(57)【要約】【課題】本発明は、点火進角の管理の改善、主として低温始動およびノッキングに関連する問題に対する管理を改善する方法を提供する。【解決手段】本発明は、点火進角調整のために追加されるプロセスに関する。本プロセスは、少なくとも１つのマッピングから燃料分子の構造に応じて点火進角を厳密に調整するために用いられる。この調整は、エンジンの全作動範囲をカバーする。このプロセスは、始動直後と、エンジンの制御および調整システムがまだ閉ループ調整ではないときの安定化フェーズ時とにおいて、エンジン冷却時における汚染物質の排出を低減する。また、点火進角調整は、高負荷作動中のラトル境界及びエンジンの全負荷時の作動のために用いられる。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デジタル及び電子のうち少なくとも一方のエンジン制御モジュールによる点火進角の制御方法であって、モジュールは、少なくとも１つの点火進角管理システムと、エンジンに供給する燃料の分子構造を決定する手段とを備え、決定手段により複数の燃料の分子構造のマーカを得る方法において、
少なくとも１つの点火進角管理システムが、燃料の分子構造のマーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）と点火進角値との相関を求めるために複数の関数（ａ１，ａ２，・・・，ａｎ）を用いるように構成され、
関数（ａ１，ａ２，・・・，ａｎ）に従って点火進角値を調整するため、複数の点火進角調整値との相関が小さくなる順に関数（ａ１，ａ２，・・・，ａｎ）が分類され、
点火進角管理のための調整マップは、複数の燃料の分子構造のマーカに従い、以下のステップ１〜ステップ５の順に作成され、
ステップ１は、センサ（Ｆｓ）からエンジンに供給される燃料の分子構造のマーカｃ１およびｃ２を算出するステップであり、
ステップ２は、点火進角調整マップ（Ａ１，Ａ２，ＶＡ）の２つの軸Ａ１およびＡ２に従って、燃料の分子構造のマーカを予測するステップであり、
ステップ３は、調整マップ（Ａ１，Ａ２，ＶＡ）および燃料のマーカｃ１およびｃ２に従って、所定のポイントＣに対する点火進角調整値（ｖａ）を決定するステップであり、
ステップ４は、エンジン制御ユニットの点火進角管理モジュールにより点火進角調整値（ｖａ）を用いて、進角設定の最適値を決定するステップであり、
ステップ５は、エンジン制御ユニットによりアクチュエータを作動させるステップであることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法において、
燃料の分子構造に関連するマーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）は、燃料の自己点火遅延に関連付けられ、点火進角調整値に関連付けられていることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項１又は２記載の方法において、
マーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）は、燃料中に存在する複数の飽和および線状開鎖炭素鎖の長さに関連する少なくとも１つの線形マーカを含み、少なくとも１つの線形マーカの値が増加すると、点火が遅くなることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項１又は２記載の方法において、
マーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）は、燃料中に存在する複数の飽和および線状開鎖炭素鎖の長さの分岐数に関連する少なくとも１つの分岐マーカを含み、少なくとも１つの線形マーカの値が増加すると、点火が早くなることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１又は２記載の方法において、
マーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）は、燃料中に存在する飽和環状化合物に含まれる原子数に関連する少なくとも１つの環状マーカを含み、少なくとも１つの線形マーカの値が増加すると、点火が遅くなることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１又は２記載の方法において、
マーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）は、燃料中に存在するオレフィン開鎖炭素鎖の不飽和の数に関連する少なくとも１つの不飽和マーカを含み、少なくとも１つの線形マーカの値が増加すると、点火が遅くなることを特徴とする方法。
【請求項７】
請求項１又は２記載の方法において、
マーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）は、燃料中に存在する芳香核を有する不飽和環状化合物の数に関連する少なくとも１つの芳香マーカを含み、少なくとも１つの線形マーカの値が増加すると、点火が早くなることを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項１又は２記載の方法において、
マーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）は、燃料中に存在する酸化生成物の量に関連する少なくとも１つの酸素原子を含む分子数に関連付けられた少なくとも１つのマーカを含み、少なくとも１つの線形マーカの値が増加すると、点火が早くなることを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項１記載の方法において、
