目標値であるという、先に説明された実施例では、修正値δはゼロよりも大きく、又得られる総修正値Δはゼロよりも大きいか又はゼロである。このようにすることによって、目標値は総修正値によって引き上げられるか同じままに留まり、このことは、排気ガス中の必要な酸素濃度の引き上げと一定保持と、又これによって空気／燃料混合気の希薄化又は一定保持と結び付けられている。

排気ガス中の酸素濃度の目標値が内燃機関１の全てのシリンダに対して共通に事前設定されている場合、プログラムステップ１２０まで（１２０を含む）の流れは、先に説明された流れと同じとなる。次いで、プログラムステップ１２５では、しかしながら、全てのシリンダに共通な目標値が吟味され、それに割当てられている総修正値Δが修正値δだけ引き上げられる。プログラムステップ１３０では、共通の総修正値Δが第三の事前設定された閾値と大きさの点で比較され、第三の事前設定された閾値が共通の総修正値Δによって大きさの点でオーバーされている場合には、プログラムステップ１４０へ分岐されてエラーが表示され、場合によっては、内燃機関１の非常運転が開始される。次いで、プログラムステップ１３５では、全てのシリンダ１０に共通に排気ガス中の酸素濃度に関する新しい目標値共通の総修正値Δと非修正目標値との和によって、プログラムステップ１００の場合と同じように形成される。次いで、総修正値Δがゼロよりも大きい時には、この新しい目標値の調整のために、内燃機関の全てのシリンダへの噴射が引き下げられる。これは、共通の噴射の場合には給気管１５の中で、又直接噴射の場合には個々のシリンダ１０の中で実現することができる。これに対して、排気ガス中の酸素濃度のための目標値は個々のシリンダ別に行われ、その際には、給気管１５内への燃料の共通の噴射は直接噴射と比較してより少ない意味しか持たない。何故なら、この場合直接噴射だけが個々のシリンダ別の個別修正変更を達成するからである。

それゆえ、本発明に基づく方法によって、ラムダセンサ５５が定常ラムダセンサとしてではなく、二ポイント・ラムダセンサとして作られている時でも、内燃機関１の過濃限界を越える望ましくない運転が効果的に回避される。例えば、触媒50、排気ガスターボチャージャーのタービン及び／又は排気ガスマニホルドなどの、排気ガス径路中の構成要素の損傷がこれによって回避され、内燃機関１の一つ又は幾つかのシリンダ１０内で燃焼されるべき空気／燃料混合気の、できるだけ過濃限界近くで実現された過濃化によって、排気ガス径路４５内の上述の構成要素の冷却が容易化されるために、内燃機関１の或いは内燃機関１によって駆動される車両の走行性が改善される。

図２の流れ図は、例えばエンジン制御装置５のマイクロコンピュータにおけるコンピュータプログラムとして作られることができる。そのためにこのコンピュータプログラムは、機械読み取り可能な媒体、例えばメモリ媒体に格納されることができるので、この機械読み取り可能な媒体は、コンピュータプログラムのプログラムコードと共にコンピュータプログラム製品を形成する。その際、メモリ媒体は、エンジン制御装置５に固定実装されるか或いはドライブ機構を通じてエンジン制御装置５に送り込まれることができる。エンジン制御装置５は内燃機関１の制御装置を意味している。

かくして、排気ガス温度のための閾値のオーバーは、空気／燃料混合気を特徴付けているパラメータのための目標値が、例えば事前設定された過濃化度という形で事前設定されている、内燃機関１の運転状態を意味している。代わりの手法として、又ＤＥ４４ １５ ９９４ Ａ１から知られるように、内燃機関１のその様な運転状態は、内燃機関の効率を直接的又は間接的に示している信号の閾値が割り込まれる時にも、達成され得る。

燃焼の質を特徴付けるパラメータとして、作動不安定性を選択する場合には、第一の事前設定された閾値という形で作動不安定性に関する値を事前設定することができる。作動不安定性に関するこの事前設定された値が又実際に調節されれば、空気／燃料混合気を特徴付けるパラメータのための目標値の修正は必要ではない。その際には、第二の事前設定された閾値によって、作動不安定性に関する事前設定された値としての第一の事前設定された閾値の周りに、その中で作動不安定性が、過濃限界のオーバーに帰せしめられること無しに、又それによって空気／燃料混合気を特徴付けるパラメータに関する目標値の修正をもたらすこと無しに、変動することのできる許容帯が設定される。その際、作動不安定さに関する第一の事前設定された閾値と第二の事前設定された閾値も又、試験台の上で及び／又は走行テストの間に、適切に適用されることができる。

