(57)【要約】  本発明は、内燃機関（１３）のシリンダー（１２ａ−１２ｈ）に割り当てられ、切換プロセスにおいて、シリンダー（１２ａ−１２ｄ）を作動及び／又は作動停止できるスロットルユニット（１１ａ−１１ｈ）を作動するために使用される制御ユニット（１０）を有する装置に関する。本発明によれば、制御ユニット（１０）は、切換プロセス（２０、２１）の間に、作動停止可能なシリンダーに割り当てられたスロットルユニット（１１ａ−１１ｄ）を予め定められたタイミング関数に従って開閉する。
2008514855.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１３）のシリンダー（１２ａ−１２ｈ）に割り当てられ、切換プロセスにおいて、該シリンダー（１２ａ−１２ｄ）を作動及び／又は作動停止できる少なくとも１つのスロットルユニット（１１ａ−１１ｈ）を作動するための制御ユニット（１０）を有する装置において、
該制御ユニット（１０）が、該切換プロセス（２０、２１）の間に、該作動停止可能なシリンダー（１２ａ−１２ｄ）に割り当てられた該スロットルユニット（１１ａ−１１ｄ）を予め定められたタイミング関数に従って開閉することを特徴とする装置。
【請求項２】
前記タイミング関数が連続的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】
前記タイミング関数を、連続的に変更することができることを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記スロットルユニット（１１ａ−１１ｈ）のそれぞれが作動要素（１７ａ−１７ｈ）を有し、それにより、前記各スロットルユニット（１１ａ−１１ｈ）を独立して制御す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】
前記内燃機関（１３）が、少なくとも８本のシリンダ−（１２ａ−１２ｈ）を有す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】
少なくとも４本のシリンダー（１２ａ−１２ｄ）を作動停止でき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】
前記タイミング関数が、少なくとも１つの運転パラメータ（Ｐ）に依存す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】
前記制御ユニット（１０）には、前記内燃機関（１３）の動作点がエンジン特性図における特性曲線（１４、１５）と交差すると前記切換プロセスをトリガするスイッチング素子（１８）を有す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】
前記特性曲線（１４、１５）を記憶する記憶装置（１６）を有することを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記タイミング関数の調整可能なパラメータ（ｔ０）を記憶する記憶装置（１６）を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか一項に記載の装置。
【請求項１１】
第１の特性曲線（１４、１４’）が、前記作動停止可能なシリンダー（１２ａ−１２ｄ）の作動停止プロセスに割り当てられ、第２の特性曲線（１５）が、前記作動停止可能なシリンダー（１２ａ−１２ｄ）の作動プロセスに割り当てられることを特徴とする少なくとも請求項８に記載の装置。
【請求項１２】
内燃機関（１３）のシリンダー（１２ａ−１２ｈ）に割り当てられ、切換プロセス（２０、２１）において、少なくとも１本のシリンダー（１２ａ−１２ｄ）を作動及び／又は作動停止できるスロットルユニット（１１ａ−１１ｈ）の作動方法において、