少なくとも１つの点火進角管理システムは、燃料の分子構造と点火進角値とを関連付ける関数（ａ１，ａ２，・・・，ａｎ）の組み合わせ（Ｏ１，Ｏ２，・・・，Ｏｎ）を用いるように構成され、少なくとも１つの組み合わせは、燃料の自己点火遅延値および点火進角調整値との最適相関に基づいて用いられることを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９記載の方法において、
少なくとも１つの点火進角管理システムは、燃料の分子構造と点火進角調整値との相関を求めるために少なくとも１つの調整マップの作成を続行するように構成され、少なくとも１つの調整マップによって、少なくとも１つの燃料の分子構造のマーカ（ｃｉ）、少なくとも１つの燃料の分子構造のマーカの関数（ａｉ）、複数の燃料の分子構造のマーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）、複数の燃料の分子構造のマーカの関数（ａ１，ａ２，・・・，ａｎ）、２つの燃料の分子構造のマーカ（ｃi，ｃj）、及び又は燃料の分子構造の関数の最良な組合せ（ＯｉおよびＯｊ）に従い、点火進角調整値を決定可能であることを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項１０記載の方法において、
エンジンコンピュータ又はそのエンジンコンピュータに接続された別のコンピュータのメモリバンクに格納された調整マップを含むことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１記載の方法において、
少なくとも１つの点火進角管理システムは、点火進角調整値と少なくとも１つの燃料の分子構造のマーカとの間の調整マップで、複数の燃料の分子構造のマーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）、燃料の分子構造の関数（ａ１，ａ２，・・・，ａｎ）、燃料の分子構造の組み合わせ（Ｏ１，Ｏ２，・・・，Ｏｎ）、或いは少なくとも１つの燃料の分子構造のマーカの組合せを予測するように構成され、
点火進角管理システムは、燃料に関連して点火進角調整値を決定するように構成されることを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項９記載の方法において、
少なくとも１つの管理システムは、少なくとも１つの数学モデルの構築を続行するように構成され、
少なくとも１つの数学モデルによって、少なくとも１つの燃料の分子構造のマーカ（ｃｉ）、少なくとも１つの燃料の分子構造のマーカの関数（ａｉ）、複数の燃料の分子構造のマーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）、複数の燃料の分子構造のマーカの関数（ａ１，ａ２，・・・，ａｎ）及び又は２つのマーカ（ｃｉ，ｃｊ）、又は燃料の分子構造のマーカの２つの組み合わせ（ＯｉおよびＯｊ）に従い、点火進角値を算出可能であることを特徴とする方法。
【請求項１４】
請求項１３記載の方法において、
エンジンコンピュータを含み、数学モデルが、エンジンコンピュータ又はそのコンピュータに接続された別のコンピュータのメモリバンク内に格納されていることを特徴とする方法。
【請求項１５】
請求項１４記載の方法において、
少なくとも１つの点火進角管理システムは、エンジンコンピュータのマイクロプロセッサ内に格納されたプログラムを含み、
プログラムは、分子構造のマーカの算出値又はマーカの組み合わせの１つを、数学モデルの入力変数として用いて、点火進角調整値を決定することを特徴とする方法。
【請求項１６】
請求項１１記載の方法において、
点火進角調整値によって、エンジンコンピュータを、新しい設定値に従って点火進角を調整するように複数のアクチュエータを調整可能にすることを特徴とする方法。
【請求項１７】
請求項１記載の方法において、
燃料の分子構造に従う点火進角調整値は、算出された進角値のパーセンテージ、又は、点火進角値から減算又は点火進角値に加算した度数であることを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１１記載の方法において、
燃料の分子構造に従う点火進角調整値は、エンジンコンピュータにより点火進角を算出する全ステップ又は追加ステップで算出されることを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１記載の方法において、
点火進角調整値は、初期点火進角を算出するとき、車両を始動するとき、又は始動後または最終調整および他のセンサ値に従う最終調整の間または最終調整および他のセンサに従う補正後に点火進角を算出するときに適用できることを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１１記載の方法において、
エンジンコンピュータは、点火進角調整値を適用する前に自己診断プロセスを実行するように構成されていることを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項２０記載の方法において、
点火進角調整値は、格納メモリ内に保存されていることを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法において、
保存された点火進角調整値は、自己診断の間に障害が検出された場合の設定値として使用されることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２２記載の方法において、
