(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の内燃機関を制御する方法であって、
内燃機関への空気供給が運転者により電気的に制御可能な絞り弁（４８）によって調節され、
前記絞り弁（４８）が制御装置（６８）により少なくとも運転者の要求に応じて調節され、
内燃機関への空気流量を表す信号として、空気質量流量が検出され、
前記信号に基づいて内燃機関の吸気管に発生する逆流が検出され、
前記絞り弁（４８）は、逆流が発生した場合には、運転者によって行われる調節とは無関係に閉じる方向に作動されることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項２】
絞り弁の駆動が、前記信号に基づいて空気流の反転する点を求めて行われることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
吸気系の領域で絞り弁のエンジンとは反対の側にすべてのシリンダへ燃料を計量する噴射弁が配置される噴射システムの場合には、絞り弁は運転者の要求が不変である場合少なくとも絞り弁がほぼ閉鎖されている負荷領域で噴射弁が開放する領域において開放方向へ制御されることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
絞り弁は、小さい変動を補償しかつ正確に空気計量するために空気供給の調節がシリンダ個々に行われるように、作動されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
シリンダのいずれかが同期変動を有することが検出された場合には、同期していない１つあるいは複数のシリンダの吸気行程の間に絞り弁の駆動が行われ同期が形成されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
車両の内燃機関を制御する装置であって、
運転者により電気的に制御可能な絞り弁（４８）と、
前記絞り弁（４８）を運転者の要求に応じて電気的な方法で調節する制御装置（６８）とを有し、
前記制御装置は、内燃機関への空気流量を表す信号として空気質量流量を検出し、
前記制御装置は、該信号に基づいて内燃機関の吸気管での逆流の発生を検出し、逆流が発生した場合には、前記絞り弁（４８）を、運転者によって行われる調節とは無関係に閉じる方向に作動することを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、車両の内燃機関の制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
現代の内燃機関の制御システムでは、噴射すべき燃料量は内燃機関によって吸入される空気流量に基づいて定められ、その空気流量は運転者により絞り弁を機械的および／または電気的な方法で制御することにより設定される。運転者の要求に従って空気流量を調節する場合、内燃機関の規則的な繰返し動作（クロック的な動作）は度外視され、運転者の要求が変わらない場合には絞り弁は所定の位置に保持される。しかし、この従来の制御システムを搭載した内燃機関では種々の運転領域において運転特性は良好でなく、また制御および／または使用構成部材に関して大きなコストが要求される。
【０００３】
これは、例えば、所定の条件下で所定の回転数領域において落ち込みが見られる全負荷領域でのエンジンから発生されるトルク特性であり、また集中噴射システムにおける混合気形成の効率であり、この効率は、設定された絞り弁に燃料が噴射されるために特に下方の負荷領域での空気流量の減少並びに絞り弁の濡れにより混合が良好でなくなることにより悪くなってしまう。また同期変動の補正並びに量的に僅かの排ガス組成の変動などの他のシリンダ固有の効果があり、これは膨大な制御プログラムに基づいて燃料計量および／または点火に作用することによって補正しなければならない。更に、アイドリング制御では、主絞り弁を介した閉ループ制御時の必要な精度により高分解能の位置センサを使用しなければならない。これらの問題が個々にあるいは組み合わさって発生する。
【０００４】
ＥＰ−Ａ１１９３７７（ＵＳ−ＰＳ４５７１９９０）からは、空気流量センサから出力される信号の反転する点に基づいて吸気管内の空気の逆流が増加した領域を検出することが知られている。
【０００５】
ＤＥ−ＯＳ３３３６０２８（ＵＳ−ＰＳ４６８８５３５）からはエンジンの回転円滑度を向上させる手段が知られており、そこではクランク軸角度信号に基づいてシリンダの同期が検査され、ずれを有するシリンダがあればそれが検出され、燃料計量に作用することによって同期を回復させている。
【０００６】
ＵＳ−ＰＳ４４５２２００からは主絞り弁の位置制御を有するアイドリング制御が知られている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、内燃機関の運転特性を最適化させる内燃機関の制御方法及び装置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題は、本発明によれば、
