(57)【要約】  本発明は、噴射形態として吸気管噴射と直接噴射とを有する内燃機関（１００）における、第１の分担率から第２の分担率への吸気管噴射と直接噴射との分担量を変更する方法に関し、各噴射形態によって内燃機関（１００）の各燃焼室（１０３）内に第２の分担率（Ａ’）に応じて供給すべき燃料量が求められ、各燃焼室（１０３）に対してそれぞれ１つの点火角（Δφ）が、内燃機関（１００）への少なくとも１つのトルク要求を考慮して求められ、求められた燃料量と、求められた点火角（Δφ）とが調整される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
噴射形態として吸気管噴射と直接噴射とを有する内燃機関（１００，２００）における、第１の分担率（Ａ）から第２の分担率（Ａ’）への前記吸気管噴射と前記直接噴射との分担量を変更する方法であって、
前記各噴射形態によって前記内燃機関（１００，２００）の各燃焼室（１０３）内に前記第２の分担率（Ａ’）に応じて供給すべき燃料量（ＭＳ’，ＭＤ’）を求め、
前記各燃焼室（１０３）に対してそれぞれ１つの点火角（Δφ）を、前記内燃機関（１００，２００）への少なくとも１つのトルク要求（Ｄ，Ｄ’）を考慮して求め、
前記求められた燃料量（ＭＳ’，ＭＤ’）と、前記求められた点火角（Δφ）とを調整する、方法。
【請求項２】
前記各燃焼室（１０３）に対して前記燃料量（ＭＳ’，ＭＤ’）及び／又は前記点火角（Δφ）を求めることは、個別に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記内燃機関への前記少なくとも１つのトルク要求として、前記分担量の変更前のトルク要求（Ｄ）及び／又は変更後のトルク要求（Ｄ’）が使用される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記分担量の前記変更前のトルク要求（Ｄ）と前記変更後のトルク要求（Ｄ’）とは、相互に最大で５％だけ偏差し、特に最大で２％だけ偏差している、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記点火角（Δφ）は、前記第２の分担率（Ａ’）を考慮して、純粋な吸気管噴射のための対応する点火角（ΔφＳ）と、純粋な直接噴射のための対応する点火角（ΔφＤ）との間で補間される、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記純粋な吸気管噴射のための前記点火角（ΔφＳ）と、前記純粋な直接噴射のための前記点火角（ΔφＤ）とは、テーブル又は特性マップに格納されている、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記各噴射形態によって前記内燃機関（１００，２００）の前記各燃焼室（１０３）内に前記第２の分担率（Ａ’）に応じて供給すべき前記燃料量（ＭＳ’，ＭＤ’）が求められる枠内において、前記燃料量（ＭＳ’，ＭＤ’）の適合が、前記内燃機関（１００，２００）への前記少なくとも１つのトルク要求（Ｄ，Ｄ’）を考慮して行われる、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
さらに、前記各燃焼室（１０３）に対する空気充填量が、前記内燃機関（１００，２００）への前記少なくとも１つのトルク要求（Ｄ，Ｄ’）を考慮して求められて調整される、請求項１乃至６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法を実施するように構成されている計算ユニット（１１５）。
【請求項１０】
コンピュータプログラムであって、当該コンピュータプログラムは、計算ユニット（１１５）で実行されるときに、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の方法を前記計算ユニット（１１５）に実行させる、コンピュータプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のコンピュータプログラムが記憶された機械可読記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、二種類の噴射形態を有する内燃機関における吸気管噴射と直接噴射との分担量を変更する方法、並びに、当該方法を実施するための計算ユニット及びコンピュータプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術