少なくとも１つの点火進角管理システムは、点火進角調整管理の自己診断結果をエンジン障害プログラム又はＥＯＤＢに通知するように構成されていることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項１４記載の方法において、
点火進角調整値により、新しい設定値に従い点火進角を調整するように複数のアクチュエータを調整可能である方法。
【請求項２５】
請求項１４記載の方法において、
エンジンコンピュータ又は追加のステップにより点火進角を計算するステップ毎に、燃料の分子構造に従う点火進角調整値が計算される方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点火進角の制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
今後の数十年のエンジンの要求を最高に満たし、かつ車両燃料消費、ＣＯ２および汚染物質の排出を最も減らすため、全てのエンジンメーカーおよび車両メーカーによって、電子的エンジン管理による一層複雑な方式が提案されている。
【０００３】
これらの方式の多くには、強化されていない大型のエンジンと同等の出力および性能特性を有する小型エンジンの使用が含まれている。同一の出力および性能を有するエンジンサイズの小型化は、一般に、「ダウンサイジング」として知られる。
【０００４】
車両点火の管理において多大な努力がなされてきたが、これは依然として大きな汚染物質排出源の一つである。
−ダウンサイジング：
これら小型エンジンの開発は、エンジンコンピュータにおいて適合したエンジン制御原則を統合する（混合不足および層状負荷、均一燃焼ゾーン、およびＥＧＲバルブ、ターボ圧力等の管理によるエンジン排気）。ダウンサイジングは、エンジン作動を高負荷（持続性エンジン応力）にシフトすることによって、特定の燃料消費の改善に加え汚染物質（Ｃ、ＨＣ、ＮＯｘ）やＣＯ２の排出低減といった有益な結果として、エンジン性能を改善することができる。
【０００５】
しかし、点火制御エンジンについては、エンジンサイズの低減による性能、燃料消費および汚染物質排出の改善（多くの場合、高負荷で作動する）は、ノッキング、燃料の制御外自己点火現象の発生によって制限される。
【０００６】
自己点火とは、燃料／燃焼剤の混合物が十分な高圧および高温に曝されて、自発的に点火する点火を言う。この現象はディーゼルエンジンの作動原理である。
点火制御エンジンでは、ノッキングは、点火プラグから火炎前面まで到達しない燃焼混合物の最後の一部分の多量の自己点火によって生じる、異常燃焼の極めて突発的な現象であり、この現象は特に有害で破壊的である。
【０００７】
点火制御エンジンにおけるノッキングの発生は、以下の要因によって引き起こされる。
−エンジン設計および空気力学／燃焼の相互作用、
−エンジン制御設定、
−エンジンの運転負荷、ノッキングは一般に高負荷で発生する、
−使用燃料、燃料は、それを形成する分子に応じて、自己点火に対する大きいまたは小さい抵抗性を示す。
【０００８】
所定のエンジンおよび燃料については、ノッキングの発生は、エンジンを過進角で作動させることにより容易に低減することができる。これは、空気−燃料混合物の点火を、上死点から十分に上流に制御することを意味する。
【０００９】
現在の規則に従う方法は、ノッキング検出器を用いて、この異常燃焼の発生をエンジン制御ユニットに通達する。エンジン制御ユニットはかなりのステップによって点火を早め、これによりノッキングを発生しやすい状態から即座に離れて移動するようにする。後続サイクルの間において、エンジン制御ユニットは一般に、待ち時間を示し、その後、複数の前進ジャンプによって最適点火進角近くに戻る。
−低温エンジン始動：
低温始動および始動後の安定化期間におけるエンジン調整は、正しい始動および汚染物質排出の最小化に対する条件を同時に満たさない、という意味においてクリティカルである。
【００１０】
車両メーカーおよびエンジンメーカーは、困難な条件下にあってもエンジンが低温で始動することを保証しなければならない。これは、調整における極めて大きな安全マージンの必要を招くが、汚染物質排出を抑制する。点火／汚染物質排出を管理する主エンジン制御パラメータは、初期点火進角および空気−燃料混合物の濃度である。
【００１１】
エンジン始動および安定化を保証するために、従来の調整は豊富な混合物および点火過小進角で動作することからなる。
−点火過大進角および点火過小進角の影響：
点火過大進角で作動することによりノッキングは低減するが、同時に、エンジン性能が低下し、燃料消費が増加する。さらに、過大進角での始動はＮＯｘおよびＨＣ汚染物質の生成を助長する。
【００１２】
始動および安定化フェーズの間において点火過小進角で動作することは、閉ループにおける濃度の制御、したがって三元触媒の作用を遅延させる。
したがって、電子管理を含むこれまでに提案された解決方法は、現在のエンジンおよび標準規格に適合する。
【００１３】
しかし、これらの解決方法は最新世代のエンジン、すなわち小型で、高負荷で作動することが多い、ノッキングの管理に大きな制約のあるエンジンには適さない。実際には、現在のノッキング調節方法の集中的および非分離的な使用は、点火進角を大きな進角ステップで変化させ、徐々に最適値に戻すことによって、閉ループにおけるエンジンの作動、したがって排気ガスにおけるエンジン認可、燃料消費および汚染間のバランスを最適化するための条件を破壊する。
【００１４】
