(57)【要約】  内燃機関を制御するために、それぞれのシリンダに供給される供給すべき燃料量が負荷量に依存して検出される。一度だけ調量すべき付加燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）が、３元触媒機の下流側に配置された後触媒酸素センサの測定信号（ＭＳ）が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合、測定信号（ＭＳ）の経過に依存して検出される。一度だけ低減される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）が、測定信号（ＭＳ）が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合、測定信号（ＭＳ）の経過に依存して検出される。補正された調量すべき燃料量が、供給すべき燃料量から一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）を減算した値、ないしは一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）を加算した値に依存して検出される。噴射弁を制御するための調整信号が、補正された供給すべき燃料量に依存して形成される。
2007537381.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の制御方法であって、該内燃機関はインテークマニホールド（１）と、３元触媒機（２２）を備える排ガス管（４）と、少なくとも１つのシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）を有し、
該シリンダはガス入口弁（１４）の位置に依存してインテークマニホールド（１）と連通し、ガス出口弁（１５）の位置に依存して排ガス管（４）と連通し、
さらにシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）に配属された噴射弁（１９）と、後触媒酸素センサ（３７）を有し、
前記噴射弁は燃料を調量し、前記後触媒酸素センサは３元触媒機（２２）の下流側で排ガス管（４）に配置されている形式の方法において、
・それぞれのシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）に供給すべき燃料量（ＭＦＦ）を負荷量に依存して検出し、
・後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の経過に依存して一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）を検出し、
・補正された供給すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＣＯＲ）を、供給すべき燃料量（ＭＦＦ）と一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）に依存して検出し、
・噴射弁（１９）を制御するための調整信号を、補正された供給すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＣＯＲ）に依存して形成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、
後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が所定の第１閾値（ＴＨＤ１）を上回る場合、一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）を検出する方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法において、
一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）は、３元触媒機（２２）に蓄積可能な酸素の約５０％が、一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）の調量後に残るように設定される方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項記載の方法において、
一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）は、３元触媒機（２２）の瞬時酸素蓄積容量の推定値（ＯＳＣ）に依存して検出される方法。
【請求項５】
請求項１から４までのいずれか一項記載の方法において、
一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）は、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の勾配（ＧＲＡＤ＿ＭＳ）に依存して検出される方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項記載の方法において、
一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）は、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である間に、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の最小値（ＭＩＮ＿ＭＳ）に依存して検出される方法。
【請求項７】
内燃機関の制御方法であって、該内燃機関はインテークマニホールド（１）と、３元触媒機（２２）を備える排ガス管（４）と、少なくとも１つのシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）を有し、
該シリンダはガス入口弁（１４）の位置に依存してインテークマニホールド（１）と連通し、ガス出口弁（１５）の位置に依存して排ガス管（４）と連通し、
さらにシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）に配属された噴射弁（１９）と、後触媒酸素センサ（３７）を有し、
前記噴射弁は燃料を調量し、前記後触媒酸素センサは３元触媒機（２２）の下流側で排ガス管（４）に配置されている形式の方法において、
・後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の経過に依存して一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）を検出し、
・補正された供給すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＣＯＲ）を、供給すべき燃料量（ＭＦＦ）から一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）を減算した値に依存して検出し、
・噴射弁（１９）を制御するための調整信号を、補正された供給すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＣＯＲ）に依存して形成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７記載の方法であって、
後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が所定の第２閾値（ＴＨＤ２）を上回る場合、一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）を検出する方法。
【請求項９】
請求項７または８記載の方法であって、
一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）は、３元触媒機（２２）に蓄積可能な酸素の約５０％が、燃料量が一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）に相応して減少して調量された後に残るように設定される方法。
【請求項１０】
請求項７から９までのいずれか一項記載の方法であって、
一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）は、３元触媒機の瞬時酸素蓄積容量の推定値（ＯＳＣ）に依存して検出される方法。
【請求項１１】
請求項７から１０までのいずれか一項記載の方法であって、
一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）は、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の勾配（ＧＲＡＤ＿ＭＳ）に依存して検出される方法。
【請求項１２】
請求項７から１１までのいずれか一項記載の方法であって、
一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）は、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である間に、測定信号（ＭＳ）の最大値（ＭＡＸ＿ＭＳ）に依存して検出される方法。
【請求項１３】