車両の内燃機関を制御する方法であって、
内燃機関への空気供給が運転者により電気的に制御可能な絞り弁（４８）によって調節され、
前記絞り弁（４８）が制御装置（６８）により少なくとも運転者の要求に応じて調節され、
内燃機関への空気流量を表す信号として、空気質量流量が検出され、
前記信号に基づいて内燃機関の吸気管に発生する逆流が検出され、
前記絞り弁（４８）は、逆流が発生した場合には、運転者によって行われる調節とは無関係に閉じる方向に作動される構成により解決される。
【０００９】
また、本発明では、この課題は、
車両の内燃機関を制御する装置であって、
運転者により電気的に制御可能な絞り弁（４８）と、
前記絞り弁（４８）を運転者の要求に応じて電気的な方法で調節する制御装置（６８）とを有し、
前記制御装置は、内燃機関への空気流量を表す信号として空気質量流量を検出し、
前記制御装置は、該信号に基づいて内燃機関の吸気管での逆流の発生を検出し、逆流が発生した場合には、前記絞り弁（４８）を、運転者によって行われる調節とは無関係に閉じる方向に作動する構成によっても解決される。
【００１１】
【作用】
本発明では、空気の逆流が発生する場合、絞り弁は逆流領域ではこの領域外での調節に比較して閉じる方向へ作動される。また、絞り弁の駆動は、空気流の反転する点を求めて行われる。
【００１３】
また、本発明の実施例では、吸気系の領域で絞り弁のエンジンとは反対の側にすべてのシリンダへ燃料を計量する噴射弁が配置される噴射システム（以下集中噴射システムという）の場合には、絞り弁は運転者の要求が不変である場合少なくとも絞り弁がほぼ閉鎖されている負荷領域で噴射弁が開放する領域において開放方向へ制御される。
【００１４】
更に、本発明の実施例の場合、絞り弁は、小さい変動を補償しかつ正確に空気計量するために空気供給の調節がシリンダ個々に行われるように、作動される。
【００１５】
又、本発明の実施例では、シリンダのいずれかが同期変動を有することが検出された場合には、同期していない１つあるいは複数のシリンダの吸気行程の間に絞り弁の駆動が行われ同期が形成される。
【００１６】
このようにして、本発明の構成によれば、空気計量と内燃機関が互いに同期化されるので、エンジンの運転特性が著しく改良される。
【００１７】
特に全負荷領域において空気供給を調節するアクチュエータをクロック的に駆動することによって空気の逆流成分を減少させ、それによって得られる最大出力を増大させることができる。特に、吸気路内の空気脈動の全負荷共振の領域において同期化を行なうと、効果的である。
【００１８】
さらに特別な効果は、特に全負荷領域において、空気流をシリンダを選択して調節することによって得られる。それによって混合気分布が改良されることにより内燃機関のノッキング傾向に関して改良が行われ、さらにすべてのシリンダに対して空気供給が等しく分布するように調節することによってエンジンの回転円滑度とすべてのシリンダの同期が改良され、かつ／または問題のあるシリンダのシリンダヘッド温度を減少させることができる。
【００１９】
一般に見て、本発明構成によってシリンダ個々に必要な空気量を極めて正確に計量することができ、かつ空気をシリンダ個々に調節することを介して、例えば排ガス組成の小さい変動を補償することができる。
【００２０】
燃料と空気の混合およびこの混合気の分配は、集中噴射システムで噴射弁が開放する領域において絞り弁をクロック的に開放することによって空気計量とエンジンを同期させる本発明の構成により、特に下方の負荷領域において効果的に改良される。
【００２１】
さらに本発明の構成により、アイドリング閉ループ制御の領域において、アイドリング閉ループ制御の質を損なうことなく、絞り弁位置センサの角度分解能を減少させることができる。
【００２２】
好ましくは各シリンダについて個別の絞り弁を使用する場合に、本発明構成は特に意味がある。それによって大きさが減少されることにより小型で高速なサーボモータの使用が可能になる。さらに絞り損失が減少され、管壁の濡れが減少され、また個別の弁をシリンダ個々にエンジンと同期して制御することによって吸気弁及び／あるいは排気弁の開度を調節する複雑なカム軸制御を省くことができる。上述の利点は個別弁を使用することによって同様に得ることができる。
【００２３】
他の利点は、以下に述べる実施例の説明と従属請求項から明らかにされる。
【００２４】
【実施例】
以下、図面に示す実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【００２５】
本発明の基本的な考え方は、内燃機関の少なくとも所定の運転領域において好ましくは電気的に制御可能な絞り弁を介して空気供給を内燃機関の動作（モード）に同期させて調節することにある。図１には好ましい実施例として本発明の考えを実施するエンジン制御システムの概観的なブロック回路図が図示されている。
【００２６】
