JP2008514857A - 内燃機関の作動方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、燃料が少なくとも２つの部分噴射で内燃機関（１）のシリンダ（３）の燃焼室（４）内へ噴射され、内燃機関（１）によって出力される実際値トルクが内燃機関（１）の作動特性量から求められ、前記実際値トルクは許容トルクと比較され、前記実際値トルクが許容トルクと所定の関係にある場合にエラーリアクションが開始される、内燃機関の作動方法に関している。本発明によれば実際値トルクの算出の際にそのつどの部分噴射のトルク効率（ｅｔａ＿Ｍ）の考慮が行われ、それによって実際値トルクのより正確な監視が可能となる。

Description

本発明は、燃料が少なくとも２つの部分噴射で内燃機関のシリンダの燃焼室内へ噴射され、内燃機関によって出力される実際値トルクが内燃機関の作動特性量ないし作動パラメータから求められ、前記実際値トルクは許容トルクと比較され、前記実際値トルクが許容トルクと所定の関係にある場合にエラーリアクションが導入される、内燃機関の作動方法に関する。

さらに本発明は、内燃機関並びに該内燃機関のための制御機器にも関している。その上さらに本発明は内燃機関の制御機器用コンピュータプログラムにも関している。

背景技術
冒頭に述べたような形式の従来の作動方法は、次のような欠点を有している。すなわち部分噴射が行われる内燃機関の作動モードでは内燃機関の実際値トルクの算出精度が比較的低くなる欠点である。

発明の課題
従って本発明の課題は、冒頭に述べたような作動方法並びに内燃機関及び内燃機関のための制御機器さらにこの種の制御機器のためのコンピュータプログラムにおいて実際値トルクのさらなる高精度な算出が可能となるように改善を行うことである。

前記課題は前述したような形式の作動方法において本発明により、実際値トルクの算出の際にそのつどの部分噴射のトルク効率が考慮されるようにして解決される。

それにより次のような事実が考慮されるようになる。すなわち各部分噴射が内燃機関によって出力される実際値トルクにそれぞれ同じ程度だけ寄与するわけではないことが考慮される。それどころか部分噴射のそのつどのトルク寄与度は複数のパラメータに依存している。

発明を実施するための最良の形態
本発明による方法の有利な実施形態によれば、トルク効率が内燃機関の回転数に依存して求められる。

本発明による方法のさらに有利な実施形態によれば、前記トルク効率が内燃機関のクランク軸角度及び／又は駆動制御開始角度に依存して求められる。このクランク軸角度ないし駆動制御開始角度の考慮によって、該当する部分噴射と内燃機関の運転サイクルの間の時間的な関係がトルク効率に関してモデル化される。この場合は駆動制御開始角度によって、部分噴射を引き起こすアクチュエータの駆動制御がどのクランク軸角度で開始されるか、つまり内燃機関の運転サイクルに関連してどの時点ないし時期で開始されるかが示される。

さらに本発明に方法の別の有利な実施形態によれば、前記トルク効率がその都度の部分噴射に相応する部分噴射量に依存して求められる。

本発明のさらなる実施形態によれば特に有利には前記トルク効率は、様々な部分噴射間の時間差分依存して求められる。これにより、先行時点の燃焼行程による燃焼室の事前加熱とそれに伴って現れる点火性の向上が考慮されるようになる。

特に有利には、前記トルク効率が、メイン噴射とその他の部分噴射の間の時間差分に依存して求められる。

この場合のメイン噴射とは複数の部分噴射のうちの次のような噴射と理解されたい。すなわち同じ噴射量のもとで内燃機関によって出力される通常の実際値トルクに対して最大のトルク関与をもたらす噴射と理解されたい。このメイン噴射のほかにも以下の明細書ではさらに事前噴射（いわゆるパイロット噴射）と事後噴射（いわゆるアフター噴射）の間でも区別がなされる。この場合に、事前噴射と称するのは次のような部分噴射、すなわちメイン噴射よりも時間的に先行して行われる部分噴射を指し、事後噴射と称するのは次のような噴射、すなわちメイン噴射よりも時間的に後に行われる部分噴射を指すものとする。

本発明による方法の別の有利な実施形態によれば、前記トルク効率は、燃焼行程の時間経過に依存して求められる。燃焼行程の経過に関するさらなるデータが得られるかないしは求められ得る場合には、この本発明による有利でより正確なトルク効率の算出のために用いることができる。そのようなデータは例えば燃焼室内の圧力経過ないし温度経過であり得る。

本発明による方法のさらに別の実施形態によれば、前記トルク効率が、吸気温度及び／又は空気圧及び／又はノッキングセンサの信号及び／又は内燃機関のさらなるセンサ信号及び／又はさらなる作動特性量に依存して求められる。

本発明による方法野別の有利な実施形態によれば、前記トルク効率若しくはそこから導出され得る特性量が、その都度の部分噴射に相応する部分噴射量と加算的に結合されるか及び／又は乗算的に結合されるか及び／又は特性マップを介して結合される。

さらに本発明の別の実施形態によれば、求められたトルク効率の値が記憶及び／又は再利用され、その場合には様々なトルク効率の値を含んでいる特性マップがトルク効率の算出された値とともに構築及び／又は補足及び／又は補償される。

さらに本発明による方法の別の有利な実施形態によれば、実際値トルクの算出のために仮想の総燃料量が有利にはトルク効率に依存して求められる。この仮想総燃料量は次のような燃料量を表している。すなわち仮想総燃料量の算出に基づく複数の部分噴射と同じトルクをもたらせるために複数の部分噴射に代えて個々のメイン噴射において内燃機関の燃焼室内へ噴射しなければならない燃料量である。

