(57)【要約】本発明は、少なくとも１つの燃焼室を備える内燃エンジンの作動方法に関し、電子計算装置により、燃焼エンジンの作動サイクル内で燃焼室内に導入されるべき空気量に関する第１設定値（ml_soll）を、内燃エンジンの現在回転数（n_mot）と、内燃エンジンによって提供されるべきトルク（M_soll）との関数として、電子計算装置のメモリデバイスに記憶された第１特性マップ（KF_1）から取得することで特定するステップと、電子計算装置により、第２設定値（AGR_soll、H2O_soll）を、内燃エンジンの現在回転数（n_mot）と、燃焼室内に供給された空気の現在量（ml_ist）との関数として、電子計算装置のメモリデバイスに記憶された第２特性マップ（KF_2）から取得することで特定するステップとを含む。【選択図】図１
2021532306.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの燃焼室を備える内燃エンジンの作動方法であって、
‐電子計算装置により、前記燃焼エンジンの作動サイクル内で前記燃焼室内に導入されるべき空気量に関する第１設定値（ml_soll）を、前記内燃エンジンの現在回転数（n_mot）と、前記内燃エンジンによって提供されるべきトルク（M_soll）とに応じて、前記電子計算装置のメモリデバイスに記憶された第１特性マップ（KF_1）から取得することで特定するステップと、
‐前記電子計算装置により、第２設定値（AGR_soll、H2O_soll）を、前記内燃エンジンの前記現在回転数（n_mot）と、前記燃焼室内に供給された空気の現在量（ml_ist）とに応じて、前記電子計算装置の前記メモリデバイスに記憶された第２特性マップ（KF_2）から取得することで特定するステップであって、
前記第２設定値（AGR_soll、H2O_soll）が、
・前記作動サイクル内で前記燃焼室内に導入されるべき再循環排気ガス量に関する第２設定値（AGR_soll）である、
又は、
・前記作動サイクル内で前記燃焼室内に導入されるべき混合気に含まれる水量に関する第２設定値（H2O_soll）である、
前記ステップと、
‐前記電子計算装置により、前記第１設定値（ml_soll）及び前記第２設定値（AGR_soll、H2O_soll）に関連すると共に、前記作動サイクル内で前記燃焼室にて調整されるべき燃焼空気比に関する第３設定値（Lbd_wunsch）を、前記内燃エンジンの前記現在回転数（n_mot）と、前記燃焼室内に供給された前記空気の現在量（ml_ist）とに応じて、前記メモリデバイスに記憶された第３特性マップ（KF_3）から取得することで特定するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記電子計算装置により、前記作動サイクル内で前記燃焼室内にて調整されるべき前記燃焼空気比に関する第４設定値（Lbd_0）を、前記内燃エンジンの前記現在回転数（n_mot）と、前記燃焼室内に供給された前記空気の現在量（ml_ist）とに応じて、前記メモリデバイスに記憶された第４特性マップ（KF_4）から取得することで特定し、前記燃焼空気比を、前記第４設定値（Lbd_0）に調整することにより、前記内燃エンジンにおけるノッキングフリーの作動が排気ガス再循環なしで実現可能である方法。
【請求項３】
請求項２に記載の方法であって、前記電子計算装置により、前記作動サイクル内で前記燃焼室内にて調整されるべき前記燃焼空気比に関する第５設定値（Lbd_soll）を、第３設定値（Lbd_wunsch）と前記第４設定値（Lbd_0）との間の補間、特に線形補間によって特定し、前記電子計算装置により、前記燃焼空気比を、前記第５設定値（Lbd_soll）に調整する方法。
【請求項４】
請求項１〜３の何れか一項に記載の方法であって、前記電子計算装置により、前記第２設定値（AGR_soll、H2O_soll）及び前記燃焼室内に供給された前記空気の現在量（ml_ist）に関連すると共に、点火時期に関する第６設定値（ZW_wunsch）を、前記現在回転数（n_mot）と、前記燃焼室内に供給された前記空気の現在量（ml_ist）とに応じて、第５特性マップ（KF_5）から取得することで特定する方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法であって、前記計算装置により、前記点火時期に関する第７設定値（ZW_0）を、前記現在回転数（n_mot）と、前記燃焼室内に供給された前記空気の現在量（ml_ist）とに応じて、第６特性マップ（KF_6）から取得することで特定し、前記点火時期を、前記第７設定値（ZW_0）に調整することにより、前記内燃エンジンにおけるノッキングフリーの作動が排気ガス再循環なしで実現可能である方法。
【請求項６】
請求項４及び５に記載の方法であって、前記点火時期に関する第８設定値（ZW_soll）を、前記第６設定値（ZW_wunsch）と前記第７設定値（ZW_0）との間の補間、特に線形補間によって特定し、前記電子計算装置により、前記点火時期を、前記第８設定値（ZW_soll）に調整する方法。
【請求項７】
請求項１に記載の方法であって、前記電子計算装置により、１以上であるリーン係数（fac_mag_Lbd）を、前記第２設定値（AGR_soll）と前記燃焼室内に供給された再循環排気ガスの現在量（AGR_ist）との間の比に応じて、第１特性線（KL_1）に基づいて特定する方法。
【請求項８】
請求項７に記載の方法であって、前記電子計算装置により、作動サイクル内で前記燃焼室内にて調整されるべき燃焼空気比に関する第４設定値（Lbd_soll）を、第３設定値（Lbd_wunsch）に前記リーン係数（fac_mag_Lbd）を乗算することで特定し、前記電子計算装置により、前記燃焼空気比を、前記第４設定値（Lbd_soll）に調整する方法。
【請求項９】
請求項７又は８に記載の方法であって、
‐前記電子計算装置により、前記第２設定値（AGR_soll）及び前記燃焼室内に供給された前記空気の現在量（ml_ist）に関連すると共に、点火時期に関する第５設定値（ZW_wunsch）を、前記現在回転数（n_mot）と、前記燃焼室内に供給された前記空気の現在量（ml_ist）とに応じて、第４特性マップ（KF_5）から取得することで特定し、
‐前記電子計算装置により、距離値（Delta_ZW）を、前記第２設定値（AGR_soll）と前記燃焼室内に供給された再循環排気ガスの現在量（AGR_ist）との間の比に応じて、第２特性線（KL_2）に基づいて特定し、前記距離値（Delta_ZW）を、前記第５設定値（ZW_wunsch）に加算し、これにより前記点火時期に関する第６設定値（ZW_soll）を特定し、前記電子計算装置により、前記点火時期を、前記第６設定値（ZW_soll）に調整する方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法であって、前記電子計算装置により、前記作動サイクル内で前記燃焼室内にて調整されるべき前記燃焼空気比に関する最小許容限界値（Lbd_min）を、前記内燃エンジンの前記現在回転数（n_mot）と、前記第２設定値（AGR_soll）と前記燃焼室内に供給された再循環排気ガスの現在量（AGR_ist）との間の比に応じて、第４特性マップ（KF_7）から取得することで特定する方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法であって、第３設定値（Lbd_wunsch）を、第１選択値として使用し、前記最小許容限界値（Lbd_min）を、第２選択値として使用し、前記電子計算装置により、前記選択値の中からより大きい方を選択し、前記電子計算装置により、前記燃焼空気比を、前記選択した選択値に調整する方法。
