(57)【要約】  内燃機関の制御方法および内燃機関の制御装置を提供する。駆動特性量に基づいて、実際の噴射燃料量を表す第１のパラメータと、所望の噴射燃料量を表す第２のパラメータとが求められる。第１のパラメータと第２のパラメータとが比較され、比較の結果に基づいて、燃料量を補正するための第１の補正値と空気量を補正するための第２の補正値とが設定される。ここで第１の補正値は最大値まで制限される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動特性量に基づいて、実際の噴射燃料量を表す第１のパラメータと、所望の噴射燃料量を表す第２のパラメータとを求める、
内燃機関の制御方法において、
第１のパラメータと第２のパラメータとを比較し、比較の結果に基づいて、燃料量を補正するための第１の補正値と空気量を補正するための第２の補正値とを設定し、ここで第１の補正値を最大値まで制限する
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項２】
第１の補正値および／または第２の補正値を適応化する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
最大値を駆動特性量に依存して設定する、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
第１の補正値および／または第２の補正値を駆動特性量に依存して記憶する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
第２の補正値を第１の補正値に対して時間的に遅延させる、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
内燃機関のシリンダを少なくとも２つのグループへ分割し、種々のグループに対してそれぞれ異なる第２の補正値を設定する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
駆動特性量に基づいて、実際の噴射燃料量を表す第１のパラメータと所望の噴射燃料量を表す第２のパラメータとを求め、第１のパラメータと第２のパラメータとを比較し、比較の結果に基づいて、燃料量を補正するための第１の補正値と空気量を補正するための第２の補正値とを設定する手段を有する、
内燃機関の制御装置において、
第１の補正値を最大値まで制限する制限手段が設けられている
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
従来技術
本発明は独立請求項の上位概念記載の内燃機関の制御方法および内燃機関の制御装置に関する。
【０００２】
内燃機関の制御方法および内燃機関の制御装置は未公開の独国出願第１０２２１３７６号明細書から公知である。そこには駆動特性量に基づいて排気ガスのλ値を定める内燃機関の制御手段が記載されている。定められたλ値と実際のλ値とが比較され、比較の結果に基づいて燃料量または空気量を補正する補正値が計算される。
【０００３】
主としてここではラムダセンサおよびエアマスフローセンサのセンサ信号から実際に噴射された燃料量を表す第１のパラメータが求められ、これが所望の噴射燃料量を表す第２のパラメータと比較される。比較の結果に基づいて燃料量を補正するための第１の補正値および／または空気量を補正するための第２の補正値が設定される。
【０００４】
理想的なエラーのないシステムでは実際に噴射された燃料量は所望の燃料量に相応する。トレランスおよび／または経時劣化効果のために所望の燃料量が実際に噴射された燃料量から偏差する場合がある。このときに内燃機関に調量される空気量が所望の噴射燃料量に依存して開制御および／または閉ループ制御されると、誤った空気量が調整されてしまう。実際に噴射された燃料量に依存した開制御は、検出が困難であるため容易に実行できない。排気ガスのλ値および内燃機関に供給された空気量を測定することにより実際に噴射された燃料量が計算され、これが所望の噴射燃料量と比較される。２つの信号の偏差に基づいて補正値が形成される。この補正値により空気系への介入制御が行われる。例えば空気系に供給される燃料量値が相応の補正値により補正される。さらに直接に空気量を相応に補正することもできる。燃料量の計算に代えてラムダ信号または燃料量を表す他のパラメータを直接に使用してもよい。
【０００５】
選択的に、直接に燃料調量システムへの介入制御を行い、所望の燃料量と実際に噴射された燃料量とが一致するまで燃料量パラメータを補正値により補正することもできる。ただしこのように燃料量を直接に補正することには問題がある。なぜならこうした補正は燃料量の上昇をまねくからである。安全上の理由から、燃料量に介入して任意の大きさの差を補正したり、機関駆動領域全体に作用を及ぼしたりすることは望ましくない。
