(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（100）の効率を直接的または間接的に表す信号が閾値（ηＳ）を下回る際に、空気／燃料混合気が濃厚化される形式の内燃機関用制御装置において、
効率を表す信号の閾値（ηＳ）を、最適点火角度（αZOpt）に対する信号と点火角度閾値（αZS）に対する信号との差（αZOpt−αZS）に依存して特性曲線（208）から求める、ことを特徴とする内燃機関用制御装置。
【請求項２】
空気／燃料混合気の濃厚化は、閾値（ηＳ）と、効率を表す信号の実際値（ηIst）との差に依存する、請求項１記載の制御装置。
【請求項３】
差（ηＳ−ηIst）が負の場合、空気／燃料混合気の濃厚化は行われず、差（ηＳ−ηIst）が正の場合、差（ηＳ−ηIst）が増大するとともに比較的に強く濃厚化を行う、請求項２記載の制御装置。
【請求項４】
効率を表す信号が閾値（ηＳ）を下回ってからの時間（ｔ）が所定の値（t0）より大きい場合、および／または排ガス温度が所定の値より大きい場合、および／または触媒温度が所定の値より大きい場合に空気／燃料混合気の濃厚化を行う、請求項１から３までのいずれか１項記載の制御装置。
【請求項５】
効率を表す信号の閾値（ηＳ）に補正値（ｄη）を付すことができ、該補正値は吸気温度（TAns）に依存する、請求項１から４までのいずれか１項記載の制御装置。
【請求項６】
効率を表す信号の実際値（ηIst）を、最適点火角度（αZOpt）に対する信号と点火角度実際値（αIst）に対する信号との差（αZOpt−αZIst）に依存して特性曲線（216）から求める、請求項２項記載の制御装置。
【請求項７】
最適点火角度（αZOpt）に対する信号と点火角度閾値（αZS）に対する信号とを、それぞれ内燃機関（100）の負荷（tL）および回転数（ｎ）に依存して特性マップ（200,206）から求める、請求項１記載の制御装置。
【請求項８】
濃厚化の程度を濃厚化係数（FAnf）を用いて設定し、
該濃厚化係数は閾値（ηＳ）と、効率を表す信号の実際値（ηIst）との差（ηＳ−ηIst）に依存して特性曲線（220）から読み出されるか、または算出される、請求項１から７までのいずれか１項記載の制御装置。
【請求項９】
空気／燃料混合気を濃厚化するために、噴射時間（te）を濃厚化係数（FAnf）と結合する、請求項８記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
従来の技術
本発明は、請求項１の上位概念による内燃機関用制御装置に関する。
内燃機関の制御の際には、点火角度を通常位置から遅れ方向にずらす必要のあることが時々ある。この種の点火角度の移動は例えば、ノッキング燃焼を減少または回避する方法および駆動スリップ低減方法と関連する。しかし通常は、点火角度を遅れ方向にずらすと排ガス温度が上昇する。排ガス温度が過度に高いと、排気弁または排ガス系、とくに排ガス触媒器に損傷が生じることがある。許容できないほど高い排ガス温度を回避するために、公知の制御装置では、内燃機関に供給される空気／燃料混合気が、点火角度に対する閾値を越えると濃厚化される。濃厚化の程度は通常は閾値を上回る程度に依存して設定される。
本発明の課題は、排ガス温度が許容できないほどの高い値に上昇するのを阻止することである。
発明の利点
本発明の利点は、排ガスと熱接触している素子が過熱による損傷から保護されることである。
内燃機関の作用効率に対する閾値を間接的または直接的に表す信号が下回るときに、空気／燃料混合気が濃厚化される。ここで特に有利には、濃厚化の程度は非常に正確に実際の必要性に基づいて設定される。したがって不必要に強い濃厚化が回避される。このことは内燃機関の燃費および排ガス特性に有利に作用する。
本発明の信頼性は次のようにしてとくに高くなる。すなわち、空気／燃料混合気の濃厚化を、１つまたは複数のサブ条件が満たされた場合だけ行うのである。サブ条件として例えば、作用効率を表す信号の閾値を下回るときから所定の時間を経過すること、または排ガス温度ないし触媒機温度に対する閾値を上回るときから所定時間を経過することである。
図面
本発明を以下、図面に示された実施例に基づいて詳細に説明する。
図１は、本発明が使用される実施例の概略図、
図２は、本発明の基本ブロック図、
図３は、本発明で使用される２つの特性曲線の系かを示す線図である。
実施例の説明
図１は、本発明が使用される実施例の概略図である。内燃機関100には、吸気管102を介して空気／燃料混合気が供給され、排ガスが排ガスチャネル104に放出される。吸気管102には、吸入空気の流動方向で見て、空気量計またはホットフィルム空気質量計である空気質量計106,吸入空気の温度を検出するための温度センサ108,スロットルバルブ110および少なくとも１つの噴射ノズル112が配置されている。排ガスチャネル104には、排ガスの流動方向で見て、排ガスセンサ114と触媒機16が配置されている。内燃機関には100、内燃機関の温度を検出するための温度センサ118と回転数センサ120が配置されている。さらに内燃機関100は例えば４つの点かプラグ122を気筒内の空気／温度混合気を点火するために有する。
