(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）の作動方法であって、
内燃機関（１０）の燃焼室（１４）内にある空気／燃料混合気を第１の点火（１００）において点火し、点火された空気／燃料混合気の燃焼の実際の開始を監視する形式の方法において、
少なくとも１つのレーザ装置（２６）を有する点火装置を、前記燃焼室（１４）内にレーザパルス（２４）を放射するために使用し、前記第１の点火（１００）後に行われる燃焼経過の監視（１１０）が、前記第１の点火（１００）の結果、燃焼が起こらないことを示す場合には、少なくとも１つのレーザパルス（２４）を前記燃焼室（１４）内に放射し、ここで前記燃焼が起こらないことが示されたのと同じ、前記内燃機関のシリンダーの出力行程において前記少なくとも１つのレーザパルス（２４）を生じさせて、ミスファイアを回避し、かつ、
先行する出力行程の既に行われた燃焼経過ないしは開始されなかった燃焼経過に依存して、以降の点火に対し、少なくとも１つのレーザパルス（２４）を第１の点火（１００）と同時に放射する、
ことを特徴とする、内燃機関の作動方法。
【請求項２】
前記燃焼の監視を燃焼室圧および／または光学信号および／または音響信号および／または燃焼の経過に依存するその他の信号に依存して行う、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記第１の点火（１００）の後に放射されるレーザパルス（２４）の数および／またはシーケンス周期を、内燃機関（１０）の、回転数、動作様式、燃焼の経過の少なくともいずれかに依存して選択する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
前記第１の点火（１００）の後に放射されるレーザパルス（２４）のエネルギーを内燃機関（１０）の、回転数、動作様式、燃焼の経過の少なくともいずれかに依存して選択する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
順次連続して放射されるレーザパルス（２４）のエネルギーを変える、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記レーザパルス（２４）が焦点合わせされる前記燃焼室（１４）内の点火点（ＺＰ）を変える、請求項１から５までのいずれか記載の方法。
【請求項７】
同一のシリンダーの順次連続する複数の動作周期にわたってミスファイアが識別された場合には、以降の点火に対し、少なくとも１つのレーザパルス（２４）を第１の点火（１００）と同時に放射する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
燃焼の監視を、内燃機関（１０）を制御する計算ユニット（３２ａ）によって、または別個の、特にそのために設けられた計算ユニット（３２ｂ）によって行う、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
請求項１から８までのいずれか１項に記載された方法を行うようにプログラミングされているコンピュータプログラム。
【請求項１０】
請求項１から８までのいずれか１項記載の方法を行うように構成されている、内燃機関（１０）のための制御装置（３２）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の作動方法に関する。ここでは内燃機関の燃焼室内にある空気／燃料混合気が第１の点火で点火され、点火された空気／燃料混合気の燃焼の実際の開始が監視される。
【０００２】
本発明はさらに、内燃機関のためのコンピュータプログラム並びに制御装置に関する。
【背景技術】
【０００３】
従来の内燃機関作動方法では、ミスファイアないし空気／燃料混合気の燃焼時のその他の障害が識別可能であるだけであった。従って内燃機関の特定のシリンダーの検出されたミスファイアの数が所定の閾値を超えるとすぐに従来の作動方法は、例えば目下の走行周期の残りの間、内燃機関の相応するシリンダー内への燃料噴射を終了させる。すなわち、燃料噴射を非活性にする。ミスファイアは内燃機関の有害物質排出に悪影響を与え、燃料噴射時のシリンダーの休止は、この内燃機関を有している自動車の走行快適性を妨害する。なぜなら、休止によって内燃機関の走行静寂性も出力も妨害されてしまうからである。
【０００４】