それにより仮想総燃料量は、内燃機関の実際値トルクを制御しかつ例えば制御機器内内の効果的な処理に影響を与える計算上の多岐に亘る係数関係を許容する。

本発明による方法のさらに有利な実施形態によれば、内燃機関の作動点が妥当性確認され、この作動点は有利には少なくとも仮想総燃料量及び／又は内燃機関の回転数によって定められる。

この種の本発明による妥当性確認は、前述したような関係、例えば内燃機関の回転数、駆動制御開始角度などとトルク効率との間の関係を直接含んでいるような実際値トルク算出のための特性マップなどが制御機器内に設けられていない場合に有利となる。例えば内燃機関の作動点にも依存している種々異なる多くの特性マップが存在し得る。この場合にはトルク効率が前述した実施例のように間接的に算出され得る。

また内燃機関の駆動制御に利用される作動特性量の値を実際値トルクの算出に使うことも可能ではあるが、ただしそれらの値は特に妥当性確認なしで駆動制御から引き継がれ内燃機関の監視に使用できる本発明による実際値トルクの算出に許される。

そのため例えば内燃機関の算出された作動特性量をベースにして駆動制御からの値を用いて本発明による内燃機関の作動点の妥当性確認の同時利用の元で既存の特性マップの利用が可能である。本発明による妥当性確認を用いて相応の作動点が妥当性確認されると直ちに既存の特性マップを用いて例えばトルク効率やトルク効率に相応する燃料補正量が算出可能となる。

本発明による方法の非常に有利な別の実施形態によれば、前記作動点の妥当性確認は内燃機関の作動モードに依存して実施される。

そのような作動モードとは例えば、内燃機関の排ガス中にさらされた粒子フィルタを中に吸着された煤粒子を燃焼させて再生化させるために少なくとも１つの事後噴射によって可及的に高い排ガス温度が設定されるいわゆる再生作動モードである。

本発明の別の有利な実施形態によれば、妥当性確認に対する基準が作動モードに依存して選定される。

さらに別の変化実施例によれば、事後噴射なしでの内燃機関の作動モードにおいて内燃機関の作動特性量から求められた事後噴射の噴射期間が所定の閾値を上回るまで監視される。それにより、例えば内燃機関の駆動制御におけるエラーを引き起こしかねないような不所望な事後噴射の識別が保証され得る。

本発明による方法の別の有利な実施形態によれば、内燃機関が少なくとも１つの事後噴射を伴う作動モード、特に内燃機関の排気行程における粒子フィルタ再生のための再生作動モードにおいて作動される。

本発明のさらに有利な実施形態によれば、前記内燃機関は、少なくとも１つの事前噴射を伴う作動モードにおいて作動される。

本発明のさらに別の有利な実施形態によれば、前記内燃機関は、当該内燃機関から出力されるトルクが空気量の変更によって設定調整可能である作動モードにおいて作動される。この空気量の変更は例えば内燃機関の吸気行程におけるスロットルバルブによって起こすことが可能である。

本発明によるさらに別の変化実施例によれば、内燃機関の作動特性量から求められる噴射パラメータ、特に噴射開始時点と噴射期間が内燃機関の駆動制御において求められた目標噴射パラメータと一致するまで監視される。

さらに別の変化実施例によれば、ラムダ制御の所定の限界値超過に対する影響が監視される。このラムダ制御は、特に排ガス中への有害物質排出の少ないクリーンで信頼性の高い内燃機関の作動特性を保証するために所定の空燃費を設定調整することのできる内燃機関に設定されている。このラムダ制御は内燃機関の駆動制御の枠内で通常は次のことによって生じる。すなわち噴射すべき燃料量に対する目標値をラムダ制御に依存した相応の値分だけ変化させることによって生じている。このラムダ制御に基づいた補正すべき燃料量のための値が所定の限界値を上回った場合には、例えばエラーリアクションが導入ないしは開始される。

本発明による方法のさらに別の有利な実施形態によれば、有利にはフィルタ期間の経過後に妥当性確認が失敗した場合にはエラーリアクションが導入される。

本発明による方法の別の変化実施例によれば有利にはフィルタ期間の間最大限可能なトルク効率が受け入れられる。このフィルタ期間に対しては厳密にはまだ１つのエラーに帰結していな場合であっても実際には別の側で１つのエラーが存在している可能性もある。そのためそのようなケースでは制御機器において求められたトルク効率が場合よっては誤りである可能性もある。

本発明による方法のさらに別の有利な実施形態によれば、前記最大限可能なトルク効率が内燃機関の駆動制御から得られる。それによりこの最大限可能なトルク効率の算出において駆動制御中に既に存在する特性量が利用可能となる。

本願明細書では本発明の課題のさらなる解決手段として請求項２６による制御機器と請求項２８による内燃機関が提案されている。

特に本発明による方法は請求項２４記載のコンピュータプログラムの形態で実現すると特に有利である。この場合このコンピュータプログラムは、コンピュータ上で実施される場合において本発明による方法の実施に適したプログラムコードを備えている。さらに前記プログラムコードはコンピュータで読み取り可能なデータ担体上、例えばいわゆるフラッシュメモリに記憶されている。このようなケースでは本発明はコンピュータプログラムによって実現され、それによってこのコンピュータプログラムは、その実施にコンピュータプログラムが適している方法と同じような形式で本発明を表すものとなる。

図面
本発明のさらなる特徴、適用の可能性及び利点は以下の明細書で図面に基づいて表される本発明の実施例から明らかとなる。この場合、
図１は、本発明による内燃機関の概略的なブロック回路図であり、
図２は、本発明による方法の実施形態の機能ダイヤグラムを表し
図３は、本発明による方法のさらなる実施形態の機能ダイヤグラムを表している。