内燃機関の制御装置であって、該内燃機関はインテークマニホールド（１）と、３元触媒機（２２）を備える排ガス管（４）と、少なくとも１つのシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）を有し、
該シリンダはガス入口弁（１４）の位置に依存してインテークマニホールド（１）と連通し、ガス出口弁（１５）の位置に依存して排ガス管（４）と連通し、
さらにシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）に配属された噴射弁（１９）と、後触媒酸素センサ（３７）を有し、
前記噴射弁は燃料を調量し、前記後触媒酸素センサは３元触媒機（２２）の下流側で排ガス管（４）に配置されており、
当該制御装置は、
・それぞれのシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）に供給すべき燃料量（ＭＦＦ）を負荷量に依存して検出する手段と、
・後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の経過に依存して一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）を検出する手段と、
・補正された供給すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＣＯＲ）を、供給すべき燃料量（ＭＦＦ）と一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）に依存して検出する手段と、
・噴射弁（１９）を制御するための調整信号を、補正された供給すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＣＯＲ）に依存して形成する手段と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項１４】
内燃機関の制御装置であって、該内燃機関はインテークマニホールド（１）と、３元触媒機（２２）を備える排ガス管（４）と、少なくとも１つのシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）を有し、
該シリンダはガス入口弁（１４）の位置に依存してインテークマニホールド（１）と連通し、ガス出口弁（１５）の位置に依存して排ガス管（４）と連通し、
さらにシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）に配属された噴射弁（１９）と、後触媒酸素センサ（３７）を有し、
前記噴射弁は燃料を調量し、前記後触媒酸素センサは３元触媒機（２２）の下流側で排ガス管（４）に配置されており、
当該制御装置は、
・後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の経過に依存して一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）を検出する手段と、
・補正された供給すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＣＯＲ）を、供給すべき燃料量（ＭＦＦ）から一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）を減算した値に依存して検出する手段と、
・噴射弁（１９）を制御するための調整信号を、補正された供給すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＣＯＲ）に依存して形成する手段と、
を有することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御方法および制御装置に関するものであり、この内燃機関はインテークマニホールドと、３元触媒機を備える排ガス管と、少なくとも１つのシリンダを有し、このシリンダはガス入口弁の位置に依存して吸ガス管と連通し、ガス出口弁の位置に依存して排気管と連通する。さらに少なくとも１つのシリンダには燃料を調量する噴射弁が配属されている。酸素センサが３元触媒機の上流側で排気管に配置されている。
【０００２】
ますます厳しくなる法的規制により内燃機関では、空気／燃料混合気の燃焼により引き起こされる未処理排出物を各シリンダでできるだけ低減することが必要である。さらに内燃機関では、排ガス後処理システムが使用され、シリンダでの空気／燃料混合気の燃焼プロセス中に形成される有害物質が無害物質に変換される。このためにとりわけオットー機関では、内燃機関の排気管に配置された３元触媒機が使用される。有害物質成分である一酸化炭素、未燃焼炭化水素および窒素酸化物を変換する場合、高い作用効率は理想空燃比と、燃料濃厚方向で約６パーミルとの間の狭い範囲でのみ保証される。それぞれのシリンダにおける空燃比の実際の変動を調整するために、３元触媒機には短時間で酸素を蓄積することができ、この酸素を必要に応じて、化合または放出する材料から成る層が被覆されている。この種の層はウォッシュコートと称され、例えばＣｅ２Ｏ３（三酸化二セリウム）からなる。このウォッシュコート層によって空気／燃料混合気と相応の排気ガスの変動が補償される。ただし、ウォッシュコート層の最大量がまだ酸素と化合していない限り、または別の場合では酸素がもはやウォッシュコート層で化合されていない限りである。しかしこの限界を超えると、３元触媒機の作用効率は大きく低下し、内燃機関の有害物質放出が高まる。
【０００３】
３元触媒機の上流側に配置された酸素センサによりラムダ制御が行われる場合、３元触媒機の下流側に配置された酸素センサの測定信号によって２進測定信号を形成し、制御パラメータのＰ成分またはＩ成分、またはラムダ制御器の遅延時間を、３元触媒機の下流側の酸素センサの測定信号に依存して適合することは公知である。これはトリミング制御とも称される。しかしこの手段によっても、とりわけ３元触媒機が老化した際には、内燃機関の有害物質放出が不所望に上昇し得ることが示された。
【０００４】
本発明の課題は、内燃機関の長い動作寿命にわたって簡単に有害物質放出の低下を保証する、内燃機関の制御方法および制御装置を提供することである。
【０００５】
この課題は独立請求項に記載の構成により解決される。本発明の有利な構成は従属請求項に記載されている。
【０００６】
本発明は第１側面については、各シリンダに負荷量に依存して供給すべき燃料量が検出される、内燃機関の制御方法および相応の制御装置を特徴とする。負荷量は例えばそれぞれのシリンダに流入する空気質量流とすることができる。しかし任意の他の負荷量、例えば内燃機関により形成すべきトルクとすることもでき、これはアクセルペダルの位置に依存して検出される。
【０００７】
内燃機関の排ガス管で３元触媒機の下流側に配置された後触媒酸素センサの測定信号が所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合、一度だけ調量すべき付加燃料量が検出される。付加燃料量はこの場合、後触媒酸素センサの測定信号経過に依存して検出される。補正された供給すべき燃料量は、供給すべき燃料量と一度だけ調量すべき燃料量に依存して検出される。噴射弁を制御するための調整信号は補正された供給すべき燃料量に依存して形成される。一度だけ調量すべき燃料量はシリンダの作動行程内で調量することも、シリンダの複数の作動行程に分散して調量することもできる。本発明は、後触媒酸素センサの測定信号が所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合、３元触媒機は実質的に付加的な酸素をそれ以上蓄積することができず、従って内燃機関の動作にはこの状態において、公知のトリム制御が行われていても、非常に頻繁に後触媒酸素センサの測定信号にいわゆる落ち込みが発生し、これに結び付いて内燃機関の有害物質放出、とりわけＮＯｘ放出が発生するという知識に基づくものである。
【０００８】
一度だけ調量すべき燃料量の調量によって、３元触媒機には酸素を吸収または蓄積するための相応のリザーブが存在する状態となり、これによりシリンダ内の空気／燃料混合気の相応の変動を３元触媒機によって非常に良好に補償することができ、そして有害物質放出が格段に低減されることが迅速に保証される。
【０００９】
この関連から、後触媒酸素センサの測定信号が所定の第１閾値を下回る場合に、調量すべき燃料量を検出することができる。ここで所定の閾値は適切に設定される。
【００１０】
本発明の有利な構成によれば、一度だけ調量すべき燃料量は、３元触媒機に蓄積可能な酸素の約５０％が、一度だけ調量すべき燃料量の調量後に残るように設定される。このようにして、一度だけ調量すべき燃料量の調量後に、それぞれのシリンダにおける空燃比変動幅が最大となり、その際に、３元触媒機の下流側で有害物質放出が上昇することはない。
【００１１】
本発明の別の有利な構成によれば、一度だけ調量すべき燃料量は、瞬時の酸素蓄積能力の推定値から、３元触媒機の物理的モデルによって検出される。このようにして、一度だけ調量すべき燃料量の調量後に残る蓄積された酸素を、３元触媒機で非常に正確に調整することができる。
【００１２】
本発明の別の有利な構成によれば、一度だけ調量すべき燃料量は後触媒酸素センサの測定信号の勾配に依存して検出される。勾配は、３元触媒機の状態に対する非常に良好な指標であり、酸素オーバーフローが少ないか、多いかを指示する。このようにして、一度だけ調量すべき燃料量の調量後に残る蓄積された酸素を、３元触媒機で非常に正確に調整することができる。