ミスファイアの別の欠点は、内燃機関の排気ガス後処理システムが損傷を受ける恐れがあるということである。殊に、燃焼されていない、空気／燃料混合気の炭化水素は排気ガス後処理システム内で、場合によってはその内部に格納されている酸素と発熱反応を起こしてしまい、このようにして排気ガス後処理システムに損傷が与えられる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従って本発明の課題は、点火される空気／ガス混合気の確実な燃焼が生じるように、冒頭に記載した様式の方法および制御装置並びにコンピュータプログラムを改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の課題は、冒頭に記載した形式の作動方法において、本発明に相応して次のことによって解決される。すなわち、少なくとも１つのレーザ装置を有する点火装置を、燃焼室内にレーザパルスを放射するために使用し、前記第１の点火後に行われる燃焼経過の監視が、前記第１の点火の結果、燃焼が起こらないことを示す場合には、少なくとも１つのレーザパルスを前記燃焼室内に放射し、ここで前記燃焼が起こらないことが示されたのと同じ、前記内燃機関のシリンダーの出力行程において前記少なくとも１つのレーザパルスを生じさせて、ミスファイアを回避することによって解決される。さらに上述の課題は、上記の方法を行うようにプログラミングされているコンピュータプログラムおよび上記の方法を行うように構成されている、内燃機関のための制御装置によって解決される。
【発明の効果】
【０００７】
燃焼室ないしは不規則に点火されたないしは燃焼された空気／燃料混合気に、１つまたは複数のレーザパルスを後から加えることと組み合わせて、レーザベース点火装置を本発明に相応に使用することによって、有利には、燃焼室内の規則的な燃焼に対する可能性が上昇する、すなわち、ミスファイアが生じるのが回避される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
燃焼ないし燃焼の時間経過の監視は、燃焼室圧および／または光信号ないし音響信号および／または燃焼の経過に依存するその他の信号に依存して非常に有利に行われる。特に有利には、固体伝播音信号が評価され、燃焼経過が逆推理される。
【０００９】
燃焼室内の空気／燃料混合気の特に確実な引火を保証するために、第１の点火後に放射されるレーザパルスの数および／またはシーケンス周期が、内燃機関の動作量に依存して選択される。レーザパルスのエネルギーの変化も設定可能であり、一方では確実な引火が保証され、同時に不必要に高い点火エネルギーが供給されることがなくなる。
【００１０】
レーザパルスによる後点火に必要な、上述のパラメータを特に正確に求めるために、有利には回転数または動作様式（例えば均質充填モードまたは成層充填モード）または燃焼の時間的経過も評価される。
【００１１】
特に有利な、点火経過ないし燃焼経過の個別形成は、本発明では順次連続して燃焼室内に放射されるレーザパルスのエネルギーを変えることによって可能である。
【００１２】
次のことによって、本発明による方法を用いミスファイアを回避する可能性がさらに上昇される。すなわち、１つないし複数のレーザパルスが焦点合わせされる燃焼室内の点火点が変えられるまたは複数の点火点に同時に分けられることによって上昇される。
【００１３】
すでに第１の点火の間に、有利には少なくとも１つのレーザパルスも燃焼室内に放射される。レーザベース点火システムは非常に一般的に内燃機関に対する唯一の点火システムとして設けられており、相応に第１の点火も実現する。さらに、第１の点火を実現するためにメイン点火システム、例えば従来の高圧点火システムを使用することも可能であり、本発明のレーザベース点火システムは二次的機能を担い、主に迅速な「後点火」のために使用される。少なくとも一時的に、このような構成では、別の点火システムとともに本発明によるレーザベース点火システムを並行作動させることも可能である。
【００１４】
燃焼経過の監視が計算ユニットによって行われるのは有利である。この計算ユニットは、内燃機関の制御装置内に設けられており、同時に内燃機関の制御のために用いられるように定められている。このような計算ユニットは例えば迅速なマイクロコントローラまたはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）のことである。
【００１５】
