(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）のための燃料分配手段（４）に供給される燃料量を示す制御値（ｒｋ）の適合エラーを補償する、内燃機関のための燃料分配制御の補償方法であって、
内燃機関の排気ガス成分からλ制御調整量（ｆｒ）を形成し、前記制御値（ｒｋ）に前記λ制御調整量（ｆｒ）を重ね合わせ（２．２）、且つ
前記適合エラーを補償するための少なくとも一つの第一の修正量（ｆｒａ）を、内燃機関（１）の高温の時に、前記λ制御調整量から形成し、且つ
前記第一の修正量（ｆｒａ）を、前記λ制御調整量（ｆｒ）に加えて、前記制御値（ｒｋ）に重ね合わせる、
内燃機関のための燃料分配制御の補償方法において、
内燃機関（１）の低温の時に、前記適合エラーを補償するための第二の修正量（ｆｒａｔ）を形成し、前記制御値（ｒｋ）に前記第二の修正量（ｆｒａｔ）を更に重ね合わせ、
前記第二の修正量は、前記λ制御調整量（ｆｒ）の中性値１と前記λ制御調整量（ｆｒ）の平均値（ｆｒｍ）との偏差を積分することによって形成され、前記積分は、内燃機関の温度（Ｔ）の下で、下側の範囲限界の温度（ＴＭＮ）と上側の範囲限界の温度（ＴＭＸ）との間の所定の温度範囲（ＴＭＮ＜Ｔ＜ＴＭＸ）で開始されることを特徴とする内燃機関のための燃料分配の補償方法。
【請求項２】
前記下側の範囲限界の温度（ＴＭＮ）が１０−３０℃であり、上側の範囲限界の温度（ＴＭＸ）が、第一の修正量（ｆｒａ）による適合エラーの補償が開始される温度に対応することを特徴とする請求項１に記載の補償方法。
【請求項３】
前記上側の範囲限界の温度（ＴＭＸ）が、７０℃であることを特徴とする請求項２に記載の補償方法。
【請求項４】
前記第二の修正量（ｆｒａｔ）が、内燃機関の温度に依存して、高温下では、内燃機関が高温時の第一の修正量（ｆｒａ）の適合に対して何らの違いも生じないように変化されることを特徴とする請求項１に記載の補償方法。
【請求項５】
前記積分による出力値（ｆｒａｋ）が、温度の上昇に伴って小さくなる内燃機関の温度依存量（ｆｔｋ）と結合され、結合された値が温度の上昇に伴って小さくなるようになっていることを特徴とする請求項１に記載の補償方法。
【請求項６】
温度依存量（ｆｔｋ）が、値ゼロと値１との間で変化する乗算的修正係数を形成し、その際値ゼロは内燃機関の高温時に生成されることを特徴とする請求項５に記載の補償方法。
【請求項７】
前記乗算的修正係数が、値ゼロと値１との間で連続的に変化することを特徴とする請求項６に記載の補償方法。
【請求項８】
前記積分の速度が、内燃機関（１）の負荷（ｍｌ、ｒｌ、ｔｉ、ｄｒｌ）及び回転数（ｎ）に関する値に依存していることを特徴とする請求項１に記載の補償方法。
【請求項９】
内燃機関（１）のための燃料分配手段（４）に供給される燃料量を示す制御値（ｒｋ）の適合エラーを補償する内燃機関（１）の電子制御装置であって、
内燃機関の排気ガス成分からλ制御調整量（ｆｒ）を形成し、
前記制御値（ｒｋ）に前記λ制御調整量（ｆｒ）を重ね合わせ（２．２）、且つ
前記適合エラーを補償するために、内燃機関（１）の高温の時に、前記λ制御調整量（ｆｒ）から少なくとも一つの第一の修正量（ｆｒａ）を形成し、且つ
前記第一の修正量（ｆｒａ）を、前記λ制御調整量（ｆｒ）に加えて、前記制御値（ｒｋ）に重ね合わせる、
内燃機関の電子制御装置において、
内燃機関（１）の低温の時に、前記適合エラーを補償するための第二の修正量（ｆｒａｔ）を形成し、且つ前記制御値（ｒｋ）に更に重ね合わせ、前記第二の修正量（ｆｒａｔ）を、前記λ制御調整量（ｆｒ）の中性値１と前記λ制御調整量（ｆｒ）の平均値（ｆｒｍ）との偏差を積分することによって形成し、前記積分を、内燃機関の温度（Ｔ）の下で、下側の範囲限界の温度（ＴＭＮ）と上側の範囲限界の温度（ＴＭＸ）との間の所定の温度範囲（ＴＭＮ＜Ｔ＜ＴＭＸ）で開始することを特徴とする内燃機関の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の属する分野
本発明は、内燃機関のための燃料分配の先行する制御の適合エラーを補償する方法およびそれを実施する電子制御装置に関する。
【０００２】
従来の技術
内燃機関のための燃料／空気比の制御の際に先行する制御に制御調整量を重ね合わせることが既に知られている。更に、制御調整量の特性から、変化された運転条件に対する、先行する制御の適合エラーを補償するために別の修正量を導き出すことが知られている。この補償はまた適合（Ａｄａｐｔｉｏｎ）とも呼ばれている。例えば、米国特許第４，５８４，９８２号には、内燃機関の負荷／回転数スペクトルの様々な領域内で異なる適合量を用いる適合が記載されている。様々な適合量は、種々のエラーの補償に対して向けられている。原因と作用に従って、次の三つのエラーの種類が区別される。ホットフィルムエアマス計のエラーは燃料分配に対して乗算的に働く。エア漏れの影響は、単位時間毎に加算的に働き、また噴射弁の作動遅れの補償の際には噴射一回毎に加算的に働く。
【０００３】
温かい状態で完全に適合している場合でも、低いエンジン温度の下では更なる適合エラーの補償が行われ、この補償は、より高い温度の下では消えてしまうということが明らかとなっている。
