(57)【要約】  本発明は、いずれの場合も、気筒（１４〜１９）の一群（１２、１３）に割り当てられる少なくとも２本の吸気管マニホルド（２０、２１）のある内燃機関（１１）を作動させるためのユニット（１０）を有し、前記各吸気管マニホルド（２０、２１）における吸気管圧力（ｐ１、ｐ２）を調節するための少なくとも１つの独立して調節可能なスロットル要素（２２、２３）が前記吸気管マニホルド（２０、２１）の各々に割り当てられる装置からなる。本発明により、少なくとも１つの動作様式で吸気管圧力（ｐ１、ｐ２）を合わせるために、この装置が少なくとも１つの均圧手段（２４）を備えることが提案される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１１）を作動させるためのユニット（１０）であって、前記ユニット（１０）は気筒（１４〜１９）の一群（１２、１３）に割り当てられる少なくとも２本の吸気管路（２０、２１）を有し、前記各吸気管路（２０、２１）の吸気管圧力（ｐ１、ｐ２）を調節するために、少なくとも１つの独立して調節可能なスロットル要素（２２、２３）が前記吸気管路（２０、２１）にそれぞれ割り当てられる装置であって、
少なくとも１つの動作モードにおいて、前記吸気管圧力（ｐ１、ｐ２）を調整するために少なくとも１つの均圧手段（２４）が割り当てられることを特徴とする装置。
【請求項２】
前記均圧手段（２４）が少なくとも２本の前記吸気管路（２０、２１）間の均圧口であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記均圧手段（２４）は、その均圧手段（２４）を開閉するための制御可能な閉鎖弁（２５）を有することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の装置。
【請求項４】
前記気筒（１４〜１９）の前記群（１２、１３）の内の少なくとも１つが休止できるように設計されることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の装置。
【請求項５】
前記吸気管圧力（ｐ１、ｐ２）を昇圧するための１つの独立した過給装置（２６、２７）が少なくとも２本の前記吸気管路（２０、２１）に割り当てられることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
両吸気管路（２０、２１）の前記吸気管圧力（ｐ１、ｐ２）が前記スロットル要素（２２、２３）によって極度に絞られ、前記気筒（１４〜１９）の両群（１２、１３）が同一負荷で動作されると、前記均圧手段（２４）を開くことで前記吸気管路（２０、２１）間に均圧をもたらすための前記ユニット（１０）が設けられることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記内燃機関（１１）の負荷要求がしきい値（２８）を超えると、前記均圧手段（２４）を開くことで前記吸気管路（２０、２１）間に均圧をもたらすように、前記ユニット（１０）が設けられることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
気筒（１４〜１９）の少なくとも２つの前記群（１２、１３）が等しい動作状態になると、前記均圧手段（２４）を開くことで前記吸気管路（２０、２１）間に均圧をもたらすための前記ユニット（１０）が設けられることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
気筒（１４〜１９）の一群（１２、１３）に割り当てられる少なくとも２本の吸気管路（２０、２１）を有する内燃機関（１１）を作動させるための方法であって、前記各吸気管路（２０、２１）の吸気管圧力（ｐ１、ｐ２）を調節するために、少なくとも１つの独立して調節可能なスロットル要素（２２、２３）が前記吸気管路（２０、２１）のそれぞれに割り当てられる方法であって、
少なくとも１つの動作モードにおいて、前記吸気管圧力（ｐ１、ｐ２）を調整するために少なくとも１つの均圧手段（２４）が開かれることを特徴とする方法。
【請求項１０】
