(57)【要約】  本発明は、複数の燃焼室（１２、１４、１６、１８）を有し、これらの燃焼室（１２、１４、１６、１８）の少なくとも１つにおける実際の稼動状況と目標とする稼動状況の間の不一致が検知装置によって検知され、この不一致を解消するために、燃焼室（１２、１４、１６、１８）の内、不一致が発生した燃焼室にだけ影響を与える少なくとも１つの措置が実行される内燃機関の稼動方法に関するものである。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃焼室（１２、１４、１６、１８）を有する内燃機関の稼動方法において、少なくとも１つの燃焼室（１２、１４、１６、１８）での実際の稼動状況と目標とする稼動状況の間に存在する不一致が検知装置によって検知され、該不一致を解消するために、少なくとも１つの措置が実行され、該措置が不一致が発生した燃焼室（１２、１４、１６、１８）での燃焼にのみ影響を与えることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、不一致を解消するために、少なくとも１つの措置が実行され、該措置が、不一致が発生した燃焼室（１２、１４、１６、１８）へ供給されるべき燃料の量（２４、２８、３４）の供給、特に直接噴射に対して影響を与えることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、不一致を解消するために、不一致が発生した燃焼室（１２、１４、１６、１８）へ供給されるべき燃料の量（２４、２８、３４）が調整、特にシフトされることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の方法において、不一致を解消するために、不一致が発生した燃焼室（１２、１４、１６、１８）への供給、特に直接噴射されるべき燃料の量（２４、２８、３４）を噴射する時期が調整、特にシフトされることを特徴とする方法。
【請求項５】
請求項１−４のいずれか１項に記載の方法において、不一致を解消するために、不一致が発生した燃焼室（１２、１４、１６、１８）の点火時期（３０、３０’）が調整、特にシフトされることを特徴とする方法。
【請求項６】
請求項１−５のいずれか１項に記載の方法において、実際の稼動異常状況と目標とする稼動異常状況の間の不一致、および/または失火、および/または実際の圧力と目標とする圧力との間の不一致、および/または実際の圧力流と目標とする圧力流との間の不一致、および/または実際の点火プラグ燃焼時間と目標とする点火プラグ燃焼時間の間の不一致が、上記不一致として検知されることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前提部に記載されているタイプの内燃機関の稼動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、複数のシリンダを有する内燃機関の１つのシリンダ燃焼室で発生する失火を、内燃機関のパラメータの少なくとも１つに基づいて検知する方法を開示するものである。さらに、この点火プラグの燃焼時間の変動測定値が検知され、これが失火が認められたシリンダに割当てられる。また、他の点火プラグの燃焼時間の変動測定値も検知され、これらが各々のシリンダに割当てられる。さらに、測定値に基づき、内燃機関の点火装置に起因する失火原因が検知される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】独国特許第１０２００５０４６９５５Ｂ３号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、乗り心地が非常に優れ、燃料消費量が非常に少ない内燃機関を実現するための、内燃機関の稼動方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、請求項１の特徴を備えた内燃機関の稼動方法によって達成される。本発明の、実用的かつ非自明な改善点を有する有利な実施形態については、残りの請求項に記載する。
【０００６】
複数の燃焼室を有するような内燃機関において、少なくとも１つの燃焼室での実際の稼動状況と要求される稼動状況の不一致は、検知装置を用いて検知される。
【０００７】