【００１３】
本発明の別の有利な構成によれば、後触媒酸素センサの測定信号が所定の残留酸素成分に対して特徴的である間に、一度だけ調量すべき燃料量が測定信号の最小測定値に依存して検出される。最小測定値は、３元触媒機の状態に対する非常に良好な指標であり、酸素オーバーフローが少ないか、多いかを指示する。このようにして、一度だけ調量すべき燃料量の調量後に残る蓄積された酸素を、３元触媒機で非常に正確に調整することができる。
【００１４】
本発明の第２側面によれば、シリンダに供給すべき燃料量が負荷量の１つに依存して検出され、後触媒酸素センサの測定信号が所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合に、一度だけ低減される燃料量が測定信号の経過に依存して検出される。
【００１５】
補正された供給すべき燃料量は、供給すべき燃料量から一度だけ低減された燃料量を減算して検出される。噴射弁を制御するための調整信号は補正された供給すべき燃料量に依存して形成される。ここでは、後触媒酸素センサの測定信号が所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合、３元触媒機は実質的に酸素をそれ以上蓄積することができず、従って内燃機関の動作にはこの状態において、公知のトリム制御が行われていても、非常に頻繁に後触媒酸素センサの測定信号にいわゆる落ち込みが発生し、これに結び付いて内燃機関の有害物質放出、とりわけＣＯとＨＣ放出が発生するという知識に基づくものである。
【００１６】
一度だけ低減された燃料量によって、これを適切に選択すれば、理想空燃比に関連して相応の余剰酸素を形成することができ、これにより酸素が３元触媒機に相応に堆積するようになる。引き続き３元触媒機には、酸素を吸収または蓄積するために相応に設定可能なリザーブが存在する。このようにしてシリンダにおける空燃比の相応の変動を非常に良好に３元触媒機によって平衡化することができ、有害物質放出を迅速かつ格段に低減することが保証される。
【００１７】
本発明の第２側面の有利な構成では、後触媒酸素センサの測定信号が所定の第２閾値を上回る場合、一度だけ減少される燃料量が検出される。これは特に簡単である。
【００１８】
本発明のこの側面の別の有利な構成によれば、一度だけ減少される燃料量は、３元触媒機に蓄積可能な酸素の約５０％が、減少される燃料量だけ燃料が減少されて調量された後に蓄積されるように設定される。
【００１９】
本発明の第２側面の別の有利な構成によれば、３元触媒機の瞬時の酸素蓄積容量の推定値が検出される。
【００２０】
本発明の第２側面の別の有利な構成によれば、一度だけ減少される燃料量は後触媒酸素センサの測定信号の勾配に依存して検出される。
【００２１】
本発明の第２側面の別の有利な構成によれば、後触媒酸素センサの測定信号が所定の残留酸素成分に対して特徴的である間に、一度だけ減少される燃料量が測定信号の最大値に依存して検出される。
【００２２】
以下に、本発明の実施例を図面に基づき詳しく説明する。
図１は、制御装置を有する内燃機関を示す概略図である。
図２は、制御装置のブロック回路図である。
図３は、内燃機関を制御するためのプログラムの第１部分のフローチャートである。
図４は、内燃機関を制御するためのプログラムの第２部分のフローチャートである。
【００２３】
同じ構造または機能の部材には、図面において同一の参照符号を付してある。
【００２４】
内燃機関（図１）はインテークマニホールド１、エンジンブロック２、シリンダヘッド３および排ガス管４を有する。インテークマニホールド１は有利にはスロットルバルブ６と、集合管７および吸気管８を有し、吸気管８はシリンダＺ１へ入口チャネルを介してエンジンブロック２へ導かれている。エンジンブロック２はさらにクランクシャフト１０を含み、このクランクシャフト１０は連結棒を介してシリンダＺ１のピストン１２と連結されている。
【００２５】
シリンダヘッド３は、ガス入口弁１４、ガス出口弁１５および弁駆動部１６，１７を備えるバルブ装置を含む。シリンダヘッド３はさらに噴射弁１９と点火プラグ２０を含む。択一的に噴射弁１９も吸気管８に配置することができる。
【００２６】
排ガス管４は、３元触媒機として構成された触媒機２２を含む。
【００２７】
センサの配属された制御装置２４が設けられており、センサは種々の測定量を検出し、それぞれ測定量の測定値を出力する。制御装置２４は、測定量の少なくとも１つに依存して調整量を検出する。この調整量は、相応の調整駆動部によって調整素子を制御するための調整信号に変換される。
【００２８】
センサは、アクセルペダル２６の位置を検出するアクセルペダル位置発生器２５、スロットルバルブ６の上流側の空気質量流量を検出する空気質量計２８、吸気温度を検出する温度センサ３２、クランクシャフト角度を検出し、回転数Ｎが配属されるクランクシャフト角度センサ３４、３元触媒機２２の下流側に配置され、３元触媒機２２の下流側の排気ガスの残留酸素成分を検出する後触媒酸素センサ３７である。残留酸素成分に依存して、有利には電圧信号である測定信号ＭＳが制御装置に出力される。
【００２９】
さらに前触媒機酸素センサ３６が設けられており、それらの測定信号はシリンダＺ１における空燃比に対して特徴的である。本発明の実施形態に応じて、前記センサは任意に少なくても良く、また付加的なセンサを設けることもできる。
【００３０】
調整素子は例えばスロットルバルブ６、ガス入口弁１４およびガス出口弁１５、噴射弁１９または点火プラグ２０である。
【００３１】
シリンダＺ１の他に有利には別のシリンダＺ２〜Ｚ４も設けられており、それらにも相応の調整素子が配属されている。
【００３２】
内燃機関の制御装置とすることのできる制御装置２４のブロック回路図が図２に示されている。ブロック回路図には、制御装置２４の本発明と関連するブロックが示されている。
【００３３】
破線で示したブロックＢ１は図１の内燃機関に相当する。前触媒酸素センサ３６の測定信号から、シリンダＺ１〜Ｚ４の実際空燃比ＬＡＭ＿ＡＶが導かれ、ブロックＢ２に供給される。前触媒酸素センサ３６は有利には線形ラムダセンサとして構成されているが、簡単な２進ラムダセンサとして構成することもできる。ラムダセンサの測定信号は、シリンダＺ１〜Ｚ４の空燃比が理想空燃比よりも大きい場合、希薄値を有し、シリンダＺ１〜Ｚ４の空燃比が理想空燃比よりも小さい場合、濃厚値を有する。ブロックＢ２にはさらに、シリンダＺ１〜Ｚ４で調整すべき目標空燃比ＬＡＭ＿ＳＰが供給される。有利には目標空燃比ＬＡＭ＿ＳＰは近似的に理想空燃比の値を有する。しかしとりわけ線形ラムダセンサの場合は、強制励振器を設け、周期的に理想空燃比値を中心に目標値を変動させることもできる。
【００３４】
目標空燃比ＬＡＭ＿ＳＰと実際空燃比ＬＡＭ＿ＡＶの差は、ブロックＢ２に形成された制御器に供給される。制御器は積分制御パラメータおよび比例制御パラメータを有し、当業者には周知のラムダ制御器として構成されている。ブロックＢ２における制御器の調整量はラムダ制御係数ＬＡＭ＿ＦＡＣである。
【００３５】
ブロックＢ４では負荷量に依存して調量すべき燃料量ＭＦＦが検出される。この負荷量は有利には、内燃機関のそれぞれのシリンダＺ１〜Ｚ４における空気質量ＭＡＦとクランクシャフトの回転数Ｎである。それぞれのシリンダＺ１〜Ｚ４における空気質量ＭＡＦは有利には物理的モデルによって、スロットルバルブ位置センサ３０により検出されるスロットルバルブ位置、回転数Ｎ、および吸気管圧またはスロットルバルブの上流側で検出された空気質量流量のような別のパラメータに依存して求められる。
【００３６】
しかし択一的に負荷量も別のパラメータ、例えば内燃機関から出力すべきトルクとすることができる。この出力すべきトルクは有利にはアクセルペダル位置および場合により別のパラメータに依存して求められる。
【００３７】
さらにブロックＢ８が設けられており、このブロックＢ８には後触媒酸素センサ３７の測定信号ＭＳが供給される。ブロックＢ８では後触媒酸素センサ３７の測定信号ＭＳに依存して、一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤまたは一度だけ減少される燃料量ＭＦＦ＿ＲＥＤが求められる。このためにブロックＢ８では、さらに後で図３と４に基づいて詳細に説明するプログラムが実行される。
【００３８】
補正された調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＣＯＲはブロックＢ５で、ラムダ制御係数ＬＡＭ＿ＦＡＣを、調量すべき燃料量と一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤとの和、または調量すべき燃料量と一度だけ減少される燃料量ＭＦＦ＿ＲＥＤとの差と乗算することによって求められる。択一的にブロックＢ５では、調量すべき燃料量ＭＦＦとラムダ制御係数ＬＡＭ＿ＦＡＣとの積を、一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤないしは一度だけ減少される燃料量ＭＦＦ＿ＲＥＤに加算することができる。
【００３９】
ブロックＢ６では補正された調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＣＯＲに依存して、噴射弁１９に対する調整信号ＳＧが形成され、噴射弁１９を相応に制御する。
