JP2519120B2 - 空気圧縮燃料噴射内燃機関の吸気系に設けられる絞り素子の操作方法 - Google Patents
空気圧縮燃料噴射内燃機関の吸気系に設けられる絞り素子の操作方法Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、空気圧縮燃料噴射内燃機関の吸気系に設け
られる絞り素子を、低い負荷及び回転数の範囲で閉鎖位
置に保持し、中間及び高い負荷及び回転数の範囲で開放
位置に保持し、機関の負荷−回転数特性曲線図から求め
られる絞り素子のそのつどの開放位置を、内燃機関のそ
のつどの動作状態に対応させる、空気圧縮燃料噴射内燃
機関の吸気系に設けられる絞り素子の操作方法に関す
る。
られる絞り素子を、低い負荷及び回転数の範囲で閉鎖位
置に保持し、中間及び高い負荷及び回転数の範囲で開放
位置に保持し、機関の負荷−回転数特性曲線図から求め
られる絞り素子のそのつどの開放位置を、内燃機関のそ
のつどの動作状態に対応させる、空気圧縮燃料噴射内燃
機関の吸気系に設けられる絞り素子の操作方法に関す
る。
ドイツ連邦共和国特許第3128783号明細書によれば、
排気ガス再循環を制御して有害物質放出特に粒子放出を
減少するためにこのような方法が使用される。更に排気
ガス再循環により窒素酸化物（NOx）放出の減少が行な
われる。その再吸気系に設けられる絞り素子の操作は、
排気ガス再循環管路に設けられる排気ガス再循環弁に合
わせて段階的に行なわれる。
排気ガス再循環を制御して有害物質放出特に粒子放出を
減少するためにこのような方法が使用される。更に排気
ガス再循環により窒素酸化物（NOx）放出の減少が行な
われる。その再吸気系に設けられる絞り素子の操作は、
排気ガス再循環管路に設けられる排気ガス再循環弁に合
わせて段階的に行なわれる。
本発明の基礎になつている課題は、費用のかかる排気
ガス再循環装置を使用することなく、有害物質放出持に
粒子放出及び窒素酸化物放出の減少を簡単に可能にす
る、絞り弁の操作方法を提示することである。
ガス再循環装置を使用することなく、有害物質放出持に
粒子放出及び窒素酸化物放出の減少を簡単に可能にす
る、絞り弁の操作方法を提示することである。
この課題を解決するため本発明によれば、動作状態に
ある内燃機関の負荷及び回転数を求め、吸気系の絞り素
子より下流における絶対圧力目標値を、絶対圧力目標値
をパラメータとする機関の負荷−回転数特性曲線図から
求め、大気圧の低下につれて直線的に増大する修正値に
より、大気圧に応じて絶対圧力目標値を修正し、修正さ
れる絶対圧力目標値に対応する開放位置へ絞り素子を調
整し、所定の限界値以下の大気圧では、吸気系の全断面
を開く位置へ絞り素子を移行させる。
ある内燃機関の負荷及び回転数を求め、吸気系の絞り素
子より下流における絶対圧力目標値を、絶対圧力目標値
をパラメータとする機関の負荷−回転数特性曲線図から
求め、大気圧の低下につれて直線的に増大する修正値に
より、大気圧に応じて絶対圧力目標値を修正し、修正さ
れる絶対圧力目標値に対応する開放位置へ絞り素子を調
整し、所定の限界値以下の大気圧では、吸気系の全断面
を開く位置へ絞り素子を移行させる。
本発明による絞り素子の操作によつて、吸入空気流を
絞つて吸入空気の質量流量を減少させ、それにより燃焼
室の冷却が少なくなるため、部分負荷範囲まで、燃焼の
改善従つて有害物質放出の減少が行なわれる。更に吸入
空気の絞りを内燃機関のそのつどの動作状態に合わせる
ことによつて、反応相手である窒素及び酸素の適切な減
少と点火遅れの適切な増大とが行なわれ、これにより負
荷時の燃焼室内における熱発生が比較的遅くなつて、粒
子及び窒素酸化物の生成を減少すると共に、炭化水素放
出に対して大した影響を及ぼさない。更にこれにより、
燃焼過程の初めに生ずる粒子の酸化が強く行なわれ、従
つて粒子放出も減少される。
絞つて吸入空気の質量流量を減少させ、それにより燃焼
室の冷却が少なくなるため、部分負荷範囲まで、燃焼の
改善従つて有害物質放出の減少が行なわれる。更に吸入
空気の絞りを内燃機関のそのつどの動作状態に合わせる
ことによつて、反応相手である窒素及び酸素の適切な減
少と点火遅れの適切な増大とが行なわれ、これにより負