図１には４つのシリンダ１２、１４、１６および１８を有するエンジン１０が示されている。各シリンダは吸気弁（例えば１２ａ〜１８ａ）と排気弁（例えば１２ｂ〜１８ｂ）を有する。さらにエンジン１０にはクランク軸２０が設けられており、このクランク軸にはエンジン回転数を検出してそれぞれのシリンダの動作行程（膨張行程等）を検出する測定装置２２、好ましくはセグメントセンサが取り付けられている。クランク軸の測定装置の代わりに、あるいはそれに加えてエンジンの不図示のカム軸に設けた測定装置を使用することも可能である。
【００２７】
各シリンダには、吸気管３４が連通するマニホールド３２から出ているいわゆる連絡管２４〜３０を介して空気／燃料混合気が供給される。マルチポイント噴射装置の場合には各連絡管に関連して各シリンダに燃料を計量する噴射弁３６〜４２が設けられている。さらにエンジン１０は排気系４４を有する。
【００２８】
エンジン１０の吸気系３４には空気流量（質量ないし体積流量）センサ４６、例えば熱薄膜式空気流量センサ、熱線式空気流量センサなど並びにエンジン１０へ供給される空気を制御する絞り弁４８が配置されている。その場合に絞り弁４８は機械的な結合部５０を介して電動モータ５２と結合されており、この電動モータは導線５６と５８を介して駆動回路５４により給電される。さらに絞り弁４８にはその位置を検出する位置センサ６０が設けられている。
【００２９】
集中噴射のばあいには、吸気系３４の領域で絞り弁４８のエンジンとは反対の側にすべてのシリンダへ燃料を計量する噴射弁６２が配置されている。
【００３０】
さらに、エンジンないし車両の他の運転パラメータを検出する測定装置６４〜６６が設けられている。
【００３１】
さらに図１には以下の入力線を有する電子制御装置６８が図示されいる。制御装置６８は、第１の入力線７０により測定装置２２と接続され、第２の入力線７２により位置センサ６０と、また第３の入力線７４により空気流量センサ４６と、更に他の入力線７６〜７８により測定装置６４〜６６と接続される。制御機能を実行するために制御装置６８は多数の出力線を有し、そのうち以下のものが図１に示されている。出力線８０、８２、８４および８６により制御装置６８は噴射弁３６〜４２と接続される。出力線８８と９０により制御装置６８は、電動モータ５２を両移動方向に制御するドライバ回路５４と接続される。あるいは集中噴射装置の場合に、導線８０〜８６の代わりに出力線９２が設けられ、それによって噴射弁６２が駆動される。
【００３２】
さらに制御装置６８は、点火調節、トランスミッション制御などに関連する機能を実行することができるが、それについては以下では説明しない。
【００３３】
制御装置６８は、公知の方法で燃料計量制御を行ない、また例えばアイドリング閉ループ制御、電子アクセルペダルシステム、トラクションコントロール／エンジン制動トルク制御あるいは車速制御において絞り弁４８の調節を行なう。
【００３４】
これら全ての使用例に共通なことは、絞り弁４８が制御装置６８で実行される所定の制御プログラムに従って、エンジン１０の動作とは全く関係なく、特に個々のシリンダの各動作行程とは関係なく調節されることである。それによって冒頭で述べた良好でない特性がもたらされる。従って本発明によれば、絞り弁４８を次のように、すなわち内燃機関への空気計量が少なくともある運転状態において内燃機関１０の動作に同期するように駆動することが提案されており、それによって多数の応用領域において内燃機関の制御を最適にすることができる。
【００３５】
図２と３には全負荷領域における全負荷共振での従来の制御システムの問題点が図示されている。図２においては水平に時間、垂直に空気流量センサ４６の信号とクランク軸センサ２２の信号が記載されている。図２に記載された信号特性は冒頭で述べた従来技術から知られている。その場合に空気流の信号１００はクランク軸信号１０２の１周期の範囲内で２つの最大値を有し、その場合に時間的に遅い方の最大値が吸気系における共振現象に基づく吸気管内の空気の逆流を表す。空気の逆流はエンジンの吸気系の共振時に発生し、特定の回転数に関しては出力を増大するために望ましいものである。
【００３６】
極端な場合には逆流の割合はエンジン方向へ行く流れの８０％にまでなることがある。それによってシリンダの空気吸入量が減少し、従って出力が減少する。すなわち特定の内燃機関においては最大のエンジン出力は絞り弁が完全に開放している場合（９７９ｍｂａｒ吸気圧）ではなく、それより下になる（９５９ｍｂａｒ）。その場合に逆流の高さと位置は回転数および負荷に関係する。このことが図３に示す線図によって示されており、同図において水平に回転数、垂直にエンジンのトルクが記載されている。その場合に特性曲線２００は全負荷時（絞り弁完全に開放）の回転数に関係するトルク特性を示し、一方点線で示す特性曲線２０２はより低い負荷領域における回転数に関係するトルク特性を示している。その場合に注目されるのは、１５００から２０００回転／分の回転数領域において全負荷特性曲線２００のトルクが特性曲線２０２のトルクに比べて小さいことである。それによって全負荷領域において望ましくない出力の落ち込みがもたらされる。
【００３７】
これは本発明によれば絞り弁をエンジンと同期して駆動することによって防止され、それによって空気流はクランク軸角度に対して逆流の領域で絞られる。逆流が阻止され、かつ全負荷時、１５００から２０００回転／分の領域におけるシリンダの吸入空気量、即ちトルクないし出力が増大される。