火花点火式エンジン（以下ガソリンエンジンとも称する）において、燃料噴射のために可能である方法には、吸気管噴射があり、この吸気管噴射には、ますます燃料直接噴射が取って代わりつつある。後者の方法は、燃焼室内への燃料分配の著しい改善につながり、ひいては、より少ない燃料消費のもとで、より良好な出力発生につながる。
【０００３】
さらに、吸気管噴射と直接噴射との組合せを備えたガソリンエンジン、いわゆるデュアルシステムも存在する。このことは、ますます、より厳しくなる排出要求又は排出限界値に照らしても有利である。なぜなら、吸気管噴射は、例えば、中間負荷領域において、直接噴射よりもより良好な排出値に結果的につながるからである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、ここでは様々な噴射形態における異なる出力発生により、二種類の噴射形態に対する分担量の変更の際には、内燃機関によって出力されるトルクに変動が生じる可能性があり、このことは、運転者にとって、例えば、出力の落ち込み又は出力の高まりに基づく振動の中で顕著な兆候として現れる可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
発明の開示
本発明によれば、独立請求項の特徴を有する、内燃機関における吸気管噴射と直接噴射との分担量を変更する方法、並びに、当該方法を実施するための計算ユニット及びコンピュータプログラムが提案される。好ましい構成は、従属請求項及び以下の明細書の対象である。
【０００６】
本発明の利点
本発明に係る方法は、噴射形態としての吸気管噴射と直接噴射とを有する内燃機関における、第１の分担率から第２の分担率への吸気管噴射と直接噴射との分担量を変更するために使用される。この目的のために、各噴射形態によって内燃機関の各燃焼室内に第２の分担率に応じて供給すべき燃料量が求められる。さらに、各燃焼室に対してそれぞれ１つの点火角が、内燃機関への少なくとも１つのトルク要求を考慮して求められ、求められた燃料量と、求められた点火角とが調整される。
【０００７】
二種類の噴射形態に対する分担量の変更の際の点火角の適合により、ここでは、変更後に生じるトルクに所期のように影響を及ぼすことができ、このトルクは、場合によっては点火角の適合によって変更することができる。このことは、点火角の変化が、各燃焼室内で発生するトルクの変化を引き起こすので可能である。それにより、例えば、全体として、即ち、二種類の噴射形態にわたって、分担量の変更の前後で同等の燃料量が達成され、内燃機関から出力されるトルクは全く変化しないか又はごく僅かしか変化しないことが認識可能である。点火角のこの適合がなければ、二種類の噴射形態における異なる出力発生に基づいて、通常は、著しく異なるトルクが生じるであろう。分担量の変更と同時に点火角の適合がなければ、所望の値へのトルクの適合は、事後的に行うことしかできないであろう。従って、所属する自動車の運転者は、本提案の方法のもとでは、様々な動作点において、走行快適性に係わる影響を全く感じられない。なお、同時に、例えば、分担量の変更によっても内燃機関の排出値及び燃料消費値の改善は達成可能である。
【０００８】
好ましくは、各燃焼室に対して燃料量及び／又は点火角を求めることは、個別に行われる。このようにして、内燃機関の可及的に均一な動作を達成することができる。なぜなら、燃焼室個別の点火角適合に基づいて、燃焼室個別のトルクが所要のトルクに対応するからである。
【０００９】
好ましくは、内燃機関への少なくとも１つのトルク要求として、分担量の変更前のトルク要求及び／又は変更後のトルク要求が使用される。このようにして、可及的に所望のトルクが内燃機関から出力され得る。
【００１０】