同様に、現在の低温始動解決方法は、将来の環境規制を考慮すると、もはや十分ではない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明による方法は、点火進角の管理の改善、主として低温始動およびノッキングに関連する問題に対する管理の改善を可能にする。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記の課題を解決するため、本発明の第一の態様によれば、デジタル及び電子のうち少なくとも一方のエンジン制御モジュールによる点火進角の制御方法であって、モジュールは、少なくとも１つの点火進角管理システムと、エンジンに供給する燃料の分子構造を決定する手段とを備え、決定手段により複数の燃料の分子構造のマーカを得る方法において、少なくとも１つの点火進角管理システムが、燃料の分子構造のマーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）と点火進角値との相関を求めるために複数の関数（ａ１，ａ２，・・・，ａｎ）を用いるように構成され、関数（ａ１，ａ２，・・・，ａｎ）に従って点火進角値を調整するため、複数の点火進角調整値との相関が小さくなる順に関数（ａ１，ａ２，・・・，ａｎ）が分類され、点火進角管理のための調整マップは、複数の燃料の分子構造のマーカに従い、以下のステップ１〜ステップ５の順に作成され、ステップ１は、センサ（Ｆｓ）からエンジンに供給される燃料の分子構造のマーカｃ１およびｃ２を算出するステップであり、ステップ２は、点火進角調整マップ（Ａ１，Ａ２，ＶＡ）の２つの軸Ａ１およびＡ２に従って、燃料の分子構造のマーカを予測するステップであり、ステップ３は、調整マップ（Ａ１，Ａ２，ＶＡ）および燃料のマーカｃ１およびｃ２に従って、所定のポイントＣに対する点火進角調整値（ｖａ）を決定するステップであり、ステップ４は、エンジン制御ユニットの点火進角管理モジュールにより点火進角調整値（ｖａ）を用いて、進角設定の最適値を決定するステップであり、ステップ５は、エンジン制御ユニットによりアクチュエータを作動させるステップである。
【００１７】
このように、現在の点火制御エンジンに対して、本発明は相補的点火進角調整方式の実現を可能にする。この方式により、燃料を構成する分子の性質および分子構造に依存する、燃料の自己点火遅延の変動を考慮に入れた点火進角の厳密な調整が可能になる。この調整はエンジンの全作動範囲をカバーする。この方式は、エンジンが始動から、エンジンの制御および調整システムがまだ閉制御ループに入っていないときの安定化フェーズ時におけるエンジンの低温時の汚染物質排出を低減する。点火進角調整はまた、高負荷作動の間およびエンジンの全負荷時におけるエンジンのノッキング境界での作動を可能にする。
【００１８】
「ダウンサイジングされた」点火制御エンジンに関しては、高負荷または全負荷で作動することが多く、またノッキングの発生が大きな制約となっているこれらのエンジンに対して、本発明は点火進角調整を管理するための追加の方式の実現を可能にする。この方式は、エンジンの始動フェーズにおける点火進角調の最適化を保証する、ならびにノッキング境界における精密なエンジン制御の結果としてエンジンサイズの大幅な低減を保証する。
【００１９】
高負荷または全負荷でエンジンを頻繁に作動することによって、本発明はＣＯ２排出および燃料消費の問題に対するより効果的な解決方法を提供すると同時に、現在のノッキング制御システムの不利益をもたらすトリガー作用および干渉を低減して、エンジンの安全性を保証する。
【００２０】
これらの両方の場合において、燃料の分子構造マーカを考慮することにより、混合物の自己点火遅延のより良い予測、したがってエンジンの作動パラメータに従う点火進角の最適設定値のより良い予測が可能になる。
【００２１】
したがって、本発明によれば、上死点に応じて、エンジン制御ユニット内の点火進角の厳密な予測値を事前設定することが可能になる。
本発明は、精密なエンジン制御および最適化を提供し、現在の安全なノッキング管理モジュールを維持する利点を備える。
【００２２】
本発明のさらなる目的および利点は、添付図面を参照してなされる以下の説明から明らかになろう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】世界中の精油所によって精製されたガソリン燃料の品質の平均変動を含む、いくつかの基準燃料の自己点火遅延の変動の例を示す表。
【図２】燃料の分子構造に従う調整を含む点火進角制御方式の作動例を示す図。
【図３】ノッキング発生の図表示。
【図４】ノッキング管理システムの動作の図表示。
【図５】ガソリン燃料中に存在する可能性のある分子の、ＰおよびＴの所定の作用に対する様々な自己点火遅延を示す表であり、これら分子は族（パラフィン、芳香族など）に分類されている。
【図６】燃料の分子構造に従う点火進角調整の較正のマッピング例を示すグラフ。
【図７】燃料の分子構造の２つのマーカおよび点火進角調整のマップの決定に基づき、点火進角調整値を算出する際に含まれるステップの図表示。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
点火制御を備えた内燃熱エンジンを装備した車両は、大気中の空気を吸入し、その空気を炭化水素分子（主に、炭素、水素、および酸素）から形成される液体炭化水素と混合して燃焼させ、原子結合が破壊されるときに放出されるエネルギーを回収する。
【００２５】
点火制御管理システムの作動原理は、点火プラグからスパークを放射することによって、所望の時点で燃焼室内の空気−燃料混合物に点火して、燃焼圧力ピークをピストン／クランクシャフトの理想位置に一致させることにより燃焼のエネルギー収量を最大にすることである。
【００２６】
しかし、混合物の実際の燃焼フェーズの始動および燃焼室内の最大圧力ピークを得ることに対応して、スパークが発生する瞬間と空気−燃料混合物が膨張する瞬間との間に数ミリ秒の遅延が存在する。
【００２７】