【００３８】
原理的な方法が図４に図示されている。なお図４（ａ）はクランク軸信号の時間に対する特性を示し、図４（ｂ）は絞り弁駆動信号の時間に対する特性を示し、図４（ｃ）は絞り弁角度の時間に対する特性を示し、かつ図４（ｄ）は結果として得られる吸気管内の空気流の時間に対する特性を表している。
【００３９】
図４（ａ）にはクランク軸セグメントセンサのエンジンに同期した矩形信号が図示されている。逆流はクランク軸位置に対して定まった時間的な関係を有するという図２から導き出された認識に基づいて、図４（ｂ）に示すように、クロック的に（規則的な繰返し動作で）駆動されて絞り弁は逆流の領域で閉鎖方向に駆動される。その場合に閉鎖移動量は、運転パラメータに従って選択され、閉鎖移動の開始と終了はクランク軸に同期して、あるいは空気流量信号に基づいて行われる。絞り弁の閉鎖移動によって逆流が阻止され、逆流の割合が少なくとも減少されるので、シリンダのそれぞれの行程に対する吸入空気量はそれに応じて増大される。図４（ｂ）に示すように行われた駆動に基づいて図４（ｃ）に示すように絞り弁の位置がサイン形状に変化することにより、図４（ｄ）に概略図示するような空気流の特性が得られ、逆流成分がほぼ回避されている。この場合においてトルク特性は重要な回転数領域において図３に点線で示すカーブにほぼ一致する。この手段によってエンジンの運転特性は全負荷領域において出力が増大されることにより顕著に改良される。
【００４０】
要約すると、本発明の構成は絞り弁位置をエンジンに同期させて変調することにあって、この変調により絞り弁は運転者により設定された絞り弁位置に基づいて逆流が予測される領域において所定量だけ閉鎖される。
【００４１】
図５には、回転数と負荷マップを介してクランク軸に関連して絞り弁をエンジンに同期してクロック的に駆動するためのフローチャートが示されている。
【００４２】
例えば約１ミリ秒の時間間隔で、あるいは１°のクランク軸間隔で実行されるプログラム部分の開始後に、第１の判断ステップ３００において１からゼロレベルへのクランク軸信号の立ち下がり端が検出されたかどうかが調べられる。これによってプログラム部分を続行するために割り込みが作動される。クランク軸信号の立ち下がり端の検出に続くステップ３０２において回転数ｎm、負荷、絞り弁角度αおよび吸気管圧力Ｐｓの測定値が読み込まれ、回転数／負荷マップを用いて内燃機関の運転状態が逆流を予測させる運転状態であるかどうかが検出される（上述のエンジンタイプの場合には、例えば全負荷で回転数が１５００から２０００回転／分）。その場合には逆流フラグＦＦＲＳが１にセットされ、続くステップ３０４においてこのフラグがセットされているかどうかが調べられる。そうである場合には、逆流が予測され、後述する本発明の絞り弁制御が実施される。
【００４３】
逆の場合にはステップ３００における立ち下がり端の否定の場合と同様に下方に記載されたステップ３０８へ進む。
【００４４】
しかし逆流が予測される場合には、ステップ３０６において絞り弁の駆動パラメータが求められる。駆動パラメータは駆動信号を定めるためのパラメータである。好ましい実施例においてはクランク軸に同期した開始時点Ｔ0ないし開始クランク軸角度αKW0、並びに本発明による空気計量の変更が行われる駆動期間ΔｔあるいはΔαKWが求められる。
【００４５】
駆動信号パラメータは逆流自体と同様にエンジン回転数に関係し、また吸気管圧、絞り弁位置、大気圧などの外乱量に関係する。これらのパラメータはステップ３０６において例えば特性値マップから読み出される。絞り弁の駆動期間は、同様に回転数および上述の外乱量の関数である逆流の幅に関係する。駆動期間のパラメータとしてそれぞれ実行形態に応じて所定の期間あるいは所定のクランク角度範囲とすることができる。この駆動信号パラメータもマップを用いて求めることができる。
【００４６】
さらにステップ３０６において、与えられた状況の元で絞り弁を閉じる方向へ最大に変位させる角度量ΔαDKが定められる。この量は好ましい実施例においては定まった値とすることができ、他の実施例においては上述の運転パラメータに従ってマップから読み出すこともできる。さらにカウンタあるいはクランク軸基準角がゼロにセットされ、ステップ３００と３０４で否定の答になった場合と同様にステップ３０８へ進む。
【００４７】
駆動信号パラメータは、好ましい実施例においては、絞り弁の閉鎖移動が図２に示す逆流の信号波形に追従するように行われ（ステップ３１２も参照）、最終的には逆流が理想的には完全にあるいは部分的に抑圧されるように決定される。この関連において絞り弁を最大に変位させる角度が求められる。これは、与えられた運転状況の元では逆流の最大値あるいは部分値にほぼ対応する。他の実施例においては絞り弁の波状の運動がもたらされ、それにより逆流がほぼ阻止されるように、各駆動パラメータを簡略化して設定することもできる。
【００４８】
一般的に、逆流の前にすでに減少が行われ、出力に関して効果を得ることができる。これは絞り弁と噴射弁との間の空間的な距離によるものである。