本発明によれば、この不一致を解消するため少なくとも１つの措置を実行するようになっており、この措置は不一致が発生した燃焼室の燃焼にのみ影響を与える。言い換えれば、実際に不一致が生じた燃焼室における不一致のみを解消するよう、燃焼室に限定された措置だけが実行される。内燃機関の残りの燃焼室では、いかなる措置、または少なくともこれらの措置のいずれも実行されない。この方法により、燃焼室における不一致は個別に解消され、その他の燃焼室は依然として燃料消費量に関し最適な状態で稼動することになる。この不一致は内燃機関の乗り心地、特に自動車、中でも乗用車の乗客の乗り心地に悪影響を与える恐れがあるため、本方法は、一方では内燃機関の非常に優れた乗り心地を実現し、他方では不一致が発生していない燃焼室の非常に効率的な稼動を実現し、燃料消費量とＣＯ２排出量が少ない内燃機関を実現している。
【０００８】
例えばもし内燃機関が、空気比Ｌａｍｂｄａ（λ）が１より大きい過剰空気状態で稼動し、特に内燃機関がガソリンエンジンとして設計されている場合、実際の稼動状況と要求される稼動状況に不一致が発生する可能性が非常に高い。この不一致とは、例えば燃焼室で実行される燃焼稼動での失火、内燃機関における望ましくないほどに高い稼動上の不規則性、燃焼室の望ましくない圧力または圧力流、および/または内燃機関の例えばシリンダとして設計された燃焼室または各燃焼室の混合気を点火する点火プラグの望ましくない燃焼時間である。同じことが内燃機関の暖機運転に際しても当てはまり、この時、不一致はかなり高い確率で発生する。
【０００９】
もし不一致が燃焼室の一箇所でのみ発生し、残りの燃焼室ではいかなる不一致や異常も発生しない場合、本発明による方法は、この不一致（これが燃料消費量に悪影響を与える可能性がある）を解消する措置を全ての燃焼室においてではなく、当該燃焼室での不一致だけを解消するために実行することができる。
【００１０】
不一致を解消するための措置としては、例えば、不一致が発生した燃焼室へ供給されるべき量の燃料の供給、具体的には直接噴射に対して影響を与える措置がある。不一致を解消するため、不一致が発生した燃焼室へ供給されるべき燃料の量が調整されうる。例えば内燃機関を稼動させる場合、一定量の燃料が燃焼室、具体的にはシリンダに供給され、次に、このシリンダの実際の稼動状況と目標とする稼動状況の不一致が検知され、その不一致検知後に、燃焼室へ供給、具体的には直接噴射されるべき燃料の量が、不一致検知前の量に対して少なくとも一時的に変更される。したがって、例えば、不一致検知前にはシリンダが過剰空気状態（λ＞１）で稼動し、次に、不一致検知後には比較的低い空気比（具体的には化学量論空気比）で稼動される。残りの不一致が発生していない燃焼室は、内燃機関の燃料消費量を低く抑えるために、依然として過剰空気状態と非常に高い空気比で稼動される。
【００１１】
この不一致は、不一致が発生していない燃焼室へ供給、具体的には直接噴射されるべき燃料の量が供給される時期を調節、具体的にはシフトすることでも解消することが可能である。例えば、燃焼室の１つにおいて、内燃機関のクランクシャフトが特定の回転位置にある時に燃料が噴射され、検知装置が不一致を検知した場合、不一致の検知後に、クランクシャフトが特定に位置にある時に噴射される量の燃料が、つまり、不一致検知前に燃料が噴射される/された時の回転位置と違った位置で噴射される。この方法により、この燃焼室での｀不一致が解消され、内燃機関の高い水準の乗り心地が維持される一方、他の燃焼室は、特に燃料消費量に関して最適な状態で稼動し、その結果、燃料消費量が非常に少なく、ＣＯ２排気量も少ない内燃機関が実現する。
【００１２】
不一致を解消するため、不一致の発生した燃焼室の点火ポイント、つまり燃焼室内にある混合気が点火される位置を調整、具体的にはシフトすることも可能である。混合気が誘導点火方式で点火される場合、点火ポイントが、点火装置によって混合気が点火されるクランクシャフトの時期と回転位置を示している。混合気が自動点火方式で点火される場合、点火ポイント、すなわち混合気が点火されるクランクシャフトの回転位置は、燃料が燃焼室へ供給、具体的には直接噴射される時期と回転位置によって決定される。
【００１３】
混合気を点火するための実際の点火プラグ燃焼時間と目標とする点火プラグ燃焼時間の不一致が検知された場合、混合気の点火している間の過剰な、または不足する燃料の量は、累積された実際の点火プラグ燃焼時間と、不一致が発生していない他の燃焼室の点火プラグ燃焼時間を比較することで導き出すことができる。このことから、不一致が発生したこの燃焼への目的措置または改変が実行され、ここにおいて、例えば点火直前の燃料噴射が移動されたり、点火直前に噴射する燃料の量が調整されたりする。
【００１４】