【請求項１２】
請求項２又は３に記載の方法であって、前記電子計算装置により、前記燃焼室内に現在供給されている混合気に含まれる水量の実際値（H2O_ist）を、前記燃焼室内における現在の燃焼空気比（Lbd_ist）と、前記燃焼室内に供給された再循環排気ガスの現在量（AGR_ist）とに応じて、第５特性マップ（KF_5）から取得することで特定する方法。
【請求項１３】
請求項１２に記載の方法であって、前記電子計算装置により、作動サイクル内で前記燃焼室内に導入されるべき再循環排気ガスに関する第５設定値（AGR_soll）を、第３設定値（Lbd_wunsch）と、第２設定値（H2O_soll）とに応じて、第６特性マップ（KF_6、KF_9）から取得することで特定する方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法であって、
‐前記計算装置により、前記第２設定値（H2O_soll）及び前記燃焼室内に供給された空気の現在量（ml_ist）に関連すると共に、点火時期に関する第６設定値（ZW_wunsch）を、現在回転数（n_mot）と、前記燃焼室内に供給された空気の現在量（ml_ist）とに応じて、第７特性マップ（KF_7）から取得することで特定し、
‐前記電子計算装置により、前記点火時期に関する第７設定値（ZW_0）を、前記現在回転数（n_mot）と、前記燃焼室内に供給された前記空気の現在量（ml_ist）とに応じて、第８特性マップ（KF_8）から取得することで特定し、前記点火時期を、前記第７設定値（ZW_0）に調整することにより、内燃エンジンにおけるノッキングフリーの作動が排気ガス再循環なしで実現可能である方法。
【請求項１５】
請求項１４に記載の方法であって、前記電子計算装置により、前記点火角に関する第８設定値（ZW_soll）を、前記第６設定値（ZW_wunsch）と前記第７設定値（ZW_0）との間の補間、特に線形補間によって特定し、前記電子計算装置により、前記点火角を、前記第８設定値（ZW_soll）に調整する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、好適には自動車用の内燃エンジン、特にガスエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
特に自動車用の内燃エンジン、例えばガスエンジンは、従来技術から十分に知られている。そのような内燃エンジンは、少なくとも１つの燃焼室を備え、その少なくとも１つの燃焼室には、内燃エンジンを特に燃料供給状態で作動させるための少なくとも空気及び燃料が内燃エンジンの各作動サイクル内で導入される。これにより、燃料・空気混合物とも称される混合気が各作動サイクル内で燃焼室内にて形成され、その混合気は、燃焼室内に導入される少なくとも燃料及び空気を含む。やはり十分に知られているように、混合気は、ラムダ（λ）とも称される燃焼空気比を有する。燃焼空気比は、空気比又は空気数とも称され、燃料と空気の質量比を示す無次元の指標である。燃焼空気比は、混合気又は燃料の燃焼のために実際に利用可能な空気質量と、燃料の完全燃焼に少なくとも必要とされる化学量論的な空気質量とに関わる。燃焼空気比が１の場合、燃焼空気比は、化学量論的燃焼空気比と見なされる。燃焼空気比が１よりも大きい場合、混合気は、燃料の完全燃焼に必要な空気に比べてより大きな質量を含み、従ってリーンである。燃焼空気比が１よりも小さい場合、実際の空気質量は、燃料の完全燃焼に少なくとも必要な空気質量に比べてより小さく、従って混合気はリッチである。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、内燃エンジン、特にガスエンジンの作動方法を提供し、これにより内燃エンジンに関して特に高い比出力及び特に高い効率を実現すると共に、内燃エンジンにおける汚染物質の排出量を特に低い程度に抑制可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
この課題は、本発明によれば、請求項１に記載の特徴を有する方法によって解決される。本発明の有利な構成は、従属請求項に記載した通りである。
【０００５】
特に自動車用の内燃エンジンを作動させるための本発明に係る方法において、内燃エンジンは、例えばシリンダとして形成された少なくとも１つの燃焼室を備える。内燃エンジンは、特に、シリンダとして形成された複数の燃焼室を備えることができる。本発明は、好適には、内燃エンジンの燃料供給状態で実施され、その燃料供給状態においては、燃焼室内にて燃焼行程が進行する。燃焼エンジンは、例えば出力シャフトを備え、その出力シャフトにより、例えばユーティリティビークル、特にバスとして構成された自動車を駆動するためのトルクを提供することができる。この場合に燃焼エンジンは、好適には、４サイクルエンジンとして構成されている。更に、内燃エンジンの作動サイクルは、好適には、例えばクランクシャフトとして形成された出力シャフトの完全な回転をちょうど２回含み、従って720°のクランク角を含むことが想定されている。各作動サイクル内においては、燃焼行程とも称される燃焼が燃焼室内にて進行する。内燃エンジンは、好適には、レシプロエンジンとして構成されるため、ピストンが燃焼室内にて並進移動可能に収容されている。ピストンは、例えば、出力シャフトにコネクティングロッドを介して関節のように接続されると共に、各作動サイクル内で燃焼室内の各燃焼行程によって駆動される。これにより、出力シャフトが駆動されてその回転軸線周りで回転される。
【０００６】
本発明の第１ステップにおいては、制御ユニットとも称される電子計算装置、特に内燃エンジン及び自動車の電子計算装置により、燃焼エンジンの各作動サイクル内で燃焼室内に導入されるべき空気量に関する第１設定値が、内燃エンジンの現在回転数と、特に出力シャフトを介して内燃エンジンによって提供されるべきトルクとに応じて、電子計算装置のメモリデバイスに記憶された第１特性マップから取得されることで特定される。この場合、現在回転数とは、内燃エンジンにおいて、出力シャフトがその回転軸線周りで回転、特に出力シャフトが内燃エンジンにおける少なくとも１個のケース要素に対して回転する現在回転数のことである。
【０００７】
