JPH1172037A - 内燃機関の作動方法 - Google Patents
内燃機関の作動方法Info
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Abstract
射時期が可及的に正確に維持できるように改善を行うこ
と。 【解決手段】 内燃機関の回転数が高くかつ内燃機関に
印加される負荷が高い場合の回転角度間隔のパターン
を、内燃機関の回転数と内燃機関に印加される負荷が平
均的又は低い時よりも大きくする。
Description
ズ中の第1の動作モードにおいて内燃機関の燃焼室内へ
直接噴射されるか又は圧縮フェーズ中の第2の動作モー
ドにおいて内燃機関の燃焼室内へ直接噴射され、燃料の
噴射が、内燃機関の軸の所定の回転角度間隔パターンに
おいて実施される、内燃機関、例えば自動車の内燃機関
の作動方法に関する。
のためのこの種のシステムは、一般的に公知である。こ
の場合は第1の動作モードとしてのいわゆる均一モード
と、第2の動作モードとしての成層モードに区別され
る。成層モードは、特に比較的小さな負荷の際に適用さ
れ、均一モードは、内燃機関に印加される負荷が比較的
大きな場合に適用される。成層モードでは燃料が内燃機
関の圧縮フェーズ中に燃焼室内へ噴射される。その結
果、燃焼室内での燃料の均一な分布はもはや行われなく
なる。この成層モードの利点は、内燃機関の印加される
比較的小さな負荷が非常に僅かな燃料量で実施可能とな
ることである。比較的大きな負荷はいずれにせよこの成
層モードでは充足できない。この種の比較的大きな負荷
に対して設けられる均一モードでは、燃料が内燃機関の
吸い込みフェーズ中に噴射される。そのため渦流の形成
とそれに伴う燃焼室内での燃料の分布が直ちに行われ
る。その限りではこの均一モードは、吸気管内へ燃料が
噴射される従来方式の内燃機関の動作モードにほぼ相応
する。
ドと均一モードでは、燃料の噴射時期が制御機器によ
り、多くの入力パラメータに依存して、燃料の節約や排
ガスの低減等に関する最適値で算出される。実際の燃料
噴射は、所定の回転角度間隔によって定められるパター
ンにおいて行われる。この回転角度間隔は、この場合特
に内燃機関のクランク軸に関するものである。
の所定の回転角度間隔だけの回転の後でのみ行われ、所
定の回転角度間隔の間では行われないことを意味する。
この回転角度間隔は、例えば6゜である。つまりこの場
合は実際の燃料噴射が、6゜の分解能毎でしか実施でき
ないことを意味する。そのためこの場合の実際の燃料噴
射は、この回転角度間隔に相応する精度、つまり6゜の
精度しか有さないものとなる。
達成できるようにするためには、算出される燃料噴射時
期を、実質的に可及的に高精度に維持する必要がある。
すなわち実際の燃料噴射の精度を可及的に高くしなけれ
ばならない。このことは、実際に行われる燃料噴射のパ
ターンにおける回転角度間隔を可及的に小さく設定する
ことによって達成可能である。しかしながらこのこと
は、必然的に制御機器に対して、より小さな回転角度間
隔のために多くの計算を強いることになりそれに伴って
より高い負荷がかけられることとなる。
機関の作動方法において、実際の燃料噴射時期が可及的
に正確に維持できるように改善を行うことである。
り、内燃機関の回転数が高くかつ内燃機関に印加される
負荷が高い場合の回転角度間隔のパターンを、内燃機関
の回転数と内燃機関に印加される負荷が平均的又は低い
時よりも大きくするようにして解決される。
の回転数が平均か又はそれより低い時よりも大きい回転
角度間隔が設定される。回転数が高い場合には、制御装
置自体は計算の実施に比較的少ない時間で可用である。
しかしながらこの比較的少ない時間は、比較的大きな回
転角度間隔によって再び延長され、それによって補償さ
れる。これとは反対に制御機器は比較的低い回転数のも
とではより一層多くの時間を得られる。しかしながらこ
の余剰は比較的少ない回転角度間隔によって再び補償さ
れる。
して内燃機関の回転数の低下が利用される。このこと