【０００６】
間接的な介入制御、例えば排気ガス再循環による空気の開制御であれば、こうした制限は生じない。放出物質を抑圧する目的での間接的な介入制御はあたりまえに行われ、むしろ歓迎されるので、ふつうは空気量の間接的な介入制御が選択される。
【０００７】
本発明では噴射量の誤差は所定の状況では走行特性にも悪影響を与えることを前提としている。
【０００８】
したがって本発明では補正値を燃料量および／または空気量に作用させる。燃料量に作用させる補正値は最大値まで制限される。この手段により排気ガス放出量への作用も走行特性への作用も補償される。有利な実施形態では、エラー全体は直接的な介入制御により補償される。これが不可能な場合には、間接的な介入制御により残留誤差が補正される。直接的な介入制御は燃料量へ作用し、間接的な介入制御は空気量へ作用する。
【０００９】
本発明によれば実際の燃料量と所望の燃料量との差に相応する量の差は、一部は調量時の直接的な介入制御により補償され、残留誤差の部分は空気量の適合化により補償される。
【００１０】
特に有利には、機関駆動状態に依存して介入制御のタイプが選択される。例えば直接的な介入制御の成分は駆動状態に依存して設定され、これにより連続的に調整される。駆動特性量として有利には回転数および／または内燃機関の負荷を表すパラメータが使用される。
【００１１】
有利には、第１の補正値および／または第２の補正値が適応化される。すなわち補正値の求められる状態において、補正値は内燃機関の駆動状態に依存して１つまたは複数の特性マップに格納されるか、または補正値の数学的計算に使用されるパラメータが求められ記憶される。補正値の求められない状態では記憶された補正値またはパラメータが使用される。
【００１２】
特に有利な実施形態では、内燃機関のシリンダは少なくとも２つのグループに分割され、種々のグループに対してそれぞれ異なる第２の補正値が設定される。これは２つのグループの平均的な量の差が燃料量の介入制御により補正されることを意味する。残留誤差および／または個々のグループの個別の誤差は間接的な介入制御により補償される。
【００１３】
有利には誤差が所定の値となるまで燃料量の介入制御による補正が行われる。大きな誤差および／または非対称の誤差は付加的に空気量の介入制御により補正される。
【００１４】
図面
本発明を以下に図示の実施例に則して説明する。図１には本発明の装置のブロック図が示されている。図２，図３にはシリンダが少なくとも２つのグループに分割された内燃機関の構成が示されている。
【００１５】
以下に本発明の噴射燃料量の制御方法を説明する。燃料量に代えて燃料量を表す他のパラメータを使用してもよい。特にモーメント、燃料容積および／または相応のアクチュエータの駆動時間などを使用することができる。
【００１６】
図１には燃料量開制御回路１００が示されている。これは種々の入力量、例えば内燃機関回転数とドライバの要求を表す信号ＦＰとに依存して所望の噴射燃料量ＭＥＳを設定する。これを以下では第２のパラメータと称する。所望の噴射燃料量に関するこの信号は結合点１０５を介して燃料量調整素子１１０へ達する。この燃料量調整素子１１０は燃料調量の開始時点および終了時点（つまり燃料調量の持続時間）を定める。有利にはこの素子は電磁弁またはピエゾアクチュエータとして構成され、有利にはこれはインジェクタ、噴射ノズルまたはその他の調整素子内に配置される。
【００１７】
空気量開制御回路２００は種々の入力量、例えば内燃機関回転数Ｎおよび噴射燃料量を表すパラメータＭＥＳに基づいて、空気量信号ＭＬＳを形成する。噴射燃料量に対する入力量として有利には燃料量開制御回路１００の出力信号が使用される。空気量開制御回路２００の出力信号ＭＬＳは結合点２０５を介して空気量調整素子２１０へ印加される。所望の新気量に関する信号ＭＬＳに依存して、空気量調整素子２１０は相応の空気量を調整する。ここで有利には再循環される排気ガス量を制御するアクチュエータの形式の調整素子は内燃機関へ供給される空気量を制御するスロットルバルブおよび／またはスーパーチャージャである。
【００１８】
燃料量計算回路１２０は種々の入力量に基づいて実際に噴射された燃料量を表すパラメータＭＥＩを求める。このパラメータを以下では第１のパラメータと称する。入力量として燃料量計算回路は特に排気ガス中の酸素濃度を表す信号Ｌと内燃機関へ供給される空気量を表す信号ＭＬＩとを処理する。この２つの信号は有利にはセンサ、特にラムダセンサおよびエアマスフローセンサによって形成される。これに代えてこれらの信号を他のパラメータから算出してもよい。
【００１９】
図１に示されている入力量のほか、燃料量開制御回路、空気量開制御回路および燃料量計算回路は別の入力量を考慮することもできる。