前記気筒（１４〜１９）の少なくとも２つの前記群（１２、１３）が同一負荷で動作されると、少なくとも２つの前記吸気管路（２０、２１）間に均圧をもたらすために前記均圧手段（２４）が開かれることを特徴とする請求項９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段による内燃機関を作動させるためのユニットを有する装置と、請求項９の前段による内燃機関を作動させるための方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、いずれの場合も、気筒の一群に割り当てられる少なくとも２本の吸気管路のある内燃機関を作動させるためのユニットを有する装置を開示する。吸気管路の各々は、各吸気管路の吸気管圧力を調節するため、少なくとも１つの独立して調節可能なスロットル要素が割り当てられる。
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０１  ４８  ３４７  Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明は、特に、吸気管圧力間で意図せずして差を生じさせない汎用装置を提供するという目的に基づくものである。本発明は、さらに、スロットル要素の公差と吸気管路の差とが、少なくとも一部の動作様式において均等化され得る汎用装置を提供するという目的に基づくものでもある。本目的は、いずれの場合も、特に独立請求項の特徴によって達成され、本発明のさらなる実施態様により近い形態は、従属請求項から推測が可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、いずれの場合も、気筒の一群に割り当てられる少なくとも２本の吸気管路のある内燃機関を作動させるためのユニットを有し、各吸気管路の吸気管圧力を調節するための少なくとも１つの独立して調節可能なスロットル要素が吸気管路の各々に割り当てられる装置からなる。
【０００６】
少なくとも１つの動作様式で吸気管圧力を調整するために、この装置が少なくとも１つの均圧手段を備えることが提案される。このようにして、所望の場合、この作動様式での吸気管路間に均圧をもたらすことが可能になる。例えば、スロットル要素における公差から、あるいは非対称的な給気状態から生じる可能性のある差圧を均圧によって避けることができる。
【０００７】
本発明による装置は、原則として、当業者にとって便宜的なものと考えられるいかなる内燃機関に関連しても用いることができるが、改善される動作の滑らかさの結果として快適さが得られることは、特に、自動車エンジンに関して明らかに認識することができる。
【０００８】
吸気管路に割り当てられる気筒の群は、当業者にとって便宜的なものと考えられるいかなる気筒数でも備えることができる。動作が滑らかになるため、群を構成するために組み合わされる内燃機関の作動サイクルにわたって点火時間が均一に分配される３つ以上の気筒では特に有利である。一群の気筒は１つのシリンダバンク上に設けることができるか、さらに２つのシリンダバンク上に分配することもできる。
【０００９】
均圧手段が少なくとも２本の吸気管路間の均圧口として実施される場合、直接高速均圧を行うことが可能になる。均圧は、均圧手段を開閉するための制御可能な閉鎖弁によって、特定の段階において目標を定める方式で可能にされるか、または防ぐことができる。原則として、本発明の実施は、均圧が調整回路によって間接的に行われる場合も想定することができる。
【００１０】
気筒群のうちの少なくとも一群が休止できる場合、本発明による均圧手段によって、休止可能な気筒の利点を全負荷機関動作における対称負荷と組み合わせることが可能になる。しかしながら、原則として、複数の独立した吸気管路とスロットル要素とを有し、休止可能な群を備えない自動車エンジンも想定可能である。
【００１１】
いずれの場合も、吸気管圧力の昇圧のために前記タイプの、独立した１つの過給装置が少なくとも２つの吸気管路に割り当てられれば、過給装置間の差すなわち公差により生じる吸気管圧力の差は、本発明による均圧手段により防ぐことができる。特に、過給装置として、圧縮機またはターボ過給機を想定する。
【００１２】