【００４０】
ブロックＢ８で実行されるプログラムはステップＳ１で、有利には内燃機関の始動に時間的に接近してスタートされる。ステップＳ１では有利にはカウンタｉまたは別のカウンタｊの変数が初期化される。カウンタｉ，ｊには有利には値１がセットされる。
【００４１】
ステップＳ２で、測定信号ＭＳの瞬時値が所定の第１閾値ＴＨＤ１より小さいか否かが検査される。第１閾値ＴＨＤ１は、後触媒酸素センサ３７の領域にある排気ガスの所定の残留酸素成分に対してこの閾値が特徴的であるように選択する。後触媒酸素センサとして有利には２進ラムダセンサが使用され、その測定信号は有利には電圧信号である。この場合、第１閾値は例えば約５５０ｍＶである。
【００４２】
ステップＳ２の条件が満たされると、後触媒酸素センサ３７の測定信号ＭＳの実際値が、カウンタｉの値によって定められる、測定信号ＭＳ用のメモリスペースにバッファされる。続いてステップＳ４でカウンタｉは、有利には１だけ増分される。
【００４３】
ステップＳ６では、カウンタｉが、カウンタｉの最小計数値ｉ＿ｍｉｎより大きいか否かが検査される。最小計数値ｉ＿ｍｉｎは例えば２とすることができる。ステップＳ６で条件が満たされなければ、プログラムは所定の待機時間ＴＷの間、ステップＳ５に留まり、それからステップＳ２の条件を再度検査する。
【００４４】
ステップＳ６の条件が満たされると、ステップＳ７で後触媒酸素センサ３７の測定信号ＭＳの勾配ＧＲＡＤ＿ＭＳが、バッファされた測定信号ＭＳの値に依存して求められる。勾配ＧＲＡＤ＿ＭＳは、この関連から時間的変化、すなわち測定信号ＭＳの時間的導関数であると理解することができる。勾配ＧＲＡＤ＿ＭＳは種々のやり方で求めることができる。例えば勾配は、測定信号ＭＳが第１閾値ＴＨＤ１を下回った直後に降下することを示すことができ、従って測定信号ＭＳが低下する速度に対して特徴的である。しかし勾配は、測定信号の値が第１閾値ＴＨＤ１に向かって上昇する速度に対して特徴的であることに相応して求めることもできる。
【００４５】
引き続くステップＳ８で、後触媒酸素センサ３７の測定信号ＭＳの最小値ＭＩＮ＿ＭＳが、後触媒酸素センサ３７のＢＡＧがされた測定信号ＭＳの値に依存して求められる。
【００４６】
引き続きステップＳ１０で有利には、３元触媒機２２の瞬時酸素蓄積容量の推定値ＯＳＣが検出される。択一的に３元触媒機２２の瞬時酸素蓄積容量の推定値ＯＳＣは、制御装置２４で実行される別のプログラムにより別の時点で検出しておき、ステップＳ１０では単に読み出すだけにすることもできる。３元触媒機２２の酸素蓄積容量の推定値ＯＳＣは有利には物理的モデルによって検出される。場合によりこの目的のために、とりわけ線形ラムダセンサが前触媒酸素センサとして使用される場合、比較的に大きな振幅により強制励起を行い、３元触媒機２２の瞬時酸素蓄積容量を検査し、求めることができる。
【００４７】
引き続くステップＳ１１で一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤが、後触媒酸素センサ３７の測定値ＭＳの勾配ＧＲＡＤ＿ＭＳおよび／または後触媒酸素センサ３７の測定信号ＭＳの最小値ＭＩＮ＿ＭＳおよび／または３元触媒機２２の瞬時酸素蓄積容量の推定値ＯＳＣに依存して検出される。これは有利には選択的に、前もって実験またはシミュレーションによって検出された１つまたは複数の特性マップによって行われる。
【００４８】
有利には付加的に調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤは次のように求められる。すなわち、一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤの調量後に、３元触媒機２２に蓄積される酸素が３元触媒機２２に瞬時に蓄積可能な最大酸素の約５０％になるようにして求められる。プログラムの特に簡単な構成では、一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤは固定的に設定することもできる。
【００４９】
引き続くステップＳ１２でカウンタｉは再び値１により初期化され、引き続き処理がステップＳ５で継続される。
【００５０】
ステップＳ２の条件が満たされないと、すなわち測定信号ＭＳの値が所定の第１閾値ＴＨＤ１より小さい場合、ステップＳ１４でカウンタｉが再び値１により初期化される。
【００５１】
ステップＳ１４に続いて、ステップＳ１５で処理が継続される。ここでは、瞬時の測定信号ＭＳが所定の第２閾値ＴＨＤ２より大きいか否かが検査される。第２閾値ＴＨＤ２は、後触媒酸素センサ３７の測定信号ＭＳが第２閾値ＴＨＤ２を上回ると、測定信号ＭＳが３元触媒機２２の上流側の排気ガスの所定の残留酸素成分に対して特徴的となるように適切に設定されている。
【００５２】
ステップＳ１５の条件が満たされないと、ステップＳ２２でカウンタｊが有利には１により初期化される。引き続き処理がステップＳ５で継続される。
【００５３】
ステップＳ１５の条件が満たされると、後触媒酸素センサ３７の測定信号ＭＳの実際値が、カウンタｊによって定められる、測定信号ＭＳ用のメモリスペースにバッファされる。ステップＳ１８ではカウンタｊが有利には値１だけ増分される。
【００５４】
ステップＳ２０ではカウンタｊが、例えば２であるカウンタｊに対する最小計数値ｊ＿ｍｉｎより大きいか否かが検査される。大きくなければ、処理はステップＳ５で継続される。
【００５５】
これに対してステップＳ２０の条件が満たされると、ステップＳ２１で、ステップＳ７に相応して測定信号ＭＳの勾配ＧＲＡＤ＿ＭＳが検出される。ここではとりわけ、第２閾値ＴＨＤ２を上回った後の測定信号の上昇速度を検出すると有利である。
【００５６】
続いてステップＳ２３で、後触媒酸素センサ３７の測定信号の最大値ＭＡＸ＿ＭＳがステップＳ８の手続きに相応して求められる。
【００５７】
引き続きステップＳ２４で、３元触媒機２２の瞬時酸素蓄積容量の推定値ＯＳＣがステップＳ１０に相応して検出される。続いてステップＳ２６で、一度だけ減少される燃料量ＭＦＦ＿ＲＥＤが、後触媒酸素センサ３７の測定値ＭＳの勾配ＧＲＡＤ＿ＭＳおよび／または測定信号ＭＳの最大値ＭＡＸ＿ＭＳおよび／または３元触媒機２２の瞬時酸素蓄積容量の推定値ＯＳＣに依存して検出される。このことはステップＳ１１と同様に、１つまたは複数の特性マップを用いて行われる。すなわち調量すべき燃料量を一度だけ低減することによって、調量すべき燃料量を一度だけ低減した後には３元触媒機２２に蓄積可能な最大酸素の約５０％が存在するように行われる。択一的にステップＳ２６で、一度だけ低減される燃料量ＭＦＦ＿ＲＥＤを固定的に設定することもできる。
【００５８】
ステップＳ２７ではカウンタｊが再び値１により初期化される。引き続き処理がステップＳ５で継続される。
【００５９】
一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤは、各シリンダＺ１〜Ｚ４の作動工程中に燃料量ＭＦＦに付加的に調量されるか、またはシリンダＺ１〜Ｚ４の複数の作動行程にわたって分散される。さらに択一的にブロックＢ５では、調量すべき燃料量ＭＦＦだけをラムダ制御係数ＬＡＭ＿ＦＡＣと乗算し、この積に一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤを加算するか、または一度だけ減少される燃料量ＭＦＦ＿ＲＥＤを減算することができる。一度だけ減少される燃料量ＭＦＦ＿ＲＥＤをそれぞれのシリンダＺ１〜Ｚ４の１つの作動行程内で調整するか、または複数の作動行程にわたって調整することもできる。このことはさらに一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤにも当てはまり、異なるシリンダＺ１〜Ｚ４に配属された複数の噴射弁を介して分散して調量または低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】図１は、制御装置を有する内燃機関を示す概略図である。
【図２】図２は、制御装置のブロック回路図である。
【図３】図３は、内燃機関を制御するためのプログラムの第１部分のフローチャートである。
【図４】図４は、内燃機関を制御するためのプログラムの第２部分のフローチャートである。
【図１】
2007537381.tif 000003
【図２】
2007537381.tif 000004
【図３】
2007537381.tif 000005
【図４】
2007537381.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】平成18年1月30日(2006.1.30)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は内燃機関の制御方法および制御装置に関するものであり、この内燃機関はインテークマニホールドと、３元触媒機を備える排ガス管と、少なくとも１つのシリンダを有し、このシリンダはガス入口弁の位置に依存して吸ガス管と連通し、ガス出口弁の位置に依存して排気管と連通する。さらに少なくとも１つのシリンダには燃料を調量する噴射弁が配属されている。酸素センサが３元触媒機の上流側で排気管に配置されている。
【０００２】