該切換プロセス（２０、２１）の間に、該作動停止可能なシリンダー（１２ａ−１２ｄ）に割り当てられた該スロットルユニット（１１ａ−１１ｄ）を予め定められたタイミング関数に従って開閉す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の前段に従って複数のスロットルユニットを作動する制御ユニットを有する装置、及び請求項１２の前段に従う複数のスロットルユニットの作動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、複数のスロットルユニットの作動方法が開示されている。スロットルユニットは、それぞれ内燃機関のシリンダーに割り当てられ、作動又は作動停止プロセスにおいて内燃機関のシリンダー群を作動又は作動停止するのに適している。スロットルユニットを介して、制御ユニットが、シリンダーにより生成されるトルクに影響を及ぼす。作動プロセス又は作動停止プロセスの間、制御ユニットは、内燃機関のシリンダー群を制御して、内燃機関の総トルクが一定のままであるように、シリンダー群により生成されるトルクを設定値まで増大又は減少させて、シリンダー群に対し調整する。切換プロセスを開始するための信号が、内燃機関を有する自動車の中央制御装置によって生成される。このプロセスにおいて、内燃機関が部分負荷下で作動している場合には、燃料油消費量を削減するためにシリンダー群は作動停止される。
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０１  ４８  ３４７Ａ１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、内燃機関の少なくとも１本のシリンダーのとりわけ快適な、すなわちショックのない作動開始プロセス及び作動停止プロセスを実施できるいわゆる可変シリンダー装置を利用できるようにするという目的に基づくものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この目的は、独立請求項の特徴によって達成され、有利な改良形態及び発展形態は従属請求項で説明される。
【０００６】
本発明は、内燃機関のシリンダーに割り当てられ、切換プロセスにおいて、シリンダーを作動又は作動停止にできる、少なくとも１つのスロットルユニットを作動するための制御ユニットを有する装置に基づく。
【０００７】
制御ユニットが、切換プロセスにおいて、作動停止可能なシリンダーに割り当てられたスロットルユニットを予め定められたタイミング関数に従って開閉することが提案される。その結果、自動車の運転者に切り替えショックを感じさせない、快適な切換プロセスを達成できる。さらに、制御発振を効果的に回避することができる。柔軟性のあるタイミング関数によって、内燃機関を含む自動車の種類及び／又は自動車の用途の特定分野に制御ユニットを有効に柔軟に適応できる。
【０００８】
当業者に適切と思われ、シリンダーにより生成されるトルクに影響を及ぼすのに適した任意のユニットがスロットルユニットである。ここで、スロットルユニットは絞り弁、スロットルフラップとして、あるいは、カムシャフトによって制御されるシリンダーの吸気弁又は排気弁のバルブ運動を決定するためのユニットとして構成できる。ここで、吸気弁又は排気弁のバルブ運動を電磁的に制御するための装置もスロットルユニットと称される。複数のシリンダーを有し、当業者に適切と思われる任意のピストンエンジンとしては、ディーゼル機関や火花点火機関として内燃機関である。内燃機関のシリンダー総数のサブセットがシリンダー群と称される。複数の作動サイクルの期間中、シリンダーが内燃機関のトルクの生成に全く寄与しない状態にシリンダーを置く切換プロセスが、シリンダーの作動停止と称される。
【０００９】
タイミング関数は、不変なものとして予め設定できるか、制御ユニットによって機械的に調整可能にすることができるか、あるいは制御ユニットを取り付けている間、設定及び記憶できる選択可能なソフトウェアのパラメータを有することができる。
【００１０】
本発明の一改良形態において、タイミング関数が連続的に作動することが提案される。それによって、とりわけショックのない切換プロセスが得られる。しかしながら、タイミング関数が小刻みに段階的に増分するプロファイルを有する改良形態も考えられる。これは、特にスロットルユニットを単に、非連続的に調整できる場合には好適である。
【００１１】
タイミング関数を連続的に変更することができると、シリンダーへの給気の変動及び／又はスロットルユニットの変動に起因する制御不能な発振の発生を回避できる。
【００１２】
内燃機関に少なくとも８本のシリンダがあると、シリンダー群の作動及び作動停止によって、燃料消費を大きく節約できる可能性がある。そのため、１２本又は１６本のシリンダーがある内燃機関と共に本発明による解決方法を使用すると好ましい。