両吸気管路の吸気管圧力がスロットル要素によって極端に絞られ、気筒の両群が同一負荷で動作される場合、均圧手段を開くことで吸気管路間に均圧をもたらすためのユニットが設けられれば、均圧手段によってスロットル要素の公差が有利に均等化できる。この文脈において、「設けられる」は、「設計される」ということと「備える」ということを意味すると理解されるべきである。「スロットル要素の１つによって極端に絞られる」ということは、吸気管圧力が全機関負荷の３０％未満の負荷に対応する値の範囲内になるときの吸気管圧力を示すことが意図される。
【００１３】
均圧手段を開くことで吸気管路間に均圧をもたらすためのユニットが設けられる場合、内燃機関の負荷要求がしきい値を超えると、さらなる利点を得ることができる。このようにして、特に、内燃機関の全負荷近くで生じる吸気の空気経路間の差が均等化できる。
【００１４】
気筒の少なくとも２つの群が等しい動作状態になると、均圧手段を開くことで吸気管路間に均圧をもたらすためのユニットが設けられれば、望ましくない差圧を確実に防ぐことができる。ここで、「等しい動作状態」とは、特に、吸気管路に接続される気筒の群が等しいトルクを生じる動作様式、あるいは吸気管路で等しい圧力レベルが必要とされる動作様式を示すことが意図される。気筒の２つの群が位相オフセット方式で作動される場合に、気筒チャージの受動的増加のために２つの吸気系統または吸気管路の圧力波を用いることができるようにすることが、等しい動作状態で、特に、全負荷下でさらに可能になる。その後、吸気管位置合わせが全負荷下で可能になる。
【００１５】
本発明は、さらに、いずれの場合も、気筒の一群に割り当てられる少なくとも２本の吸気管路を有する内燃機関を作動させ、吸気管路の各々が各吸気管路の吸気管圧力を調節するための少なくとも１つの独立して調節可能なスロットル要素に割り当てられる方法からなる。
【００１６】
少なくとも１つの動作様式において、吸気管圧力を調整するために、少なくとも１つの均圧手段が開かれることが提案される。このようにして、対応する動作様式で吸気管間に生じる望ましくない差圧を防ぐことが可能になる。
【００１７】
本発明による方法の１つの改良において、気筒の少なくとも２つの群が同一負荷で動作する場合、少なくとも２本の吸気管路間に均圧をもたらすために均圧手段が開かれることが提案される。
【００１８】
以下に示す図面の説明からさらなる利点を推測できる。図面は本発明の代表的な実施形態を示す。明細書および特許請求の範囲は、組み合せた多数の特性を含む。当業者はまた、便宜上、特徴を個々に考慮し、さらに有意義な組み合せを行うために、これらの特徴を組み合わせるであろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
図１は、ターボ過給機として実施される２つの過給装置２６、２７をもつ６気筒自動車エンジンとして実施される内燃機関１１を示す。過給装置２６、２７は２つの吸気管２９、３０のチャージ圧力を周囲空気圧よりも高くする。吸気は、いずれの場合も、吸気管２９、３０内に配置される１つの弁３１、３２を通って流れ、空気質量センサ３３を通り、２つのシリンダバンク３４、３５間で鏡対称に配置される２本の並列吸気管路２０、２１のうちの１つに入る。弁３１、３２は、例えば逆止弁または切換え可能弁として、当業者にとって便宜的と考えられる方式で実施できる。
【００２０】
吸気管路２０、２１の入口領域に、いずれの場合も、別個の、独立して制御可能な１つのスロットル要素２２、２３、具体的にはスロットル弁が配置される。
【００２１】
制御調整ユニットとして実施されるプログラム可能ユニット１０は内燃機関１１を作動させるように機能し、内燃機関１１を備える自動車の（ここでは明示的に示されていない）ＣＡＮバスに接続される。さらに、ユニット１０は、スロットル要素２２、２３と閉鎖弁２５とを制御するための（ここでは明示的に示されていない）アクチュエータに、制御線によって接続される。
【００２２】
シリンダバンク３４は、シリンダ１４〜１６の第１群１２を形成する３つの気筒１４〜１６を備え、第２のシリンダバンク３５は、気筒１７〜１９の第２群１３を形成するさらに３つの気筒１７〜１９を備える。気筒１４〜１６の第１群１２は第１吸気管路２１に接続され、気筒１７〜１９の第２群１３は第２吸気管路２０に接続される。
【００２３】