ケース要素は、例えば、出力シャフトが回転可能に支持されたクランクケースとして形成されている。内燃エンジンによって提供されるべきトルクとは、内燃エンジンの特に出力シャフトを介して提供されるべきトルクのことである。換言すれば、内燃エンジンによって提供されるべきトルクとは、例えば電子計算装置によって内燃エンジンに課されるトルク要求のことである。トルク要求は、自動車の運転者が操作要素を作動、特に動かすことによって調整又はプリセットされる。操作要素は、例えば、アクセルとも称されるペダルのことであり、運転者の足で作動して例えば異なる位置に移動させることができる。各位置は、各トルク要求に対応しており、その各トルク要求は、運転者がペダルを各位置に移動させた場合に内燃エンジンに課される。これは、運転者が操作要素を作動させることにより、内燃エンジンによって提供されるべきトルクをプリセット又は調整できることを意味する。電子計算装置により、例えば、運転者による操作要素の作動がトルク要求、即ち燃焼エンジンによって提供されるべきトルクに変換され、従ってトルク要求が電子計算装置によって内燃エンジンに課される。この場合、電子計算装置により内燃エンジンが作動、特に調整又は制御されることにより、燃焼エンジンによって提供されるべきトルク又は燃焼エンジンに要求されるトルクが特に出力シャフトを介して提供されると理解されたい。
【０００８】
各作動サイクル内で燃焼室内に導入されるべき空気量に関する例えば第１設定値が特定される各作動サイクルは、考慮された作動サイクルとも称される。
【０００９】
本発明の方法の第２ステップにおいては、電子計算装置により、第２設定値が、内燃エンジンの現在回転数と、燃焼室内に供給された空気の現在量とに応じて、電子計算装置のメモリデバイスに記憶された第２特性マップから取得されることで特定される。燃焼室内に供給された空気の現在量とは、空気量とも称され、特に第２ステップが実施される時点で燃焼室内にて収容されている空気の量のことである。燃焼室内に供給された空気の現在量については更に、以下の通り理解することができる。即ち、考慮された作動サイクル内で内燃エンジンの燃焼室内に導入されるべき空気量とは、例えば、考慮された作動サイクル内で燃焼室内に導入されるか又は導入されるべき空気の量である。この場合、考慮された作動サイクルは、第１設定値及び第２設定値の特定に関して時間的に未来に生じるか、又は第１設定値及び第２設定値に関して時間的に後続する。なぜなら、例えば、第１設定値が先に計算されるか又は計算されなければならず、その後にのみ第１設定値に対応する空気量が燃焼室内に任意的に導入可能だからである。この点において、例えば、燃焼室内に供給された空気の現在量とは、考慮された作動サイクルに先行する以前の作動サイクル内で燃焼室内に供給されるか又はされた空気量のことであり、以前の作動サイクルは、例えば、考慮された作動サイクル又は第１ステップ又は第２ステップに直接的に先行するため、考慮された作動サイクルと先行する作動サイクル及び第１ステップ及び第２ステップとの間に、内燃エンジンの更なる作動サイクルが存在することはない。
【００１０】
本発明の第２ステップ内において、第２設定値は、考慮された作動サイクル内で燃焼室内に導入されるべき再循環排気ガス量に関する値であることが想定されている。代替的に、第２ステップ内において、第２設定値は、考慮された作動サイクル内で燃焼室内に導入されるべき混合気に含まれる水量、特に水蒸気量に関する値であることが想定されている。
【００１１】
本発明の第３ステップにおいては、電子計算装置により、第１設定値及び第２設定値に関連すると共に、考慮された作動サイクル内で燃焼室にて調整されるべき燃焼空気比に関する第３設定値が、内燃エンジンの現在速度と、燃焼室に供給された空気の現在量とに応じて、電子計算装置のメモリデバイスに記憶された第３特性マップから取得されることで特定される。以下において使用される用語「作動サイクル」とは、例えば以前の作動サイクルなど他の作動サイクルが明示的に言及されていない場合、考慮された作動サイクルのことを意味するものと理解されたい。
【００１２】
本発明に係る方法は、特性マップに基づいて、内燃エンジンを特にその燃料供給状態で作動させるための方法である。本発明の方法により、内燃エンジンに関して特に高い比出力及び特に高い効率を実現できることが判明している。同時に、内燃エンジンにおける汚染物質の排出量を特に低い程度に抑制することができる。
【００１３】
内燃エンジンをガスエンジンとして構成すると共に、ガスエンジンとして作動すれば、特に有利であることが判明している。この場合、燃料としてはガス燃料が使用されるのが好適であり、そのガス燃料は、好適には、燃焼室内に導入され、特に燃焼室内に直接的かつガス状に噴射される。内燃エンジン又はガスエンジンが水素エンジンとして構成されていれば、特に有利であることが判明している。この場合、燃料として水素（H2）が使用され、燃焼室内に導入され、特に燃焼室内に直接的かつガス状に噴射される。
【００１４】
特に低排出量の作動を実現するために、好適には、内燃エンジンは、リーン運転で作動されることが想定されているため、ラムダ（λ）とも称される燃焼空気比が１よりも大きく、少なくとも1.2以上であることが好適である。
【００１５】
本発明は、特に以下の認識に基づいている。即ち、触媒式排気ガス後処理が施されると共に、化学量論的に作動される水素吸気エンジンは、従来技術から十分に知られており、汚染物質の排出量が少なく、技術的複雑さが少ないという利点を有する。しかしながら、そのような触媒式排気ガス後処理が施されると共に、化学量論的に作動される水素吸気エンジンの欠点は、効率が通常は30パーセント未満と極めて低く、かつ平均有効圧力が10バール未満と極めて小さいために比出力が低いことである。
【００１６】
更に、排気ガス後処理が行われないターボチャージャー付きの水素リーンエンジンが知られている。これらエンジンは、汚染物質の排出量が少なく、通常は40パーセント超の高い効率を有する。吸気エンジンに対して、これらターボチャージャー付きリーンエンジン及び排気ガス後処理により、比出力はより増加するが、ノッキング限界及び大きな空気需要に起因して著しい制限が課される。比出力を更に高めるには、排気ガス再循環が有利であることが判明している。そのような排気ガス再循環においては、内燃エンジンの排気ガスが再循環されて燃焼室内に導入される。各作動サイクル内で燃焼室内に少なくとも燃料及び空気が供給されるため、燃焼室内に供給されるか又はされた燃料及び空気を含むと共に、燃料・空気混合物とも称される少なくとも１つ又はちょうど１つの混合気が各作動サイクル内で形成される。排気ガス再循環が行われる場合、混合気は、再循環排気ガスも含む。この場合、混合気は、上述した燃焼空気比を有する。排気ガス再循環は、燃焼空気比の増加と同様の効果を有し、特に窒素酸化物の形成を低減することが判明している。本出願人による実験においては、予想に反して、排気ガス再循環又は排気ガス再循環率が、（やはり実験において確認された）出力及びトルクを制限する内燃エンジンのノッキング限界に関して大きな影響を及ぼすことが判明した。これは、新鮮な混合気とも称される燃料・空気混合物に排気ガスを加えると、燃焼空気比で表される必要な空気過剰量が大幅に低減できることに起因する。平均有効圧力PMEが16バールであれば、例えば、排気ガス再循環が行われない場合の燃焼空気比2.4を、排気ガス再循環が行われる場合の燃焼空気比1.7未満にまで低減することができる。その結果シリンダチャージも低減され、これによりシリンダとも称されると共に、シリンダとして形成された燃焼室内の圧力が低下し、内燃エンジンの機械的応力が低減される。実験においては、排気ガス再循環（EGR）を採用することにより、エンジンとも称される内燃エンジンの比出力及びトルクが10〜15パーセントを超えて高まることが判明した。同時に、エンジンの効率が高まると共に、汚染物質の排出量が低減される。内部における混合気形成の適用、即ち燃料が燃焼室内に直接的に導入され、特に噴射される場合、トルクの比出力を20〜25パーセントを超えて増加させることができる。