空気量計または空気質量計106の出力信号mL、温度センサ108のTAns、排ガスセンサ114のλ、温度センサ118のTBKMおよび回転数センサ120のｎは、中央制御装置124に相応の接続線路を介して供給される。制御装置124はセンサ信号を評価し、別の接続線路を介して噴射ノズルないし噴射ノズル112と点火プラグ122を制御する。
図２は、本発明の基本動作を示す。ｎは特性マップ200によって最適点火角度αZOptに対する信号に変換される。特性マップ200には、内燃機関100の回転数ｎに対する信号と負荷tLに対する信号供給される。回転数ｎに対する信号は回転数センサ120により形成される。負荷tLに対する信号は空気量計または空気質量計106の出力信号mLから求められる。最適点火角度αZOptに対する信号は結合点202の第１の入力側と、別の結合点204の第１の入力側に供給される。結合点202の第２の入力側には、点火角度閾値αZSに対する信号が供給される。この信号は特性マップ206から出力される。特性マップ206は２つの入力側を有しており、これらの入力側には、内燃機関100の回転数ｎに対する信号負荷tLに対する信号が供給される。結合点202は、最適点火角度αZOptに対する信号と点火角度閾値αZSに対する信号との差を形成し、その出力側に出力する。結合点202の出力側は特性曲線部20８の入力側と接続されている。特性曲線部208は、内燃機関の効率を間接的または直接的に表す信号に対する閾値ηｓを送出する。ηｓは結合点210の第１の入力側に供給される。結合点210の第２の入力側は特性曲線部212の出力側と接続されている。この特性曲線部212の入力側には吸入空気温度TAnsに対する信号が印加される。信号TAnsは温度センサ108から出力される。特性曲線部212は、吸入空気温度TAnsに依存して閾値ηｓに対する補正値ｄηを求める。結合点210は、閾値ηｓと補正値ｄηを加算し、求められた補正閾値ηSKをその出力側に送出する。結合点210の出力側は結合点214の第１入力側と接続されている。結合点214の第２の入力側には、効率を表す信号の実際値ηIstが印加される。この実際値ηIstは特性曲線部216から出力される。この特性曲線部の入力側は結合点204の出力側と接続されている。結合点204の第１の入力側には最適点火角度αZOptに対する信号が印加され、第２の入力側には点火角度実際値αZIstに対する信号が印加される。この信号はブロック218から出力される。
結合点214の出力側には、実際値ηIstと補正された閾値ηSKとの差が印加される。この出力側は特性曲線部220の入力側に接続されている。特性曲線部220はこの差に依存して空気／燃料比に対する濃厚化係数FAnfを出力する。この濃厚化係数FAnfはスイッチ222を介して結合点224の第１の入力側にさらに導通される。結合点224の第２の入力側には噴射時間teに対する信号が印加される。この信号teは結合点224で濃厚化係数FAnfと乗算され、結合点224の出力側に送出される信号と共に最終的に噴射ノズル112を制御する。
スイッチ222は２つのスイッチ位置間を切り替えることができる。第１のスイッチ位置Ｉでは、スイッチ222は特性曲線部220の出力側を結合点224の第１の入力側と接続する。第２のスイッチ位置IIでは、スイッチ222はメモリ228の出力側を結合点224の第１の入力側と接続する。メモリ228には、濃厚化係数FAnfに対する固定値がファイルされており、通常は値１である。スイッチ222はブロック230により制御される。ブロック230は１つまたは複数の条件を検査し、スイッチ222をこの検査結果に応じてスイッチ位置ＩまたはIIに制御する。条件は次のように構成されている。すなわち、空気／燃料混合気の不必要または不所望の濃厚化が阻止されるように構成されている。第１の条件では、例えば実際値ηIstが補正閾値ηSKより小さくなってからの時間ｔが所定の時間t0を越えたか否かを検査する。この条件によって、短時間の効率の悪化（したがってあまり影響がない）の場合、例えば短時間の点火角度調整の際には空気／燃料混合気の濃厚化が生じない。別の条件として、排ガス温度が所定の閾値よりも高いか否か、または触媒温度が所定の閾値よりも高いか否かを問い合わせることができる。相応の閾値をすでに越えている場合だけ、出口弁、触媒機または排ガス系の他の要素の損傷の危険性がある。排ガス温度および／または触媒温度は温度モジュールにより検出することも、測定することもできる。
図２に示された本発明の作用を以下に説明する。