【００４９】
ステップ３０８においては逆流を示すフラグＦＦＲＳが改めて調べられる。それがセットされている場合には、判断ステップ３１０へ進み、そうでない場合にはプログラム部分が終了されて、所定の時間間隔で繰り返される。
【００５０】
判断ステップ３０８において、予測される逆流を示すフラグがセットされていることが検出された場合には、ステップ３１０において連動しているカウンタ値、すなわち信号端の変化から経過した時間Ｔないしはその点から通過したクランク軸角度αKWがステップ３０６において絞り弁を駆動するために求められた開始時間Ｔ0ないし開始角度値αKW0より大きいかどうかが調べられる。そうでない場合には、まだ絞り弁の駆動を行うことはできず、プログラム部分が所定の時間に繰り返される。
【００５１】
絞り弁の駆動開始時点に達した場合には、ステップ３１０に続くステップ３１２においてステップ３０６で定められたパラメータに従って絞り弁が駆動される。その場合に例えば絞り弁駆動信号あるいは絞り弁位置目標値は、所与の運転状況下で逆流の信号波形に近似された位置変化の特性をもたらす時間関数あるいはクランク軸角関数に従って変更されるので、逆流は著しく減少する。
【００５２】
続く判断ステップ３１４において、カウンタ値ないしは角度値がステップ３０６で定められた駆動終了と等しいかあるいはそれより大きいかどうかが調べられる。そうでない場合には、所定の時間にプログラム部分が繰り返され、絞り弁の駆動が維持される。しかし駆動終了に達しているか、ないしは過ぎている場合には、ステップ３１６において駆動に関するフラグがゼロにセットされて、絞り弁の駆動が再び元の値（電子エンジン出力制御の場合）ないしはゼロにセットされ（運転者による機械的な出力制御の場合）、プログラム部分が繰り返される。それによって遅くとも次の逆流領域間には絞り弁が新たに駆動される。
【００５３】
図５に示された、回転数／負荷マップを用いてクランク軸角度に関連して絞り弁を駆動する方法の代わりに、本発明方法を空気流量信号（あるいは吸気圧信号）を評価することによっても実施することができる。これを以下において図６、７および８を用いて説明する。
【００５４】
図６を用いて従来技術から知られた空気信号の評価ないし分析を簡単に説明する。図６の（ａ）においては逆流があり絞り弁が調節されない場合（４００）と絞り弁が調節される場合（４０２）の空気体積流量ないし空気質量流量あるいは圧力信号の波形が時間に関して示されている。図６（ｂ）にはクランク軸信号が記載されている。
【００５５】
時点ｔ＝０においてクランク軸信号の正のレベルから負のレベルへの変化が発生する。図示の信号を調べることにより、いわゆる反転点Ｔ０が時間ｔ１、ｔ２およびｔ３における信号値の補間から求められ、また点Ｔ１（＝Ｔ０＋Δｔ）が時点ｔ４、ｔ５およびｔ６における信号値から遡って、すなわちすでに先行している逆流から求められる。運転者の対応する要求によって絞り弁位置が急激に変化した場合には、好ましい実施例においてはＴ１は例えば絞り弁角度の時間微分に基づいて補正される。というのはエンジンは実際の脈動時以前に比較して逆流特性が少し変化した異る運転領域で動作するからである。
【００５６】
このようにして時間ｔａとｔｂ間で絞り弁を閉じる方向に移動させる逆流領域を求めることができる。その場合に重要なことは、測定素子を通る空気流が保証されるように、絞り弁の戻りが調節され、絞り弁が移動されることである。時点Ｔ１から絞り弁は全開の値に、ないしは運転者の要求に応じた値に開放され、一方、Ｔ１がＴ０より大きい場合に時点Ｔ０で閉鎖移動が開始される。本発明方法をさらに実施するためには絞り弁の調節時逆方向にある程度の流れを残すことも必要である。
【００５７】
図７と８は、この方法に基づいて絞り弁調節を実施する好ましい実施例を示すフローチャート図である。
【００５８】
プログラム部分の開始後に第１の判断ステップ５００において予測される逆流に関するフラグＦＦＲＳが調べられる。これがセットされている場合には（フラグは図５を用いて説明したようにクランク軸信号端の変化と種々の運転パラメータの評価によってセットされる）、ステップ５０１において上述の値Ｔ０と図５を用いて説明した絞り弁角度変化量Δが求められ、Ｔ１が読み込まれ、ステップ５０２において、空気信号の上述の評価によって逆の関係が発生したが、すなわち時点Ｔ０に達したかどうかが調べられる。そうでない場合には、判断ステップ５０４において、クランク軸信号端の変化後の時間が、上述のようにして求められた時点Ｔ１より大きいかどうかが調べられる。
【００５９】
そうでない場合には、ステップ５００においてフラグがセットされていない場合と同様にプログラム部分が所定の時間（１ミリ秒ないし１°のクランク軸角間隔）で繰り返される。ステップ５０４において、時間が前の脈動に基づく時間Ｔ１より大きいことが検出された場合には、ステップ５０６においてフラグＦＦＲＳがゼロにセットされ、全負荷領域における絞り弁位置の目標値が最大値にセットされ、その他の場合には必要に応じて運転者の要求に基づいて求められた値にセットされ、ないしは操作信号を予め設定された値を介して開ループ制御する場合にはゼロにセットされ、その後プログラム部分が所定の時間に繰り返される。