【００１７】
しかしながら、内燃エンジン、特に出力シャフトによって提供されるべきトルクの調整はトルク制御とも称され、特に作動中、特に外部における混合気形成の適用において問題であることが実証されている。外部混合気形成においては、例えば、燃焼室の上流に配置されると共に、空気が通過可能な内燃エンジンにおける吸気管の位置にて、燃料が吸気管内に導入され、特に噴射される。トルク調整の問題の原因としては、以下のものが確認された。
‐ガソリンエンジンの制御装置に関しては通常、エンジンに供給される空気量によって出力が制御される。供給された空気質量は、特定される。必要な燃料量は、特定された空気質量及び特性マップに記録されたラムダ設定値によって特定される。同様に、現在回転数と、現在の空気質量とに応じて、最適な点火角が特性マップに記憶される。
‐EGR率を含めることに関して、ラムダ設定値を１つの特性マップのみで特定することはもはや不可能である。これは、EGR率に適合されていない過度に小さなラムダはノッキング燃焼を生じるからである。逆に、ラムダの調整が大き過ぎる場合、要求されたトルクを得ることができない。更に、最適な効率を実現し、ノッキングを回避するには、EGR率に応じて点火角を補正する必要がある。
【００１８】
従って、要求されるトルクが提供される方法を開発することが必要であるのみならず望まれる。この方法においては、要求されるトルクが、必要な空気質量、任意に提供されるか又は必要なEGR率、最適な点火角、並びに関連する燃料質量によって特定されると共に、例えば事前に制御及び調整される。このような方法の開発に対する要望は、空気、EGR、並びに燃料経路の調整及び制御回路が、インテークマニホールドとも称される充填混合気分配管内にて全ての構成要素が混合して互いに影響を及ぼし合うため更に複雑さを増す。燃料が燃焼室内に直接的に導入されるか又は噴射されるか又は取り込まれる場合には、燃料経路が空気及びEGR経路から分離可能であるため、上述した複雑さを僅かに低減することができる。
【００１９】
上述した問題は、本発明に係る方法によって回避可能であり、従って本発明に係る方法により、好適にはガスエンジンとして構成された内燃エンジンに関して特に低い排出量の作動、特に高い比出力、並びに高い効率を実現することができる。
【００２０】
電子計算装置により、考慮された作動サイクル内で燃焼室内にて調整されるべき燃焼空気比に関する第４設定値を、内燃エンジンの現在回転数と、燃焼室内に供給された空気の現在量とに応じて、メモリデバイスに記憶された第４特性マップから取得することで特定すれば特に有利である。この場合、燃焼空気比を、第４設定値に調整することにより、内燃エンジンにおけるノッキングフリーの作動が排気ガス再循環なしで実現可能である。換言すれば、燃焼空気比を第４設定値に実際に調整した場合、又は燃焼空気比の第４設定値に実際に調整した場合、排気ガス再循環が行われない内燃エンジンのノッキングフリー作動、即ち排気ガス再循環が行われない間はノッキングフリー作動が達成される。この場合、本発明の方法においては、燃焼空気比を第４設定値に実際に調整することは必ずしも想定されていない。このように、第４設定値は、例えば単なる補助値又は基本値に過ぎず、第４設定値に調整する場合には、内燃エンジンの作動時に排気ガス再循環が行われずにノッキングフリー作動が実現される。この場合、第４設定値には、必ずしも実際に調整することはない。
【００２１】
この場合、電子計算装置により、作動サイクル内で燃焼室内にて調整されるべき燃焼空気比に関する第５設定値を、第３設定値と第４設定値との間の補間、特に線形補間によって特定すれば特に有利である。この場合、電子計算装置により、燃焼空気比を、第５設定値に調整する。第４設定値は、第３設定値と第４設定値との間で補間を行い、これにより第３設定値及び第４設定値に基づいて第５設定値を特定、特に計算するための補助値又は基本値として使用することが明らかである。この場合、燃焼空気比を、第５設定値に実際に調整する。換言すれば、第５設定値に調節する。これにより、内燃エンジンの作動を、特に排出量を少なくすると共に、効率的にすることができる。基本的には、補間により、第５設定値が第４設定値又は第３設定値に対応していることが考えられ、最終的に第３設定値又第４設定値に実際に調整を行う。この場合、例えば、第４設定値に基づいて補間を行うことができる。これにより、内燃エンジンにおけるノッキングフリーの作動を、特に排出量を少なくし、効率的にし、更には高い比出力とすることが保証される。
【００２２】
本発明の特に有利な実施形態においては、第２設定値及び燃焼室内に供給された空気の現在量に関連すると共に、点火時期に関する第６設定値を、現在回転数と、燃焼室内に供給された空気の現在量とに応じて、第５特性マップから取得することで特定する。点火時期は、出力シャフトの回転位置（角度位置）に対応するため点火角とも称される。この場合、出力シャフトが点火時期に対応する回転位置、従って点火角を占めると、上述した燃料・空気混合物が点火時期に合わせて点火される。燃料・空気混合物の燃焼は、燃料・空気混合物が点火されることで生じる。点火は、外部点火、特に燃焼室に割り当てられた点火プラグによって行われるのが好適である。この場合、考慮された作動サイクル内で点火プラグによって少なくとも１つ以上の火花が燃焼室内で生成される。
【００２３】
計算装置により、点火時期に関する第７設定値を、現在回転数と、燃焼室内に供給された空気の現在量とに応じて、第６特性マップから取得することで特定すれば特に有利である。この場合、点火時期を、第７設定値に調整することにより、内燃エンジンにおけるノッキングフリーの作動が排気ガス再循環なしで実現可能である。第４設定値に関する上述した説明は、第７設定値に関しても同様に当てはめることができる。これは、点火時期を必ずしも第７設定値に実際に調整する必要はなく、第７設定値が更なる補助値又は補正値であることを意味する。点火時期を第７設定値に調整した場合、内燃エンジンに関して排気ガス再循環が行われず、同時にノッキングフリーの作動が可能である。やはり換言すれば、点火時期を第７設定値に調整した場合、内燃エンジンが排気ガス循環なしで作動されている間、即ち排気ガス再循環が行われない間は、内燃エンジンのノッキングが生じない。ただしこの場合、必ずしも点火時期を第７設定値に実際に調整する必要はない。
【００２４】