許容されない高い排ガス温度を阻止するために、空気／燃料混合気が場合により濃厚化される。これは噴射時間teを結合点224で濃厚化係数FAnfと乗算することにより行われる。濃厚化係数は１またはこれより大きな値を有する。噴射時間teを求めるために、従来の技術から公知の手段が使用される。これについてはここでは詳細には説明しない。単に、噴射時間teは結合点224に供給する前にすでに補正し、他の濃厚化係数により処理しておくことができることを述べておく。これは例えば、暖機濃厚化または全負荷濃厚化である。本発明の重要な点は、内燃機関100の効率を表す信号の実際値ηIstが補正閾値ηSKを下回るときに空気／燃料混合気の濃厚化を行うことである。この手段は、排ガスに熱エネルギーが放出されればされるほど、内燃機関100の効率が低下するという知識に基づくものである。実際値ηIstと補正閾値ηSKとの比較は結合点214で行われる。そこで２つの値から差が形成され、特性曲線部220に供給される。差が負である限り、すなわち実際値ηIstが補正閾値ηSKより大きい限り、特性曲線部220は値１を送出する。このことは、濃厚化係数FAnfが値１を有し、濃厚化が行われないことを意味する。しかし差が正であれば、特性曲線部220は１より大きな濃厚化係数FAnfを送出する。この場合、濃厚化係数FAnfは例えば線形に差と共に増大することができる。しかし適用事例に応じて、FAnfと差との間の別の関数関係を使用することもできる。
ηIstとηSKに対する値は次のようにして検出される。
ηSKは閾値ηＳから求められる。閾値ηＳを設定する際の目標設定は、所定の吸気温度TAnsにおいて、実際値ηIstが閾値ηＳと等しいときに、臨界ガス温度または臨界触媒温度にちょうど達するようにすることである。臨界温度とは、これを上回ると損傷が生じ得るような温度である。特性マップ部208を用いて閾値ηＳを、最適点火角度αZOptに対する信号と点火角度閾値αZSに対する信号との差に依存して求める。αZOptは負荷tLと回転数ｎに依存して特性マップ部200から読み出される。αZSは負荷tLと回転数ｎに依存して特性マップ部206から読み出される。αZOptとαZSの差は結合点202で形成される。
負荷と回転数の他に吸気温度TAns（吸気温度も同じように排ガス温度に影響する）も考慮するために、閾値ηＳが結合点210で補正値ｄηと結合される。ｄηは吸気温度TAnsに依存して特性曲線部212から読み出される。吸気温度TAnsを考慮することは本発明の有利な実施例である。すなわち、結合点210と特性曲線部212のない実施例もある。
実際値ηIstは特性マップ部216によって、点火角度実際値αZistに対する信号と最適点火角度αZOptに対する信号との偏差から求められる。この２つの信号が相互の異なっていればいるほど、実際値ηIstは小さくなる。αZOptとαZIstに対する信号の差は結合点204で形成される。すでに上に述べたように、αZOptに対する信号は特性マップ部200から負荷tLと回転数ｎに依存して求められる。αZIstに対する信号はブロック218で形成される。ブロック218で信号αZIstがどのように形成されるかは、本発明に対しては重要ではなく、したがってここでは詳細に述べない。
図3aには、特性曲線208の経過の例が示されている。ここでは実際値ηIstが、最適点火角度αZOptに対する信号と点火角度閾値αZSに対する信号との差に関してプロットされている。差がゼロにとき実際値ηIstは最大であり、差の増大と共に下降する。
図3bには、特性曲線216に対する経過が例として示されている。ここでは実際値ηIstが、最適点火角度αZOptに対する信号と点火角度実際値αZIstに対する信号との差に関してプロットされている。差がゼロのときに実際値ηIstは最大であり、差の増大と共に下降する。
図２に関連する説明では、結合点202、204、210、214および224が示されており、これらはそれぞれ２つの入力信号を１つの出力信号に結合する。ここで結合は、減算、加算または乗算によって行われる。変形実施例として結合点で、図２に関連して説明した結合演算とは別の結合演算、例えば割り算を行うこともできる。この場合はとくに、結合点に関与する信号と結合演算とが相互に整合されていなければならないことに注意すべきである。すなわち、記憶された値、特性曲線および特性マップを他の結合演算の１つを適用する際にそれぞれ相応に選定する。
簡単な実施例では、図２に示された１つまたは複数の特性曲線ないし特性マップをそれぞれ１つの設定値により置換し、コストを低減することができる。
図２に示したように濃厚化係数FAnfを特性曲線220から読み出す代わりに、濃厚化係数を補正閾値ηSKと実際値ηIstとの差を定数と乗算することによって求めることもできる。差が負であれば、濃厚化係数FAnfには値１が割り当てられる。
【図３ａ】
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【図１】
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【図２】
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【図３ｂ】
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