【００６０】
ステップ５０２において、逆の関係が存在すると、すなわち時点Ｔ０に達したことが検出された場合には、それに連続する判断ステップ５０８において逆流の絶対値が所定の第１のしきい値より大きいかどうかが調べられる。そうでない場合には、図８に示すように進んで、その後所定の時間にプログラム部分が繰り返される。
【００６１】
逆流の絶対値が第１のしきい値より大きい場合には、それに続くステップ５１０において絞り弁角度αが所定量Δ１だけ減少されるので、少なくとも逆方向の残流は後述する第２のしきい値の範囲に留まり、その後プログラム部分が終了される。
【００６２】
ステップ５０８で空気流の絶対値が第１のしきい値以下に低下した場合には、図８に示すようにそれに続くステップ６００において空気流の絶対値が第１のしきい値に比べて小さい第２のしきい値と比較される。絶対値がこの第２のしきい値を下回っていない場合には、プログラム部分が繰り返され、すなわち絞り弁角度が減少している場合にはその減少が維持され、一方第２のしきい値を下回った場合にはステップ６０２に示すように絞り弁を所定量Δ２だけ開放し、その後プログラム部分が終了される。
【００６３】
上述の方法によって、逆流が存在している場合には、Ｔ０とＴ１間の領域において絞り弁位置が減少されるので、逆流が阻止され、エンジンのトルクと出力が増大される。
【００６４】
本発明による逆流抑圧の付加的な利点は、クランク軸位置に比較して逆流の最大点を移動させる結果になるカム軸のずれの影響を熱線式ないし熱薄膜式空気流量信号を介して検出することができ、それによって必要に応じてカム軸の調節を最適化させることが可能になることである。
【００６５】
逆流を検出するために熱線式ないし熱薄膜式空気流量信号の代わりに圧力信号も利用される。例えば絞り弁の標準圧力センサ、絞り弁の差圧センサあるいは吸気圧センサを使用することができる。
【００６６】
さらに予め設定した制御値を用い最適化装置を介しても調節を行うことができ、その場合に駆動信号パラメータは逆流が消滅するまで逆流の測定に基づいて決定される。
【００６７】
同様な効果は、図１３に示すように機械的な方法で空気供給をエンジンに同期して調節することによっても得られる。同図では、絞り弁（１１０４）に取り付けられた流れ方向に関係する１つあるいは複数の付加弁（１１０２）によって非線形で方向に関係する流れ抵抗が吸気管（１１００）に後から発生することが説明されている。エンジン方向への正の空気流の場合（図１３においては左から右）、付加弁は絞り弁の直上にあり、空気フィルタからエンジンへの空気流に影響は発生しない。付加弁はわずかな質量しか持たず、それによって、付加弁は逆流時には高速に応答し、開くようになるので、エンジンから空気フィルタ方向への流れ抵抗が増大し、逆流が阻止される。その場合に付加弁は絞り弁とは関係なく吸気管の任意の箇所に、例えばシリンダの連絡管内にも、取り付けることができる。さらに１つあるいは２つの付加弁を使用することができる。特に、互いに対向する２つの付加弁を使用すると効果的である。すなわち絞り弁が閉鎖されている場合に、顕著な負圧による持上がりを防止することができる。
【００６８】
本発明の構成では、全負荷共振の領域における出力ないしエンジントルクの増大の他に、他の使用分野でも利点が得られる。好ましい実施例においては本発明の構成は、単独でも、また絞り弁を介したアイドリング閉ループ制御に関連して絞り弁位置センサの従来必要であった角度分解能を減少させて出力を増大させるために組み合せても使用することができる（図９を参照）。さらに本発明の構成は、集中噴射装置において噴射弁が開放する領域において絞り弁をクロック的に開放させることによって下方負荷領域での混合気形成を改善させるために使用することもできる（図１０を参照）。
【００６９】
他の好ましい応用分野は、絞り弁をシリンダ個々にエンジンに同期させて駆動する場合であり、例えば本発明構成をエンジンの同期、すなわち回転円滑度を改良して、すべてのシリンダに対して等しい空気分配を得るために使用する場合に得られる（図１１を参照）。さらに本発明構成によって特に全負荷領域において、シリンダを選択して空気流を調節することができる。これは、ノッキング感度を改良できることを意味し、また問題となるシリンダのシリンダヘッド温度を減少させることができることも示すものである。さらに本発明構成を排ガス組成における僅かな変動を補償するために使用することができる（図１２を参照）。
【００７０】