荷時の燃焼室内における熱発生が比較的遅くなつて、粒
子及び窒素酸化物の生成を減少すると共に、炭化水素放
出に対して大した影響を及ぼさない。更にこれにより、
燃焼過程の初めに生ずる粒子の酸化が強く行なわれ、従
つて粒子放出も減少される。
さて機関の負荷−回転数特性曲線図は、絞り素子の下
流における所望の絶対圧力（絶対圧力目標値）をパラメ
ータとする多数の特性曲線群から成つているので、測定
される負荷及び回転数から、例えば電子制御装置に記憶
されているこの負荷−回転数特性曲線図に基いて、絶対
圧力目標値を簡単に求めることができる。絞り弁下流側
で測定される絶対圧力実際値をこの絶対圧力目標値と比
較して、この偏差が零となるように、絞り素子を操作す
ることができる。こうして絞り素子のそのつどの開放位
置を、内燃機関のそのつどの動作状態に対応させること
ができる。大気圧の低下につれて直線的に増大する修正
値で、絶対圧力目標値を修正することにより、内燃機関
従つてこれを搭載する自動車が運転されている高度（海
抜）の影響を受けることなく、内燃機関のそのつどの動
作状態に合わせて絞り弁の操作を行うことができる。し
かも大気圧の所定の限界値以下、従つて特定の高度以上
では、絞り素子が完全に開放され、従つて吸気系の全断
面が開かれるので、内燃機関の早すぎる“青い煙”の発
生が防止される。
流における所望の絶対圧力（絶対圧力目標値）をパラメ
ータとする多数の特性曲線群から成つているので、測定
される負荷及び回転数から、例えば電子制御装置に記憶
されているこの負荷−回転数特性曲線図に基いて、絶対
圧力目標値を簡単に求めることができる。絞り弁下流側
で測定される絶対圧力実際値をこの絶対圧力目標値と比
較して、この偏差が零となるように、絞り素子を操作す
ることができる。こうして絞り素子のそのつどの開放位
置を、内燃機関のそのつどの動作状態に対応させること
ができる。大気圧の低下につれて直線的に増大する修正
値で、絶対圧力目標値を修正することにより、内燃機関
従つてこれを搭載する自動車が運転されている高度（海
抜）の影響を受けることなく、内燃機関のそのつどの動
作状態に合わせて絞り弁の操作を行うことができる。し
かも大気圧の所定の限界値以下、従つて特定の高度以上
では、絞り素子が完全に開放され、従つて吸気系の全断
面が開かれるので、内燃機関の早すぎる“青い煙”の発
生が防止される。
絶対圧力目標値の修正は、請求項２に従つて、付加的
な別の運転パラメータにより、特に請求項３に従つて吸
入空気温度又は冷媒温度により行うことができる。
な別の運転パラメータにより、特に請求項３に従つて吸
入空気温度又は冷媒温度により行うことができる。
請求項４による方法では、絞りの減少（絶対圧力目標
値の増大）によつて、低い外部温度の方向において青い
煙を出す傾向が減少し、同様に絞りの減少によつて、高
い外部温度の方向において内燃機関の熱的過負荷が防止
される。同じようにして請求項５により、内燃機関の冷
間始動段階において青い煙を出す傾向が減少し、内燃機
関の熱的過負荷が防止される。
値の増大）によつて、低い外部温度の方向において青い
煙を出す傾向が減少し、同様に絞りの減少によつて、高
い外部温度の方向において内燃機関の熱的過負荷が防止
される。同じようにして請求項５により、内燃機関の冷
間始動段階において青い煙を出す傾向が減少し、内燃機
関の熱的過負荷が防止される。
図には本発明の実施例が示されている。
第１図において１は、排気系２と吸気系３とを持つ空
気圧縮燃料噴射内燃機関を示している。吸気系３には絞
り蝶形弁４として構成される絞り素子が設けられて、空
気圧操作素子５及びこれに作用する電空圧力変換器６を
介して操作可能である。圧力変換器６を制御する電子制
御装置７には、センサ８及び測定値線路９を介して吸気
系３の絞り蝶形弁４より下流の絶対圧力実際値pabs,ist
に対応する信号が、センサ10及び測定値線路11を介して
同じ個所の吸入空気温度TLに対応する信号が、センサ12
及び測定値線路13を介して内燃機関１の冷媒温度TKMに
対応する信号が、更にセンサ14及び測定値線路15を介し
て大気圧pAtmに対応する信号が供給される。電空圧力変