実施例
次に本発明の実施例を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。

図１には自動車の内燃機関１が示されている。この内燃機関１においてはピストン２がシリンダ３内で往復移動可能である。シリンダ３は燃焼室４を備えており、この燃焼室４はとりわけピストン２と吸気弁５及び排気弁６によって仕切られている。吸気弁５には吸気管７が結合されており、排気弁６には排気管８が結合されている。

これらの吸気弁５と排気弁６の領域内では噴射弁９が燃焼室４内へ突出しており、それを介して燃料が燃焼室４内へ噴射可能である。排気管８内には触媒１２が設けられており、この触媒１２は燃料の燃焼によって発生した排気ガスの浄化に用いられている。

噴射弁９は圧力導管を介して燃料蓄積器１３と接続されている。相応の形式で内燃機関１の他のシリンダの噴射弁もこの圧力蓄積器１３に接続されている。圧力蓄積器１３には供給導管を介して燃料が供給される。これに対して有利には機械的な燃料ポンプが設けられており、この燃料ポンプは燃料蓄積器１３内に所望の圧力を形成するのに適している。

さらに燃料蓄積器１３には圧力センサ１４が配設されており、この圧力センサ１４を用いて燃料蓄積器１３内の圧力が測定可能である。この場合の圧力とは次のような圧力である。すなわち燃料に作用する圧力であり、その圧力でもって燃料が噴射弁９を介して内燃機関１の燃焼室４内へ噴射される。

内燃機関１の作動中は燃料が燃料蓄積器１３へ供給される。この燃料は個々のシリンダ３の噴射弁９を介して所属の燃焼室４内へ噴射される。燃焼室４内を占めている空気／燃料混合気の燃焼によってピストン２が往復運動に置き換えられる。この運動は図には示されていないクランク軸に伝達され、それを介してトルクが発生される。

制御機器１５には複数の入力信号１６が供給される。これらの信号はセンサを介して測定された内燃機関１の作動特性量を表している。例えば制御機器１５は圧力センサ１４、空気質量流量センサ、回転数センサなどに接続されている。さらに制御機器１５は、アクセルペダル位置検出センサにも接続されており、このアクセルペダル位置検出センサはドライバによって操作可能なアクセルペダルの位置とそれに伴って要求されているトルクを表す信号を生成する。制御機器１５は、出力信号１７を生成し、この出力信号１７を用いてアクチュエータを介して内燃機関１の特性が制御され得る。例えば制御機器１５は噴射弁９などに接続され、その駆動制御に必要となる信号を生成する。

とりわけ制御機器１５は内燃機関１の作動特性量を開ループ制御及び／又は閉ループ制御するために設けられている。例えば噴射弁９から燃焼室４内へ噴射される燃料質量が制御機器１５によって特にわずかな燃料消費及び／又は僅かな有害物質発生に関連して開ループ制御及び／又は閉ループ制御される。この目的のために制御機器１５はマイクロプロセッサを備えており、このマイクロプロセッサが記憶媒体、特にフラッシュメモリに前記したような開ループ制御及び／又は閉ループ制御の実施に適したコンピュータプログラムを記憶している。

同様に制御機器１５内でも、内燃機関１によって出力されるトルクの算出に係わる内燃機関１の機能監視が実行される。このトルクは本願の以下の明細書では実際値トルクとも称するものとする。

この実際値トルクは、制御機器１５によって求められた内燃機関１の作動特性量（入力信号１６参照）から計算によって制御機器１５内で求められるものである。そのような作動特性量は例えば噴射期間、すなわち燃料が燃焼室４内へ噴射される時間間隔の長さや、噴射圧力、すなわち圧力センサ１４の支援のもとで求められ燃料を燃焼室４内へ噴射させる燃料蓄積器１３内の圧力であり得る。

以下では図２に基づいて本発明による作動方法の実施例を説明する。ここでは燃料が５つの部分噴射によって図１の内燃機関１の燃焼室４内へ噴射される。それに応じてこれらの部分噴射に対応付けされる５つの部分噴射量Ｑｔ１，Ｑｔ２，Ｑｔ３，Ｑｔ４，Ｑｔ５が図２の左方上部に示された機能ダイヤグラムの入力量としてプロットされている。

この場合部分噴射量Ｑｔ１，Ｑｔ２，Ｑｔ３がそれぞれいわゆる事前噴射の枠内で燃焼室４内へ噴射される燃料量を表しており、それに対して部分噴射量Ｑｔ４は、いわゆるメイン噴射の期間中に噴射される部分噴射量を表している。部分噴射量Ｑｔ５はいわゆる事後噴射に対応づけられており、これは通常は排ガス温度の上昇のために実施されており、例えば内燃機関１の排気マニホールド内に設けられた粒子フィルタ（図示せず）を再生するために用いることができる。

図２から明らかなように、部分噴射量Ｑｔ１、Ｑｔ２は加算器１０１を用いて加算され、その結果として生じた和１０１′がさらに加算機１０２を用いて部分噴射量Ｑｔ３に加算される。その結果生じた和信号１０２′は加算器１０２の出力側から最終的にさらに加算器１０３に供給され、この加算器１０３内でメイン噴射に相応する部分噴射量Ｑｔ４に加算される。これにより当該加算器１０３の出力側からは和信号１０３′が送出される。

和信号１０３′は、各部分噴射量Ｑｔ１，Ｑｔ２，Ｑｔ３からなる３つの事前噴射と、部分噴射量Ｑｔ４からなるメイン噴射の枠内で内燃機関１の燃焼室４内へ噴射される総燃料量を表している。