本発明の他の利点、特徴、詳細は、以下に述べる２つの好ましい例示的実施形態の説明および図に基づいている。上記の説明文で挙げた特徴と特徴の組み合わせ、および以下の図の説明、および/または図中にだけ表示した説明の中で挙げた特徴と特徴の組み合わせは、各々の記述された組み合わせのみならず、請求の範囲を逸脱することなく他の組み合わせや単独でも使用されうる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】４つのシリンダを有する内燃機関の概略図であり、この内燃機関に燃料を直接噴射して空燃混合気を形成した後、混合気が点火される。
【図２】図１に示した内燃機関の別の概略図であり、１つのシリンダだけの噴射位置がシフトされ、図１で示したこのシリンダへ燃料が供給される。
【図３】図１で示した内燃機関の概略図であり、１つのシリンダだけの噴射位置がシフトされ、図１で示した空燃混合気が点火される。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
図１は、第１シリンダ１２、第２シリンダ１４、第３シリンダ１６、および第４シリンダ１８を有する内燃機関１０を示している。内燃機関１０が稼動中、クランクシャフトが回転するが、このシャフトは対応するロッドを介してピストンに連結しており、これらは各々対応するシリンダ１２、１４、１６および１８に並進運動方式で収納されている。したがってクランクシャフトは、シリンダ１２、１４、１６および１８内のピストンの並進運動を、クランクシャフトの回転運動に変換することができる。
【００１７】
往復ピストン機関として設計されている内燃機関１０の稼動中にクランクシャフトが回転している場合、クランク角度（［°ＣＡ］）と称されるいくつかの回転位置が存在する。これらのクランク角度は、図１の各プロセス矢印２０に示されている。特定の燃料量２４は、特定のクランク角度２２で各シリンダ１２、１４、１６、１８に直接噴射される。シリンダに燃料を噴射することで空燃混合気が形成され、クランク角度３０で点火される。クランク角度３０は、点火ポイントとも称される。次のクランク角度３２で、次の燃料量３４がシリンダへ噴射されるが、これはポスト噴射である。噴射と点火の間、対応するピストンは各シリンダ１２、１４、１６、１８の内部で上死点へ向けて動き、停止位置に至った後、下死点へ向けて動く。ピストンは、クランクシャフトの回転位置３６において上死点へ届き、これは点火時の上死点（ＴＤＣ）と称される。
【００１８】
内燃機関１０は、例えば、いわゆるリーン燃焼状態で稼動している。これにより、例えば、層状給気燃焼状態が生じる。シリンダ１２、１４、１６、１８の内部が層状化し、シリンダ内には燃料が存在しない、または極めて少ない量の燃料しか存在しないため、１以上の極めて高い空気比となる。この層状混合気は必要であれば点火限界の外側に位置し、点火装置を備えた誘導点火方式では点火することができない。さらに、シリンダ１２、１４、１６および１８内部が層状化し、これは第１の層状混合気よりも厚く、より低い空気比を有している。この層状混合気は点火限界の内側に位置しているため点火可能であり、回転位置３０で点火装置を使って点火することができる。この点火と点火可能な層状混合気のため、第１の層状混合気も活性化、点火され、これにより空燃混合気が膨張することでシリンダ１２、１４、１６および１８内部のピストンが動く。しかしながら全体的に見ると、シリンダ１２、１４、１６、１８内部は過剰空気状態であるため、全体としての空気比は１より大きくなり、内燃機関１０は非常に低い燃料消費量で稼動することが可能になる。
【００１９】
シリンダ１２、１４、１６および１８の内部を、均一層状燃焼稼動におけるリーン燃焼状態の時に、均一に層状化することも可能であり、この時、燃料は少なくとも基本的に空気中に均一に分散され、空気と混合されている。この層状混合気を有利に点火するため、次の層状化した燃料が例えば点火プラグなどの点火装置の近傍に噴射されるが、この次の層状混合気は比較的厚く、第１の層状混合気に比べて空気比が低く、点火プラグでの点火が可能であり、これによって均一層状燃焼稼動における第１の層状混合気も点火される。また、均一層状燃焼稼動の最中、通常は過剰空気が存在し、このためシリンダ１２、１４、１６および１８空気比が１よりも大きくなる。これもまた、内燃機関１０の燃料消費量を非常に低く抑える要因となる。
【００２０】