デジタル形式の計算ユニットを燃焼経過の監視のために用いる場合には、内燃機関の制御のために設けられた計算ユニットの負荷が軽減される。ここで生じるマルチプロセッサコンフィギュレーションは、従来の制御装置の個別計算ユニットの場合のように、完全に制御装置内に組み込まれる。
【００１６】
内燃機関の制御装置は有利には計算ユニットを有しており、ここでこの計算ユニットは、いわゆる「マルチコアアーキテクチャー」、すなわち複数の組み込まれた計算コアを有している。第１の計算コアはこの場合には有利には内燃機関を制御し、第２の計算コアは燃焼経過を監視する。
【００１７】
特に重要なのは、本発明の方法がコンピュータプログラムの形式であり、これが例えば相応する制御装置の電子式記憶素子内に格納されることである。
【００１８】
本発明のさらなる特徴、用途および利点を、図示された本発明の実施例の以下の説明に示す。ここで説明したまたは示した全ての特徴はそれ自体で、または任意の組み合わせで本発明の構成要件を形成する。これは特許請求の範囲におけるその組み合わせまたはその引用関係に依存せず、明細書ないし図面における表現ないし図解にも依存しない。
【実施例】
【００１９】
図１において内燃機関には全体として参照番号１０が付与されており、図示されていない自動車を駆動させるために用いられる。内燃機関１０は複数のシリンダーを有しており、このシリンダーの中から、図１には参照番号１２が付されているものだけが示されている。シリンダー１２の燃焼室１４は、ピストン１６によって制限されている。燃料は燃焼室内１４内に、直接的にインジェクタ１８を介して達する。ここでこのインジェクタは、レールないしコモンレールとも称される燃料圧力蓄積部２０に接続されている。
【００２０】
燃焼室１４内に噴射された燃料２２ないし、燃焼室１４内にある空気／燃料混合気は、レーザパルス２４によって点火される。ここでこのレーザパルスは、レーザ装置２６を含む点火装置２７から燃焼室１４内に放射される。このためにレーザ装置２６には、光導体装置２８を介してポンピング光が供給される。このポンピング光は、ポンピング光源３０から供給される。ポンピング光源３０は、制御装置３２によって制御される。この制御装置はインジェクタ１８も駆動制御する。
【００２１】
図２のフローチャート内で概略的に示された作動方法では、内燃機関１０の燃焼室１４（図１）内にある空気／燃料混合気がまずは第１の点火１００において点火される。次に、点火された空気／燃料混合気の燃焼の実際の開始がステップ１１０で監視され、場合によって生じるミスファイアまたは燃焼室１４内の燃焼時のこの種の障害が識別される。
【００２２】
燃焼ないし燃焼の時間経過の監視は有利には燃焼室圧を考慮して行われる。ここでこの燃焼室圧は例えば殊にこのために設けられ、図１では左側に示された燃焼室圧力センサ１９によって検出される。択一的または付加的に、燃焼室圧は内燃機関１０の別の動作量から導出される。さらに、光学センサおよび／または音響センサないし固体伝播音センサまたはその他のセンサを用いることが可能であり、これによって、燃焼室１４内の燃焼の時間的な経過をあらわす相応のセンサ信号が得られる。
【００２３】
第１の点火１００（図２）の後に行われる、燃焼経過の監視の間に、ステップ１１０は比較し、センサ装置３２内に設けられた計算ユニット３２ａは内燃機関１０の動作量並びに上述したセンサ信号を検査し、ここから規則的な燃焼経過かまたは障害か、むしろ完全な燃焼停止、すなわちミスファイアを推測する。
【００２４】
付加的にインジェクタ１８ないし点火装置の制御をタスクとして有する計算ユニット３２ａによる燃焼経過の監視に対して択一的に、燃焼経過の本発明による監視１１０は特に、このために設けられた、別個の計算ユニットによって行われ得る。これは図１では破線で示された機能ブロック３２ｂによって示されている。計算ユニット３２ａ、３２ｂは例えばパワーマイクロコントローラまたはデジタル信号プロセッサ（ＤＳＰ）であってよい。
【００２５】
燃焼経過の監視１１０が不規則性を示さない限り、ここから、第１の点火１００は空気／燃料混合気を点火させるのに充分であり、従ってミスファイアを回避するために別の措置がとられる必要がないことが推測される。空気／燃料混合気の規則的な点火に対するインジケータとして、例えば燃焼室圧が所定の閾値を超過することが用いられる。
【００２６】