気筒１４〜１６，１７〜１９の両群１２、１３はユニット１０により起動および休止できる。群１２、１３を休止するために、ユニット１０は、（ここでは明示的に示されていない）作動要素によってゼロまで休止される群１２、１３の気筒１４〜１６、１７〜１９の入口弁および出口弁の弁リフトを設定し、対応する群１２、１３の気筒１４〜１６、１７〜１９に接続される吸気管路２０、２１のスロットル要素２２、２３を閉鎖する。弁３１、３２は、休止された群１２、１３に割り当てられる過給装置２６、２７内への各吸気管２９、３０を通るリターンフローを防ぐ。
【００２４】
２本の吸気管路２０、２１間に、吸気管路２０、２１内の吸気管圧力ｐ１、ｐ２を調整するための均圧口として実施される均圧手段２４が形成される。均圧手段２４は、ユニット１０で制御できる閉鎖弁２５によって開閉できる。吸気管圧力ｐ１、ｐ２は過給装置２６、２７の作動と、スロットル要素２２、２３のスロットル作用とで決まる。閉鎖弁２５と、そのために均圧手段２４とが開かれれば、吸気管圧力ｐ１、ｐ２の値が即座に調整される一方、閉鎖弁２５が閉じられれば吸気管圧力ｐ１、ｐ２の値が異なることもありうる。
【００２５】
吸気管圧力ｐ１、ｐ２が異なれば、異なる混合量が２つの群１２、１３の気筒１４〜１９内に流れ込むため、２つのシリンダバンク３４、３５は内燃機関１１の全トルクに対して異なるトルクで寄与する。トルク寄与率はスロットル要素２２、２３の位置によって、具体的には自動車の運転者が設定できるスロットルペダル角度の関数としてユニット１０により決まる。吸気管圧力ｐ１、ｐ２は気筒１４〜１９のチャージ量を決める。
【００２６】
図３は、内燃機関１１の異なる負荷範囲３６〜３８を示して平均有効圧ｐに対して有効消費量ｂｅをプロットしたグラフを示す。横軸にプロットされる平均有効圧ｐは、すべての損失を減じた後の内燃機関１１により生成されるトルクに比例する。点線は気筒の休止のない場合の消費量ｂｅを示し、実線は気筒の休止のない場合の消費量ｂｅのプロファイルを示し、ここでは、ヒステリシス範囲４４において、上昇負荷要求中のプロファイルが破線によって示される。アイドル動作において、ユニット１０は気筒１４〜１９の２つの群１２、１３を対称的に、すなわち、等しいスロットル弁通常位置で、かつ均圧手段２４の開かれた状態で動作する。
【００２７】
第１負荷範囲３６において、ユニット１０は気筒１４〜１９の群１２、１３のうちの１つを休止させ、いずれの場合も、気筒１４〜１９の他の群により全ての要求トルクを発生させる。したがって、均圧手段２４は第１負荷範囲３６で閉じられたままでなければならない。群１２、１３のうちのいずれが休止されるかは、気筒の休止段階の開始時に、いずれの場合も、交互アルゴリズムにしたがって、ユニット１０により決められる。
【００２８】
比較的高い値となる負荷要求が低負荷範囲の回転速度依存休止負荷しきい値４０に達すると、ユニット１０は２つのシリンダバンク３４、３５のうちの第２のシリンダバンクを作動させる。このため、両吸気管路２０、２１に正しい圧力比を直接もたらすために、ユニット１０が均圧手段２４の閉鎖弁２５を開け、これにより、以前に休止された気筒１４〜１９の群１２、１３を作動させる際の不快で顕著な急動を防ぐ。
【００２９】
比較的低い値となる負荷要求が回転速度依存休止負荷しきい値４３に達すると、ユニット１０は２つのシリンダバンク３４、３５のうちの１つを休止させる。消費量は、ここでは、図３で示される破線に沿って変化する。休止負荷しきい値４３と、常に休止負荷しきい値４３未満になる作動負荷しきい値４０との間に、ヒステリシス領域４４が設けられ、これにより振動切換えが避けられる。
【００３０】
休止負荷しきい値４３と作動負荷しきい値４０とはユニット１０のメモリユニットに回転速度依存特性曲線として保存される。
【００３１】
第２負荷範囲３７において、ユニット１０は、一定の最適消費トルクの第１負荷範囲３６内で作動状態になる気筒１４〜１９の群１２、１３を動作させ、いずれの場合も、気筒１４〜１９の他の可変群１２、１３により最適消費トルクと要求公称トルクとの間にトルク差を生じさせる。第２負荷範囲３７でも、均圧手段２４は閉鎖されたままである。
【００３２】
第１負荷範囲３６から第２負荷範囲３７までの移行時に空気質量センサ３３によって測定される空気質量は、たとえば、点火角やカム軸位置などの他の全ての燃焼関連特性変数とともに設定点変数として保存される。ユニット１０は、空気質量センサ３３により測定される空気質量と保存される設定点質量との間に差をもたらすことで第２負荷範囲３７における気筒１４〜１９の可変群１２、１３に供給される空気質量を決める。