【００１３】
８本のシリンを有する場合において、少なくとも４本のシリンダーが作動停止されると、内燃機関の不安定な運転を回避することができる。しかしながら、原則として、２本又は他の本数のシリンダーが組み合わされて作動停止可能な群を形成する本発明の改良形態も考えられる。
【００１４】
タイミング関数が少なくとも１つの運転パラメータで決定されるとすると、運転状況に柔軟に適応される装置を得られる。この状況において、タイミング関数は、特に運転パラメータに依存するタイミング定数を含むことができる。使用される運転パラメータは、例えば、運転者の運転挙動の特性変数、アクセルペダル角度の変化率、歯車装置の速度伝達比又は当業者に適切と思われる他のいくつかの運転変数であり得る。この状況において、運転変数が、現在の切換プロセスに先立つ作動又は作動停止プロセスによって判断されると、有利な誤差補正を実行できる。
【００１５】
さらに、制御ユニットが、内燃機関の動作点がエンジン特性図の特性曲線と交差すると、切換プロセスをトリガするスイッチング素子を備えることが提案される。この状況において、スイッチング素子を制御ユニットの演算器の検査ビットとして、とりわけ容易でコスト的に効果的に実施できる。制御ユニットを、内燃機関の中央制御装置と一体的に又は別個の部品として供することができる。さらに、制御ユニットを、内燃機関を含む自動車の中央制御装置に組み込むことができ、例えばＣＡＮバスを介して内燃機関と通信できる。
【００１６】
制御ユニットが、特性曲線を記憶するための記憶装置を備えていると、内燃機関の用途別の特性曲線の柔軟な適応を可能とする。
【００１７】
制御ユニットが、タイミング関数の調整可能なパラメータ、特に切換プロセスの期間を表すタイミング定数を記憶するための記憶装置を備えていると、柔軟に使用できる装置を得ることができる。
【００１８】
装置は、第１の特性曲線が、シリンダーの作動停止プロセスに割り当てられることと、第２の特性曲線が、シリンダーの作動プロセスに割り当てられることとによって区別され、その間の円滑でない急な変化と、関連する快適性の損失の可能性とが避けられるのは、具体的には特に第１の特性曲線と第２の特性曲線との間にヒステリシス領域がある場合、あるいは、作動停止プロセス後に作動停止可能なシリンダーが作動停止されるエンジン特性図の領域が、作動プロセス後に作動停止可能なシリンダーが作動されるエンジン特性図の領域と重なる場合である。
【００１９】
さらに、本発明は、内燃機関のシリンダーに割り当てられ、切換プロセスにおいて、シリンダーを作動及び／又は作動停止できるスロットルユニットの作動方法に基づく。
【００２０】
切換プロセスの間に、作動停止可能なシリンダーに割り当てられたスロットルユニットが予め定められたタイミング関数に従って開閉されることが提案される。
【００２１】
さらなる利点は以下の図面の説明から明らかになる。図面は本発明の例示された実施形態を示す。説明及び特許請求の範囲は多くの特徴を組み合わせて含む。当業者は、適宜、特徴を個別に、及び特徴を組み合わせて適切な他の組み合わせを形成して考慮できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、８本のシリンダー１２ａ−１２ｈを有する、火花点火機関として供される内燃機関１３を概略的に示す。シリンダー１２ａ−１２ｈのそれぞれは、公知の吸気弁及び排気弁を有する。吸気弁及び排気弁は、ここでは明確に図示されておらず、シリンダー１２ａ−１２ｈに給気し、排気ガスを取り除くために設けられる。原則として、本発明による解決方法は、複数のシリンダーを有する、考えられる内燃機関全てにおいて、特にディーゼル機関において又はターボチャージャや排気ガス再循環装置を備えるエンジンにおいても使用することができる。吸気弁及び排気弁は、カムシャフトによって作動される（ここでは図示せず）。
【００２３】