電子制御される点火進角は、クランクシャフトの回転角度で表され、燃焼室内の圧力ピークの発生により示される燃焼の始動を燃焼室内の最適の所定位置と同期させることができる。
【００２８】
点火進角値は、他の要因の中でも特に、エンジンの回転速度（エンジン定格）と吸気マニホールド内の吸気圧力とに依存する。
一般的には、スパークはエンジン定格が最高になる時、および定格が低下した後に発生しなければならない。さらに、スパークはまた、マニホールド内の空気圧力が低い（大きな減圧）時およびその逆のときに発生しなければならない。
【００２９】
最適化されていない点火進角値は、汚染物質排出および車両の運転性に対する大きな影響を有する可能性がある。ある特定のエンジン作動条件の下では、上死点に近すぎる点火進角値は、ノッキングと称される、空気−燃料混合物の自発性自己点火の制御不能な現象の発生と、燃焼しない炭化水素（ＨＣ）および酸化窒素（ＮＯｘ）の増加とを引き起こす可能性がある。
【００３０】
反対に、過度に低い点火進角値は空気−燃料混合物の部分的燃焼を引き起こし、エンジンのエネルギー変換効率の損失を招く可能性があり、この出力損失が運転性の損失および汚染物質排出の増加を引き起こす。
【００３１】
しかし、点火遅延に関連する点火進角の最適値はまた、例えば図１に示される燃料品質とエンジン設計およびエンジン作動のいくつかのパラメータといった、他の極めて重要な要因に依存する。したがって、可能な限り正確に空気−燃料混合物の自己点火遅延の計算値を予測する必要性を考慮に入れるために、最適点火進角値を決定するための電子制御システムが提供される。図１で確認できるように、ヨーロッパに出回っている２種類の燃料（基準燃料ＰＲＦ ９８−２およびＰＲＦ ９１−９と同等）の間の自己点火遅延の変動は、２５％を超える。
【００３２】
点火進角システムの中核部はエンジンパラメータを調節するシステムであって、点火進角値の瞬時値をリアルタイムで調整することにより、空気−燃料混合物の点火遅延を考慮に入れ（図１）、かつピストン位置が上死点の外側の、エンジンのチューニングプロセスの間に理論的に事前定義される位置にあるときに最大燃焼圧力ピークを得ることによって、エンジン効率を最大にするシステムである。
【００３３】
エンジンをチューニングするとき、点火進角の調整および最適値は、エンジン作動に関する事前決定された方式に従う、いくつかの連続したステップによって容易に得られる。それらの値は各種のマップおよび制御方式の形式で、ＥＣＵメモリバンク内に格納される（図２）。
【００３４】
エンジン始動フェーズの間に、ＥＣＵは第１ステップにおいて、ピストンの上死点に対して進むクランクシャフト角度に関してデフォルト設定された値に基づいて、初期点火進角を決定する。この値は、エンジン始動フェーズおよび始動直後の全体を通して基準値として維持される。一方、エンジン回転速度は、不安定なエンジン定格に対応する事前決定されたしきい値未満に維持される。
【００３５】
ＥＣＵが、例えばエンジンが始動したといった旨の信号を受け取ると直ちに、点火進角が算出され、初期点火進角値を調整することによって、フィードバックループ内でステップの連続により最適化される。これらの補正は第２ステップにおいてなされ、各種センサから得られる値に従って点火進角を調整し、それらの値をＥＣＵメモリバンク内に格納された原則およびマップと比較する。このステップでは、初期点火進角は、ＥＣＵマイクロプロセッサによって、吸気マニホールド内の空気容積と、エンジンの回転速度（定格）と、チョーク位置と、エンジン温度とに関する情報を用いて算出される基本進角値により補正される。
【００３６】
第３ステップでは、最適点火進角を算出するため、およびエンジンコンピュータからの他の情報の中でも特に、主として以下を考慮に入れるために、最終調整が加えられる。すなわち、
−エンジンが低温または極端な天候条件下にある場合、エンジン温度による補正
−過度のエンジン温度による補正
−無負荷エンジン定格を安定化するための補正
−大気圧による補正
−排気ガス再循環（ＥＧＲ）による補正
−濃度管理方式に関連する補正
−変動定格管理方式（減速後の加速）に関連する補正
−ノッキング管理方式に関連する補正
−最小および最大許可点火進角値、設定された最小および最大値などより低い値または高い値であってはならない。
【００３７】
したがって、この種の異常燃焼の発生を低減させるのは、電子点火進角制御によるノッキング現象の管理である。エンジン作動条件が、火炎前面の伝搬による正常燃焼メカニズムの前に発生する、空気−燃料混合物の爆発的自己点火に起因して燃焼室内の圧力レベルの変動振幅振動および高温ガスに達すると、異常燃焼が発生する（図３）。図３で確認できるように、スパーク（ａ）はスパークプラグによって発生する。スパークプラグにより、火炎前面（ｂ）はまだ到達していない混合物の領域（ｃ）に向かって伝搬する。燃焼速度が遅すぎる場合、火炎前面が到達していない炭素と化合した混合物の最後の一部分の大きな自己点火が生じ（ｄ）、エンジンのノッキングを発生させる。
【００３８】
ノッキング現象は、燃焼室内の空気−燃料混合物の自己点火および所定の時点におけるエンジンの作動特性（圧力／温度）に対する抵抗ならびにエンジン設計パラメータに対する抵抗の間の不整合の結果である。
【００３９】
この現象は１９３０年代から良く知られており、持続的または強いノッキングの場合の、エンジン作動中におけるエンジンの損傷を回避するための多くの解決方法が、１９７０年代以来、具体的にはＦｒｅｎｃｈ  Ｏｉｌ  ＩｎｓｔｉｔｕｄｅのＡｎｄｒe  ＤｏｕａｄおよびＪｏｓｅｐｈ  Ｒｉａｌａｎによって提案されてきた（仏国特許第２，３３７，２６１号）。
【００４０】