一般に現在のアイドリング閉ループ制御は、特に位置制御装置による主絞り弁を介した閉ループ制御の場合には、かなりの高分解能の絞り弁の位置検出に基づいて行われる。この高分解能には非常に正確な位置センサが必要になり、それによってセンサ部分で、また信号検出並びに処理時に大きなコストが要求される。絞り弁をエンジンに同期してクロック的に駆動することによってこれらのコストの大部分が回避される。特に、絞り弁のクロック駆動が吸気弁の位置に同期して行われると効果的である。それによって空気柱が浮遊振動することがあればそれが防止され、かつ快適性を損なうことが防止される。絞り弁をエンジンに同期してクロック的に駆動させてアイドリング制御を行うために、回転数とラムダの変化を介してそれぞれの点火の作用が分析され、それによって次の絞り弁の駆動が定められる。各点火の作用を分析するために、排ガスセンサの他にクランク軸ないしカム軸センサを用いることができる。絞り弁の移動は原則的には中央位置を中心に、大きな回転値から閉鎖方向へ、あるいは低い値から開放方向への両方向に行われる。好ましい実施例が図９に示されている。
【００７１】
図９に示すプログラム部分は定まった時間間隔で、あるいは角度間隔で、例えば１ミリ秒の間隔で呼び出される。第１の判断ステップ７００において、例えばアイドリングスイッチと車速を用いて、エンジンがアイドリング領域にあるかどうかが調べられる。そうでない場合には、プログラム部分が終了されて、所定の時間に繰り返される。
【００７２】
エンジンがアイドリング領域にある場合には、ステップ７０４に示すようにエンジン回転数ｎ、絞り弁位置α、λ（空気比ないし空燃比）などの運転パラメータと、エンジン温度、ギア位置、空調装置の状態、バッテリ電圧など他の運転パラメータが読み込まれる。ステップ７０６においては他の運転パラメータに基づいてアイドリング制御の回転数目標値ｎsollが公知の方法で、例えば特性曲線あるいはマップを用いて求められる。その後ステップ７０８において目標回転数に調節するために必要な駆動パラメータが求められる。これらの駆動パラメータは目標値ｎsoll、回転数ｎ、λおよび絞り弁位置αに関係する第１の駆動信号量τ１と第２の駆動信号量τ２からなる。
【００７３】
それに続くステップ７１０において例えばクランク軸信号あるいはカム軸信号に基づいて、シリンダの吸気弁が開放されているかどうかが調べられる。そうでない場合には、絞り弁は第１の駆動信号値τ１に基づいて調節される。ステップ７１０において、シリンダの吸気弁が開放していることが検出された場合には、ステップ７１４において第２の駆動信号値τ２を有する駆動信号が発生されて、この信号に基づいて絞り弁が調節される。その後プログラム部分が終了される。
【００７４】
従ってその結果、アイドリング制御のために絞り弁がクロック的に駆動されることになる。その場合、吸気弁が開放している場合には吸気弁が閉鎖されている場合よりも、絞り弁によりそれぞれ実行に応じ各シリンダへ向けてより多いあるいはより少ない空気流が可能になる。その場合に駆動信号値の大きさは調節される回転数を決定し、これはこの実施例の第２の駆動信号パラメータによって、例えばパルスデューティー比または電流値によって定められる。従って本来の制御パラメータは第２の駆動パラメータであるので、位置センサの高分解能をかなり減少させることができる。
【００７５】
集中噴射装置の場合の混合気形成の改良は、図１０に示す実施例における本発明の構成によって達成される。その場合、原理的には、噴射弁が開放する場合絞り弁が開放方向へ移動されることであり、従って特に絞り弁がほぼ閉鎖されている下方の負荷領域においては、噴射される燃料量はある量が絞り弁上に付着することなく、増大された空気流によって吸気するシリンダ方向へ案内される。噴射弁が開放する以外では絞り弁位置は減少されるので、平均して運転者により要求された空気流が得られる。
【００７６】
図１０に示す実施例においては、図示のプログラム部分は同様に所定の時間間隔で実行される。第１のステップ８００において負荷、噴射弁（ＥＶ）駆動信号、絞り弁角度α、回転数ｎなど運転信号が読み込まれ、それに続くステップ８０２においてこの信号に基づいて、システムが下方の負荷領域にあるかどうかが調べられる。そうでない場合には、ステップ８０４のように変更は行われず、絞り弁は運転者の要求に従って調節され、かつプログラム部分が所定の時間に繰り返される。
【００７７】
システムが下方の負荷領域にある場合には、ステップ８０６に示すように負荷、回転数および絞り弁角度の運転パラメータに基づいて、絞り弁を開放駆動するための駆動信号パラメータτ１、例えばパルスデューティー比、周波数、電流値などが求められ、また対応して絞り弁の閉鎖運動をもたらし、τ１と同様所望の空気流を形成する駆動信号パラメータτ２が求められる。それに続く判断ステップ８０８においては、噴射弁ＥＶが開放されているかどうかが調べられる。これは、好ましくは噴射弁の駆動信号を用いて行われる。そうである場合にはステップ８１０に示すように、絞り弁がステップ８０６で定められた駆動信号量τ１で調節され、すなわち絞り弁が所定量だけ開放され、プログラム部分が所定の時間に繰り返される。そうでない場合には、ステップ８１２に示すようにτ２に従って絞り弁の調節が行われる。
【００７８】
シリンダ選択的に、即ちシリンダを選択して空気流を調節する場合には本発明構成により特別な利点が得られる。このことが図１１においてエンジンの回転円滑度を改良する例で示されている。対応する構成は、噴射弁の開放時空気流の増大が行われるマルチポイント噴射システムでノック感度（傾向）を減少させるため、また個々のシリンダのシリンダヘッド温度を減少させるために使用される。