は、平均的又は低い回転数のもとでの実際の燃料噴射の
精度の上昇と同義である。しかしながらこれはまさに成
層モードが特に有利である回転数である。総じて本発明
によれば、成層モードにおいて実際の燃料噴射の精度と
それに伴う結果的な燃料の節約が著しく高められること
が達成される。
均回転数と負荷のもとでのパターンが、低い回転数と負
荷の時よりも大きい回転角度間隔を有する。すなわち高
い及び平均的ないし低い回転数に対する既存の本発明に
よる方法が、平均的及び低い回転数に対して適用され
る。このことは、制御装置に対し平均的回転数から低い
回転数への回転数の低下によって得られる時間の余剰
が、前記低下の際の回転角度間隔の低減にも適用される
ことを意味する。しかしながら回転角度間隔の低減は、
同時に実際の燃料噴射の精度の上昇もあらわし、そのた
め成層モードにおける燃料節約に関する本発明による方
法のさらなる改善例となる。
転数と負荷が高い場合の回転角度間隔を、回転数と負荷
が平均的な時の大きさのほぼ倍にし、あるいは回転数と
負荷が平均的な場合の回転角度間隔を、回転数と負荷が
低い時の大きさのほぼ3倍にする。例えば高い回転数の
もとでの回転角度間隔を約6゜に、そして平均的回転数
の場合に約3゜、低い回転数の場合約1゜とする。
と負荷が高い場合に、内燃機関を第1の動作モードで作
動し、前記回転数と負荷が平均的か低い場合に、内燃機
関を第2の動作モードで作動させる。それにより、実際
の燃料噴射時期と算出された時期が特に正確に一致して
いなければならない成層モードにおいて、最小の回転角
度間隔が設定されることが達成される。この最小回転角
度間隔によって最大の精度が実際の燃料噴射の際に達成
され、それによって最大の燃料節約も達成される。
噴射された燃料が、燃焼室の壁部か又は充填移動によっ
て燃焼室内に案内される。この種の燃料噴射方式の場合
には本発明による方法が特に適している。
電気的な記憶媒体の形態で実現されることである。この
記憶媒体は自動車の内燃機関の制御機器に対して設けら
れる。その際この電気的記憶媒体には、計算機器、特に
マイクロプロセッサ上で実行可能でかつ本発明による方
法の実施に適したプログラムが記憶されている。この場
合には、本発明がこの電気的記憶媒体に記憶されている
プログラムによって実現される。それによりこのプログ
ラムを備えた記憶媒体は、その実施にプログラムが適し
ている方法と同じように本発明をあらわす。
属請求項に記載される。
説明する。
内燃機関ではピストン2がシリンダ3内を往復移動して
いる。シリンダ3は燃焼室4を備えており、この燃焼室
4にはバルブ5を介して吸気管6と排気管7が接続され
ている。さらに燃焼室4には噴射弁8と点火プラグ9が
配置されている。排気管7は、排ガス再循環管路10と
制御可能な排ガス再循環バルブ11をを介して吸気管6
と接続されている。さらに排気管7には前置接続された
λセンサ13.1と後置接続されたλセンサ13.2を備
えた触媒器12が接続されている。吸気管6には制御可
能なタンク換気バルブ14を備えたタンク換気管路15
が接続されており、この管路15は燃料タンク16に対
応付けられた活性炭フィルタ17に接続されている。さ
らに吸気管6内には制御可能なスロットルバルブ18
と、圧力センサ19と空気質量計20が設けられてい
る。
均一モードでは、ピストン2によって引き起こされる吸
入フェーズ中に燃料が噴射弁8から燃焼室4内へ噴射さ
れる。同時に吸入された空気によって噴射された燃料は
スクロールされ、それに伴って燃焼室4内へ実質的に均
一に分布される。その後で燃料−空気−混合気は、点火
プラグ9での点火のために圧縮フェーズ中に圧縮され、
点火された燃料の膨張によってピストン2が駆動され
る。
成層モードでは、ピストン2によって引き起こされる圧
縮フェーズ中に燃料が噴射弁8から燃焼室4内へ次のよ
うに噴射される。すなわち、燃料が燃焼室4の壁部から
点火プラグ9の直ぐ近辺に案内されるように噴射され
る。この場合の燃料噴射は、時間的にみてピストン2の
上死点直前に行われる。その後点火プラグ9によって燃