このように、２０年以上たった後に、電子エンジン制御ユニット（ＥＣＵ）およびエンジン制御原則および方式の実現により、エンジンのノッキング管理を車両のボード上で、特定の音響振動検出器（圧電検出器）センサからの情報を用いる閉制御ループに統合可能になった。これにより、ポンプで利用することができる燃料の品質変化を考慮に入れることが可能になる。
【００４１】
実際には、メーカーは標準化基準燃料を使用して実行される試験に従ってエンジンをチューニングするが、その後、燃料の品質変化および特に、自己点火に対する燃料の抵抗性を考慮に入れつつ、任意の条件下でエンジンを作動させることが可能でなければならない。
【００４２】
この目的のために、制御ループは補正解決方法として作用し、異常な分離現象に反応してエンジンを確保する。制御ループは潜在的なノッキングを検出可能にし、点火進角を低減することによって補正を提供することができる。上死点に関して点火を早めることは、それがエンジン燃焼室内の温度および圧力を低下させ、正常な作動パラメータに達することを可能にするため、燃焼に直接的な影響を与える。
【００４３】
図４は、ノッキング管理システムの動作を示す。この動作を以下に述べる。
−［Ａ］燃焼室内での自己点火の発生によって生じる振動（ｋ）がシリンダの１つに発生する。
【００４４】
−［Ｂ］ノッキング検出器（Ｋｓ）が振動を検出し、「パルス」信号を制御ユニットに送信する。
−［Ｃ］検出器（Ｋｓ）の各パルス内で、制御システムは、ノッキングが停止するまで、異常燃焼の全継続時間の間に点火進角（ＡＡ０）を段階的に変更する（オーバー・アドバンス）。
【００４５】
−［Ｄ］特定の事前定義された時間（ｔｘ）後、システムは点火進角を再度進めることにより、最初の値に戻るようにする。
ノッキングが発生すると（図４）、ノッキング検出器が燃焼室内のガス圧力および温度レベルの振幅の動揺からの振動を電流値に変換し、この電流値をエンジン制御モジュールに送り返す。プログラム化された設定値に従って、ＥＣＵは、ノッキングが停止するまで、上死点に関して点火を一定ステップで早める。自己点火現象が停止すると、ＥＣＵは点火を早めるのを停止し、点火を遅延させることによって最適状態値に向かって戻り始める。
【００４６】
持続性ノッキングの場合は、また、メモリに格納されている基本点火進角を変更し、エンジンの全体作動範囲内で点火を遅延するというエンジンを確保するための手順が存在する。安全マージンを確定するこのプロセスは、比較的長い期間にわたってエンジン性能および燃料消費に悪影響を与え、この結果、燃料タンクに標準品質燃料を数回にわたり補充するか、またはエンジンコンピュータメモリ内の故障箇所を訂正する必要がある。
【００４７】
同様に、３０年以上にわたって全米、ヨーロッパおよび全世界の法律制定において完全な作業を実施して、燃料についての標準規格を規定してきた。この標準規格は、自己点火現象に抵抗するためのますます厳しい規格値を含む（燃料のオクタン価ＲＯＮ ９０、９５、９８など、混合物の自己点火に対する抵抗性の特性の増加）。
【００４８】
そうであっても、車両をスタートさせるとき、各種センサからの情報、特に濃度センサからの情報の欠落により、点火進角の最適化が不可能になり、燃料品質に関係なく単一の初期点火進角値を供給する。このフェーズは、大部分のＨＣ、ＣＯおよびＮＯｘ汚染物質排出の大きな発生源になる。
【００４９】
エンジンメーカーにおける難題は、初期設定値または基本点火進角の算出の間の妥協点を見出して、ノッキング管理および補正モジュールによる過剰調整を回避することである。
【００５０】
これが、ノッキングの発生を低減するために、メーカーが開発しているエンジン構造（チャンバ／シリンダヘッド／ピストン設計、スーパーチャージャなど）に細心の注意を払う理由である。
【００５１】
現在まで、ノッキングセンサを用いるＥＣＵによるノッキング管理制御は、全負荷または高負荷におけるエンジンの作動パラメータと空気−燃料混合物の自己点火に抵抗する能力との間に不一致がある場合、自己点火現象の異常および分離発生に応答して補正するのに十分であった。
【００５２】
そうであっても、この解決方法は、現象が繰り返し発生する場合は、現象を制御するのに十分ではないが、大部分のエンジン作動においては、点火進角を可能な限りノッキング発生角度に近くして、燃料消費を最適化しなければならない。
【００５３】
一部の人は、誘電率（米国特許第５，１５０，６５３号）または屈折率（独国特許第４，２１９，１４２号）または音響波（米国特許出願公開第２００５／０２４７２８９号）を測定することによって、燃料センサを用いてエンジンパラメータの操作を制御することを提案してきたが、これらは燃料の分子構造の変動とエンジン調節との間の相互作用の影響を直接考慮に入れていないため、その用途は限定される。
【００５４】
しかし、仏国特許出願第２，８８３，６０２号では、燃料の分子構造の識別子に関連付けられた専用センサを使用することを提案している。本発明は、この特許出願による方法を点火進角値の調整に適用することを基本にしている。
【００５５】
したがって、点火進角値をエンジンに供給する燃料の分子構造に直接関連付けることができる。
図２は、燃料の分子構造による調整を含む点火進角制御方式の作動例を示す。この例では、この調整により点火進角値はステップ［Ｄ］において減少する。
【００５６】
ステップ［Ａ］−始動および始動後−開ループ
進角＝初期点火進角
ステップ［Ｂ］−エンジン作動中−閉ループ
点火進角＝初期進角＋基本進角
ステップ［Ｃ］−エンジン作動中−閉ループ
進角＝初期進角＋基本進角＋補正進角
ステップ［Ｄ］−エンジン作動中−閉ループ
進角＝初期進角＋基本進角＋補正進角＋燃料の分子構造による調整に従う調整