内燃機関１０におけるこのようなリーン燃焼稼動（層状燃焼稼動/均一層状燃焼稼動）の最中、および/または比較的長いアイドリング時間の後に再始動した暖気運転の最中には、例えば第２のシリンダ１４において当該シリンダの実際の稼動状況が目標とする稼動状況と異なるという現象が生じる可能性がある。この不一致とは、例えば、失火、稼動上の不規則性の増加、シリンダ１４における望ましくない圧力または圧力流、および/または、具体的には点火プラグなどの点火装置が発生させる点火火花の望ましくない燃焼時間などである。残りのシリンダ１２、１６および１８ではそのような不一致が発生しない。第２のシリンダ１４の稼動上の不一致を解消すると同時に、図２に示すように内燃機関１０の燃料消費量を非常に少なく抑えるため、第２のシリンダ１４だけの回転位置２６をシフトするとともに、残りのシリンダ１２、１６および１８内の燃料量２８が、前回同様、回転位置２６で噴射される。
【００２１】
図２から分かるように、シリンダ１４内の燃料量２８は、不一致が検知された後、回転位置２６’でシリンダ１４へ噴射される。回転位置２６’は、回転位置２６に続く、つまり後のクランクシャフト回転位置である。言い換えれば、回転位置２６と、燃料量２８を噴射する噴射位置が、回転位置３０、点火ポイント、回転位置３６、または点火時の上死点の方向に向けてシフトされる。この方法により、シリンダ１４での不一致が解消されるとともに、他のシリンダ１２、１６および１８は、依然として特に燃料消費量に関して最適な状態で稼動する。したがって、乗り心地が非常に優れ、燃料消費量が一貫して非常に少なく、これに伴いＣＯ２排出量も少ない内燃機関が実現する。
【００２２】
代替方法として、または追加的に、燃料量２８を変更することが可能である。不一致が検知された後、例えば、不一致が検知される前にシリンダ１４へ供給される/された燃料量２８よりも少ないまたは多いシリンダ１４内の燃料量が噴射されうる。これは、第１および/または他の措置と同様に、一時的に実行されるだけであり、これらの措置に関しては、例えばリーン燃焼稼動が中止可能であり、少なくとも一時的に化学量論燃焼状態でシリンダ１４を稼動することも可能である。
【００２３】
図３は、シリンダ１４の実際の稼動状況と望ましい目標とする稼動状況との不一致を解消する別の可能性のある措置を示している。図３から分かるように、空燃混合気が、クランクシャフトが回転中に回転位置３０に対して先行する回転位置３０’で点火される。言い換えれば、回転位置３０と点火ポイントは、点火時の上死点から離れるよう早めにシフトされる。この早めのシフトは、第２のシリンダでのみ実行され、他のシリンダ１２、１６および１８は、具体的には燃料消費量を少なくするために、依然として最適な状態で稼動する。このように、これらの措置によって、特に高いレベルの正常な稼動、ならびに内燃機関１０における低い燃料消費量が実現する。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【手続補正書】
【提出日】平成25年5月14日(2013.5.14)
【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】
複数の燃焼室（１２、１４、１６、１８）を有する内燃機関の稼動方法において、少なくとも１つの燃焼室（１２、１４、１６、１８）での実際の稼動状況と目標とする稼動状況の間に存在する不一致が検知装置によって検知され、該不一致を解消するために、少なくとも１つの措置が実行され、該措置が不一致が発生した燃焼室（１２、１４、１６、１８）での燃焼にのみ影響を与え、
前記内燃機関（１０）の層状燃焼稼動又は均一層状燃焼稼動のリーン燃焼稼動の間、前記不一致を解消するために、不一致が発生した燃焼室（１２、１４、１６、１８）の点火時期（３０、３０’）が上死点（３６）から離れるように早めにシフトされることを特徴とする方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、不一致を解消するために、少なくとも１つの措置が実行され、該措置が、不一致が発生した燃焼室（１２、１４、１６、１８）へ供給されるべき燃料の量（２４、２８、３４）の供給、特に直接噴射に対して影響を与えることを特徴とする方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法において、不一致を解消するために、不一致が発生した燃焼室（１２、１４、１６、１８）へ供給されるべき燃料の量（２４、２８、３４）が調整、特にシフトされることを特徴とする方法。
【請求項４】
請求項２または３に記載の方法において、不一致を解消するために、不一致が発生した燃焼室（１２、１４、１６、１８）への供給、特に直接噴射されるべき燃料の量（２４、２８、３４）を噴射する時期が調整、特にシフトされることを特徴とする方法。
【国際調査報告】
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