内燃機関１から出力される実際値トルクに関してほぼ同じトルク効率を有しているメイン噴射と事前噴射に対して、事後噴射の枠内で内燃機関１の燃焼室４内へ噴射される部分噴射量Ｑｔ５は比較的僅かな実際値トルクを生じさせる。この違いは乗算器１０６の出力側から得られるトルク効率ｅｔａ＿Ｍによって考慮される。この計算は以下の明細書で説明する。

乗算器１０７においてトルク効率ｅｔａ＿Ｍと乗算された事後噴射の部分噴射量Ｑｔ５は、当該乗算器１０７の出力側において事後噴射の効果的な部分噴射量１０７′に結びつけられ、これは加算器１０４において最終的に和信号１０３′に加算される。それにより当該加算器１０４の出力側からはいわゆる仮想総燃料量Ｑ＿ｖが得られる。

この仮想総燃料量Ｑ＿ｖとは、実際に適用される部分噴射量Ｑｔ１〜Ｑｔ５の噴射の場合と同じ実際値トルクを得るために、メイン噴射若しくはその他の部分噴射においてメイン噴射と同じトルク効率で（すなわち例えば事前噴射においても）内燃機関１の燃焼室４内へ噴射されなければならない燃料量を表している。当該実施例の場合では、事後噴射だけがメイン噴射よりも少ないトルク効率ｅｔａ＿Ｍを有しており、それによって仮想燃料量Ｑ＿ｖも総じて部分噴射量Ｑｔ１〜Ｑｔ５の重み付けなしの和よりも小さくなる。

図２から明らかなように、事後噴射のトルク効率ｅｔａ＿Ｍは複数の入力量から形成される。

第１の係数ｆ＿１は内燃機関１（図１）の回転数ｎ＿ＢＫＭ並びにいわゆる駆動制御開始角度ｐｈｉから特性マップ１０８を用いて得られる。この駆動制御角度ｐｈｉの代わりに他の特性量、例えば噴射時点ないしはその、内燃機関１のクランク軸のクランク軸角度に対応するその時間位置を表す特性量が用いられてもよい。

事後噴射の部分噴射量Ｑｔ５と特性マップ１０９に基づいて第２の係数ｆ＿２が形成される。この第２の係数ｆ＿２は乗算器１０５において第１の係数ｆ＿１と乗算される。乗算器１０５の出力側から出力される信号１０５′は、クランク軸角度に関する事後噴射の時間位置の影響を表し、事後噴射のトルク効率ｅｔａ＿Ｍに対する事後噴射の際に噴射される部分噴射量Ｑｔ５の影響を表す。

事後噴射の際にはメイン噴射に対する所期の時間間隔ｄｅｌｔａ＿ｔから事後噴射された燃料量の完全な燃焼がもはや完全に若しくは少なくとも行われなくなるので、この時間間隔ｄｅｌｔａ＿ｔは特性マップ１１０によって考慮される。メイン噴射の間に噴射される部分噴射量Ｑｔ４も前述した関係に関与し、図２によれば、特性マップ１１０に対する入力信号としても利用される。

特性マップ１１０を用いて得られた係数ｆ＿３は乗算器１０６において乗算器１０５の出力信号１０５′、すなわち係数ｆ＿１とｆ＿２の積で乗算される。その結果として最終的に事後噴射のトルク効率ｅｔａ＿Ｍが得られる。

従ってトルク効率ｅｔａ＿Ｍは本発明によれば、メイン噴射の部分噴射量Ｑｔ４と事後噴射の部分噴射量Ｑｔ５と、内燃機関１の回転数ｎ＿ＢＫＭと、駆動制御開始角度ｐｈｉと、メイン噴射と事後噴射の間の時間差ｄｅｌｔａ＿ｔに依存している。

これらのパラメータの依存性の中でトルク効率ｅｔａ＿Ｍは値０と１の間の値をとる。それに応じてトルク効率ｅｔａ＿Ｍで重み付けされる事後噴射の噴射量Ｑｔ５の実際値トルクに対する影響量が大きくなったり小さくなったりする。この実際値トルクは制御機器（図１）内で仮想総燃料量Ｑ＿ｖから求めることができる。

この仮想総燃料量Ｑ＿ｖからの実際値トルクの計算の際には、そのつどの部分噴射のトルク寄与度とそれらの場合によっては１００％とは異なるトルク効率（例えば事後噴射の場合のように）がすべて既に仮想総燃料量Ｑ＿ｖに加味され、それによって公知手法に基づく実際値トルクの算出が非常に簡単にできるようになる。

駆動制御開始角度ｐｈｉの評価に対する代替え手段として事後噴射の時間位置が例えばしフィンだ３の運転サイクルの上死点に関連して示されてもよいし、任意の他の特性量によって表されてもよい。例えば駆動制御開始角度ｐｈｉの代わりに、メイン噴射ないしは事後噴射の噴射時点も相応の特性マップが使用できる限りは利用することが可能である。

本発明によるさらなる非常に有利な実施携帯では、係数ｆ＿１、ｆ＿２、ｆ＿３に類似している、トルク効率ｅｔａ＿Ｍの作用に適したさらなる別の係数（図示せず）が考慮されてもよい。

トルク効率ｅｔａ＿Ｍは、例えば吸気温度及び／又は空気圧及び／又はノッキングセンサの信号及び／又は内燃機関１のさらなるセンサ信号及び／又は作動特性量に依存して求められてもよい。