燃料の自己点火の遅延は、燃料を構成する分子の構造に密接に依存する（図５）。具体的には、燃料の分子構造は炭化水素骨格における分子の種類および数に依存する。したがって、燃料の分子構造を知ることにより、燃料の自己点火遅延を容易に算出することができる。規格ＥＮ ２２８に準拠する点火制御エンジン用のガソリンは、４から９以上の炭素原子を有する平均５０〜１００個の分子で構成されている。これらの分子は炭化水素族と結合している。
【００５７】
純粋な炭化水素族は結合して、例えば以下を生成することができる。
−飽和炭化水素（パラフィンとして知られる線状開鎖炭素鎖を有するアルカン、イソパララフィンとして一般に知られる分岐開鎖炭素鎖を有するアルカン、または飽和環状化合物あるいはナフテンとして一般に知られる閉鎖炭素鎖を有するアルカン）、
−不飽和炭化水素（１つ以上の二重結合を含む閉鎖または開鎖を有するオレフィン）、
−芳香族炭化水素（芳香核を有する１つ以上の不飽和環状化合物）、
−酸化有機生成物：分子は少なくとも１個の酸素分子を含む（アルコール、アルデヒド、ケトン、エステル、エーテル、酸、その他）。
【００５８】
パラフィン系炭化水素族においては、自己点火遅延は鎖の長さが増加すると一様に減少する。イソパラフィン系炭化水素族においては、側鎖分岐の数および複雑度に従って増加する。同様に、芳香核を有する分子の自己点火遅延は、このような芳香核を有さない分子に比べて遅延が大きくなる。
【００５９】
同様に、１つ以上の不飽和を有する分子の自己点火遅延は、同一の炭素骨格を有するパラフィンに比べて遅延が大きくなる。これら２つの族の遅延は、鎖の分岐長さに依存する。最後に、環状分子（飽和または不飽和）は通常、非環状分子と比べて長い自己点火遅延を有する。
【００６０】
本発明による点火制御エンジンは電子及びデジタルのうち少なくとも一方のエンジン制御モジュールを備え、このモジュールは、少なくとも１つの点火進角管理システムと上記エンジンに供給する燃料の分子構造を決定する手段とを含む。これらの決定手段は、例えば仏国特許出願第２，８８３，６０２号に記載されている。分析手段により、燃料の分子構造の少なくとも1つのマーカを得ることができる。管理システムは、決定手段により供給される燃料の分子構造のマーカに従って点火進角値を調整するように構成されている。
【００６１】
燃料の分子構造に関連するマーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）は、燃料に自己点火遅延、したがって点火進角調整と関連／相関関係がある。
このように、エンジン設計フェーズの間において、少なくとも１つの較正データベースを用いて、点火進角の変動と燃料の分子構造の１つ以上のマーカとの間の相関を示す、１つ以上の表が作成される（図６）。図６に示す表はＥＣＵメモリ内に格納される。軸Ａ１およびＡ２により、ＸおよびＹ軸上の燃料の座標を位置決めすることができる。垂直軸Ｚは調整点火進角値ＶＡを角度で表す。
【００６２】
これらの表に基づいて、管理システムは、燃料の分子構造のマーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）に従って算出される複数の関数（ａ１，ａ２，・・・，ａｎ）を決定するように構成される。関数（ａ１，ａ２，・・・，ａｎ）は、線形または非線形であって、点火進角調整値との相関の高いものから順に分類される。
【００６３】
管理システムは、燃料の分子構造の関数（ａ１，ａ２，・・・，ａｎ）の全ての可能な組み合わせ（Ｏ１，Ｏ２，・・・，Ｏｎ）の中から少なくとも１つの組み合わせを決定するように構成することができる。この組み合わせは燃料の自己点火遅延値および点火進角調整との最適相関である。
【００６４】
相関表により、以下に従って点火進角値を決定することができる。
−少なくとも１つのマーカ（ｃｉ）および好ましくは２つのマーカ（ｃ１，ｃ２）
−少なくとも１つの関数（ａｉ）および好ましくは２つの関数（ａ１，ａ２）
−少なくとも１つの組み合わせ（Ｏｉ）および好ましくは２つの組み合わせ（Ｏ１，Ｏ２）
−または他の複数のマーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）
−または他の複数の関数（ａ１，ａ２，・・・，ａｎ）
−または他の複数の組み合わせ（Ｏ１，Ｏ２，・・・，Ｏｎ）
例えば、関数（ａ１）、（ａ２）および（ａ３）は、以下の式に示すように、芳香族化合物、酸素化合物およびイソパラフィンのそれぞれの分子構造基準の決定に関連するように構成される。
【００６５】
（ａ１）＝（ｐ＊ｃ１）／（ｑ＊ｃ２）、式中ｃ１は芳香族マーカであり、ｃ２は線状鎖マーカである。
（ａ２）＝（ｕ＊ｃ３）／（ｖ＊ｃ４）、式中ｃ３は酸化化合物マーカであり、ｃ４はイソパラフィンマーカである。
【００６６】
（ａ３）＝（ｗ＊ｃ５）／（ｘ＊ｃ２）、式中ｃ５はイソパラフィンマーカであり、ｃ２は線状鎖マーカである。
ｐ、ｑ、ｕ、ｗおよびｘは定数である。
【００６７】
この例では、Ｏ１は、燃料の自己点火に抵抗する能力の関連する関数（ａ１，ａ２）または（ａ２，ａ３）または（ａ１，ａ２，ａ３）の組み合わせとして決定される。Ｏ１は、例えば以下のように表すことができる。
【００６８】
（Ｏ１）＝ａａ１＋ｂａ２＋ｇａ３＋ｅ、式中、ａ、ｂ、ｇおよびｅは定数である。
本発明者らの方法においては、点火進角管理システムは、相関表あるいは点火進角変動と化学構造マーカまたは燃料のマーカまたはそれらの組み合わせマーカとの間の表における燃料の化学構造マーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）またはそれらの関数（ａ１，ａ２，・・・，ａｎ）またはそれらの組み合わせ（Ｏ１，Ｏ２，・・・，Ｏｎ）の値を予測するように構成される。点火進角管理システムは、この方法によって、燃料に関連する点火進角調整値を決定するように構成される。