電子計算装置により、点火時期に関する第８設定値を、第６設定値と第７設定値との間の補間、好適には実際のEGR率に応じて、特に線形補間によって特定すれば特に有利である。この場合、電子計算装置により、点火時期を、第８設定値に実際に調整する。第７設定値は、第６設定値と第７設定値との間で補間を行い、これにより第６設定値及び第７設定値に基づいて第８設定値を特定、特に計算するための補助値又は基本値として使用することが明らかである。この場合、点火時期を、第８設定値に実際に調整する。補間により、第８設定値が第６設定値又は第７設定値に対応することが考えられるが、第７設定値は、補間を行い、従って第８設定値を特定するのに使用する。
【００２５】
更なる実施形態は、電子計算装置により、１以上であるリーン係数を、第２設定値と燃焼室内に供給された再循環排気ガスの現在量との間の比に応じて、第１特性線に基づいて特定することを特徴とする。この場合、電子計算装置により、作動サイクル内で燃焼室内にて調整されるべき燃焼空気比に関する第４設定値を、例えば、第３設定値にリーン係数を乗算することで特定する。この場合、電子計算装置により、燃焼空気比を、第４設定値に実際に調整する。換言すれば、第４設定値は、第３設定値にリーン係数を乗算して計算するため、第４設定値は、第３設定値及びリーン係数の積の結果である。
【００２６】
電子計算装置により、第２設定値及び燃焼室内に供給された空気の現在量に関連すると共に、点火時期に関する第５設定値を、現在回転数と、燃焼室内に供給された空気の現在量とに応じて、第４特性マップから取得することで特定すれば特に有利である。更にこの場合、電子計算装置により、距離値を、第２設定値と燃焼室内に供給された再循環排気ガスの現在量との間の比に応じて、第２特性線に基づいて特定し、その距離値を、第５設定値に加算し、これにより点火時期に関する第６設定値を特定することが想定されている。この場合、電子計算装置により、点火時期を、第６設定値に調整する。
【００２７】
更なる実施形態は、電子計算装置により、作動サイクル内で燃焼室内にて調整されるべき燃焼空気比に関する最小許容限界値を、内燃エンジンの現在回転数と、第２設定値と燃焼室内に供給された再循環排気ガスの現在量との間の比に応じて、第４特性マップから取得することで特定することを特徴とする。
【００２８】
第３設定値を、第１選択値として使用し、最小許容限界値を、第２選択値として使用すれば特に有利である。この場合、電子計算装置により、その選択値の中からより大きい方を選択し、電子計算装置により、燃焼空気比を、選択した選択値に調整する。
【００２９】
本発明の更なる実施形態においては、電子計算装置により、燃焼室内に現在供給されている混合気に含まれる水量の実際値を、燃焼室内における現在の燃焼空気比と、燃焼室内に供給された再循環排気ガスの現在量とに応じて、第５特性マップから取得することで特定する。この実施形態は、第２設定値が、混合気に含まれる水量値である場合に想定されている。
【００３０】
電子計算装置により、作動サイクル内で燃焼室内に導入されるべき再循環排気ガスに関する第５設定値を、第３設定値と、第２設定値とに応じて、第６特性マップから取得することで特定すれば特に有利である。この実施形態は、第２設定値が、混合気に含まれる水量値である場合に想定されている。
【００３１】
本発明の更なる実施形態においては、計算装置により、第２設定値及び燃焼室内に供給された空気の現在量に関連すると共に、点火時期に関する第６設定値を、現在回転数と、燃焼室内に供給された空気の現在量とに応じて、第７特性マップから取得することで特定する。更に、電子計算装置により、点火時期に関する第７設定値を、現在回転数と、燃焼室内に供給された空気の現在量とに応じて、第８特性マップから取得することで特定する。この場合、点火時期を、第７設定値に調整することにより、内燃エンジンにおけるノッキングフリーの作動が排気ガス再循環なしで実現可能である。各特性マップは、メモリデバイスに記憶されている。第７設定値は、例えば、第３補助値又は基本値である。この場合、点火時期は、必ずしも第７設定値に実際に調整する必要はないが、内燃エンジンにおける排気ガス再循環なしのノッキングフリー作動、即ち排気ガス再循環が行われない作動は、点火時期を第７設定値に任意的に又は仮定的に調整することによって実現される。
【００３２】
電子計算装置により、点火角に関する第８設定値を、第６設定値と第７設定値との間の補間、特に線形補間によって特定すれば特に有利である。この場合、電子計算装置により、点火角を、第８設定値に実際に調整する。ここで明らかなように、第７設定値は、補助値又は基本値であり、点火時期を実際に調整する第８設定値を、第７設定値と第６設定値との間の補間によって特定、特に計算する。
【００３３】
本発明の更なる利点、特徴、並びに詳細は、以下の好適な実施形態及び図面に記載した通りである。上述した特徴及び特徴の組み合わせ、並びに以下の図面の説明及び／又は図面に単独で示す特徴及び特徴の組み合わせは、指定されたそれぞれの組み合わせのみならず、本発明の趣旨内において、他の組み合わせ又は単独でも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】内燃エンジン、特に自動車の内燃エンジンを作動させるための本発明に係る方法の第１実施形態を示す説明図である。
【図２】本発明に係る方法の第２実施形態を示す説明図である。
【図３】本発明に係る方法の第３実施形態を示す説明図である。
【図４】本発明に係る方法の第４実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明に係る方法の第５実施形態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
各図において、同一又は機能的に同一の要素は、同一参照符号で表されている。
【００３６】
以下においては、自動車、特にユーティリティビークルにおける内燃エンジンの作動方法の様々な実施形態が記載されている。本発明の方法は、内燃エンジンの燃料供給状態で行われる。内燃エンジンは、例えばシリンダとして形成された少なくとも１つの燃焼室を備え、その少なくとも１つの燃焼室内には、ピストンが並進移動可能に収容されている。この場合、内燃エンジンは、例えばクランクケース、特にシリンダクランクケースとして形成された少なくとも１個のケース要素を備え、その少なくとも１個のケース要素には、内燃エンジンにおいて例えばクランクシャフトとして形成された出力シャフトが回転可能に支持されている。従って、出力シャフトは、ケース要素に対して回転軸線周りで回転可能であり、その回転速度は可変である。ピストンは、例えば、特にクランクシャフトとして形成された出力シャフトにコネクティングロッドを介して関節のように接続され、これによりシリンダ（燃焼室）内におけるピストンの並進運動が出力シャフトの回転軸線周りの回転運動に変換される。
【００３７】