料が引火され、それによりピストン2がここで行われる
動作フェーズにおいて印加された燃料の膨張により駆動
される。
射弁8を介した燃焼室4内への燃料の噴射時期が、制御
機器21によって特に僅かな燃料消費及び/又は僅かな
排ガス発生を考慮して算出される。この目的のために制
御機器21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は、記憶媒体、例えばROMにいわ
ゆる開ループ制御及び/又は閉ループ制御の実施に適し
たプログラムを記憶する。この制御機器21にはセンサ
系によって測定された内燃機関の動作パラメータを示す
入力信号が印加される。例えば制御機器21は、λセン
サ13及び/又は圧力センサ19に接続される。この制
御機器21は、アクチュエータを介して内燃機関の特性
を所望の開ループ制御及び/又は閉ループ制御に相応し
て制御し得る出力信号を形成する。例えばこの制御機器
21は、燃料噴射弁8,点火プラグ9,排ガス再循環バ
ルブ11,タンク換気バルブ14,及び/又はスロット
ルバルブ18などに接続されている。
の燃料噴射時期は、時間的なパターンの中で行われる。
このパターンは、内燃機関の回転する軸の所定の回転角
度間隔のシーケンスによって設定される。このパターン
が小さければ小さいほど、つまり回転角度間隔が狭けれ
ば狭いほど、実際の燃料噴射時期は、算出された燃料噴
射時期に限りなく近似し得る。
が歯などを備えていれば、この軸はその回転のたびに対
応するセンサに歯毎の電気的な信号のトリガを生じさせ
る。これらの歯が均等な間隔を有している場合には、こ
の信号は所定の角度間隔とそれに伴うパターンを指示す
る。例えばこのパターンは6゜の回転角度間隔を占めて
いてもよい。
数nmotに関連して制御機器21により算出されても
よい。
れによって常に次のような時点のみに行われる。すなわ
ち前述したパターン内におかれた、例えば6゜のクラン
ク軸角度のたび毎にのみ行われる。
り縁によって前記制御機器21は、相応の計算コストで
パターンを半減化可能である。それにより、実際の燃料
噴射時期が次のような時点でも実行可能となる。すなわ
ちこれまでのパターンの間に介在する時点、つまり例え
ば3゜のクランク軸角度のたび毎に実行することも可能
となる。この場合はパターンが3゜の回転角度間隔を有
するものとなる。
この回転角度間隔をさらに細分化させることも可能であ
る。例えば相応の計算コストで前記制御機器21によっ
て実際の燃料噴射時期を次のような時点、例えば1゜の
パターンによる時点に実施することも可能である。この
場合はパターンが1゜の回転角度間隔を有するものとな
る。
回転数nmotと内燃機関1に印加される負荷Mから形
成されている。この負荷Mは、この場合ドライバから内
燃機関1に要求される出力と、その他の車両の要求から
形成され得る。
IIaと、領域IIbを有している。
燃機関に印加される負荷Mが高い場合に相応している。
この領域Iでは内燃機関1は、均一モード、すなわち第
1の動作モードで駆動される。さらにこの領域Iではパ
ターンとして比較的大きな回転角度間隔(例えば6゜)
が設定される。
と内燃機関に印加される負荷Mが平均的な場合に相応し
ている。この領域IIaでは内燃機関1は、成層モー
ド、すなわち第2の動作モードで駆動される。さらにこ
の領域IIaではパターンとして平均的な回転角度間隔
(例えば3゜)が設定される。
と内燃機関に印加される負荷Mが低い場合に相応してい
る。内燃機関1のアイドル回転数nLは、この領域II
bに存在する。この領域IIbでは内燃機関1は、成層
モード、すなわち第2の動作モードで駆動される。さら
にこの領域IIbではパターンとして比較的小さな回転
角度間隔(例えば1゜)が設定される。
が設定される。これは制御機器21に最小の計算コスト
しか要求しない。このことは、領域Iでは内燃機関1の
比較的高い回転数nmotが存在する事実に応じてい
る。この領域Iの均一モードでは、この比較的大きな回
転角度間隔とそれに伴う実際の燃料噴射時期のもとでの
