JP2509180B2 - 内燃機関の運転特性値をコントロ−ルするための装置及び方法 - Google Patents

内燃機関の運転特性値をコントロ−ルするための装置及び方法

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Description

【発明の詳細な説明】 公知技術 本発明は請求範囲第１項と第15項に記載した形式の、
内燃機関の運転特性値をコントロールするための装置及
び方法に関する。
内燃機関の有害エミツシヨンに基づく環境の汚染を低
下させるためにはこの有害エミツシヨンを減少させる種
々異なる処置が提案されている。これらの処置はいずれ
も消費量、例えば燃料消費量や走行出力や走行特性や価
格の変化をできるだけ少なくして排ガスの質を改善する
ことを目的としている。他の方法に較べて有害エミツシ
ヨンを低減させるためには排ガスを戻す方法が特に適切
であることが証明されている。この場合には排ガスの１
部が排気側から吸込側へ戻される。この戻される排ガス
量は空気力式又は電気式に制御される排ガス戻し弁で調
整される。この処置は燃焼室における温度及びピーク圧
力の低下をもたらし、延いては有害成分、特に酸化窒素
のエミツシヨンを減少させる。
例えば排ガスが戻される内燃機関において用いられる
燃料供給制御装置であつて、吸気負圧を測定するための
吸気負圧測定値発生器と、排ガス戻し通路と吸気管とに
おける圧力の圧力差を測定するための差圧測定値発生器
と、機関の回転数を検出するための回転数測定器と、こ
れらの３つの測定値に関連して機関に必要な燃料量を配
量する、燃料量を決定する装置とを有している形式のも
のは公知である。
この公知の制御装置の欠点は、いずれにしても存在す
る、圧力信号発生器として構成された負荷センサに加え
て、戻される排ガス量を検出する他のセンサが使用され
なければならないことである。さらにこの、極めて複雑
に構成された、差圧信号発生器として構成されたセンサ
の機能性を保証するためには、排ガス戻し導管に付加的
な構成上の処置が必要である。
発明の利点 これに対して本発明による、内燃機関の運転特性値を
コントロールする装置若しくは方法によつては、１つの
圧力信号発生器しか使用されないという利点が得られ
る。このような圧力センサは圧力と回転数で制御された
システムにはいずれにしても存在しているので、排ガス
戻しシステムを組込むための機械的な費用は最少にな
る。唯一の圧力信号発生器しか使用しない別の利点は故
障の発生が少なくなることである。
測定値の後続処理が行なわれる制御装置と関連して唯
一の圧力センサを使用することによつて、極めてフレキ
シブルなデータ分析が可能である。これによつて種々異
なる内燃機関タイプに対する適合が高い信頼性と精度で
簡単に行なうことができる。
本発明の別の利点は請求の範囲第２項から第14項まで
と第16項から第18項までに記載した構成によつて得られ
る。少なくとも２つの圧力値、特に排ガス戻しが接続さ
れた場合と遮断された場合の圧力値を時間的に順次測定
することによつて、一方では測定信号の後続処理が簡易
化され、他方では圧力信号発生器の機能に関するコント
ロール機能が得られる。
又、複数の測定値対に関する平均値の形成も特に有利
であると見做すことができる。何故ならばこれによつて
動的な過程に基づく誤差源は除くことができるからであ
る。他の利点は排ガス戻し量にとつて重要である、運転
温度に関連した制御値の適応調整の導入によつて得られ
る。これによつて例えば排ガス戻し弁の老朽化と汚染と
に基づく長期偏差が修正される。
これら利点と他の利点若しくは本発明の他の有利な構
成及び改良点は実施例の説明及び図面と関連して請求の
範囲第１項と第15項以外の請求項に開示されている。
図面 図面には本発明の１実施例が示され、これについて以
下に説明されている。第１図は本発明の装置の簡略した
ブロツク図であり、第２図は本発明の方法を説明するた
めのフローチヤート図である。
実施例 実施例は内燃機関の運転特性値をコントロールするた
めの装置である。第１図においては符号10では吸気通路
11を介して燃料の燃焼に必要な新鮮空気が供給される内
燃機関が示されている。吸気通路11内にはちょう形絞り
弁12が配置されている。ちょう形絞り弁スイツチ13はち
よう形絞り弁の全負荷若しくは無負荷位置を検出しかつ
出力側で制御装置14の信号入口に接続されている。制御