ますます厳しくなる法的規制により内燃機関では、空気／燃料混合気の燃焼により引き起こされる未処理排出物を各シリンダでできるだけ低減することが必要である。さらに内燃機関では、排ガス後処理システムが使用され、シリンダでの空気／燃料混合気の燃焼プロセス中に形成される有害物質が無害物質に変換される。このためにとりわけオットー機関では、内燃機関の排気管に配置された３元触媒機が使用される。有害物質成分である一酸化炭素、未燃焼炭化水素および窒素酸化物を変換する場合、高い作用効率は理想空燃比と、燃料濃厚方向で約６パーミルとの間の狭い範囲でのみ保証される。それぞれのシリンダにおける空燃比の実際の変動を調整するために、３元触媒機には短時間で酸素を蓄積することができ、この酸素を必要に応じて、化合または放出する材料から成る層が被覆されている。この種の層はウォッシュコートと称され、例えばＣｅ２Ｏ３（三酸化二セリウム）からなる。このウォッシュコート層によって空気／燃料混合気と相応の排気ガスの変動が補償される。ただし、ウォッシュコート層の最大量がまだ酸素と化合していない限り、または別の場合では酸素がもはやウォッシュコート層で化合されていない限りである。しかしこの限界を超えると、３元触媒機の作用効率は大きく低下し、内燃機関の有害物質放出が高まる。
【０００３】
３元触媒機の上流側に配置された酸素センサによりラムダ制御が行われる場合、３元触媒機の下流側に配置された酸素センサの測定信号によって２進測定信号を形成し、制御パラメータのＰ成分またはＩ成分、またはラムダ制御器の遅延時間を、３元触媒機の下流側の酸素センサの測定信号に依存して適合することは公知である。これはトリミング制御とも称される。しかしこの手段によっても、とりわけ３元触媒機が老化した際には、内燃機関の有害物質放出が不所望に上昇し得ることが示された。
【０００４】
ＤＥ１０１０３７７２Ａ１から、３元触媒機の駆動方法が公知である。この３元触媒機は、酸素を蓄積する要素を含み、この要素は酸素に対して最大充填度と最小充填度を有する。３元触媒機は内燃機関の排ガス管に配置されている。機関に供給される空気燃料混合気は、酸素を蓄積する触媒機の要素の充填度が、最小充填度と最大充填度との間の中央目標領域に留まるよう制御される。充填度が目標領域から逸脱することは次のようにして検査される。すなわち充填度を瞬時の出発値から、機関に供給される空気燃料混合気を短時間だけ希薄化または濃厚化することにより上昇または低下させ、そして空気燃料混合気を短時間だけ反対に変化させることにより前記出発値に戻すことによって検査される。検査フェーズ中に触媒機によって希薄排気ガスまたは濃厚排気ガスが出現する場合、短時間の濃厚化または希薄化が、機関に供給される空気燃料混合気の補正噴射の形態で行われる。
【０００５】
ＵＳ６２５３５４２Ｂ１から、後触媒排気ガスセンサを有する内燃機関の空気燃料混合気の制御が公知である。後触媒排気ガスセンサの測定信号が所定の許容領域を外れると、制御の比例パラメータが測定信号に依存して調整される。
【０００６】
ＤＥ１００２８５７０Ａ１およびＤＥ４３２２３４１Ａ１から、内燃機関において空燃比を調整する方法が公知であり、この内燃機関は触媒機の下流側に配置された酸素センサを有する。
【０００７】
本発明の課題は、内燃機関の長い動作寿命にわたって簡単に有害物質放出の低下を保証する、内燃機関の制御方法および制御装置を提供することである。
【０００８】
この課題は独立請求項に記載の構成により解決される。本発明の有利な構成は従属請求項に記載されている。
【０００９】
本発明は第１側面については、各シリンダに負荷量に依存して供給すべき燃料量が検出される、内燃機関の制御方法および相応の制御装置を特徴とする。負荷量は例えばそれぞれのシリンダに流入する空気質量流とすることができる。しかし任意の他の負荷量、例えば内燃機関により形成すべきトルクとすることもでき、これはアクセルペダルの位置に依存して検出される。
【００１０】
内燃機関の排ガス管で３元触媒機の下流側に配置された後触媒酸素センサの測定信号が所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合、一度だけ調量すべき付加燃料量が検出される。付加燃料量はこの場合、後触媒酸素センサの測定信号経過に依存して検出される。補正された供給すべき燃料量は、供給すべき燃料量と一度だけ調量すべき燃料量に依存して検出される。噴射弁を制御するための調整信号は補正された供給すべき燃料量に依存して形成される。一度だけ調量すべき燃料量はシリンダの作動行程内で調量することも、シリンダの複数の作動行程に分散して調量することもできる。本発明は、後触媒酸素センサの測定信号が所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合、３元触媒機は実質的に付加的な酸素をそれ以上蓄積することができず、従って内燃機関の動作にはこの状態において、公知のトリム制御が行われていても、非常に頻繁に後触媒酸素センサの測定信号にいわゆる落ち込みが発生し、これに結び付いて内燃機関の有害物質放出、とりわけＮＯｘ放出が発生するという知識に基づくものである。
【００１１】
一度だけ調量すべき燃料量の調量によって、３元触媒機には酸素を吸収または蓄積するための相応のリザーブが存在する状態となり、これによりシリンダ内の空気／燃料混合気の相応の変動を３元触媒機によって非常に良好に補償することができ、そして有害物質放出が格段に低減されることが迅速に保証される。
【００１２】
一度だけ調量すべき燃料量は、後触媒酸素センサの測定信号の勾配に依存して検出される。勾配は、３元触媒機の状態に対する非常に良好な指標であり、酸素オーバーフローが少ないか、多いかを指示する。このようにして、一度だけ調量すべき燃料量の調量後に残る蓄積された酸素を、３元触媒機で非常に正確に調整することができる。
【００１３】
後触媒酸素センサの測定信号が所定の残留酸素成分に対して特徴的である間に、一度だけ調量すべき燃料量が択一的にまたは付加的に測定信号の最小測定値に依存して検出される。最小測定値は、３元触媒機の状態に対する非常に良好な指標であり、酸素オーバーフローが少ないか、多いかを指示する。このようにして、一度だけ調量すべき燃料量の調量後に残る蓄積された酸素を、３元触媒機で非常に正確に調整することができる。
【００１４】
この関連から、後触媒酸素センサの測定信号が所定の第１閾値を下回る場合に、調量すべき燃料量を検出することができる。ここで所定の閾値は適切に設定される。
【００１５】
本発明の有利な構成によれば、一度だけ調量すべき燃料量は、３元触媒機に蓄積可能な酸素の約５０％が、一度だけ調量すべき燃料量の調量後に残るように設定される。このようにして、一度だけ調量すべき燃料量の調量後に、それぞれのシリンダにおける空燃比変動幅が最大となり、その際に、３元触媒機の下流側で有害物質放出が上昇することはない。
【００１６】
本発明の別の有利な構成によれば、一度だけ調量すべき燃料量は、瞬時の酸素蓄積能力の推定値から、３元触媒機の物理的モデルによって検出される。このようにして、一度だけ調量すべき燃料量の調量後に残る蓄積された酸素を、３元触媒機で非常に正確に調整することができる。
【００１７】
本発明の第２側面によれば、シリンダに供給すべき燃料量が負荷量の１つに依存して検出され、後触媒酸素センサの測定信号が所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合に、一度だけ低減される燃料量が測定信号の経過に依存して検出される。
【００１８】
補正された供給すべき燃料量は、供給すべき燃料量から一度だけ低減された燃料量を減算して検出される。噴射弁を制御するための調整信号は補正された供給すべき燃料量に依存して形成される。ここでは、後触媒酸素センサの測定信号が所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合、３元触媒機は実質的に酸素をそれ以上蓄積することができず、従って内燃機関の動作にはこの状態において、公知のトリム制御が行われていても、非常に頻繁に後触媒酸素センサの測定信号にいわゆる落ち込みが発生し、これに結び付いて内燃機関の有害物質放出、とりわけＣＯとＨＣ放出が発生するという知識に基づくものである。
【００１９】
一度だけ低減される燃料量によって、これを適切に選択すれば、理想空燃比に関連して相応の余剰酸素を形成することができ、これにより酸素が３元触媒機に相応に堆積するようになる。引き続き３元触媒機には、酸素を吸収または蓄積するために相応に設定可能なリザーブが存在する。このようにしてシリンダにおける空燃比の相応の変動を非常に良好に３元触媒機によって平衡化することができ、有害物質放出を迅速かつ格段に低減することが保証される。
【００２０】
一度だけ減少される燃料量は、後触媒酸素センサの測定信号の勾配に依存して検出される。
【００２１】
一度だけ減少される燃料量は、後触媒酸素センサの測定信号が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である間に、測定信号の最大値に依存して検出することができる。
【００２２】
本発明の第２側面の有利な構成では、後触媒酸素センサの測定信号が所定の第２閾値を上回る場合、一度だけ減少される燃料量が検出される。これは特に簡単である。
【００２３】