８本のシリンダー１２ａ−１２ｈのそれぞれは、スロットルユニット１１ａ−１１ｈを割り当てられ、それにより、各シリンダー１２ａ−１２ｈへの給気を絞り、完全に遮断できる。スロットルユニット１１ａ−１１ｈはそれぞれ、電磁作動要素１７ａ−１７ｈを備える。作動要素１７ａ−１７ｈは、内燃機関１３の制御ユニット１０に制御ラインを介して接続される。制御ユニット１０は、プログラム可能な演算器として供され、記憶装置１６とスイッチング素子１８とを備える。さらに、制御ユニット１０は、内燃機関１３を備える自動車の他の制御ユニットとＣＡＮバス１９を介して通信し、自動車で収集された全ての運転上の変数をＣＡＮバス１９を介して読み出すことができ、それらを、該他の制御ユニットのための、内燃機関１３の現在の作動状態の特性変数に提供できる。
【００２４】
電磁的な作動要素１７ａ−１７ｈでなく、油圧及び／又は機械的な作動要素を使用することもできる。さらに、スロットル要素を、給気誘導フラップ又はシリンダー１２ａ−１２ｈの吸気弁と一体的に供することもできる。この状況において、スロットル要素を、例えば、カムシャフト調節器として又はバルブ運動ストロークを機械的に設定する機構として供することもできる。
【００２５】
制御ラインによって、制御ユニット１０は、スロットルユニット１１ａ−１１ｈを互いに独立して連続的に調節でき、特にスロットルユニットを開閉することができる。特に、制御ユニット１０は、スロットルユニット１１ａ−１１ｈの任意の所望の群を独立して閉鎖するのに適している。
【００２６】
切換信号に応じて４本のシリンダー１２ａ−１２ｄの群を開閉するプログラムが、制御ユニット１０で実施される。この状況において、制御ユニット１０は、下記で詳述されるように、内燃機関１３の回転速度と負荷に応じて自動的に切換信号を生成する。
【００２７】
プログラムは、シリンダー群１２ａ−１２ｄが作動している第１の運転状態と、シリンダー群１２ａ−１２ｄが作動停止しておりスロットルユニット１１ａ−１１ｈが閉鎖されている第２の運転状態、との間で切換プロセス２０、２１をトリガする。記憶装置１６に記憶される値０の検査ビットは、第１の運転状態に割り当てられ、値１は、第２の運転状態に割り当てられる。
【００２８】
プログラムは、図２に示されているように、問い合わせ周期を実行する。第１のステップ２２において、制御ユニット１０は検査ビットを問い合わせる。
【００２９】
制御ユニット１０が値０を検出すると、第１の運転モードにあることを示し、制御ユニット１０は、問い合わせステップ２３において、制御ユニット１０がＣＡＮバス１９を介して値を読み出す内燃機関１３の現在の負荷が、制御ユニット１０の記憶装置１６に特性曲線１４（図３）として記憶されている臨界値未満かどうか問い合わせる。特性曲線１４は、内燃機関１３の回転速度及び他の運転パラメータＰ、具体的にはアクセルペダルの位置に依存する。アクセルペダルがさらに踏み込まれると、エンジン特性図における特性曲線１４（図３）は下方に移動する。図３において、Ｐ＝０％の例として特性曲線１５が、Ｐ＝５０％の例として特性曲線１４’が示されている。プログラムを変更することで、当業者に適切と思われるいかなる変数も特性変数Ｐとして使用することが可能である。特に、スポーティな運転操作のための特性変数が有利に使用される。
【００３０】
内燃機関１３の動作点が、内燃機関１３の二次元のエンジン特性図にある点として定められ、図３において種類依存性の特性曲線２５（内燃機関１３の最大出力値を表す）を常に下回る。特性曲線２５は、アイドリング回転速度ｎＬＬと最大回転速度ｎｍａｘとともにエンジン特性図の範囲を定める。
【００３１】
問い合わせステップ２３において、制御ユニット１０が、図３における特性曲線１４の下にある動作点を検出すると、制御ユニットは、作動停止プロセス２０をトリガするスイッチング素子１８へ信号を出力して、続く運転における燃料油を節約する。そのとき動作点は、プログラムの前周期において特性曲線１４を超えていた。この状況において、制御ユニット１０は、連続的に変更することができる予め設定されたタイミング関数に従って作動要素１７ａ−１７ｄによってスロットルユニット１１ａ−１１ｄを閉鎖し、同時に前記制御ユニット１０は、スロットルユニット１１ｅ−１１ｈの開度を増大する。このプロセスにおいて、シリンダー１２ａ−１２ｈによって生成されるトルクは、スロットルユニット１１ａ−１１ｈの開度に比例するように、具体的には、内燃機関１３によって生成されるトルクの合計が、特性変数Ｐによって判断される要求値２６に常に対応するように、変更される（図４）。トルクとスロットルユニット１１ａ−１１ｈの開度との間の依存関係が、記憶装置１６に記憶された特性図に記憶される、本発明の改良形態も考えられる。切換プロセス２０の終了後、制御ユニット１０は検査ビットを値１に設定する。