装置14には他の入力値が圧力センサ15、回転数センサ1
6、温度センサ17と特定はしていないセンサ18とから供
給される。センサ18はノツキングセンサ又は排ガスセン
サ又はそれに類似したものであることができる。内燃機
関内にある混合気は排気通路19を介して大気に放出され
る。排気通路19からは排ガス戻し通路20が分岐してい
る。この排気ガス戻し通路20はちよう形較り弁12の下流
側で内燃機関10の吸気通路11に開口している。配ガス戻
し通路20には排気通路19から吸気通路11へ戻される排ガ
ス量を制御するための弁21が設けられている。排ガス戻
し通路20の開口の下流側で吸気通路11に配置された圧力
センサ15が発信する吸気通路負圧値と、回転数センサ16
の回転数に比例した信号と、他の、矢印22と23で示され
た修正値若しくは信号発生器17,18の発生器信号とから
制御装置14は、供給しようとする燃料量のための値を算
出するか又は選択する。この値は実施例では噴射システ
ムの噴射弁24の開放時間tiとして示されている。しかし
本発明は吸気管内噴射であれ、単個シリンダ内噴射であ
れ噴射システムに限定されるものではなく、気化システ
ムにも使用される。他の出力値、例えば点火時点25又は
自動伝動装置の制御値26の他に、制御装置14は排ガス戻
し弁21の弁位置のための値を検出しかつ適当な信号を発
生する。
調量しようとする燃料量を吸気管負圧と回転数とに関
連して調量する、以前から公知である電子燃料調量シス
テムから出発して排ガスを戻すという付加機能を統合す
るために本発明によつて与えられた修正作用についてだ
け以後は説明する。排ガスの戻しは多くの頻繁に生じる
機関運転状態、例えば無負荷運転、暖機運転、全負荷運
転では完全に遮断されるので、これらの状態では排ガス
が戻されないシステムに較べて差異はもちろん生じな
い。従つて排ガスの戻しが遮断されている場合には吸気
管圧力が検出され、内燃機関10に噴射弁24を介して、そ
の都度の回転数に関連して必要な燃料量が供給される。
特に部分負荷範囲において排ガス戻しが接続された後
で、吸気管圧力はもう一度検出され、排ガスが戻されな
いときの圧力値に対するその都度の差が求められる。排
ガスの戻しが行なわれるときと行なわれないときの両方
の圧力値を検出するときの時間差は最少であつて、数分
の１秒にしかならない。両方の圧力値若しくはその差は
固定値記憶器（RAM,EE Prom）に記憶され、後続の処理
に使用される。両方の圧力値の差は戻そうとする排ガス
の量を決めるだけではなく、内燃機関に供給された総空
気量と戻された排ガス量との差としての新鮮空気の値を
も決める。この、調量された新鮮空気量のための値を介
しては特に内燃機関に配量しようとする燃料量も決めら
れる。唯一の圧力センサを用いて排ガス戻しが行なわれ
ているときと行なわれないときの吸気管負圧を実験的に
検出することによつて両方の未知の値、新鮮空気と排ガ
スとが決まる。さらに前記方法は数回行なわれ、その都
度の圧力値対若しくは圧力値対の差が後続の統計学的な
平均化のために所定の、例えば運転パラメータに関連し
た時間に亘つて記憶されると極めて有利であることが証
明された。この平均化は排ガス戻しを接続した場合にと
きにより生じる動的な過程を修正するために必要であ
る。さらに排ガス戻しを接続する前と後で定常又はほぼ
定常である機関運転状態が存在するときだけ圧力値対の
差値を記憶させることが極めて有利であることが証明さ
れた。
さらに記述した装置に基づいて可能な、戻される排ガ
ス量の実際値の検出は、純然たる制御された排ガス戻し
を調整された排ガス戻しに移行させることを可能にす
る。特にこのためには例えば記憶器に記憶させられた、
運転パラメータに関連した前制御値を重畳された調整で
制御区間の長時間偏差に適合させる適応法がすすめられ
る。このような適応調整法は西ドイツ国特許出願P34082
15、９（Ｒ、19178i.p.）に詳細に記述されているの
で、詳細な説明はここでは行なわない。コンピータとこ
のような適応調整法を実施するための周辺ユニツトを有
する制御装置の特殊な構造は既に以前から公知であるの
で、電子的な機関制御と調整分野の当業者が本発明の調
整構想をソフト製品として実現することは何ら問題を伴
うことなしに行なうことができる筈である。
従つて第２図の簡略化したフローチヤートに基づいて