【００６９】
これらの調整マップまたは表は、エンジンコンピュータまたは主コンピュータに接続された別のコンピュータのメモリバンク内に格納される。
また、マップの代わりに１つ以上の原則または数学モデルを生成することができる。上記原則によって、マーカに従う点火進角値またはマーカの関数（ａ１，ａ２，・・・，ａｎ）を算出して、エンジンコンピュータまたは主コンピュータに接続された別のコンピュータのメモリバンク内に格納することができ、その後、燃料の化学構造マーカの値を原則の入力変数として用いて、点火進角調整値を決定することができる。
【００７０】
両方の場合において、新しい設定値に従って点火進角調整値を調整するために、調整値によって、エンジンコンピュータはアクチュエータを調整することができる。
燃料の分子構造に従うこの点火進角調整値は、「燃料に影響なく」算出された進角値のパーセンテージ、または「燃料に影響なく」算出された点火進角値から減算またはそれに加算される複数の進角のいずれでもよい。
【００７１】
燃料の分子構造に従う点火進角調整値の算出の管理は、エンジンコンピュータにより点火進角を決定する全ての従来ステップまたは追加ステップの間において実行できるか、あるいはステップを細分し、各ステップにおいてステップに重み付けすることにより実行できる。車両の始動フェーズから初期点火進角を算出するとき、および／または始動後に点火進角を算出するとき、および／または他のセンサ値に従った最終調整および補正の間において、および／または追加の調整ステップにおいて調整値を適用することができる。
【００７２】
システムの補正作動を検査するために、コンピュータは自己診断プロセスを実行し、その後、調整値を適用し、その値を格納メモリバンクに保存する。自己診断の間に障害が検出された場合、保存した調整値を用いることができる。最後に、エンジンコンピュータは、自己診断結果をエンジン診断品質システムに通知する。
【００７３】
図７を参照すると、点火進角管理方式を最適化する方法が、燃料の分子構造のマーカに従う調整マップに基づいて記載されている。
したがって、この図は以下のステップに要約することができる。
【００７４】
−ステップ１：燃料の分子構造のマーカｃ１およびｃ２の算出（Ｃ）がセンサ（Ｆｓ）からエンジンに供給される。
−ステップ２：点火進角調整マップ（Ａ１，Ａ２，ＶＡ）の２つの軸Ａ１およびＡ２に従って、燃料の分子構造のマーカが予測される。
【００７５】
−ステップ３：調整表（Ａ１，Ａ２，ＶＡ）および燃料の座標ｃ１およびｃ２に従って、所定のポイントＣに対する点火進角調整値（ｖａ）が決定される。
−ステップ４：エンジン制御ユニットの点火進角管理モジュールは調整値（ｖａ）を用いて、進角設定の最適値を決定する。
【００７６】
−ステップ５：エンジン制御ユニットがアクチュエータを作動させる。
進角の調整を最適化する第１ステップ［１］は、燃料センサ（Ｆｓ）によって燃料の化学構造マーカ（ｃ１，ｃ２，・・・）を決定することからなる。
【００７７】
点火進角の調整を最適化する第２ステップ［２］は、相関表あるいは点火進角変動と燃料の分子構造との間の表における燃料の化学構造マーカ（ｃ１，ｃ２，・・・）の値を予測することにより、燃料の分子構造に従って最適進角調整値（ＶＡ）を決定することからなる。この例において、ｃ１とｃ２の交差点から求められる調整値は３％である［３］。
【００７８】
この値は点火進角の最終算出において回復され、調整は、点火進角制御方式の追加ステップ［Ｄ］において行われる。
エンジンコンピュータは点火進角値を３％分調整し、アクチュエータを新しい設定値に対応するように位置決めする。
【００７９】
いくつかの例によれば、点火進角は使用するマーカに従って以下のように最適化することができる。
マーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）は、燃料中に存在する飽和および線状開鎖炭素鎖の長さに関連する少なくとも１つの線形マーカを含み、上記マーカの値が増加すると点火が遅くなる。
【００８０】
マーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）は、燃料中に存在する飽和および線状開鎖炭素鎖の分岐数に関連する少なくとも１つの分岐マーカを含み、上記マーカの値が増加すると点火が早くなる。
【００８１】
マーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）は、燃料中に存在する飽和環状化合物に含まれる原子数に関連する少なくとも１つの環状マーカを含み、上記マーカの値が増加すると点火が遅くなる。
【００８２】
マーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）は、燃料中に存在する不飽和のオレフィン開鎖炭素鎖の数に関連する少なくとも１つの不飽和マーカを含み、上記マーカの値が増加すると点火が遅くなる。
【００８３】
マーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）は、燃料中に存在する芳香核を有する不飽和の環状化合物の数に関連する少なくとも１つの芳香マーカを含み、上記マーカの値が増加すると点火が早くなる。
【００８４】
マーカ（ｃ１，ｃ２，・・・，ｃｎ）は、燃料中に存在する酸化生成物の量に関連する少なくとも１つの酸素原子を含む分子数に関連付けられた少なくとも１つのマーカを含み、上記マーカの値が増加すると点火が早くなる。
【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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