この場合、好適には、分担量の変更前のトルク要求と変更後のトルク要求とは、相互に最大で５％だけ偏差し、特に最大で２％だけ偏差している。特に好ましくは、分担量の変更前のトルク要求と変更後のトルク要求との間で偏差は出現しない。換言すれば、このようにして、トルク要求に関する一定の又は少なくともほぼ一定の動作点が、噴射形態に対する分担量の変更にもかかわらず実現される。従って、運転者にとって、分担量の変更は、例えば、排出値改善が達成されるにもかかわらず、全く感じられないか又は少なくともほとんど感じられない。
【００１１】
好ましくは、点火角は、第２の分担率を考慮して、純粋な吸気管噴射のための対応する点火角と、純粋な直接噴射のための対応する点火角との間で補間される。純粋な吸気管噴射のための点火角と、純粋な直接噴射のための点火角とは、好ましくはテーブル又は特性マップに、特に、様々なトルク要求及び／又は燃料量に対して、格納されていてもよい。ここで、二種類の噴射形態において、同等のトルク要求に対する点火角は、通常は異なっている点に留意すべきである。二種類の噴射形態のうちのどちらにおいて点火角がより進角されるかは、該当する内燃機関の型式と幾何形状とに依存し得る。従って、適切な補間により、混合モードのための、即ち、吸気管噴射と直接噴射との同時運転のための適した点火角を、非常に簡単に求めて調整することができる。
【００１２】
好ましくは、各噴射形態によって内燃機関の各燃焼室内に第２の分担率に応じて供給すべき燃料量が求められる枠内において、燃料量の適合が、内燃機関への少なくとも１つのトルク要求を考慮して行われる。このようにして、噴射形態の分担量の変更及びそれに伴って現れる各噴射形態に対する各燃料量の分担量の変更に基づく何らかのトルク差が、付加的な燃料の増加量又は減少量によっても考慮され得る。このことは、所望のトルクのさらにより良好な保持又は維持を可能にする。
【００１３】
好ましくは、さらに各燃焼室に対する空気充填量が、内燃機関への少なくとも１つのトルク要求を考慮して求められて調整される。このことも、所望のトルクのさらにより良好な保持又は維持を可能にする。なぜなら、供給された空気量を介して、燃焼及びひいては出力されるトルクが影響され得るからである。加えて、排出値もこのようにして改善することができる。
【００１４】
本発明に係る計算ユニット、例えば自動車の制御機器、特にエンジン制御機器は、特にプログラミング技術的に、本発明に係る方法を実施するように構成されている。
【００１５】
また、この方法をコンピュータプログラムの形態で実現することも好ましい。なぜなら、このことは、特に、実行すべき制御機器が、さらに別の課題にも使用され、それゆえ既存のものである場合には、特に低コストの要因となるからである。このコンピュータプログラムの提供に適したデータ担体は、特に、例えばハードディスク、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭ、ＤＶＤなどのような磁気的、光学的及び電気的メモリである。また、コンピュータネットワーク（インターネット、イントラネットなど）を介したプログラムのダウンロードも可能である。
【００１６】
本発明のさらなる利点及び構成は、明細書及び添付の図面から明らかになる。
【００１７】
本発明は、実施例に基づいて図面に概略的に示されており、以下においては、図面を参照して説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１ａ】本発明に係る方法のために用いることが可能な内燃機関を概略的に示した図。
【図１ｂ】本発明に係る方法のために用いることが可能な内燃機関を概略的に示した図。
【図２】本発明に係る方法のために用いることが可能な内燃機関のシリンダを概略的に示した図。
【図３】本発明に係る方法の好ましい実施形態におけるフローチャートを示した図。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
発明の実施形態
図１ａには、本発明に係る方法のために使用することができる内燃機関１００が概略的にかつ簡略化されて示されている。例示的に、この内燃機関１００は、４つの燃焼室１０３と、各燃焼室１０３に接続された吸気管１０６とを有する。
【００２０】
この場合、吸気管１０６は、各燃焼室１０３に対して、燃料インジェクタ１０７を有しており、この燃料インジェクタ１０７は、吸気管の各部分において、燃焼室の直前に配置されている。従って、これらの燃料インジェクタ１０７は、吸気管噴射に用いられる。さらに、各燃焼室１０３は、直接噴射用の燃料インジェクタ１１１を有している。