【００２０】
第１のパラメータＭＥＩおよび第２のパラメータＭＥＳは異なる符号を有するが、ともに結合点１２５へ達する。結合点の出力信号ＤＭＥは実際に噴射された燃料量と所望の噴射燃料量とのあいだの差を表している。噴射燃料量の誤差に関する信号ＤＭＥは積分器１３０および制限器１３２を介して第１の特性マップ１３４へ供給される。第１の特性マップの出力信号ＱＭＥは結合点１０５の第２の入力側へ印加される。制限器１３２はふたたび積分器１３０へ信号を印加する。制限器１３２および第１の特性マップ１３４には種々の駆動特性量、例えば内燃機関回転数Ｎおよびその他のパラメータが供給される。
【００２１】
噴射燃料量の誤差に関する信号ＤＭＥはさらにフィルタ１４０および符号反転器１４２を介して第２の特性マップ１４４へ供給され、その出力信号ＱＭＬは結合点２０５の第２の入力側に印加される。第２の特性マップ１４４には回転数Ｎなどの種々の駆動特性量に関する信号が供給される。
【００２２】
積分器１３０および制限器１３２は出力量制限機能およびアンチワインドアップ機能を備えた積分制御回路として作用する。これは噴射燃料量の誤差が積分器１３０で積算されることを意味する。制限器１３２で制限値に達すると積分器の値はそこでとどめられる。このことは制限器と積分器とのあいだの接続により示される。制限器１３２で制限値に達すると制限器の出力信号は達した値にとどまる。
【００２３】
積分器１３０の出力信号を制限するための制限器１３２の制限値は本発明によれば内燃機関の駆動状態に依存して設定可能である。有利には制限値は内燃機関回転数Ｎおよび／または別の駆動特性量に依存して設定される。
【００２４】
制限器１３２の出力信号は燃料量への直接の介入制御により補償すべき燃料量の誤差である。これは次の第１の特性マップ１３４において適応化される。これは内燃機関が回転数および負荷によって定義される所定の動作点に達すると、第１のパラメータと第２のパラメータとが比較され、比較の結果に基づいて噴射燃料量の誤差が求められ、積算および制限されることを意味する。このようにして求められた値は動作点に依存して第１の特性マップ１３４に記憶される。
【００２５】
本発明によれば、所定の動作領域だけ燃料量の補正を行えばよい。これにより燃料量の補正を行うべきでない動作領域では制限値がゼロへセットされる。その他の動作点では燃料の調量と走行特性とが適応化される。制限器がアクティブであり、かつ燃料量の補正により誤差を完全に補正することのできない動作点では、付加的に空気量の補正が行われる。つまり燃料量のみを補正するか空気量のみを補正するか双方の量をともに補正するかが選択されるのである。
【００２６】
これは種々の動作点ごとに制限を連続的に調整できることを意味する。残留誤差は自動的に空気量により補償される。
【００２７】
積分器が制限される場合、燃料量の誤差は燃料調量によって完全には補正されない。相応に積分器の入力信号、つまり燃料量の誤差はゼロでない値にとどまる。残留誤差は空気量の調整により補償される。２つの介入制御の符号の区別はここでは積分器１４２により保証される。有利にはローパスフィルタとして実現されたフィルタ１４０を介して空気系の分路のダイナミクスは燃料の調量からは独立に適用される。有利には空気系の分路は緩慢なダイナミクス特性を有しているので、燃料量の補正の学習が不要な影響を受けることはない。
【００２８】
第１のパラメータＭＥＩが既知となる動作点では、噴射すべき燃料量に対する補正値ＱＭＥと空気量に対する補正値ＱＭＬとが各動作点に依存して特性マップ１３４，１４４に記憶される。つまりこれが学習である。第１のパラメータＭＥＩが存在しない場合、つまり例えばラムダ信号が信頼性の高い値を送出しない場合には、特性マップ１３４，１４４に記憶された値は燃料量および／または空気量の補正に用いられる。
【００２９】
第１の特性マップ１３４および第２の特性マップ１４４は他の学習機能または適応化プロセスに使用することもできる。
【００３０】
図２には本発明の方法の別の実施例が示されている。この方法は特に主として直列に結合され共通のクランクシャフトを用いる２つの機関から成るいわゆるＶ機関に対して設けられている。ただしこの実施例はこうした機関のみに限定されるものではなく、一般に空気量を調整するアクチュエータに対応するように種々のグループにまとめられるシリンダを有する内燃機関に使用可能である。またこの実施例は多数のグループのシリンダにも適用可能である。特にこの実施例は各シリンダに１つずつ空気量を調整するアクチュエータが配属されているケースでも適用可能である。
【００３１】