さらにトルク効率ｅｔａ＿Ｍは燃焼の時間経過に依存して求めることも考えられる。この場合には例えば燃焼室４内の圧力経過及び／又は温度経過がトルク効率ｅｔａ＿Ｍのさらに高精度な算出のために用いられてもよい。

本発明によるさらに別の変化実施例によれば、前述したような形式で求められたトルク効率ｅｔａ＿Ｍの値がいくつかの若しくはすべての入力特性量、Ｑｔ１，Ｑｔ２，Ｑｔ３，Ｑｔ４，Ｑｔ５，ｎ＿ＢＫＭ、ｐｈｉ、ｄｅｌｔａ＿ｔに依存して記憶されてもよいし、例えば診断目的又は相応の特性マップの設定調整のために記憶されてもよい。

この場合特に有利には、トルク効率ｅｔａ＿Ｍ（これは図２に示されている入力量Ｑｔ４，Ｑｔ５，ｎ＿ＢＫＭ，ｐｈｉ，ｄｅｌｔａ＿ｔで統合されている）に対する多次元特性マップの作成ないしは補償調整が行われる。

本発明によるトルク効率を考慮するための方法は、事後噴射のトルク効率の算出に限られるものではない。例えば本発明による方法を用いて事前噴射のトルク効率を求めることも可能である。

仮想総燃料量Ｑ＿ｖは既に前述したように内燃機関１から出力される実際値トルクの算出に用いられる。これは本発明による事後噴射のトルク効率ｅｔａ＿Ｍの考慮に基づいて従来の手法よりも正確な結果をもたらす。

実際値トルクのより正確な計算に基づいて例えば許容トルクとの比較の枠内で実際値トルクの監視の改善も可能である。なぜなら監視の際には比較的僅かな許容閾値が設定されなければならないので、その結果として実際値トルクのずれがより迅速に識別可能になるからである。それにより内燃機関１のより確実な作動が可能となる。

図２に基づいて説明してきた前述の方法は、内燃機関１の噴射システムの具体的な構成には依存せずに適用が可能である。例えば電磁的若しくは圧電的に操作される噴射弁９を備えたいわゆるコモンレール噴射システムでもポンプノズルシステムと同じように適用が可能である。また内燃機関１の有害物質排出の最適化のために重畳されるラムダ制御も本発明による方法の適用からは除外されない。

次に本発明による方法のさらなる実施形態を図３に基づいて以下の明細書で説明する。

図３に示されている機能ダイヤグラムにも図２による機能ダイヤグラムのように内燃機関１の制御機器１５（図１参照）内で実行される本発明による方法の変化実施例が表されている。

図２に基づいて説明した方法とは異なって図３による方法では内燃機関の読み出される作動特性量に基づく本発明による機能監視に対して、駆動制御開始角度や噴射期間、内燃機関の回転数並びに考えられ得るさらなるパラメータやトルク効率の間の直接的な関係を表す特性曲線や特性マップは何ら使用されない。

図３による方法は、いわゆる補正量Ｑ＿ｋｏｒｒの算出のために用いられる。これは図２からの信号１０７′に比較可能であり、１００％とは異なるトルク効率ｅｔａ＿Ｍ（図２）を有している部分噴射のために計算で求められる燃料量を表している。この場合補正量Ｑ＿ｋｏｒｒは次のような燃料量を表している。すなわち例えばメイン噴射のもとで噴射されなければならない燃料量である。これは１００％ではないトルク効率の部分噴射のもとで実際に噴射される部分噴射量と同じトルク寄与度を実際値トルクに対して供給するためである。

図２の信号１０７′と同じように補正量Ｑ＿ｋｏｒｒは部分噴射のトルク寄与度の考慮のために図２の燃料量１０３′に相応する燃料量に加算され得る。これは仮想総燃料量Ｑ＿ｖ（図２）を得るためである。この仮想総燃料量Ｑ＿ｖに基づいて実際値トルクの簡単な計算が例えば特性マップを用いて可能となる。

実際に噴射された部分噴射量（図２のＱｔ＿５参照）に関連する補正量Ｑ＿ｋｏｒｒはトルク効率ｅｔａ＿Ｍ（図２）に相応している。

図３は本発明による方法の変化実施例を示しており、これは事後噴射を伴う内燃機関１（図１）の作動モード、すなわち例えば再生作動モードの実現のために利用される。つまり補正量Ｑ＿ｋｏｒｒは、事後噴射に相応する部分噴射量（図２のＱｔ＿５参照）のためにだけ求められる。

基本的には以下で説明する方法は、さらなる補正量の算出のために、例えば事前噴射に相応する部分噴射量のために用いられてもよい。

本発明によれば図３による方法のもとでは内燃機関１の作動点の妥当性確認が行われ、さらにこの妥当性確認に依存して補正量Ｑ＿ｋｏｒｒとして、内燃機関１の作動点に依存して求められた補正量Ｑ＿ｋｏｒｒか送出されるか若しくは妥当性確認が失敗した場合には相応する代替値Ｑ＿ｋｏｒｒ′が送出される。この妥当性確認は複数の基準に基づいて行われる。これらの基準は図３の中央に示されているＯＲゲート２１０によって評価され、以下の明細書でも説明されている。

まず信号２０９が評価される。この信号は図３においては値１か０をとり得る論理変数によって象徴化される。信号２０９が値１で表される場合には内燃機関１は再生作動モードに入っていない。本発明の実施例によれば、このことは内燃機関１の作動に対して事後噴射が何も行われていないことを意味する。