【００２１】
図１ｂには、本発明に係る方法のために使用することができるさらなる内燃機関２００が概略的にかつ簡略化されて示されている。例示的に、この内燃機関２００は、４つの燃焼室１０３と、各燃焼室１０３に接続された吸気管２０６とを有する。
【００２２】
吸気管２０６は、この場合、全ての燃焼室１０３に対して１つの共通の燃料インジェクタ２０７を有しており、この燃料インジェクタ２０７は、吸気管内において、例えば、ここでは図示されていないスロットルバルブの直後に配置されている。従って、第１の燃料インジェクタ２０７は、吸気管噴射に用いられる。さらに、各燃焼室１０３は、直接噴射用の燃料インジェクタ１１１を有している。
【００２３】
従って、図示の両内燃機関１００及び２００は、いわゆるデュアルシステム、即ち、吸気管噴射と直接噴射とを有している。相違点は、吸気管噴射の方式においてのみ存在する。例えば、図１ａに示されている吸気管噴射は、例えば高品質の内燃機関に使用することができるように、各燃焼室に対して個別の燃料調量を可能にするのに対して、図１ｂに示されている吸気管噴射は、その構造及びその駆動制御がより簡単である。図示の２つの内燃機関は、特に、ガソリンエンジンであり得る。
【００２４】
図２においては、内燃機関１００のシリンダ１０２は、概略的でかつ簡略化されているが、図１ａよりもより詳細に示されている。シリンダ１０２は燃焼室１０３を有し、この燃焼室１０３は、ピストン１０４の移動によって拡大又は縮小する。ピストンの位置は、例えば、ピストンがその最高位点（図面に関して）に達したいわゆる上死点（ＯＴ）に関して示すことができる。本願の内燃機関は、特に、ガソリンエンジンであり得る。
【００２５】
シリンダ１０２は、燃焼室１０３内に空気又は燃料空気混合気を供給するための吸気バルブ１０５を有している。空気は、空気供給システムの一部としての吸気管１０６を介して供給され、この吸気管１０６には燃料インジェクタ１０７が存在している。吸入された空気は、吸気バルブ１０５を介してシリンダ１０２の燃焼室１０３内に供給される。空気供給システム内のスロットルバルブ１１２は、シリンダ１０２内への所要の空気質量流量の調整のために使用される。例えば、ホットフィルム式空気質量流量計の形態の空気質量流量計１２０を用いて、吸気管１０６を通して燃焼室１０３内に供給すべき空気量が求められ得る。
【００２６】
内燃機関は、吸気管噴射の中で動作させることができる。燃料インジェクタ１０７を用いて、この吸気管噴射の中で燃料が吸気管１０６内に噴射され、それによって、そこで空気燃料混合気が形成され、この混合気は、吸気バルブ１０５を介してシリンダ１０２の燃焼室１０３内に供給される。
【００２７】
内燃機関は、直接噴射の中で動作させることもできる。この目的のために、燃料インジェクタ１１１は、燃料を直接燃焼室１０３内に噴射するために、シリンダ１０２に設けられている。この直接噴射においては、燃焼に必要な空気燃料混合気がシリンダ１０２の燃焼室１０３内で直接形成される。
【００２８】
さらに、シリンダ１０２は、燃焼室１０３内で燃焼を開始させる火花を生成するために、点火装置１１０を備えている。燃焼室内で混合気の点火が行われる点火角、即ち、クランクシャフト１３０の角度は、例えば、図示の角度Δφで示すことができる。値Δφ＝０°は、この場合、上死点に相当し、次いで、点火角は、例えば、上死点後に存在し得る。４サイクル内燃機関においては、２つの上死点が存在することに留意すべきであり、その場合は、それぞれ２つ目のそのような上死点（ＺＯＴ）の近傍においてのみ、点火過程が行われる。
【００２９】
燃焼排ガスは、燃焼後にシリンダ１０２から排気管１０８を介して排出される。この排出は、同様にシリンダ１０２に配置された排気バルブ１０９の開口度に依存する。これらの吸排気バルブ１０５，１０９は、内燃機関１００の４サイクル動作を公知の方法で実行するために開閉される。
【００３０】