本発明のこの側面の別の有利な構成によれば、一度だけ減少される燃料量は、３元触媒機に蓄積可能な酸素の約５０％が、減少される燃料量だけ燃料が減少されて調量された後に蓄積されるように設定される。
【００２４】
本発明の第２側面の別の有利な構成によれば、３元触媒機の瞬時の酸素蓄積容量の推定値が検出される。
【００２５】
以下に、本発明の実施例を図面に基づき詳しく説明する。
図１は、制御装置を有する内燃機関を示す概略図である。
図２は、制御装置のブロック回路図である。
図３は、内燃機関を制御するためのプログラムの第１部分のフローチャートである。
図４は、内燃機関を制御するためのプログラムの第２部分のフローチャートである。
【００２６】
同じ構造または機能の部材には、図面において同一の参照符号を付してある。
【００２７】
内燃機関（図１）はインテークマニホールド１、エンジンブロック２、シリンダヘッド３および排ガス管４を有する。インテークマニホールド１は有利にはスロットルバルブ６と、集合管７および吸気管８を有し、吸気管８はシリンダＺ１へ入口チャネルを介してエンジンブロック２へ導かれている。エンジンブロック２はさらにクランクシャフト１０を含み、このクランクシャフト１０は連結棒を介してシリンダＺ１のピストン１２と連結されている。
【００２８】
シリンダヘッド３は、ガス入口弁１４、ガス出口弁１５および弁駆動部１６，１７を備えるバルブ装置を含む。シリンダヘッド３はさらに噴射弁１９と点火プラグ２０を含む。択一的に噴射弁１９も吸気管８に配置することができる。
【００２９】
排ガス管４は、３元触媒機として構成された触媒機２２を含む。
【００３０】
センサの配属された制御装置２４が設けられており、センサは種々の測定量を検出し、それぞれ測定量の測定値を出力する。制御装置２４は、測定量の少なくとも１つに依存して調整量を検出する。この調整量は、相応の調整駆動部によって調整素子を制御するための調整信号に変換される。
【００３１】
センサは、アクセルペダル２６の位置を検出するアクセルペダル位置発生器２５、スロットルバルブ６の上流側の空気質量流量を検出する空気質量計２８、吸気温度を検出する温度センサ３２、クランクシャフト角度を検出し、回転数Ｎが配属されるクランクシャフト角度センサ３４、３元触媒機２２の下流側に配置され、３元触媒機２２の下流側の排気ガスの残留酸素成分を検出する後触媒酸素センサ３７である。残留酸素成分に依存して、有利には電圧信号である測定信号ＭＳが制御装置に出力される。
【００３２】
さらに前触媒機酸素センサ３６が設けられており、それらの測定信号はシリンダＺ１における空燃比に対して特徴的である。本発明の実施形態に応じて、前記センサは任意に少なくても良く、また付加的なセンサを設けることもできる。
【００３３】
調整素子は例えばスロットルバルブ６、ガス入口弁１４およびガス出口弁１５、噴射弁１９または点火プラグ２０である。
【００３４】
シリンダＺ１の他に有利には別のシリンダＺ２〜Ｚ４も設けられており、それらにも相応の調整素子が配属されている。
【００３５】
内燃機関の制御装置とすることのできる制御装置２４のブロック回路図が図２に示されている。ブロック回路図には、制御装置２４の本発明と関連するブロックが示されている。
【００３６】
破線で示したブロックＢ１は図１の内燃機関に相当する。前触媒酸素センサ３６の測定信号から、シリンダＺ１〜Ｚ４の実際空燃比ＬＡＭ＿ＡＶが導かれ、ブロックＢ２に供給される。前触媒酸素センサ３６は有利には線形ラムダセンサとして構成されているが、簡単な２進ラムダセンサとして構成することもできる。ラムダセンサの測定信号は、シリンダＺ１〜Ｚ４の空燃比が理想空燃比よりも大きい場合、希薄値を有し、シリンダＺ１〜Ｚ４の空燃比が理想空燃比よりも小さい場合、濃厚値を有する。ブロックＢ２にはさらに、シリンダＺ１〜Ｚ４で調整すべき目標空燃比ＬＡＭ＿ＳＰが供給される。有利には目標空燃比ＬＡＭ＿ＳＰは近似的に理想空燃比の値を有する。しかしとりわけ線形ラムダセンサの場合は、強制励振器を設け、周期的に理想空燃比値を中心に目標値を変動させることもできる。
【００３７】
目標空燃比ＬＡＭ＿ＳＰと実際空燃比ＬＡＭ＿ＡＶの差は、ブロックＢ２に形成された制御器に供給される。制御器は積分制御パラメータおよび比例制御パラメータを有し、当業者には周知のラムダ制御器として構成されている。ブロックＢ２における制御器の調整量はラムダ制御係数ＬＡＭ＿ＦＡＣである。
【００３８】
ブロックＢ４では負荷量に依存して調量すべき燃料量ＭＦＦが検出される。この負荷量は有利には、内燃機関のそれぞれのシリンダＺ１〜Ｚ４における空気質量ＭＡＦとクランクシャフトの回転数Ｎである。それぞれのシリンダＺ１〜Ｚ４における空気質量ＭＡＦは有利には物理的モデルによって、スロットルバルブ位置センサ３０により検出されるスロットルバルブ位置、回転数Ｎ、および吸気管圧またはスロットルバルブの上流側で検出された空気質量流量のような別のパラメータに依存して求められる。
【００３９】
しかし択一的に負荷量も別のパラメータ、例えば内燃機関から出力すべきトルクとすることができる。この出力すべきトルクは有利にはアクセルペダル位置および場合により別のパラメータに依存して求められる。
【００４０】
さらにブロックＢ８が設けられており、このブロックＢ８には後触媒酸素センサ３７の測定信号ＭＳが供給される。ブロックＢ８では後触媒酸素センサ３７の測定信号ＭＳに依存して、一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤまたは一度だけ減少される燃料量ＭＦＦ＿ＲＥＤが求められる。このためにブロックＢ８では、さらに後で図３と４に基づいて詳細に説明するプログラムが実行される。
【００４１】
補正された調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＣＯＲはブロックＢ５で、ラムダ制御係数ＬＡＭ＿ＦＡＣを、調量すべき燃料量と一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤとの和、または調量すべき燃料量と一度だけ減少される燃料量ＭＦＦ＿ＲＥＤとの差と乗算することによって求められる。択一的にブロックＢ５では、調量すべき燃料量ＭＦＦとラムダ制御係数ＬＡＭ＿ＦＡＣとの積を、一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤないしは一度だけ減少される燃料量ＭＦＦ＿ＲＥＤに加算することができる。
【００４２】
ブロックＢ６では補正された調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＣＯＲに依存して、噴射弁１９に対する調整信号ＳＧが形成され、噴射弁１９を相応に制御する。
【００４３】
ブロックＢ８で実行されるプログラムはステップＳ１で、有利には内燃機関の始動に時間的に接近してスタートされる。ステップＳ１では有利にはカウンタｉまたは別のカウンタｊの変数が初期化される。カウンタｉ，ｊには有利には値１がセットされる。
【００４４】
ステップＳ２で、測定信号ＭＳの瞬時値が所定の第１閾値ＴＨＤ１より小さいか否かが検査される。第１閾値ＴＨＤ１は、後触媒酸素センサ３７の領域にある排気ガスの所定の残留酸素成分に対してこの閾値が特徴的であるように選択する。後触媒酸素センサとして有利には２進ラムダセンサが使用され、その測定信号は有利には電圧信号である。この場合、第１閾値は例えば約５５０ｍＶである。
【００４５】
ステップＳ２の条件が満たされると、後触媒酸素センサ３７の測定信号ＭＳの実際値が、カウンタｉの値によって定められる、測定信号ＭＳ用のメモリスペースにバッファされる。続いてステップＳ４でカウンタｉは、有利には１だけ増分される。
【００４６】
ステップＳ６では、カウンタｉが、カウンタｉの最小計数値ｉ＿ｍｉｎより大きいか否かが検査される。最小計数値ｉ＿ｍｉｎは例えば２とすることができる。ステップＳ６で条件が満たされなければ、プログラムは所定の待機時間ＴＷの間、ステップＳ５に留まり、それからステップＳ２の条件を再度検査する。
【００４７】
ステップＳ６の条件が満たされると、ステップＳ７で後触媒酸素センサ３７の測定信号ＭＳの勾配ＧＲＡＤ＿ＭＳが、バッファされた測定信号ＭＳの値に依存して求められる。勾配ＧＲＡＤ＿ＭＳは、この関連から時間的変化、すなわち測定信号ＭＳの時間的導関数であると理解することができる。勾配ＧＲＡＤ＿ＭＳは種々のやり方で求めることができる。例えば勾配は、測定信号ＭＳが第１閾値ＴＨＤ１を下回った直後に降下することを示すことができ、従って測定信号ＭＳが低下する速度に対して特徴的である。しかし勾配は、測定信号の値が第１閾値ＴＨＤ１に向かって上昇する速度に対して特徴的であることに相応して求めることもできる。
【００４８】
引き続くステップＳ８で、後触媒酸素センサ３７の測定信号ＭＳの最小値ＭＩＮ＿ＭＳが、後触媒酸素センサ３７のＢＡＧがされた測定信号ＭＳの値に依存して求められる。
【００４９】
引き続きステップＳ１０で有利には、３元触媒機２２の瞬時酸素蓄積容量の推定値ＯＳＣが検出される。択一的に３元触媒機２２の瞬時酸素蓄積容量の推定値ＯＳＣは、制御装置２４で実行される別のプログラムにより別の時点で検出しておき、ステップＳ１０では単に読み出すだけにすることもできる。３元触媒機２２の酸素蓄積容量の推定値ＯＳＣは有利には物理的モデルによって検出される。場合によりこの目的のために、とりわけ線形ラムダセンサが前触媒酸素センサとして使用される場合、比較的に大きな振幅により強制励起を行い、３元触媒機２２の瞬時酸素蓄積容量を検査し、求めることができる。