例えば４サイクルエンジンとして構成された内燃エンジンの作動サイクルは、完全な回転をちょうど２回含み、従って出力シャフトに関して720°のクランク角を含み、少なくとも空気及び燃料が作動サイクル内で燃焼室内に導入される。本発明の方法により、例えば、燃料及び空気の各量は各作動サイクルに関して特定、特に計算され、各量が計算される各作動サイクルは、考慮された作動サイクルとも称される。例えば、考慮された作動サイクルには、以前の作動サイクルが直前的又は直接的に先行するため、考慮された作動サイクルと以前の作動サイクルとの間に内燃エンジンの更なる作動サイクルは存在しない。以下において、用語「作動サイクル」又は「各作動サイクル」は、考慮された作動サイクルを意味すると理解されたい。燃焼室内に供給される空気及び燃料により、燃料・空気混合物とも称される混合気が形成され、その混合気は、少なくとも燃料及び空気を含む。各作動サイクル内で形成される混合気は、点火及び燃焼され、これにより内燃エンジンの排気ガスが発生する。混合気の点火により、その混合気が燃焼するため、内燃エンジンの燃料供給状態で燃焼室にて燃焼行程が進行する。特に、各作動サイクル内においては、ちょうど１回の燃焼が進行する。ピストン及びそのピストンを介した出力シャフトは、混合気の燃焼によって駆動され、これにより内燃エンジンは、出力シャフトによって自動車を駆動するためのトルクを提供するか又は提供することができる。
【００３８】
内燃エンジンは、好適にはガスエンジンであり、好ましくは水素エンジンであり、従ってガス燃料、好適には可燃物とも称される水素が燃料として使用される。各作動サイクル内において、燃料は、燃焼室内に導入され、特に燃焼室内に噴射される。排気ガス再循環とは、燃焼エンジンの排気ガスが再循環されて燃焼室内に導入されることを意味するため、混合気は、再循環排気ガスも含むと理解されたい。
【００３９】
図１は、本発明の方法の第１実施形態を示す。内燃エンジン又は自動車は、例えば、制御ユニット又はエンジン制御部又はエンジン制御ユニットとも称される電子計算装置を備え、その電子計算装置によって本発明の方法が実施される。電子計算装置により、燃焼エンジンの作動サイクル内で燃焼室内に導入されるべき空気量に関する第１設定値ml_sollが、内燃エンジン及び出力シャフトの現在回転数n_motと、出力シャフトを介して内燃エンジンによって提供されるべきトルクM_sollとに応じて、電子計算装置のメモリデバイスに記憶された第１特性マップKF_1から取得されることで特定、特に計算される。内燃エンジンによって提供されるべきトルクM_sollは、例えば、電子計算装置によって内燃エンジンに課されるトルク要求であり、特に、電子計算装置によって内燃エンジンが作動、とりわけ調整又は制御されて内燃エンジンが出力シャフトを介して応じるよう課されるものである。トルク要求は、特に、自動車の運転者が例えばペダルとして形成された操作要素を作動、特に動かすことによって調整される。このように、トルク要求は、トルク設定値として見なされる。
【００４０】
少なくとも第１実施形態においては、好適には、排気ガス再循環が行われることが想定されている。排気ガス再循環においては、内燃エンジンの排気ガス量が再循環されて燃焼室内に導入される。この場合、再循環される排気ガス量は、EGR率又は排気ガス再循環率とも称される。第１設定値M_sollの特定に際しては、例えば、最適なEGR率が基準として利用される。
【００４１】
更に、電子計算装置により、第２設定値が、内燃エンジン及び出力シャフトの現在回転数n_motと、燃焼室内に供給された空気の現在量ml_istとに応じて、電子計算装置のメモリデバイスに記憶された第２特性マップKF_2から取得されることで特定される。燃焼室内に供給された空気の現在量とは、燃焼室内に収容されている空気量のことか、又は以前の作動サイクル内で燃焼室内に供給されるか或いは供給された空気量のことである。図示の第１実施形態において、第２設定値とは、作動サイクル内で燃焼室内に導入されるべき再循環排気ガス量のことであり、AGR_sollで表されている。第２設定値AGR_sollは、EGR設定値とも称され、例えば上述したEGR率のことであり、その提供は、例えば、第１設定値ml_sollを特定する際の基準として利用される。更に、電子計算装置により、第１設定値ml_soll及び第２設定値AGR_sollに関連すると共に、作動サイクル内で燃焼室内にて調整されるべき混合気の燃焼空気比に関する第３設定値Lbd_wunschが、内燃エンジンの現在回転数n_motと、燃焼室内に供給された空気の現在量ml_istとに応じて、メモリデバイスに記憶された第３特性マップKF_3から取得されることで特定される。第１設定値ml_sollとは、トルク要求を実際に実現するのに必要な空気質量を表す空気質量設定値のことである。従って、第１特性マップKF_1には、トルク実現に必要な空気質量が、エンジンの現在回転数及び要求トルクの関数として記憶される。この場合、最適なEGR率の提供が基準として利用される。第２特性マップKF_2には、最適なEGR率（EGR設定値又はAGR_soll）が、エンジン回転数（n_mot）及び現在の空気質量（ml_ist）の関数として記憶される。第３特性マップKF_3には、EGR設定値及び現在の空気質量に関連するラムダ値が、エンジン回転数及び現在の空気質量の関数として含まれる。この場合、ラムダ値は、Lambda_Fahrerwunschとも称され、第３設定値Lbd_wunschとして表されている。
【００４２】
第１実施形態においては、電子計算装置により、作動サイクル内で燃焼室内にて調整されるべきであると共に、ラムダ（λ）とも称される燃焼空気比に関する第４設定値Lbd_0が、内燃エンジンの現在回転数n_motと、燃焼室内に供給された空気の現在量ml_istとに応じて、メモリデバイスに記憶された第４特性マップKF_4から取得されることで特定される。この場合、燃焼空気比が第４設定値Lbd_0に調整されることにより、内燃エンジンにおけるノッキングフリーの作動が排気ガス再循環なしで実現可能であるか又は達成可能である。電子計算装置により、第３設定値と第４設定値との間で補間、特に線形補間が行われ、これにより作動サイクル内で燃焼室内にて調整されるべき燃焼空気比に関する第５設定値が特定される。この場合、燃焼空気比は、電子計算装置によって第５設定値に調整される。このように、第４設定値は、第４設定値及び第３設定値に基づいて、第５設定値を計算するための補助値又は基本値としてのみ使用されることが想定されている。第１実施形態においては更に、電子計算装置により、第２設定値及び燃焼室内に供給された空気の現在量に関連すると共に、点火時期に関する第６設定値ZW_wunschが、現在回転数n_motと、燃焼室内に供給された空気の現在量ml_istとに応じて、メモリデバイスに記憶された第５特性マップKF_5から取得されることで特定される。図示の実施形態においては更に、電子計算装置により、点火時期に関する第７設定値ZW_0が、現在回転数n_motと、燃焼室内に供給された空気の現在量ml_istとに応じて、第６特性マップKF_6から取得されることで特定される。この場合、点火時期が第７設定値に調整されることにより、内燃エンジンにおけるノッキングフリーの作動が排気ガス再循環なしで実現可能である。更に、電子計算装置により、第６設定値と第７設定値との間で補間、特に線形補間が行われ、これにより点火時期に関する第８設定値が特定される。この場合、点火時期は、電子計算装置によって第８設定値に実際に調整される。燃焼室内の混合気は、点火時期に点火され、これにより混合気の燃焼が生じる。換言すれば、第５特性マップKF_5には、EGR設定値及び現在の空気質量に関連すると共に、点火角とも称される点火時期が、エンジン回転数及び現在の空気質量の関数として含まれる。この場合、EGR設定値及び現在の空気質量に関連する点火角は、ZW_wunschとして表されている。第６特性マップKF_6には、点火角が、ノッキングフリーの作動をEGR（排気ガス再循環）なしで可能とする現在の空気質量及びエンジン回転数の関数として記憶される。