誤りがあるにも係わらず実施された可能性のある事後噴射の形跡は、比較器２１１によって検査される。この比較器２１１は、測定された実際の事後噴射期間２１２を所定の閾値２１２ａと比較する。事後噴射期間２１２が閾値２１２ａよりも大きい場合には、比較器２１１はその出力側から１の値を有する信号２１１′を供給する。

この信号２１１′は前述した信号２０９と同じようにＯＲゲート２１３に供給される。それにより再生作動モードが活動化されていないのと同時に事後噴射期間２１２によって閾値２１２ａが超過されている場合において、ＯＲゲート２１３の出力信号２１３′は値１を伴ってＯＲゲート２１０に送出される。

それにより、ＯＲゲート２１０のさらなる入力量に依存することなくＯＲゲート２１０の出力信号２１０′も値１をとる。そのため補正量としてマルチプレクサ２１０ａの出力側からは補正量Ｑ＿ｋｏｒｒに変えて代替値Ｑ＿ｋｏｒｒ′送出される。

ＯＲゲート２１０の出力信号２１０′がフィルタ期間２１０ｂよりも大きい時間に対して値１を有している場合には、エラーリアクションが導入される。これは信号２１４によって制御される。

しかしながらＯＲゲート２１０の出力信号２１０′がフィルタ期間２１０ｂよりも小さな時間に対してのみ値１を有している場合には、マルチプレクサ２１０ａの出力側から一時的に代替値Ｑ＿ｋｏｒｒ′が補正量として送出される。ただし前述したようなエラーリアクションはまだ行われない。

ＡＮＤゲート２１３は内燃機関の再生作動モードが存在しない場合、すなわち一般的には事後噴射なしの作動モードの場合の監視に用いられ、また事後噴射期間２１２が所定の例えば適用可能な閾値２１２ａと比較されることによって実際には事後噴射が何も行われていない場合にも監視に用いられる。

以下の明細書ではさらなる基準Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４を説明する。これらの基準は、それぞれ内燃機関１の作動点に依存している。この場合の内燃機関の作動点は入力信号ｎ＿ＢＫＭ，Ｑ＿ｖによって定められる。この場合ｎ＿ＢＫＭは図２に類似して内燃機関１の回転数を表し、Ｑ＿ｖは仮想総燃料量を表す。

この回転数ｎ＿ＢＫＭは図示の実施例においては既に確実な特性量、すなわち妥当な特性量として制御機器１５（図１）内で実現される、図３による方法が対応している機能監視部に存在している。このことは内燃機関１の監視に対して、並びに実際値トルクの算出に対して、入力量ｎ＿ＢＫＭの検査が不要であることを意味する。

これとは反対に図３の仮想総燃料量Ｑ＿ｖは、同じように制御機器１５内で実現される内燃機関１の駆動制御のための機能から前述の機能監視部によって直接読み出される特性量である。このようにして得られた特性量Ｑ＿ｖは、妥当性確認なしでは補正量Ｑ＿ｋｏｒｒの算出への利用が許されない。なぜならそれは駆動制御の範囲内で算出されただけのものであり、既に妥当性確認がとれたものではないからである。

この種の妥当性確認は本発明によれば図３において４つの基準Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４を用いて実施される。この４つの基準Ｋ１，Ｋ２，Ｋ３，Ｋ４すべてが満たされている場合には、駆動制御部から読み出された仮想燃料量Ｑ＿ｖが十分に妥当性を満たしており、補正量Ｑ＿ｋｏｒｒの算出に対して用いることができるものである。この補正量に基づいて最終的には実際値トルクも算出される。

付加的に同時に再生作動モードが存在していなければならない。すなわち事後噴射の伴う内燃機関１の作動モードの存在である。なぜなら目下の説明した妥当性確認が内燃機関１の作動モードに依存しており、特に再生作動モード用に設けられたものだからである。この再生作動モードでは信号２０９が値０を有している。そのためＡＮＤゲート２１３の出力側からも値０が出力される。

基準Ｋ１に関し、入力信号ｎ＿ＢＫＭ，Ｑ＿ｖから特性マップ２１７とともに吐出開始角度に対する目標値２１８が求められると、この目標値２１８から減算器２１９において、機能監視の枠内で内燃機関１の作動特性量から求められた吐出開始角度２２０が減算され、その際の結果として生じた差分２１９′が絶対値形成器２２０′に供給される。それにより比較器２２１において差分信号２１９′の絶対値が閾値２２２と比較される。この閾値２２２を上回っている場合には、すなわち機能監視の枠内で内燃機関１の作動特性量から求められた吐出開始角度２２０が、入力信号ｎ＿ＢＫＭ，Ｑ＿ｖから求められていた吐出開始角度２１８から大きく外れていると、ＯＲゲート２１０に供給される比較器２２１の出力信号２２１′は値１をとる。それにより補正量のための値Ｑ＿ｋｏｒｒに代えて代替値Ｑ＿ｋｏｒｒも送出される。限界値２２２の超過が比較的長く続く場合には、さらにエラーリアクションが信号２１４によって導入される。

吐出開始角度の代わりに駆動制御開始角度又は噴射時点ないしは内燃機関１のクランク軸のクランク角度に関するその時間位置を表すそのほかの特性量が用いられてもよい。

基準Ｋ２の範囲内では、ラムダ補正量２２５が絶対値に関して所定の閾値２２６よりも大であるか否かが検査される。このことは絶対値形成器２２７並びに比較器２２８によって可能となる。このラムダ補正量２２５は、実際値トルクの計算に重畳される内燃機関１のラムダ制御に基づいて、内燃機関１の排気ガスの所定のラムダ値を維持するために噴射すべき総燃料量に加算される燃料量を表している。