【００５０】
引き続くステップＳ１１で一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤが、後触媒酸素センサ３７の測定値ＭＳの勾配ＧＲＡＤ＿ＭＳおよび／または後触媒酸素センサ３７の測定信号ＭＳの最小値ＭＩＮ＿ＭＳおよび／または３元触媒機２２の瞬時酸素蓄積容量の推定値ＯＳＣに依存して検出される。これは有利には選択的に、前もって実験またはシミュレーションによって検出された１つまたは複数の特性マップによって行われる。
【００５１】
有利には付加的に調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤは次のように求められる。すなわち、一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤの調量後に、３元触媒機２２に蓄積される酸素が３元触媒機２２に瞬時に蓄積可能な最大酸素の約５０％になるようにして求められる。プログラムの特に簡単な構成では、一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤは固定的に設定することもできる。
【００５２】
引き続くステップＳ１２でカウンタｉは再び値１により初期化され、引き続き処理がステップＳ５で継続される。
【００５３】
ステップＳ２の条件が満たされないと、すなわち測定信号ＭＳの値が所定の第１閾値ＴＨＤ１より小さい場合、ステップＳ１４でカウンタｉが再び値１により初期化される。
【００５４】
ステップＳ１４に続いて、ステップＳ１５で処理が継続される。ここでは、瞬時の測定信号ＭＳが所定の第２閾値ＴＨＤ２より大きいか否かが検査される。第２閾値ＴＨＤ２は、後触媒酸素センサ３７の測定信号ＭＳが第２閾値ＴＨＤ２を上回ると、測定信号ＭＳが３元触媒機２２の上流側の排気ガスの所定の残留酸素成分に対して特徴的となるように適切に設定されている。
【００５５】
ステップＳ１５の条件が満たされないと、ステップＳ２２でカウンタｊが有利には１により初期化される。引き続き処理がステップＳ５で継続される。
【００５６】
ステップＳ１５の条件が満たされると、後触媒酸素センサ３７の測定信号ＭＳの実際値が、カウンタｊによって定められる、測定信号ＭＳ用のメモリスペースにバッファされる。ステップＳ１８ではカウンタｊが有利には値１だけ増分される。
【００５７】
ステップＳ２０ではカウンタｊが、例えば２であるカウンタｊに対する最小計数値ｊ＿ｍｉｎより大きいか否かが検査される。大きくなければ、処理はステップＳ５で継続される。
【００５８】
これに対してステップＳ２０の条件が満たされると、ステップＳ２１で、ステップＳ７に相応して測定信号ＭＳの勾配ＧＲＡＤ＿ＭＳが検出される。ここではとりわけ、第２閾値ＴＨＤ２を上回った後の測定信号の上昇速度を検出すると有利である。
【００５９】
続いてステップＳ２３で、後触媒酸素センサ３７の測定信号の最大値ＭＡＸ＿ＭＳがステップＳ８の手続きに相応して求められる。
【００６０】
引き続きステップＳ２４で、３元触媒機２２の瞬時酸素蓄積容量の推定値ＯＳＣがステップＳ１０に相応して検出される。続いてステップＳ２６で、一度だけ減少される燃料量ＭＦＦ＿ＲＥＤが、後触媒酸素センサ３７の測定値ＭＳの勾配ＧＲＡＤ＿ＭＳおよび／または測定信号ＭＳの最大値ＭＡＸ＿ＭＳおよび／または３元触媒機２２の瞬時酸素蓄積容量の推定値ＯＳＣに依存して検出される。このことはステップＳ１１と同様に、１つまたは複数の特性マップを用いて行われる。すなわち調量すべき燃料量を一度だけ低減することによって、調量すべき燃料量を一度だけ低減した後には３元触媒機２２に蓄積可能な最大酸素の約５０％が存在するように行われる。択一的にステップＳ２６で、一度だけ低減される燃料量ＭＦＦ＿ＲＥＤを固定的に設定することもできる。
【００６１】
ステップＳ２７ではカウンタｊが再び値１により初期化される。引き続き処理がステップＳ５で継続される。
【００６２】
一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤは、各シリンダＺ１〜Ｚ４の作動工程中に燃料量ＭＦＦに付加的に調量されるか、またはシリンダＺ１〜Ｚ４の複数の作動行程にわたって分散される。さらに択一的にブロックＢ５では、調量すべき燃料量ＭＦＦだけをラムダ制御係数ＬＡＭ＿ＦＡＣと乗算し、この積に一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤを加算するか、または一度だけ減少される燃料量ＭＦＦ＿ＲＥＤを減算することができる。一度だけ減少される燃料量ＭＦＦ＿ＲＥＤをそれぞれのシリンダＺ１〜Ｚ４の１つの作動行程内で調整するか、または複数の作動行程にわたって調整することもできる。このことはさらに一度だけ調量すべき燃料量ＭＦＦ＿ＡＤＤにも当てはまり、異なるシリンダＺ１〜Ｚ４に配属された複数の噴射弁を介して分散して調量または低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】図１は、制御装置を有する内燃機関を示す概略図である。
【図２】図２は、制御装置のブロック回路図である。
【図３】図３は、内燃機関を制御するためのプログラムの第１部分のフローチャートである。
【図４】図４は、内燃機関を制御するためのプログラムの第２部分のフローチャートである。
【手続補正２】
【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】
内燃機関の制御方法であって、該内燃機関はインテークマニホールド（１）と、３元触媒機（２２）を備える排ガス管（４）と、少なくとも１つのシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）を有し、
該シリンダはガス入口弁（１４）の位置に依存してインテークマニホールド（１）と連通し、ガス出口弁（１５）の位置に依存して排ガス管（４）と連通し、
さらにシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）に配属された噴射弁（１９）と、後触媒酸素センサ（３７）を有し、
前記噴射弁は燃料を調量し、前記後触媒酸素センサは３元触媒機（２２）の下流側で排ガス管（４）に配置されている形式の方法において、
・それぞれのシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）に供給すべき燃料量（ＭＦＦ）を負荷量に依存して検出し、
・後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の経過に依存して一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）を検出し、
ここで前記一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）を、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の勾配（ＧＲＡＤ＿ＭＳ）に依存して検出し、および／または
前記一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）を、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である間に、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の最小値（ＭＩＮ＿ＭＳ）に依存して検出し、
・補正された供給すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＣＯＲ）を、供給すべき燃料量（ＭＦＦ）から一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）を減算した値に依存して検出し、
・噴射弁（１９）を制御するための調整信号を、補正された供給すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＣＯＲ）に依存して形成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１記載の方法であって、
後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が所定の第１閾値（ＴＨＤ１）を上回る場合、一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）を検出する方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の方法において、
一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）は、３元触媒機（２２）に蓄積可能な酸素の約５０％が、一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）の調量後に残るように設定される方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項記載の方法において、