しかし燃焼経過の監視１１０が不規則に経過する燃焼またはむしろ完全な燃焼休止の兆しを示すと、本発明では後続のステップ１２０（図２）において少なくとも１つの別のレーザパルス２４が内燃機関１０の燃焼室１４内に放射される。これによって、第１の点火１００に関して、後から行われる、空気／燃料混合気の点火が行われる。さらなるレーザパルス２４の放射がステップ１２０において、本発明と相応に、できるだけ、最適以下の燃料経過が識別された直後に行われ、いずれにせよ、該当するシリンダーのこの出力行程内でミスファイアが回避される。レーザベース点火システムを用いて、有利には約２００μｓおよびそれより短いパルスシーケンスを有するレーザパルス２４が形成可能である。
【００２７】
有利には、第１の点火１００後に放射されるレーザパルス２４の数および／またはシーケンス周期は内燃機関１０の動作量に依存して選択され、殊に、回転数および／または、均質充填モードまたは成層充填モード等の動作様式に依存して選択される。
【００２８】
特に有利には、さらなるレーザパルス２４の数および／またはシーケンス周期は、燃焼の経過にも依存して選択される。これによって、燃焼室１４内の燃焼にダイナミックに影響を与えることが、場合によって行われる、放射されるレーザパルス２４の整合によって可能になる。
【００２９】
特に有利にはさらに、燃焼室１４内に放射されるレーザパルス２４のエネルギーが、内燃機関１０の上述した動作量に依存して、有利には同じように、殊に内燃機関１０の回転数および／または動作様式に依存して選択される。同じように、放射されるレーザパルス２４のエネルギーを燃焼経過に依存して選択することが可能である。
【００３０】
上述した本発明の手法によって、既に第１の点火１００が規則的な燃焼に導かない場合であっても、燃焼室１４内の空気／燃料混合気の可能な範囲で最善の点火が行われることが保証される。
【００３１】
レーザベース点火装置の本発明による使用はここで特に有利である。なぜなら、最小潜時で別のレーザパルス２４が燃焼室１４内に放射されるからである。すなわち、不規則な燃焼の確認後に別のレーザパルス２４による「後点火」が、第１の点火１００に対してほぼ遅延無しで行われる。
【００３２】
さらに燃焼経過のダイナミックな形成のために、順次連続して放射されるレーザパルス２４のエネルギーを変化させることが可能である。
【００３３】
さらに有利には、それに合わせてレーザパルス２４が焦点合わせされる燃焼室１４内の点火点ＺＰ（図１参照）が変えられる。これによって、空気／燃料混合気の規則的な点火の確率がさらに高められる。さらに有利には複数のレーザパルス２４が同時に、燃焼室１４内に分散した種々異なる点火点に放射される。ここで殊に燃焼室１４の縁部領域にもレーザパルス２４が当てられる。
【００３４】
特に有利には第１の点火１００（図２）の間にも、既に多重点火、すなわち複数のレーザパルス２４を燃焼室１４に放射することによる点火が行われる。
【００３５】
同一のシリンダーの順次連続する複数の出力行程にわたってミスファイアが識別された場合には、以降の点火経過に対して予防的に、単独点火から上述した多重点火へ切り替えを行うことが可能である。本発明による「後点火」も空気／燃料混合気の点火を生じさせない場合にはじめて、内燃機関１０の該当するシリンダーが燃料噴射に関して停止される。
【００３６】
本発明による作動方法は殊に良好に、放射案内式燃焼方法と組み合わせられる。これは公知のように、燃焼室１４内への燃料導入時点と、点火時点との間の同期に対して高い要求を課す。殊に、例えば層充填モードのようなリーン動作モードでは、このようにして空気／燃料混合気の点火がより確実にされる。
【００３７】
本発明による作動方法は、自動車の内燃機関でも固定モータでも有利に使用される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の方法が使用される内燃機関の概略図
【図２】本発明による方法の実施形態の簡単なフローチャート
【符号の説明】
【００３９】
１０  内燃機関、  １２  シリンダー、  １４  燃焼室、  １６  ピストン、  １８  インジェクタ、  １９  燃焼室圧力センサ、  ２０  燃料圧力蓄積部、  ２２  燃料、  ２４  レーザパルス、  ２６  レーザ装置、  ２７  点火装置、  ２８  光導体装置、  ３０  ポンプ光源、  ３２  制御装置、  ＺＰ  点火点
【図１】
0005452852.tif 000002
【図２】
0005452852.tif 000003