【００７９】
図１１に示すプログラム部分は定まった時間間隔で開始され、ステップ９００において第１のシリンダが他のシリンダに比べて同期変動を有するかどうかが調べられる。これは、冒頭で述べた公知の方法に従って行われる。そうでない場合には、ステップ９０２に示すように、他のシリンダに関して同様な検査が行われる。検査したシリンダのいずれかが同期変動を有することが検出された場合には、ステップ９０４に示すように回転数ｎ、絞り弁角度α、クランク軸（ＫＷ）信号などの運転パラメータが読み込まれ、ステップ９０６において該当するシリンダＮの吸気段階の駆動信号τ（ｔ）が求められる。この駆動信号は絞り弁角度α、回転数ｎおよび変動の符号と大きさの関数として求められ、それに続くステップ９０８においてクランク軸ないしカム軸信号に基づいて、該当するシリンダＮが吸気しようとしているか（吸気行程にあるか）が調べられる。そうでない場合にはプログラム部分が終了され、所定の時間に繰り返され、逆の場合にはステップ９１０に示すように駆動信号τ（ｔ）が出力されて、所定の時間にプログラム部分が繰り返される。
【００８０】
対応する構成を、図１２に概略図示するように排ガス組成の小さい変動に関連して実施することができる。所定の時間間隔でプログラム部分を呼び出した後にステップ１０００に示すようにλ、クランク軸信号などの運転パラメータが読み込まれるので、個々のシリンダの燃焼に基づいて排ガス組成が検出され、ステップ１００２において所定のシリンダに対して設定されたラムダ値からのラムダ値の偏差Δλが求められる。ステップ１００４に示すように偏差Δλの絶対値が所定のしきい値Ａを下回る場合には、小さいラムダ変動が検出され、ステップ１００６に示すように偏差Δλに従ってそれぞれのシリンダの次の行程に対して絞り弁の補正駆動信号τ（ｔ）が求められる。そうでなくラムダ変動が大きい場合には、プログラム部分が終了される。
【００８１】
ステップ１００６に続くステップ１００８においてクランク軸信号に基づいて、該当するシリンダが次の行程を実施するかどうかが調べられる。そうでない場合には、ステップ１０１０に示すように変化は行われず、プログラム部分が終了され、次の行程である場合にはステップ１０１２に示すように絞り弁の駆動信号がステップ１００６で求められた時間に関係する補正値τ（ｔ）だけ出力され、その後プログラム部分が終了される。それによって僅かなラムダ変動時のシリンダ選択的な調節が可能になる。
【００８２】
さらに、好ましい実施例においては吸気管の一つの絞り弁の代わりに各連絡管に各シリンダに関連して電気的に駆動可能な弁をもうけることもできる。それによって空気流をシリンダ選択的に著しく改良して調節することが可能になるので、カム軸調節は必要なくなる。個々の応用例で上述した全ての利点は、個々の弁をエンジンに同期して駆動する場合に上述と同様に得ることができる。
【００８３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、空気流量信号に基づいて吸気管での逆流が検出された場合、絞り弁を閉じる方向に作動するようにしているので、絞り弁により逆流が阻止でき、エンジンのトルクと出力が増大して、内燃機関の運転特性を最適化させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するエンジン制御システムの概略構成を示すブロック回路図である。
【図２】空気流量信号の時間的な特性を説明する信号波形図である。
【図３】負荷条件が異なる場合の回転数に関係するトルク特性を示す信号波形図である。
【図４】空気の逆流を抑える本発明の原理的な方法を説明する信号波形図である。
【図５】クランク軸に同期して逆流を検出し全負荷共振を抑え出力を増大させる第１の実施例の動作を説明するフローチャートである。
【図６】空気流量信号に基づいて逆流を検出しそれを抑圧する第２の実施例を説明する信号波形図である。
【図７】第２の実施例の動作を説明するフローチャートである。
【図８】第２の実施例の動作を説明するフローチャートである。
【図９】本発明をアイドリング制御に利用した場合の動作の流れを説明するフローチャートである。
【図１０】本発明を集中噴射装置に利用した場合の例を説明するフローチャートである。
【図１１】本発明を同期変動を補償するために利用したときシリンダ個別に制御を行なう動作を説明するフローチャートである。
【図１２】本発明を排ガス組成における小さい変動を補償するために利用したときの動作を説明するフローチャートである。
【図１３】逆流の場合に全負荷領域において空気流をエンジンに同期させて調節する機械的な構成を説明する断面図である。
【符号の説明】
１０  エンジン
１２〜１８  シリンダ
３２  マニホールド
３４  吸気管
４４  排気管
４６  空気流量センサ
５４  ドライバ回路
６８  制御装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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