一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）は、３元触媒機（２２）の瞬時酸素蓄積容量の推定値（ＯＳＣ）に依存して検出される方法。
【請求項５】
内燃機関の制御方法であって、該内燃機関はインテークマニホールド（１）と、３元触媒機（２２）を備える排ガス管（４）と、少なくとも１つのシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）を有し、
該シリンダはガス入口弁（１４）の位置に依存してインテークマニホールド（１）と連通し、ガス出口弁（１５）の位置に依存して排ガス管（４）と連通し、
さらにシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）に配属された噴射弁（１９）と、後触媒酸素センサ（３７）を有し、
前記噴射弁は燃料を調量し、前記後触媒酸素センサは３元触媒機（２２）の下流側で排ガス管（４）に配置されている形式の方法において、
・それぞれのシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）に供給すべき燃料量（ＭＦＦ）を負荷量に依存して検出し、
・後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の経過に依存して一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）を検出し、
ここで前記一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）を、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の勾配（ＧＲＡＤ＿ＭＳ）に依存して検出し、および／または
前記一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）を、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である間に、測定信号（ＭＳ）の最大値（ＭＡＸ＿ＭＳ）に依存して検出し
・補正された供給すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＣＯＲ）を、供給すべき燃料量（ＭＦＦ）から一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）を減算した値に依存して検出し、
・噴射弁（１９）を制御するための調整信号を、補正された供給すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＣＯＲ）に依存して形成する、
ことを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項５記載の方法であって、
後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が所定の第２閾値（ＴＨＤ２）を上回る場合、一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）を検出する方法。
【請求項７】
請求項５または６記載の方法であって、
一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）は、３元触媒機（２２）に蓄積可能な酸素の約５０％が、燃料量が一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）に相応して減少して調量された後に残るように設定される方法。
【請求項８】
請求項５から７までのいずれか一項記載の方法であって、
一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）は、３元触媒機の瞬時酸素蓄積容量の推定値（ＯＳＣ）に依存して検出される方法。
【請求項９】
内燃機関の制御装置であって、該内燃機関はインテークマニホールド（１）と、３元触媒機（２２）を備える排ガス管（４）と、少なくとも１つのシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）を有し、
該シリンダはガス入口弁（１４）の位置に依存してインテークマニホールド（１）と連通し、ガス出口弁（１５）の位置に依存して排ガス管（４）と連通し、
さらにシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）に配属された噴射弁（１９）と、後触媒酸素センサ（３７）を有し、
前記噴射弁は燃料を調量し、前記後触媒酸素センサは３元触媒機（２２）の下流側で排ガス管（４）に配置されており、
当該制御装置は、
・それぞれのシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）供給すべき燃料量（ＭＦＦ）を負荷量に依存して検出する手段と、
・後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の経過に依存して一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）を検出する手段と、
ただし前記一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）の検出は、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の勾配（ＧＲＡＤ＿ＭＳ）に依存して、および／または
前記一度だけ調量すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＡＤＤ）の検出は、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である間に、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の最小値（ＭＩＮ＿ＭＳ）に依存して行われ、
・補正された供給すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＣＯＲ）を、供給すべき燃料量（ＭＦＦ）から一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）を減算した値に依存して検出する手段と、
・噴射弁（１９）を制御するための調整信号を、補正された供給すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＣＯＲ）に依存して形成する手段と、
を有することを特徴とする制御装置。
【請求項１０】
内燃機関の制御装置であって、該内燃機関はインテークマニホールド（１）と、３元触媒機（２２）を備える排ガス管（４）と、少なくとも１つのシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）を有し、
該シリンダはガス入口弁（１４）の位置に依存してインテークマニホールド（１）と連通し、ガス出口弁（１５）の位置に依存して排ガス管（４）と連通し、
さらにシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）に配属された噴射弁（１９）と、後触媒酸素センサ（３７）を有し、
前記噴射弁は燃料を調量し、前記後触媒酸素センサは３元触媒機（２２）の下流側で排ガス管（４）に配置されており、
当該制御装置は、
・それぞれのシリンダ（Ｚ１〜Ｚ４）供給すべき燃料量（ＭＦＦ）を負荷量に依存して検出する手段と、
・後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である場合、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の経過に依存して一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）を検出する手段と、
ただし前記一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）の検出は、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の勾配（ＧＲＡＤ＿ＭＳ）に依存して、および／または
前記一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）の検出は、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）が少なくとも所定の残留酸素成分に対して特徴的である間に、後触媒酸素センサ（３７）の測定信号（ＭＳ）の最大値（ＭＡＸ＿ＭＳ）に依存して行われ、
・補正された供給すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＣＯＲ）を、供給すべき燃料量（ＭＦＦ）から一度だけ減少される燃料量（ＭＦＦ＿ＲＥＤ）を減算した値に依存して検出する手段と、
・噴射弁（１９）を制御するための調整信号を、補正された供給すべき燃料量（ＭＦＦ＿ＣＯＲ）に依存して形成する手段と、
を有することを特徴とする制御装置。
【国際調査報告】
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