換器６及び操作素子５を介する絞り蝶形弁４の操作は、
電子制御装置７から制御線路34を介して出力される制御
信号の変化の際、絞り蝶形弁４の非常に急速な調節が保
証されるという利点を持つている。更に絞り蝶形弁４は
非常に敏感に制御可能なので、制御信号の僅かな変化で
も絞り蝶形弁４が応答する。
気圧縮燃料噴射内燃機関を示している。吸気系３には絞
り蝶形弁４として構成される絞り素子が設けられて、空
気圧操作素子５及びこれに作用する電空圧力変換器６を
介して操作可能である。圧力変換器６を制御する電子制
御装置７には、センサ８及び測定値線路９を介して吸気
系３の絞り蝶形弁４より下流の絶対圧力実際値pabs,ist
に対応する信号が、センサ10及び測定値線路11を介して
同じ個所の吸入空気温度TLに対応する信号が、センサ12
及び測定値線路13を介して内燃機関１の冷媒温度TKMに
対応する信号が、更にセンサ14及び測定値線路15を介し
て大気圧pAtmに対応する信号が供給される。電空圧力変
換器６及び操作素子５を介する絞り蝶形弁４の操作は、
電子制御装置７から制御線路34を介して出力される制御
信号の変化の際、絞り蝶形弁４の非常に急速な調節が保
証されるという利点を持つている。更に絞り蝶形弁４は
非常に敏感に制御可能なので、制御信号の僅かな変化で
も絞り蝶形弁４が応答する。
絞り蝶形弁４の制御は第２図に示すブロツク線図16に
従つて行なわれる。まずブロツク18において機関特性曲
線図17（第３図も参照）から、実際の内燃機関負荷xRS
（xRSは内燃機関１の燃料噴射ポンプにおける制御棒の
移動の尺度従つて負荷の尺度）及び回転数ｎに応じて、
絶対圧力の目標値pabs,sollが求められる。第３図の特
性曲線図17において19は絞り範囲の特性曲線を示し、こ
の曲線19に沿つて一定の絶対圧力pabs,sollが与えられ
る。破線20から全負荷特性曲線21まで（ハツチングを施
した範囲）、吸入空気の絞りはもはや行なわれない。矢
印22の方向へ絶対圧力pabs,sollが増大する。従つて最
大絞りの範囲は範囲23にある。特性曲線図17は760Torr
の周囲圧力又は大気圧pAtm（海面）に設計されている。
従つて行なわれる。まずブロツク18において機関特性曲
線図17（第３図も参照）から、実際の内燃機関負荷xRS
（xRSは内燃機関１の燃料噴射ポンプにおける制御棒の
移動の尺度従つて負荷の尺度）及び回転数ｎに応じて、
絶対圧力の目標値pabs,sollが求められる。第３図の特
性曲線図17において19は絞り範囲の特性曲線を示し、こ
の曲線19に沿つて一定の絶対圧力pabs,sollが与えられ
る。破線20から全負荷特性曲線21まで（ハツチングを施
した範囲）、吸入空気の絞りはもはや行なわれない。矢
印22の方向へ絶対圧力pabs,sollが増大する。従つて最
大絞りの範囲は範囲23にある。特性曲線図17は760Torr
の周囲圧力又は大気圧pAtm（海面）に設計されている。
絶対圧力pabs,sollの目標値を求めた後、ブロツク24
〜26（第２図）を介して、この目標値pabs,sollの加算
修正が行なわれ、しかもセンサ14により検出される大気
圧pAtmに関係してブロツク24を介して、センサ10により
検出される吸入空気温度TLに関係してブロツク25を介し
て、またセンサ12により検出される内燃機関１の冷媒温
度TKMに関係してブロツク26を介して、この修正が行な
われる。その際大気圧pAtmに関係する修正は、第4a図の
線図に従つて行なわれて、絶対圧力pabs,sollの目標値
は760Torrから始まつて大気圧pAtmの低下につれて直線
的に減少し、修正値Δｐが増大する。例えば上り坂走行
の際内燃機関の実際の動作状態（負荷、回転数）におい
て特性曲線図17から700Torrの絶対圧力pabs,sollの目標
値が読出されると、この目標値はまず海面の大気圧につ
いてのみ成立する。さて高度の増大につれて大気圧pAtm
が連続的に減少するので、高度の増大により吸気系３に
700Torrの絶対圧力が自動的に得られる高度から、有害
物質放出を考慮して吸入空気の特定の絞りがまだ可能で
あつても、絞り蝶形弁４が完全に開放される。これを考