【００３２】
ステップ２２において制御ユニット１０が値１を検出すると、第２の運転モードにあることを示し、制御ユニット１０は、問い合わせステップ２４において、制御ユニット１０がＣＡＮバス１９を介して値を読み出す内燃機関１３の現在の負荷が、制御ユニット１０の記憶装置１６に特性曲線１５として記憶されている第２の臨界値を超えているかどうかを問い合わせる。特性曲線１５は、内燃機関１３の回転速度及び運転パラメータＰに依存する。
【００３３】
動作点が特性曲線１５を上回っていると、制御ユニット１０は切換プロセス２１をトリガし、そこで、作動要素１７ａ−１７ｈを使用して、シリンダー群１２ａ−１２ｄのスロットルユニット１１ａ−１１ｄを予め定められたタイミング関数に従って開放し、同時にスロットルユニット１１ｅ−１１ｈの開度を減少させて、要求値２６に対応する内燃機関１３の総トルクを使用する（図５）。そこで動作点は、プログラムの前周期において特性曲線１５と交差していなければならない。
【００３４】
切換プロセス２１の終了後、制御ユニット１０は検査ビットを値０に設定する。
【００３５】
切換プロセス２０、２１の間、プログラムの周期的なシーケンスは遮断されたままであるので、切換プロセス２０、２１は、設定されたタイミング関数に従って常に終了される。
【００３６】
特性曲線１４で示されるトルクが、エンジン特性図全体において特性曲線１５で示されるトルクよりも小さいので、２つの運転モード間の迅速な切換が回避され、運転モード間の移行期にヒステリシスが発生する。
【００３７】
原則として、当業者に適切と思われ、要求値２６の何分の一と値０との間を補間する任意の関数をタイミング関数として使用できる。作動停止プロセスの間のシリンダー群１２ａ−１２ｄのトルクプロファイルのためのタイミング関数の例は、
Ａ／４・（ｃｏｓ（πｔ／ｔ０）＋１）
であり、補助シリンダー群１２ｅ−１２ｈは、タイミング関数
Ａ／４・（３−ｃｏｓ（πｔ／ｔ０））
に従って制御される。
【００３８】
ここで、時間はｔ＝０とｔ＝ｔ０との間で延びている。ここでｔ０は、記憶装置１６に記憶され、外部の特性変数にも依存できる調整可能な時定数である。時定数ｔ０は、制御ユニットの取り付け時に設定される。Ａは、特性変数Ｐに依存する要求値２６である。
【００３９】
タイミング関数は、パラメータｔ０が選択できるおかげで設定できる。タイミング関数が複数の調整可能なパラメータに依存する本発明の改良形態も考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】制御ユニットを有する内燃機関の概略図である。
【図２】制御ユニットで実施されるプログラムのフロー図である。
【図３】特性曲線で示されるエンジン特性図である。
【図４】作動停止プロセスの間の第１のシリンダー群のトルクと第２のシリンダー群のトルクの経時変化を示す。
【図５】作動プロセスの間の第１のシリンダー群のトルクと第２のシリンダー群のトルクの経時変化を示す。
【符号の説明】
【００４１】
１０  制御ユニット
１１  スロットルユニット
１２  シリンダー
１３  内燃機関
１４  特性曲線
１５  特性曲線
１６  記憶装置
１７  作動要素
１８  スイッチング素子
１９  ＣＡＮバス
２０  切換プロセス
２１  切換プロセス
２２  ステップ
２３  問い合わせステップ
２４  問い合わせステップ
２５  特性曲線
２６  要求値
Ｐ  運転パラメータ
ｎＬＬ  アイドリング回転速度
ｎｍａｘ  最大回転速度
ｔ０  パラメータ
【図１】
2008514855.tif 000003
【図２】
2008514855.tif 000004
【図３】
2008514855.tif 000005
【図４】
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【図５】
2008514855.tif 000007
【国際調査報告】
2008514855.tif 000008
2008514855.tif 000009
2008514855.tif 000010
2008514855.tif 000011
2008514855.tif 000012
2008514855.tif 000013