燃焼の質を特徴付けるパラメータとして、予め定められた時間の間におけるミスファイアの総数を選択する場合には、第一の事前設定された閾値及び／又は第二の事前設定された閾値は、ゼロとすることができる。他方、この場合にも、第一の事前設定された閾値を、過濃限界を越えた内燃機関１の運転によって引き起こされない、予め定められた時間の間におけるミスファイアの総数のための事前設定された値として選ぶことができる。この場合には、第二の事前設定された閾値は再び、第一の事前設定された閾値の周りに許容帯を設定することができ、この許容帯の中では、第一の事前設定された閾値の両側へのミスファイアの総数の変動が許され、その変動は未だ過濃限界のオーバーには至らない。ここでも又、第一の事前設定された閾値と第二の事前設定された閾値は、試験台の上で及び／又は走行テストの間に、適切に適用されることができる。

内燃機関のブロック図である。 本発明に基づく方法の例示としての流れを示している流れ図である。

符号の説明

１…内燃機関
５…エンジン制御装置
１０…シリンダ
１５…給気管
２０…スロットルバルブ
２５…噴射弁
３０…点火プラグ
３５…圧力センサ
４０…回転数センサ
４５…排気ガス径路
５０…触媒
５５…ラムダセンサ
６０…温度センサ

Claims (13)

1. 内燃機関（１）の少なくとも一つの運転状態の下で、空気／燃料混合気を特徴付けるパラメータに関する目標値が事前設定される、内燃機関の運転方法において、
   燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータの値が求められること、
   燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータに関して求められた値が、第一の事前設定された閾値と比較されること、及び
   燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータに関して求められた値の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、第二の事前設定された閾値を上回っている場合に、目標値が修正されること、
   を特徴とする内燃機関の運転方法。
2. 目標値がステップ状に修正されること、
   各々の修正ステップの後で、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータの値が求められること、
   各々の修正ステップの後で、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータに関しての求められた値の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、第二の事前設定された閾値を上回っているか否かがチェックされること、
   上回っている場合には、前記目標値が更なる修正ステップで修正されること、及び
   上回っていない場合には、前記目標値の修正は中止され、最後に行われた修正ステップの後にある、修正された目標値が新しい目標値として設定されること、
   を特徴とする請求項１に記載の運転方法。
3. 修正された目標値は、修正の停止後の修正された目標値が、修正されていない目標値から、僅かに第三の事前設定された閾値だけしかずれていない場合にのみ、新しい目標値として設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の運転方法。
4. 修正の停止後の修正された目標値が、修正されていない目標値から、第三の事前設定されている目標値よりも遙かにずれている場合には、エラーが検出されることを特徴とする請求項３に記載の運転方法。
5. 目標値が、個々のシリンダ別に事前設定されること、
   燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータの値が、個々のシリンダ別に求められること、
   内燃機関（1）の少なくとも一つのシリンダについて、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータに関して求められた値が、第一の事前設定された閾値と比較されること、及び
   内燃機関（1）の少なくとも一つのシリンダについて、燃焼の質を特徴付ける少なくとも一つのパラメータに関して求められた値の、第一の事前設定された閾値からの偏差が、第二の事前設定されている閾値を上回っている場合には、目標値が修正されること、
   を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の運転方法。
6. 空気／燃料混合気の過濃化のための目標値が事前設定されること、及び
   この目標値が希薄化の方向に修正されること、
   を特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の運転方法。
7. 空気／燃料混合気の希薄化のための目標値が事前設定されること、及び
   この目標値が過濃化の方向に修正されること、
   を特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の運転方法。
8. 燃焼の質を特徴付けるパラメータとして、事前設定された時間内におけるミスファイアの総数が選ばれることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の運転方法。
9. 燃焼の質を特徴付けるパラメータとして、内燃機関（1）の作動不安定性が選ばれることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の運転方法。
10. 空気／燃料混合気を特徴付けるパラメータとして、排気ガスの酸素含有量或いはラムダ値が選ばれることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の運転方法。
11. プログラムがコンピュータで実行された時に、請求項１ないし１０のいずれかに記載の運転方法を実施するために、機械によって読み取り可能な媒体に格納された、プログラムコードを用いたコンピュータプログラム製品。
12. プログラムがコンピュータで実行された時に、請求項１ないし１０のいずれかに記載の運転方法を実施するためのプログラムコードを用いたコンピュータプログラム。
13. 請求項１ないし１０のいずれかに記載の運転方法を実施するためにプログラムされていることを特徴とする内燃機関（１）のための制御装置（５）。

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