は本発明の方法を実施するために必要な要点だけを説明
する： プログラムの始めにおいてはブロツク40において圧力
差Dp（AGR,p）の値は零にされる。機関状態、例えば回
転数、負荷又は種々異なるスイツチ位置を検出した後
（ブロツク41）でこのデータはマイクロコンピユータに
記憶される（ブロツク42）。次の機関状態を検出した後
（ブロツク43）でブロツク44において新鮮空気圧力がブ
ロツク44に示されている等式に従つて求められる。新鮮
空気の函数としてマイクロコンピユータはブロツク45に
おいて配量しようとする噴射量を算出し、この噴射量を
時間として送出する。ブロツク46において排ガス戻し弁
が閉じているかという質問に対してNOという返答が得ら
れると、プログラムはブロツク42に戻り、あらためてブ
ロツク46までのループが実行される。しかし排ガス戻し
弁が閉じられていると圧力差DPの値が零におかれ、内燃
機関の定常もしくはほぼ定常の運転状態が得られている
か否かが検査される（ブロツク48）。定常もしくはほぼ
定常な運転状態が得られていないとプログラムはあらた
めてブロツク42に戻される。しかし定常若しくはほぼ定
常の運転状態が得られており、しかも排ガス戻し弁を作
動したい場合（ブロツク49）には、その時の吸気管圧力
Ｐの記憶が行なわれる（ブロツク50）。排ガス戻し弁を
作動したくない場合にはプログラムはブロツク42に戻
る。吸気管圧力（ブロツク50）及び回転数と種々のスイ
ツチ位置（ブロツク51）の記憶が行なわれ、プログラミ
ング可能な若しくは調節可能な、排ガス戻し弁運動の時
間にほぼ相応する遅延時間が経過した後であらためて機
関状態がブロツク53において検出される。排ガス戻し弁
の作動前若しくは作動後に内燃機関の運転パラメータが
ほぼ変らなかつたか否かが検出された後、すなわち定常
な若しくはほぼ定常な状態が得られているか否かが検出
された後（ブロツク54）で、定常若しくはほぼ定常の運
転状態が得られていると吸気管圧力Ｐがブロツク55に従
つてあらためて記憶される。定常若しくはほぼ定常な運
転状態が得られていないとプログラムはブロツク54から
ブロツク41に戻り、プログラムはそこからあらためて実
行される。ブロツク56においては排ガスが戻される場合
と排ガスが戻されない場合の圧力差が形成され、それが
ブロツク57において排ガス戻し弁運動と吸気管圧力Ｐ
（t1）とに関連して適合検査の後で記憶される。この適
合検査は排ガス戻しを接続する場合に生じる動的な過程
が場合によつて存在していることに基づく測定値の変造
を減少させるために必要である。適合検査は簡単な場合
には差圧の値を所定の閾値と比較し、所定の許容誤差範
囲の外の差圧値は後続処理しないことによつて行なうこ
とができる。さらにその都度の圧力差値Dpは適応調整法
で特性域に記憶させることが有利であることが証明され
た。この関係については西ドイツ国特許出願P3408215、
９の内容を参照されたい。次いでブロツク58においてそ
の瞬間の圧力差Dp（AGR,p）が先行の圧力差CDp（AGR,
p）と比較され、次いで例えば統計学的な平均化が行な
われる。この後でプログラムはブロツク42に戻り、前述
の過程があらためて実行される。
排ガス戻し量の偏差は長い時間帯に亘つてしか顕著に
はならず、戻される排ガス量の絶対値は最高20％から30
％で常に１つの修正値しか成さないので、このような適
応方法の極めて迅速な収集が期待される。その理由は特
に排ガスの戻しの接続と遮断は普通の走行運転では極め
て頻繁に行なわれるからである。
総じて本発明の方法若しくは本発明の装置は、一方で
は負荷の検出が構造が極めて簡単でかつコスト的に有利
である唯一の信号発生器で可能であり、他方では戻され
る排ガスの正確な量を決めることができるという利点を
有している。この排ガスの正確な量は位置信号発生器を
備えた排ガス戻し弁ですら正確に得られなかつたもので
ある。

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ちょう形絞り弁を有する吸気通路と、内燃
    機関の排ガスのための排気通路と、該排気通路を吸気通
    路にちょう形絞り弁の下流で接続する排ガス戻し通路と
    を有する内燃機関の運転特性値をコントロールするため
    の装置であって、排ガス戻し通路における戻される排ガ
    ス量を制御又は調整するための弁と、吸気通路のちょう