慮するため本発明によれば、読出された700Torrの目標
値から、実際の大気圧pAtmに応じて、所定の修正値Δｐ
が差引かれる（負のΔｐの加算）ので、絞り蝶形弁４の
調節によつて吸気系３の絶対圧力が一層低い値に調整さ
れる。630Torrの所定の限界値以下では、絞り蝶形弁４
が吸気系３の全断面を開く位置（絞り蝶形弁４の破線で
示す位置）へ移行する。
〜26（第２図）を介して、この目標値pabs,sollの加算
修正が行なわれ、しかもセンサ14により検出される大気
圧pAtmに関係してブロツク24を介して、センサ10により
検出される吸入空気温度TLに関係してブロツク25を介し
て、またセンサ12により検出される内燃機関１の冷媒温
度TKMに関係してブロツク26を介して、この修正が行な
われる。その際大気圧pAtmに関係する修正は、第4a図の
線図に従つて行なわれて、絶対圧力pabs,sollの目標値
は760Torrから始まつて大気圧pAtmの低下につれて直線
的に減少し、修正値Δｐが増大する。例えば上り坂走行
の際内燃機関の実際の動作状態（負荷、回転数）におい
て特性曲線図17から700Torrの絶対圧力pabs,sollの目標
値が読出されると、この目標値はまず海面の大気圧につ
いてのみ成立する。さて高度の増大につれて大気圧pAtm
が連続的に減少するので、高度の増大により吸気系３に
700Torrの絶対圧力が自動的に得られる高度から、有害
物質放出を考慮して吸入空気の特定の絞りがまだ可能で
あつても、絞り蝶形弁４が完全に開放される。これを考
慮するため本発明によれば、読出された700Torrの目標
値から、実際の大気圧pAtmに応じて、所定の修正値Δｐ
が差引かれる（負のΔｐの加算）ので、絞り蝶形弁４の
調節によつて吸気系３の絶対圧力が一層低い値に調整さ
れる。630Torrの所定の限界値以下では、絞り蝶形弁４
が吸気系３の全断面を開く位置（絞り蝶形弁４の破線で
示す位置）へ移行する。
第4b図の線図28によれば、絶対圧力pabs,sollの目標
値の修正値Δｐは、20℃の第１の吸入空気温度まで吸入
空気温度TLの上昇につれて連続的に減少せしめられ、20
℃から40℃の第２の吸入空気温度値までの中間吸入空気
温度範囲では一定に保持され、40℃の第２の吸入空気温
度値から吸入空気温度TLの上昇につれて再び連続的に増
大せしめられる。
値の修正値Δｐは、20℃の第１の吸入空気温度まで吸入
空気温度TLの上昇につれて連続的に減少せしめられ、20
℃から40℃の第２の吸入空気温度値までの中間吸入空気
温度範囲では一定に保持され、40℃の第２の吸入空気温
度値から吸入空気温度TLの上昇につれて再び連続的に増
大せしめられる。
最後に第4c図の線図29は、特性曲線図17から読出され
る絶対圧力pabs,sollの目標値の修正値Δｐを冷媒温度T
KMに関係して示している。目標値の修正値Δｐは、80℃
の第１の冷媒温度値まで冷媒温度TKMの上昇につれて連
続的に減少せしめられ、この第１の冷媒温度値から100
℃の第２の冷媒温度値まで一定に保持され、この第２の
冷媒温度値から冷媒温度TKMの上昇につれて連続的に増
大せしめられる。
る絶対圧力pabs,sollの目標値の修正値Δｐを冷媒温度T
KMに関係して示している。目標値の修正値Δｐは、80℃
の第１の冷媒温度値まで冷媒温度TKMの上昇につれて連
続的に減少せしめられ、この第１の冷媒温度値から100
℃の第２の冷媒温度値まで一定に保持され、この第２の
冷媒温度値から冷媒温度TKMの上昇につれて連続的に増
大せしめられる。
さてこの修正された目標値pabs.soll,kへ、センサ８
を介して検出される吸気系３の絶対圧力pabs,ist（ブロ
ツク30）がPI調整器（ブロツク31）により再調整され
る。これは、絞り蝶形弁４又は空気圧操作素子を介して
この絞り蝶形弁を操作する電空圧力変換器６の制御によ
つて行なわれる。この場合出力段（ブロツク32）によ
り、調整器出力信号が電空圧力変換器６用操作信号に増
幅される。
を介して検出される吸気系３の絶対圧力pabs,ist（ブロ
ツク30）がPI調整器（ブロツク31）により再調整され
る。これは、絞り蝶形弁４又は空気圧操作素子を介して