内燃機関１００は、直接噴射、吸気管噴射、又は、混合モードで動作させることができる。このことは、現在の動作点に依存した、内燃機関１００を動作させるためのそれぞれ最適な運転方式の選択を可能にする。そのため、内燃機関１００は、例えば、自身が低回転数及び低負荷で動作しているときには吸気管噴射モードで動作することができ、自身が高回転数及び高負荷で動作しているときには直接噴射モードで動作することができる。しかしながら、内燃機関１００を、燃焼室１０３に供給される燃料量が吸気管噴射と直接噴射とに分担されて供給される混合モードで、広い動作範囲にわたって動作させることには意味がある。
【００３１】
さらに、制御機器１１５として構成された計算ユニットが、内燃機関１００の制御のために設けられている。この制御機器１１５は、内燃機関１００を、直接噴射、吸気管噴射又は混合モードで動作させることができる。さらに、この制御機器１１５は、空気質量流量計１２０からの値を検出することもできる。
【００３２】
図２を参照してより詳細に説明した内燃機関１００の機能方法は、全ての燃焼室又はシリンダに対して１つの共通の燃料インジェクタしか設けられていない点のみが相違点である図１ｂによる内燃機関２００にも移行させることが可能である。従って、吸気管噴射又は混合モードのもとでは、吸気管内の唯１つの燃料インジェクタが駆動制御される。
【００３３】
図３には、本発明に係る方法の好ましい実施形態におけるフローチャートが概略的に示されている。ここでは、吸気管噴射と直接噴射との噴射形態に対する分担量は、第１の分担率Ａから第２の分担率Ａ’に変更されるべきである。
【００３４】
この分担量の変更の際には、さらに、変更前のトルク要求Ｄ及び変更後のトルク要求Ｄ’も考慮されるべきである。特に、これらの２つのトルク要件は同等であっても、即ち、Ｄ＝Ｄ’であってもよい。このことは、分担量の変更が、一定の動作点のもとで、トルク要求又はトルク出力に関して行われるべきであることを意味する。このことは、例えば、所属する自動車の運転者が、分担量の変更を、全く感じられないか又は少なくともできるだけ僅かしか感じられないようにするために望ましいものであってもよい。
【００３５】
２つの分担率Ａ及びＡ’には、吸気管噴射又は直接噴射における各分担量に対するそれぞれの燃料量ＭＳ及びＭＤ又はＭＳ’及びＭＤ’が対応している。最も簡単なケースにおいては、分担量の変更前後のそれぞれの総燃料量は、同等まま維持され得る。即ち、ＭＳ＋ＭＤ＝ＭＳ’＋ＭＤ’である。しかしながら、例えば、変更後の燃料量ＭＳ’及びＭＤ’の付加的適合も考えられる。
【００３６】
さらに、分担量の変更の際のトルク要件を考慮することができる。この場合は、特性マップに、例えば、純粋な吸気管噴射と純粋な直接噴射のための様々なトルク要件に対応する点火角が格納されていてもよい。即ち、そのため、例えば、トルク要求Ｄ’に対して、純粋な吸気管噴射のための点火角ΔφＳと、純粋な直接噴射のための点火角ΔφＤとが格納されてもよい。
【００３７】
ここにおいて、これらの２つの点火角ΔφＳ及びΔφＤからは、第２の分担率Ａ’に依存して、調整すべき点火角Δφを求めることができる。この場合、この点火角Δφは、例えば、２つの点火角ΔφＳ及びΔφＤとの間の補間、特に線形補間の枠内で求めることができる。その際、これらの点火角も、それぞれの燃料量も、各燃焼室に対して個別に求められるべきである。特に、点火角の場合においては、個々の燃焼室の点火時期が、内燃機関のクランクシャフトへの各ピストンの関係付けに基づいて相互にずれている点に留意すべきである。
【００３８】
従って、二種類の噴射形態に対する分担量の変更の中で、上述したように求められた新しい燃料量と、新しい点火角とが調整され得る。点火角の考慮により、変更の後で内燃機関から出力されるトルクが、変更前に比べて、全く変化しないか又は少なくともごく僅かしか変化しないことが達成され得る。しかしながら、状況に応じて、トルクの所期の変更も達成することができる。
【００３９】
エンジン制御機器におけるこの方法の実現は、例えば、使用されるソフトウェアにおいて、切り替え要求、即ち、噴射形態の分担量の所望の変更を示すか、又は、そのような切り替え要求に応じてその値を変更する、状態変数が定義されるように行うことが可能である。次いで、この状態変数により、新たな燃料量を求めることも、新たな点火角を求めることも、トリガすることができる。このことは、提案された方法の特に簡単でかつ迅速な実現を可能にする。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