ラムダ補正量２２５ないしはその絶対値２２７′が閾値２２６を上回っている場合には、比較器２２８の出力信号２２８′が値１をとり、基準Ｋ２によって代替値Ｑ＿ｋｏｒｒ′の送出ないしはエラーリアクションが信号２１４によって導入される。

基準Ｋ３の枠内では、機能監視のために内燃機関１の作動特性量から求められた事後噴射（図２のＱｔ５参照）の部分噴射量２３２が、事後噴射の部分噴射量に対する目標値２２９に相応すると同時にラムダ補正量２２５にも相応しているか否かが検査される。これに対してはラムダ補正量２２５並びに目標値２２９が加算器２３０において加算され、さらに減算器２３１においては既に前述した部分噴射量２３２が減算される。その結果として得られた差分２３３は絶対値形成器２３４に供給され、その出力信号２３４′が閾値２３６と同じように比較器２３５に供給される。前記差分２３３の絶対値２３４′が閾値２３６を上回ると同時に、ＯＲゲート２１０に供給される比較器２３５の出力信号２３５′を介してエラーリアクションが既に何度も説明してきたような形式で導入されるか、又は少なくとも時折代替量Ｑ＿ｋｏｒｒ′の出力が生じる。

前述の作動方法に対して任意付加的基準Ｋ４内では種々異なる部分噴射量の量バランスが評価される。この場合は内燃機関１の駆動制御の枠内で求められた総噴射量２４０、すなわち、場合によって生じ得る事前噴射と事後噴射並びにメイン噴射に対する全ての部分噴射量の総和が次のことに関して検査される。すなわちそれらが、内燃機関１の作動特性量から求められたメイン噴射量２４１に相応すると同時に、同じように内燃機関１の作動特性量から求められた事前噴射量２４２と事後噴射量２４３に相応しているか否かが検査される。この場合事後噴射量２４３は、図３によれば仮想噴射量Ｑ＿ｖと内燃機関の回転数ｎ＿ＢＫＭから求められる。

前述したような基準Ｋ１〜Ｋ４の不存在かないしはＡＮＤゲート２１３の出力信号２１３′がＯＲゲート２１０の比較器のゼロとは異なる出力信号に結びつく場合には、図３の出力信号として事後噴射量２４３が補正量Ｑ＿ｋｏｒｒとして送出される。

そのほかの場合、すなわち基準Ｋ１〜Ｋ４のうちの少なくとも１つが満たされない場合ないしはＡＮＤゲート２１３の出力信号２１３′がゼロとは異なる場合には、代替値Ｑ＿ｋｏｒｒ′が送出される。

代替値Ｑ＿ｋｏｒｒ′は、内燃機関１の作動特性量求められた事後噴射の部分噴射量２３２（図２のＱｔ５参照）から算出される。これは、乗算器２３２ａにおいてメイン噴射の最大限可能な効率２３２ｂと乗算される。このようにして、エラーケース、すなわち妥当性確認が失敗した場合に、実際値トルクの算出に対して最大限可能な燃料量の機能監視の枠内で代替値Ｑ＿ｋｏｒｒ′として送出されることが保証される。それ故に算出された実際値トルクはエラーが生じたケースにおいても間違われることなく少なめに算出される。

効率２３２ｂは自動的に算出されるか若しくは定数として制御機器１５内にファイルされてもよい。

本発明による方法は、内燃機関１のそのほかの作動モードでも利用することが可能である。その場合にはそのつど別の基準が妥当性確認に対して選択される。例えば前述した方法に類似して事前噴射に対する補正量ないしはトルク効率が求められてもよい。

実際値トルクが例えばスロットル弁を用いた空気供給量の変更によって制御可能である作動モードにおいては、本発明による方法が同じように適用可能である。

その上さらに本発明による方法は比較的僅かなコストで例えばＲＡＭやＲＯＭのようなリソースと制御機器１５内の経過時間で実現することが可能である。

本発明による内燃機関の概略的なブロック回路図 本発明による方法の実施形態の機能ダイヤグラム 本発明による方法のさらなる実施形態の機能ダイヤグラム

Claims (29)