比較的低い精度が従属的なレベルにおかれている。
角度間隔が設定される。それによりこの領域IIa,I
Ibの成層モードでは、実際の燃料噴射時期を領域Iの
場合よりも高い精度で、算出された燃料噴射時期に近似
させることが可能である。このことはこの成層モードに
おいて燃料節約に関して大きな意味があることをあらわ
している。
ように比較的高い計算コストを制御機器21に要求す
る。しかしながらこのことは次のことによって補償する
ことが可能である。すなわちこの比較的小さな回転角度
間隔を内燃機関1の平均的な回転数と低い回転数のもと
でのみ設定することによって補償することが可能であ
る。なぜなら回転数が低ければ制御機器21は、比較的
大きな計算コストに対して時間を得ることができるから
である。
が領域IIaと比較して再度高まる。ここでも内燃機関
1の比較的低い回転数に基づいてそこから生じる比較的
高い計算コストが制御機器21によって克服され得る。
されるパターンにおける回転角度間隔は、内燃機関1の
回転数に依存して変更される。すなわち回転数nmot
が低ければ低いほど、回転角度間隔も小さくなり、それ
と同時に実際の燃料噴射時期と算出された燃料噴射時期
との一致精度も高くなる。したがってパターンの分解能
は、回転数nmotの低下に伴って拡大される。
システムの実施例の概略的なブロック回路図である。
される負荷Mがプロットされた座標領域を分類的に示し
た図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 内燃機関(1)、例えば自動車の内燃機
関の作動方法であって、燃料が吸入フェーズ中の第1の
動作モードにおいて内燃機関(1)の燃焼室(4)内へ
直接噴射されるか又は圧縮フェーズ中の第2の動作モー
ドにおいて内燃機関(1)の燃焼室(4)内へ直接噴射
され、燃料の噴射が、内燃機関(1)の軸の所定の回転
角度間隔パターンにおいて実施される形式のものにおい
て、 内燃機関(1)の回転数(nmot)が高くかつ内燃機
関(1)に印加される負荷(M)が高い場合(領域I)
の回転角度間隔のパターンを、内燃機関(1)の回転数
(nmot)と内燃機関(1)に印加される負荷(M)
が平均的か又は低い時(領域IIa,IIb)よりも大
きくすることを特徴とする、内燃機関の作動方法。 - 【請求項2】 前記回転数(nmot)と負荷(M)が
平均的な場合(領域IIa)の回転角度間隔のパターン
を、回転数(nmot)と負荷(M)が低い時(領域I
Ib)のものよりも大きくする、請求項1記載の内燃機
関の作動方法。 - 【請求項3】 前記回転数(nmot)と負荷(M)が
高い場合(領域I)の回転角度間隔を、回転数(nmo
t)と負荷(M)が平均的な時(領域IIa)の大きさ
のほぼ倍にする、請求項1又は2記載の内燃機関の作動
方法。 - 【請求項4】 前記回転数(nmot)と負荷(M)が
平均的な場合(領域IIa)の回転角度間隔を、回転数
(nmot)と負荷(M)が低い時(領域IIb)の大
きさのほぼ3倍にする、請求項2又は3記載の内燃機関
の作動方法。 - 【請求項5】 前記回転数(nmot)と負荷(M)が
高い場合(領域I)に、内燃機関(1)を第1の動作モ
ードで作動し、前記回転数(nmot)と負荷(M)が
平均的か低い場合(領域IIa,IIb)に、内燃機関
(1)を第2の動作モードで作動させる、請求項1〜4
いずれか1項記載の内燃機関の作動方法。 - 【請求項6】 前記第2の動作モードにおいて噴射され
る燃料を、燃焼室(4)の壁部か又は充填移動によって
燃焼室(4)内へ案内する、請求項1〜5いずれか1項
記載の内燃機関の作動方法。 - 【請求項7】 内燃機関(1)、例えば自動車の内燃機
関の制御装置(21)のための電気的な記憶媒体、例え
ばROMであって、計算機器、例えばマイクロプロセッ
サ上で実行可能でかつ請求項1〜6に記載の方法を実施
するのに適したプログラムが記憶されている、電気的記
憶媒体。
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