2019533111.tif 000004
【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年5月24日(2019.5.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料噴射形態として吸気管噴射と直接噴射とを有する内燃機関（１００，２００）における、第１の分担率（Ａ）から第２の分担率（Ａ’）への前記吸気管噴射と前記直接噴射との分担量を変更する方法であって、
前記各燃料噴射形態によって前記内燃機関（１００，２００）の各燃焼室（１０３）内に前記第２の分担率（Ａ’）に応じて供給すべき燃料量（ＭＳ’，ＭＤ’）を求め、
前記各燃焼室（１０３）に対してそれぞれ１つの点火角（Δφ）を、前記内燃機関（１００，２００）への少なくとも１つのトルク要求（Ｄ，Ｄ’）に基づいて求め、
前記求められた燃料量（ＭＳ’，ＭＤ’）と、前記求められた点火角（Δφ）とを調整する、方法。
【請求項２】
前記各燃焼室（１０３）に対して前記燃料量（ＭＳ’，ＭＤ’）及び／又は前記点火角（Δφ）を求めることは、個別に行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記内燃機関への前記少なくとも１つのトルク要求として、前記分担量の変更前のトルク要求（Ｄ）及び／又は変更後のトルク要求（Ｄ’）が使用される、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
前記分担量の前記変更前のトルク要求（Ｄ）と前記変更後のトルク要求（Ｄ’）とは、相互に最大で５％だけ偏差している、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記分担量の前記変更前のトルク要求（Ｄ）と前記変更後のトルク要求（Ｄ’）とは、相互に最大で２％だけ偏差している、請求項３に記載の方法。
【請求項６】
前記点火角（Δφ）は、前記第２の分担率（Ａ’）に基づいて、純粋な吸気管噴射のための対応する点火角（ΔφＳ）と、純粋な直接噴射のための対応する点火角（ΔφＤ）との間で補間される、請求項１乃至５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記純粋な吸気管噴射のための前記対応する点火角（ΔφＳ）の値と、前記純粋な直接噴射のための前記対応する点火角（ΔφＤ）の値とは、テーブル又は特性マップに格納されている、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記各燃料噴射形態によって前記内燃機関（１００，２００）の前記各燃焼室（１０３）内に前記第２の分担率（Ａ’）に応じて供給すべき前記燃料量（ＭＳ’，ＭＤ’）が求められる枠内において、前記燃料量（ＭＳ’，ＭＤ’）の調整が、前記内燃機関（１００，２００）への前記少なくとも１つのトルク要求（Ｄ，Ｄ’）に基づいて行われる、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
さらに、前記各燃焼室（１０３）に対する空気充填量が、前記内燃機関（１００，２００）への前記少なくとも１つのトルク要求（Ｄ，Ｄ’）に基づいて求められて調整される、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
コンピュータプログラムであって、当該コンピュータプログラムは、計算ユニット（１１５）で実行されるときに、請求項１乃至９のいずれか一項に記載の方法を前記計算ユニット（１１５）に実施させるために構成されている、コンピュータプログラム。
【請求項１１】
請求項１０に記載のコンピュータプログラムを実行するように構成されている計算ユニット（１１５）。
【請求項１２】
請求項１０に記載のコンピュータプログラムが記憶された機械可読記憶媒体。
【国際調査報告】
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2019533111.tif 000010
2019533111.tif 000011
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