    形絞り弁の下流で吸気管負圧を測定するための唯一の負
    圧信号発生器とを有し、種々異なる運転特性値に関する
    入力信号、少なくとも内燃機関の回転数と吸気管負圧と
    に関する情報が供給される制御装置（14）が設けられて
    おり、この制御装置（14）が前記値の少なくとも１つに
    関連して、配量しようとする燃料量と戻される排ガス量
    との出力信号を生ぜしめるようになっており、所定の運
    転状態の内燃機関に配量される燃料量の値の算出に際し
    て、回転数信号の他に、吸気管負圧の少なくとも２つの
    測定値が根底とされており、前記吸気管負圧の少なくと
    も２つの測定値が順次測定される形式のものにおいて、
    実際の走行運転時に排ガスの戻しが接続された場合と遮
    断された場合とにおいて、前記吸気管負圧の少なくとも
    ２つの測定値が測定されることを特徴とする、内燃機関
    の運転特性値をコントロールするための装置。
  2. 【請求項２】戻された排ガス量の実際値が前記少なくと
    も２つの測定値の差形成を介して決定可能である、請求
    の範囲第１項記載の装置。
  3. 【請求項３】排ガス戻しが接続されている場合に、内燃
    機関に供給された新鮮空気量もしくは配量しようとする
    燃料量が、排ガス戻しが接続されている場合と遮断され
    ている場合とに測定される少なくとも２つの測定値から
    決められる、請求の範囲第１項又は第２項記載の装置。
  4. 【請求項４】制御装置（14）に、少なくとも２つの測定
    信号を記憶する記憶手段が設けられている、請求の範囲
    第１項から第３項までのいずれか１項記載の装置。
  5. 【請求項５】制御装置（14）に、少なくとも２つの測定
    信号の差が記憶される記憶手段が設けられている、請求
    の範囲第１項から第３項までのいずれか１項記載の装
    置。
  6. 【請求項６】少なくとも２つの測定信号（１つはAGRを
    伴い、１つはAGRを伴わない）の複数の値対が記憶され
    る、請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項記
    載の装置。
  7. 【請求項７】異なる値対の平均値の形成が行なわれる、
    請求の範囲第６項記載の装置。
  8. 【請求項８】異なる値対が統計学的に平均される、請求
    の範囲第６項又は第７項記載の装置。
  9. 【請求項９】少なくとも２つの測定値もしくは測定値対
    の処理が、内燃機関の定常又はほぼ定常の運転状態が少
    なくとも２つの測定値の測定値対の測定値の検出する時
    間帯に亘って存在している場合だけ、特に第１と第２の
    測定値を検出する場合に等しい回転数が存在している場
    合だけ行なわれる、請求の範囲第２項から第８項までの
    いずれか１項記載の装置。
  10. 【請求項１０】内燃機関の運転特性値をコントロールす
    る方法であって、少なくとも回転数（ｎ）と吸気管負圧
    とを燃料量の配量の根底とし、内燃機関の排ガスを内燃
    機関の吸気通路に戻す形式のものにおいて、排ガス戻し
    が接続された場合と排ガス戻しが遮断された場合との内
    燃機関の吸気管負圧の２つの測定値を実際の走行運転時
    に順次測定し、運転特性値のコントロールに関連した、
    戻される排ガス量の実際値の決定又は内燃機関に配量さ
    れる燃料量の決定の根底とすることを特徴とする、内燃
    機関の運転特性値をコントロールする方法。
  11. 【請求項１１】少なくとも２つの測定値を数回検出し、
    次いで統計学的に平均する、請求の範囲第10項記載の方
    法。
  12. 【請求項１２】少なくとも２つの測定値を、測定値検出
    時間帯に亘って内燃機関の運転条件が定常又はほぼ定常
    である場合だけ引続き処理する、請求の範囲第11項記載
    の方法。
JP60504084A 1985-02-05 1985-09-11 内燃機関の運転特性値をコントロ−ルするための装置及び方法 Expired - Lifetime JP2509180B2 (ja)

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