【００３３】
本発明の代替実施形態において、吸気管２９、３０は、初めに合流されることなく吸気管路２０、２１内に誘導され、いずれの場合も、別個の空気質量測定値をもつ。
【００３４】
第３負荷範囲３８において、ユニット１０は、両群１２、１３を等しく、均圧手段２４を開いた状態で動作させ、その結果、しきい値２８を超える負荷要求があった場合に常に均圧をもたらす。第２負荷範囲３７と第３負荷範囲３８との間の移行領域において、吸気管圧力ｐ１、ｐ２はスロットル要素２２、２３によって極端に絞られる。
【００３５】
したがって、スロットル要素２２、２３の公差により生じる可能性のある差圧は、第３負荷範囲３８内にある負荷要求で特徴づけられる動作様式で均圧手段２４によって均等化される。第３負荷範囲３８の１つの端領域において、均圧手段２４は、過給装置２６、２７の差および／または空気誘導公差の差により生じる２つの吸気管路２０、２１の状態間の差を主に均等化する。
【００３６】
第１負荷範囲３６を第２負荷範囲３７から分離する第１切換えポイント４１はユニット１０のメモリユニットに回転速度依存特性曲線として保存される。
【００３７】
第２負荷範囲３７を第３負荷範囲３８から分離する第２切換えポイントは、同様に、回転速度の関数として、さらに特性曲線で保存され、本発明のさらなる実施形態において、第２切換えポイントにおいて吸気管圧力ｐ１、ｐ２またはスロットル要素２２、２３の位置が同じ値をもつように第２切換えポイントをユニット１０によって決めることも可能である。したがって、第２負荷範囲３７と第３負荷範囲３８との間の第２切換えポイントは内燃機関１１の負荷要求のしきい値２８をもたらす。
【００３８】
全負荷の領域において、閉鎖弁２５を開閉することで、吸気管路２０、２１の系統における共鳴励起に影響を与えることができ、その結果、気筒チャージがさらに改善できる。したがって、均圧手段２４は、特に、全負荷下での吸気管位置合わせにも用いることができる。
【００３９】
図２は、２つのスロットル要素２２、２３と２本の吸気管路２０、２１とをもつ代替内燃機関１１を示す。図１で示される内燃機関１１と比較すると、図２の内燃機関１１は過給装置や切換え可能弁または逆止弁をもたない。図１の特性とかなり類似しており、そのため同一の符号の与えられる残りの特性に関しては、図１に関する記載を参照することができる。図２における非チャージ内燃機関１１において、均圧手段２４は、異なる吸気経路または吸気抵抗によって発生しうる吸気管圧力差を均等化するように機能する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】２本の吸気管路を有し、２つの過給装置を有する内燃機関を示す。
【図２】２本の吸気管路を有し、過給装置を有しない代替内燃機関を示す。
【図３】図１および図２に示す内燃機関の、平均有効圧に対する有効消費量の依存性を説明するグラフを示す。
【符号の説明】
【００４１】
１０  ユニット
１１  内燃機関
１２  群
１３  群
１４  気筒
１５  気筒
１６  気筒
１７  気筒
１８  気筒
１９  気筒
２０  吸気管路
２１  吸気管路
２２  スロットル要素
２３  スロットル要素
２４  均圧手段
２５  閉鎖弁
２６  過給装置
２７  過給装置
２８  しきい値
２９  吸気管
３０  吸気管
３１  弁
３２  弁
３３  空気質量センサ
３４  シリンダバンク
３５  シリンダバンク
３６  負荷範囲
３７  負荷範囲
３８  負荷範囲
４０  起動負荷しきい値
４１  切替えポイント
４３  休止負荷しきい値
４４  ヒステリシス範囲
ｐ１  吸気管圧力
ｐ２  吸気管圧力
ｂｅ  消費量
ｐ  平均圧
【図１】
2009503313.tif 000003
【図２】
2009503313.tif 000004
【図３】
2009503313.tif 000005
【国際調査報告】
2009503313.tif 000006
2009503313.tif 000007
2009503313.tif 000008
2009503313.tif 000009
2009503313.tif 000010
2009503313.tif 000011