【００４３】
内燃エンジンは、好適には、少なくとも１個の排気ガスターボチャージャーを備え、その排気ガスターボチャージャーは、内燃エンジンの排気ガスで駆動可能なタービン、並びに燃焼室内に供給されるべき空気を圧縮するためにタービンで駆動可能なコンプレッサを有する。タービンには、ウェイストゲートとも称されるバイパス装置が割り当てられ、内燃エンジンの排気ガスの少なくとも一部がそのバイパス装置を介してタービンを迂回することができる。タービンを迂回する排気ガスは、タービンを駆動することはない。タービンを迂回する排気ガス量を調整するために、ウェイストゲートバルブとも称されるバルブ装置が設けられている。更に、例えば吸気管内にスロットルバルブが配置され、そのスロットルバルブにより、燃焼室内に供給される空気量を調整することができる。作動サイクル内で燃焼室内に供給されるべき空気質量又は空気量は、例えば、バルブ装置及びスロットルバルブにより、特に閉じた制御ループ内にて又は閉じた制御ループを利用して、第１設定値ml_sollに調整される。そのために、空気質量は、空気質量計により及び／又はスロットルバルブモデルにより及び／又はインテークマニホールドモデルなどの異なる方法により判定される。関連するEGR率は、例えば、閉じた制御ループ内にて又は閉じた制御ループを利用して、EGRバルブにより調整される。換言すれば、作動サイクル内で燃焼室内に供給されるべき再循環排気ガス量は、特にEGRバルブにより、第２設定値AGR_sollに調整される。EGR率は、EGR流量のベンチュリ測定により、インテークマニホールドモデルにより、インテークマニホールド内における酸素又は水の凝縮の測定などの異なる方法により判定される。第５設定値の特定は、特に現在のEGR率及びEGR設定値を考慮しつつ、Lbd_0とLbd_wunschとの間の線形補間によって行われる。第５設定値は、燃料が燃焼室内に導入される噴射パラメータを調整することによって調整され、例えば、ラムダプローブで測定され、閉じた制御ループ内にて調整される。噴射パラメータは、例えば、燃料が燃焼室内に導入される圧力、特に水素圧力を含むが、特に必ずしも直接的に燃焼室内に噴射されるとは限らない。噴射パラメータは更に、噴射期間を含むことができる。噴射期間とは、燃料が燃焼室内に導入、特に直接的に噴射される期間のことである。
【００４４】
第８設定値の特定は、特に現在のEGR率及びEGR設定値を考慮しつつ、ZW_0とZW_wunschとの間の線形補間によって行われる。点火角とも称される点火時期は、例えば、設定角を考慮しつつ、エンジン制御ユニットによって第８設定値に調整される。第５設定値は、Lbd_sollで表されているのに対して、第８設定値は、ZW_sollで表されている。現在のEGR率は、燃焼室内に供給された再循環排気ガスの現在量として理解されるものであり、そのEGR率又は燃焼室内に供給された再循環排気ガスの現在量は、図１においてAGR_istで表されている。図１に明示されているように、Lbd_0及びLbd_wunschの差が形成される。更に、AGR_ist及びAGR_sollの商が形成され、その商に上述した差が乗算される。この乗算の結果がLbd_0から減算されてLbd_sollが計算される。ZW_sollは、対応するよう計算される。
【００４５】
図２は、本発明の方法の第２実施形態を示す。第１実施形態及び第２実施形態の違いは、電子計算装置により、１以上であるリーン係数fac_mag_Lbdが、第２設定値AGR_sollと燃焼室内に供給された再循環排気ガスの現在量AGR_istとの間の比に応じて、第１特性線KL_1に基づいて特定されることである。換言すれば、fac_mag_Lbd≧１である。この場合、AGR_ist及びAGR_sollの商が特定され、その商により、第１特性線KL_1に基づいてリーン係数が特定、特に計算される。換言すれば、リーン係数が、特性線KL_1において、AGR_ist及びAGR_sollの商の関数として記憶される。更に、電子計算装置により、オフセット又はオフセット値とも称される距離値Delta_ZWが、第２設定値AGR_sollと燃焼室内に供給された再循環排気ガスの現在量AGR_istとの間の比に応じて、第２特性線KL_2に基づいて特定される。換言すれば、そのオフセットが、特性線KL_2において、AGR_ist及びAGR_sollの商の関数として記憶される。更に、第２実施形態において、ZW_wunschは、例えば上述したように特定される。点火時期に関する設定値ZW_sollは、例えば、Delta_ZWがZW_wunschに加算されることで特定される。この場合、電子計算装置により、点火時期が設定値ZW_sollに調整される。更に、Lbd_sollは、リーン係数fac_mag_LbdがLbd_wunschに乗算されることで特定される。作動サイクル内で燃焼室内に供給されるべき空気量は、例えば、バルブ装置及びスロットルバルブにより、特に閉じた制御ループ内を利用して又は閉じた制御ループ内にて、第１設定値ml_sollに調整される。そのために、空気質量は、空気質量計により及び／又はスロットルバルブにより及び／又はインテークマニホールドモデルなどの異なる方法により判定される。関連するEGR率又は作動サイクル内で燃焼室内に供給されるべき排気ガス量は、第２設定値AGR_sollに調整される。この場合、EGR率は、異なる方法により判定される。EGR率又は第２設定値AGR_sollは、特に有利な作動が実現されるよう、閉じた制御ループを利用して又は特にEGRバルブを利用して調整される。ZW_sollの特定は、ZW_wunschがDelta_ZWに加算されることによって行われる。点火時期は、特に設定角を考慮しつつ、エンジン制御ユニットによってZW_sollに実際に調整され、また燃焼空気比は、Lbd_sollに実際に調整される。Lbd_sollは、特に、噴射パラメータを調整することによって調整され、ラムダプローブで測定される。Lbd_sollは、好適には、閉じた制御ループ内にて調整される。
【００４６】