1. 燃料が少なくとも２つの部分噴射で内燃機関（１）のシリンダ（３）の燃焼室（４）内へ噴射され、内燃機関（１）によって出力される実際値トルクが内燃機関（１）の作動特性量ないし作動パラメータから求められ、前記実際値トルクは許容トルクと比較され、前記実際値トルクが許容トルクと所定の関係にある場合にエラーリアクションが導入される内燃機関の作動方法において、
   実際値トルクの算出の際にそのつどの部分噴射のトルク効率（ｅｔａ＿Ｍ）が考慮されるようにしたことを特徴とする方法。
2. 前記トルク効率（ｅｔａ＿Ｍ）は、内燃機関（１）の回転数（ｎ＿ＢＫＭ）に依存して求められる、請求項１記載の方法。
3. 前記トルク効率（ｅｔａ＿Ｍ）は、内燃機関（１）のクランク軸角度及び／又は駆動制御開始角度（ｐｈｉ）に依存して求められる、請求項１または２記載の方法。
4. 前記トルク効率（ｅｔａ＿Ｍ）は、その都度の部分噴射に相応する部分噴射量（Ｑｔ１，Ｑｔ２，Ｑｔ３，Ｑｔ４，Ｑｔ５）に依存して求められる、請求項１から３いずれか１項記載の方法。
5. 前記トルク効率（ｅｔａ＿Ｍ）は、様々な部分噴射間の時間差分（ｄｅｌｔａ＿Ｔ）に依存して求められる、請求項１から４いずれか１項記載の方法。
6. 前記トルク効率（ｅｔａ＿Ｍ）は、メイン噴射とその他の部分噴射の間の時間差分（ｄｅｌｔａ＿Ｔ）に依存して求められる、請求項５記載の方法。
7. 前記トルク効率（ｅｔａ＿Ｍ）は、燃焼行程の時間経過に依存して求められる、請求項１から６いずれか１項記載の方法。
8. 前記トルク効率（ｅｔａ＿Ｍ）は、吸気温度及び／又は空気圧及び／又はノッキングセンサの信号及び／又は内燃機関（１）のさらなるセンサ信号及び／又はさらなる作動特性量に依存して求められる、請求項１から７いずれか１項記載の方法。
9. 前記トルク効率（ｅｔａ＿Ｍ）は、その都度の部分噴射に相応する部分噴射量（Ｑｔ１，Ｑｔ２，Ｑｔ３，Ｑｔ４，Ｑｔ５）と加算的に結合されるか及び／又は乗算的に結合されるか及び／又は特性マップを介して結合される、請求項１から８いずれか１項記載の方法。
10. トルク効率の求められた値（ｅｔａ＿Ｍ）が記憶及び／又は再利用される、請求項１から９いずれか１項記載の方法。
11. 実際値トルクの算出のために仮想総燃料量（Ｑ＿ｖ）が有利にはトルク効率（ｅｔａ＿Ｍ）に依存して求められる、請求項１から１０いずれか１項記載の方法。
12. 内燃機関（１）の作動点が妥当性確認され、この作動点は有利には少なくとも仮想総燃料量（Ｑ＿ｖ）及び／又は内燃機関（１）の回転数（ｎ＿ＢＫＭ）によって定められる、請求項１から１１いずれか１項記載の方法。
13. 前記作動点の妥当性確認は内燃機関（１）の作動モードに依存して実施される、請求項１２記載の方法。
14. 前記妥当性確認に対する基準は、作動モードに依存して選定される、請求項１３記載の方法。
15. 事後噴射なしでの内燃機関（１）の作動モードにおいて内燃機関（１）の作動特性量から求められた事後噴射の噴射期間（２１２）が所定の閾値（２１２ａ）を上回るまで監視される、請求項１から１４いずれか１項記載の方法。
16. 前記内燃機関（１）は、少なくとも１つの事後噴射を伴う作動モード、特に内燃機関（１）の排気行程における粒子フィルタ再生のための再生作動モードにおいて作動される、請求項１から１５いずれか１項記載の方法。
17. 前記内燃機関（１）は、少なくとも１つの事前噴射を伴う作動モードにおいて作動される、請求項１から１６いずれか１項記載の方法。
18. 前記内燃機関（１）は、当該内燃機関（１）から出力されるトルクが空気量の変更によって設定調整可能である作動モードにおいて作動される、請求項１から１７いずれか１項記載の方法。
19. 内燃機関（１）の作動特性量から求められる噴射パラメータ、特に噴射開始時点と噴射期間が内燃機関（１）の駆動制御において求められた目標噴射パラメータと一致するまで監視される、請求項１から１８いずれか１項記載の方法。
20. ラムダ制御の所定の限界値超過に対する影響が監視される、請求項１から１９いずれか１項記載の方法。
21. 有利にはフィルタ期間（２１０ｂ）の経過後に妥当性確認が失敗した場合にエラーリアクションが導入される、請求項１２から２０いずれか１項記載の方法。
22. 有利にはフィルタ期間の間（ｔ＿Ｆｉｌｔｅｒ）最大限可能なトルク効率（２３２ｂ）が受け入れられる、請求項２１記載の方法。
23. 前記最大限可能なトルク効率（２３２ｂ）は、内燃機関（１）の駆動制御から得られる、請求項２２記載の方法。
24. コンピュータ上で実施される場合において請求項１から２３いずれか１項記載の方法の実施に適したプログラムコードを備えていることを特徴とする、内燃機関（１）の制御機器（１５）用コンピュータプログラム。
25. 前記プログラムコードはコンピュータで読み取り可能なデータ担体上に記憶されている、請求項２４記載のコンピュータプログラム。
26. 燃料が少なくとも２つの部分噴射で内燃機関（１）のシリンダ（３）の燃焼室（４）内へ噴射可能であり、内燃機関（１）によって出力される実際値トルクが内燃機関（１）の作動特性量ないし作動パラメータから求められ、前記実際値トルクは許容トルクと比較可能であり、前記実際値トルクが許容トルクと所定の関係にある場合にエラーリアクションが導入可能である、内燃機関（１）のための制御機器（１５）において、
    実際値トルクの算出の際にそのつどの部分噴射のトルク効率（ｅｔａ＿Ｍ）が考慮され得るように構成されていることを特徴とする制御機器。
27. 前記制御機器（１５）は、請求項２から２３いずれか１項記載の方法の実施に適している、請求項２６記載の制御機器。
28. 燃料が少なくとも２つの部分噴射で内燃機関（１）のシリンダ（３）の燃焼室（４）内へ噴射可能であり、内燃機関（１）によって出力される実際値トルクが内燃機関（１）の作動特性量ないし作動パラメータから求められ、前記実際値トルクは許容トルクと比較可能であり、前記実際値トルクが許容トルクと所定の関係にある場合にエラーリアクションが導入可能である内燃機関（１）において、
    実際値トルクの算出の際にそのつどの部分噴射のトルク効率（ｅｔａ＿Ｍ）が考慮され得るように構成されていることを特徴とする内燃機関。
29. 前記内燃機関（１）は、請求項２から２３いずれか１項記載の方法の実施に適している請求項２８記載の内燃機関。

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