この絞り蝶形弁を操作する電空圧力変換器６の制御によ
つて行なわれる。この場合出力段（ブロツク32）によ
り、調整器出力信号が電空圧力変換器６用操作信号に増
幅される。
吸入空気流の絞りの増大従つて吸気系３の流通断面の
減少は、吸気系３の絞り蝶形弁４より下流の絶対圧力p
abs,istを減少させる。絞り蝶形弁位置の制御又は調整
についてこのことは、内燃機関１の特定の動作状態に関
して、絶対圧力pabs,sollの目標値の修正増大が吸入空
気絞りの減少従つて吸気系３の流通断面の増大と同じで
あることを意味する。
減少は、吸気系３の絞り蝶形弁４より下流の絶対圧力p
abs,istを減少させる。絞り蝶形弁位置の制御又は調整
についてこのことは、内燃機関１の特定の動作状態に関
して、絶対圧力pabs,sollの目標値の修正増大が吸入空
気絞りの減少従つて吸気系３の流通断面の増大と同じで
あることを意味する。
第１図は本発明による方法を実施する装置の実施例の原
理的構成図、第２図はその絞り蝶形弁の制御装置のブロ
ツク線図、第３図は内燃機関の回転数−負荷特性曲線
図、第4a図ないし第4c図は、絶対圧力の目標値を修正す
る修正値を示す線図である。 １……内燃機関、３……吸気系、４……絞り素子（絞り
蝶形弁）、17……特性曲線図。
理的構成図、第２図はその絞り蝶形弁の制御装置のブロ
ツク線図、第３図は内燃機関の回転数−負荷特性曲線
図、第4a図ないし第4c図は、絶対圧力の目標値を修正す
る修正値を示す線図である。 １……内燃機関、３……吸気系、４……絞り素子（絞り
蝶形弁）、17……特性曲線図。
Claims (5)
- 【請求項１】空気圧縮燃料噴射内燃機関の吸気系に設け
られる絞り素子を、低い負荷及び回転数の範囲で閉鎖位
置に保持し、中間及び高い負荷及び回転数の範囲で開放
位置に保持し、機関の負荷−回転数特性曲線図から求め
られる絞り素子のそのつどの開放位置を、内燃機関のそ
のつどの動作状態に対応させる、絞り素子操作方法にお
いて、 動作状態にある内燃機関（１）の負荷（xRS）及び回転
数（ｎ）を求め、 吸気系（３）の絞り素子（４）より下流における絶対圧
力目標値（pabs,soll）を、絶対圧力目標値
（pabs,soll）をパラメータとする機関の負荷−回転数
特性曲線図（17）から求め、 大気圧（pAtm）に応じて絶対圧力目標値（pabs,soll）
を修正し、 修正される絶対圧力目標値に対応する開放位置へ絞り素
子（４）を調整し、 所定の限界値以下の大気圧（pAtm）では、吸気系（３）
の全断面を開く位置へ絞り素子（４）を移行させる ことを特徴とする、空気圧縮燃料噴射内燃機関の吸気系
に設けられる絞り素子の操作方法。 - 【請求項２】絶対圧力目標値（pabs,soll）の修正を、
付加的な別の運転パラメータにより行なうことを特徴と
する、請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】絶対圧力目標値（pabs,soll）の修正を、
付加的な別の運転パラメータとしての吸入空気温度
（TL）又は冷媒温度（TKM）により行なうことを特徴と
する、請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】絶対圧力目標値（pabs,soll）の修正値
（Δｐ）を、低い吸入空気温度の範囲では第１の吸入空
気温度値まで、吸入空気温度（TL）の上昇につれて減少
させ、この第１の吸入空気温度値から第１の吸入空気温
度値より大きい第２の吸入空気温度値まで一定に保持
し、この第２の吸入空気温度値から吸入空気温度（TL）
の上昇につれて再び増大させることを特徴とする、請求
項３に記載の方法。 - 【請求項５】絶対圧力目標値（pabs,soll）の修正値
（Δｐ）を、第１の冷媒温度値まで冷媒温度（TKM）の
上昇につれて減少させ、この第１の冷媒温度値から第１
の冷媒温度値より大きい第２の冷媒温度値まで一定に保
持し、この第２の冷媒温度値から冷媒温度（TKM）の上
昇につれて再び増大させることを特徴とする、請求項３
又は４に記載の方法。
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