図１に示されている素子には相応の参照番号を付してある。図２の構成で図１と異なるのは、主に、実際に噴射された燃料量を計算するために２つの燃料量計算回路１２０が設けられていることである。第１のグループに対する燃料量計算回路１２０は図１の燃料量計算回路に相応し、さらに第２のグループに対する燃料量計算回路３２０が設けられている。第１のグループに対応する第１の計算量を以下ではＭＥＩＬと称し、第２のグループに対応する第２の計算量を以下ではＭＥＩＲと称する。第１のグループの結合点１２５と第２のグループの結合点３２５とは相応する。第１のグループの燃料量の誤差はＤＭＥＬと称され、第２のグループの燃料量の誤差はＤＭＥＲと称される。第１のグループの素子１４０，１４２，１４４，２０５と第２のグループの素子３４０，３４２，３４４，３０５とはそれぞれ相応する。各素子の機能は図１の実施例の素子の機能に相応する。
【００３２】
積分器１３０には除算器３５０が結合点１６０の出力信号を処理した後の出力信号が供給される。結合点１６０には第１のグループの燃料量の誤差ＤＭＥＬと第２のグループの燃料量の誤差ＤＭＥＲとが供給される。つまり積分器には２つの異なるグループに由来する２つの燃料量の誤差の平均値が供給されるのである。もちろん燃料量計算回路１２０，３２０の入力信号を個々のグループに対応する種々のセンサによって形成してもよい。
【００３３】
この実施例は図１の実施例を２つのグループに対して適用するものと考えられ、個々の素子が図１の実施例に比べてみな２重になる。燃料量の補正は２つのグループに対して一体的に行われる。これは他の開制御部または閉ループ制御部により障害に対する種々の補正が行われるので必要となる。燃料量の補正の際に制限値に達すると、グループごとの残留誤差が空気量への介入制御により補償される。相応のことがグループごとに種々の燃料量の誤差が発生する場合にも当てはまる。この場合平均誤差は燃料量への介入制御により補償され、グループごとの残留誤差は付加的な空気量への介入制御により補償される。
【００３４】
図３には別の実施例が示されている。この実施例は図２の実施例に相応するが、より計算時間コストや必要メモリ面積が小さくて済む。図１，図２の実施例の素子に相応する素子には同様の参照番号を付してある。第１のグループの燃料量の誤差ＤＭＥＬは結合点４１０，４２０へ供給される。相応に第２のグループの燃料量の誤差ＤＭＥＲも結合点４１０，４２０へ供給される。結合点４１０では２つの信号の和が形成され、結合点４２０では２つの信号の差が形成される。続いて除算器４１５，４２５において結合点４１０，４２０の出力信号が２で除算される。したがってフィルタ１４０には２つのグループの燃料量の誤差の平均値が供給されることになる。フィルタ３４０には平均値の差が供給される。特性マップ１４４の出力信号は一方ではフィルタ４３０へ、他方では２つの結合点４４０，４５０へ印加される。フィルタは有利には係数素子として構成されている。相応に特性マップ３４４の出力信号も２つの結合点４４０，４５０へ印加される。フィルタ４３０の出力信号は制限器１３２へ達する。結合点４４０の出力側には信号ＱＭＬＬが送出され、結合点４５０の出力側には信号ＱＭＬＲが送出される。
【００３５】
本発明のこの実施例によれば、平均値および差の１／２（つまり誤差の平均値からの偏差）が特性マップ１４４，３４４として学習される。この値から３つの補正値ＱＭＥ，ＱＭＬＬ，ＱＭＬＲが適切な適応結合点を介して適切な符号で求められる。すなわち素子４３０，１３２は動作点に依存して設定可能である。空気量への介入制御は平均値に関して対称に反対の符号で行われる。これに代えて特性マップ１４４，３４４が任意の学習機能を有するように構成してもよい。
【００３６】
平均値を学習させるために、積分器でなくローパスフィルタ１４０が使用される。このために燃料量の誤差は燃料量への介入制御によってはけっして完全には補償されない。したがってつねに空気量への介入制御が行われる。フィルタ４３０の伝達特性は制限器１３２の制限値と同様に駆動状態に依存して設定可能である。
【００３７】
図２，図３の実施例では全てのシリンダに対する燃料量への一体的な介入制御による補正が行われる。空気量への介入制御による補正はシリンダの個々のグループに対して行われる。ここでシリンダごとに補正を行ってもよいし、複数のシリンダに対して共通に補正を行ってもよい。有利には補正値の数はエアマスフローセンサの数および／またはアクチュエータの数に相応する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明の装置のブロック図が示されている。
【図２】内燃機関の構成の第１の実施例を示す図である。
【図３】内燃機関の構成の第２の実施例を示す図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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