図３は、本発明の方法の第３実施形態を示す。図示の実施形態においては、電子計算装置により、作動サイクル内で燃焼室内にて調整されるべき燃焼空気比に関する最小許容限界値Lbd_minが、内燃エンジンの現在回転数n_motと、第２設定値AGR_sollと燃焼室内に供給された再循環排気ガスの現在量AGR_istとの間の比に応じて、第４特性マップKF_4から取得されることで特定される。換言すれば、AGR_ist及びAGR_sollの商が特定される。最小許容限界値Lbd_minが、この商と、現在回転数n_motとに応じて、第４特性マップKF_4又は第７特性マップKF_7から取得される。第３実施形態においては更に、第３設定値Lbd_wunschは第１選択値として使用され、最小許容限界値Lbd_minが第２選択値として使用される。電子計算装置により、選択値の中からより大きい方が選択される。この場合、燃焼空気比は、電子計算装置により、選択された選択値に調整される。図３に明示されているように、第４特性マップには、ラムダ限界値とも称される最小許容限界値Lbd_minが、エンジン回転数及びAGR_ist及びAGR_sollの商の関数として記憶される。燃焼空気比が実際に調整されるLbd_sollを判定するには、ラムダ限界値（Lbd_min）とLambda_fahrerwunsch又はLbd_wunschとの間で最大値選択が行われる。Lbd_sollは、例えば、噴射パラメータを調整することによって実際に調整され、また点火角は、例えば、第１実施形態又は第２実施形態と同様に調整される。全体的に明示されているように、第１実施形態、第２実施形態、そして第３実施形態においては、第２設定値により、作動サイクル内で燃焼室内に供給されるべき再循環排気ガス量が表されている。
【００４７】
図４は、第４実施形態を示す。この場合、第２設定値は、作動サイクル内で燃焼室内に導入されるべき混合気に含まれる水量、特に水蒸気量の設定値H2O_sollである。この場合も、第２設定値H2O_sollが、ml_istと、n_motとに応じて、第２特性マップKF_2又は第10特性マップKF_10から取得される。第４実施形態は、吸気混合気とも称される混合気中の水蒸気含有量が、耐ノッキング性及び窒素酸化物排出量（Nox排出量）の低減にとって極めて重要であるという認識に基づいている。第４実施形態には、補間により、窒素酸化物生成の増加及び耐ノッキング性の低下を伴う過度にリッチな混合気が生じないという利点がある。第４実施形態においては、電子計算装置により、現在の水含有量又は燃焼室内に現在供給されている混合気に含まれる水量の実際値H2O_istが、燃焼室内における現在の燃焼空気比Lbd_istと、燃焼室内に供給された再循環排気ガスの現在量AGR_istとに応じて、第５特性マップKF_5又は第８特性マップKF_8から取得されることで特定される。
【００４８】
電子計算装置により、作動サイクル内で燃焼室内に導入されるべき再循環排気ガスの設定値AGR_sollが、第３設定値Lbd_wunschと、設定値H2O_sollとに応じて、第６特性マップKF_6又は第９特性マップKF_9から取得されることで特定される。電子計算装置により、設定値H2O_soll及び燃焼室内に供給された空気の現在量ml_istに関連すると共に、点火時期に関する設定値ZW_wunschが、現在回転数n_motと、燃焼室内に供給された空気の現在量ml_istとに応じて、第７特性マップKF_7又は第５特性マップKF_5から取得されることで特定される。更に、点火時期に関する設定値ZW_0が、現在回転数n_motと、燃焼室内に供給された空気の現在量ml_istとに応じて、第６特性マップKF_6から取得されることで特定される。この場合、例えば、点火時期が設定値ZW_Oに調整されることにより、内燃エンジンにおけるノッキングフリーの作動が排気ガス再循環なしで実現可能である。
【００４９】
Lbd_soll又はZW_sollは、第１実施形態と同様に特定、特に計算され、この場合に大きな違いは、AGR_ist及びAGR_sollの商の代わりに、H2O_ist及びH2O_sollの商が使用されることである。換言すれば、図４に明示されているように、第４特性マップには、ノッキングフリーの作動をEGRなし（水蒸気なし）で可能とするラムダ値が、空気質量及び回転数の関数として記憶される。第８又は第５特性マップにおいて、吸気混合気中の水蒸気含有量は、現在のラムダ値及び現在のEGR率から判定される。第９又は第６特性マップにおいて、EGR設定値は、Lambda_fahrerwunsch及び水蒸気設定値から特定される。第５又は第７特性マップには、H2O設定値及び現在の空気質量に関連する点火角が、エンジン回転数及び現在の空気質量の関数として含まれる。第６又は第８特性マップには、点火角が、ノッキングフリーの作動をEGRなしで可能とする現在の空気質量及びエンジン回転数の関数として記憶される。空気質量は、例えば、バルブ装置及びスロットルバルブにより、閉じた制御ループ内にて調整される。換言すれば、作動サイクル内で燃焼室内に供給されるべき空気量がLbd_sollに調整される。更に、点火時期又は点火角は、作動サイクルに関して、ZW_sollに調整される。
【００５０】
EGR率は、例えば、EGRバルブにより、閉じた制御ループ内にて調整される。Lbd_sollの判定は、特に現在の水蒸気含有量及び水蒸気設定値を考慮しつつ、Lbd_0とLbd_wunschとの間の線形補間によって行われる。この場合、線形補間は、計算装置で行われる。Lbd_sollは、噴射パラメータを調整することによって調整され、例えば、ラムダプローブで測定され、閉じた制御ループ内にて調整される。ZW_sollは、現在の水蒸気含有量及び水蒸気設定値を考慮しつつ、ZW_0とZW_wunschとの間の線形補間によって計算される。この場合、点火角は、例えば、ZW_sollに実際に調整される。現在の水蒸気含有量はH2O_istによって表されるのに対して、水蒸気設定値はH2O_sollによって表されている。
【００５１】
最後に、図５は、本発明の方法の第５実施形態を示す。第５実施形態においても、第11又は第２設定値は、作動サイクル内で燃焼室内に導入されるべき混合気に含まれる水量又は水蒸気量を有する設定値H2O_sollである。電子計算装置により、１以下である係数fac_AGRが、燃焼室内に供給された再循環排気ガスの現在量AGR_istに応じて、第１特性線KL_3又は特性線KL_1に基づいて特定される。更に、第１設定値ml_sollは、上述したように特定される。更に、電子計算装置により、第１設定値ml_sollが、係数fac_AGRによって乗算され、これにより内燃エンジンの作動サイクル内で燃焼室内に導入されるべき空気量の更なる設定値又は第15設定値ml_soll_0が特定、特に計算される。このように、第５実施形態においては、作動サイクル内で燃焼室内に供給される量が、バルブ装置及び／又はスロットルバルブにより、更なる設定値ml_soll_0に調整される。空気質量とも称されると共に、作動サイクル内で燃焼室内に供給される空気量は、閉じた制御ループ内を利用して又は閉じた制御ループ内にて、特に電子計算装置により、更なる設定値ml_soll_0に調整される。図５に明示されているように、トルク実現に必要であると共に、設定値ml_sollで表される空気質量は、EGR率に応じて、特に係数fac_AGRが１未満である場合に、その係数fac_AGRによって低減される。更に、第５実施形態は、第４実施形態に対応している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【国際調査報告】
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