【０００４】
発明が解決しようとする課題
本発明は、暖かいエンジンの際には観察されない温度に依存した適合エラーを補償することを目指している。
【０００５】
課題を解決するための手段
その課題の解決は請求項のメルクマールによって達成される。
詳述すれば、本発明に基づいて内燃機関のための燃料分配の先行する制御の適合エラーの補償は、次の様に行われる。即ち、
先行する制御に制御調整量が重ね合わされており、且つ
内燃機関の高温の下での制御の特性から、少なくとも一つの修正量が形成され、該修正量が、内燃機関の温度が低い時にも、重ね合わされた制御調整量を補足するものとして適合ラーを補償するために燃料分配に影響を与え、
また、その際、低い温度の下では、
燃料分配に対して作用する第二の修正量が形成され、
その際、前記第二の修正量は、内燃機関の温度が低い時には内燃機関の温度が高い時よりも大きい値である。
【０００６】
もう一つの方法は、更に第二の修正量（ｆｒａｔ）の形成のために、制御調整量の中性値１からの制御調整量の平均値の偏差が、比較的低いエンジン温度Ｔの時に積分されるということを定めている。
【０００７】
別の実施例では、この積分は、温度範囲 ＴＭＮ ＜ Ｔ ＜ ＴＭＸ  のエンジン温度Ｔの下で行われる。
別の実施例によれば、温度ＴＭＮは、下側の範囲限界として１０−３０℃、特に２０℃であり、また温度ＴＭＸは、上側の範囲限界として、第一の修正値による適合が開始される温度に対応している。
【０００８】
別の実施例によれば、温度ＴＭＸは、約７０℃である。
別の実施例では、燃料配分に対して、内燃機関の温度が低い時には内燃機関の温度が高い時よりも大きく作用する第二の修正量が、エンジン温度に依存して、高い温度の下では暖かいエンジンの場合の第一の修正量の適合に対して何らの違いも生じないように変化される。
【０００９】
別の実施例によれば、積分器の出力ｆｒａｋは、温度依存量ｆｔｋと結合され、該結合の結果は温度の上昇に伴って小さくなるようになっている。
更に、上記の温度依存量ｆｔｋは、別の実施例によれば、ゼロと１との間で変化する乗算的修正係数を形成し、その際、値ゼロは暖かいエンジンの時に生成される。
【００１０】
この修正係数は、値ゼロと値１の間で連続的に変化することが出来る。
別の実施例によれば、上記の積分の速度は、エンジンの負荷及び回転数に関する値に依存して行われることが出来る。
【００１１】
本発明はまた、上に述べられた方法及び実施例を実施するための電子制御装置の提供をも目的としている。
本発明に基づくもう一つの、温度に依存している適合量の利用は、低いエンジン温度の下で先行する制御の上述の適合エラーを補償する。このことは、好ましくは、低いエンジン温度の下で働く二次空気システムの診断の際に二次空気質量流量についての確実な表現を可能にするためにとりわけ有利である。更に温度に依存しているエラーの補償は、その後のコールドスタートの際のλ制御の負担を軽減する。
【００１２】
高いエンジン温度の下で混合気適合機能が働いている際には、この機能はとりわけ燃料の濃度を学習している。低い温度の下では、燃料の密度は、温度が高い時よりも高くなり、これによって最早高い温度の下で適合されていた先行する制御に合致しなくなる。本発明は、この欠点を、低い温度の下での先行する制御に追加の適合を行うことによって除去する。
【００１３】
実施例の説明
以下に本発明の実施例が図面を参照しながら説明される。
図１の参照符号１は内燃機関を示しており、該内燃機関は、吸入管２、排気管３、燃料分配手段４、エンジンの運転パラメータに関するセンサ５〜８、及び制御装置９を備えている。燃料分配手段４は、例えば内燃機関の燃焼室の中へ燃料を直接噴射するための噴射弁の装置から成り立つことが出来る。
【００１４】
センサ５は、制御装置に対して、エンジンによって吸入されたエアマスｍｌに関する信号を送り込む。センサ６はエンジン回転数ｎを送り込む。センサ７はエンジン温度Ｔを送り、センサ８はエンジンの排気ガス組成に関する信号Ｕｓを送る。これ等の信号と、場合によってはエンジンのその他の運転パラメータに関するその他の信号とから、制御装置が、他の調整量と共に、燃料分配手段４の制御のための燃料分配信号ｔｉを形成するので、エンジンの希望する特性、特に希望する排気ガス組成が調整される。
【００１５】
図２は燃料分配信号の形成を示している。ブロック２．１は、回転数ｎと相対空気充填量ｒｌとによってアドレスされ、且つ燃料分配信号の形成のために先行する制御における制御値ｒｋの中に取り入れられている特性マップを示している。相対空気充填量ｒｌは、燃焼室に対する空気の最大充填量に対するものであり、これによって、いわば最大燃焼室充填量或いはシリンダ充填量に対する一部分を示している。相対空気充填量ｒｌは、本質的に信号ｍｌから形成される。値ｒｋは、空気量ｒｌに対して割り当てられた燃料量に対応している。
【００１６】
ブロック２．２は、既知の乗算的なλ制御の介入を示している。空気量に対する燃料量の適合エラーは、排気ガスセンサの信号Ｕｓに反映されている。この信号からコントローラ２．３は、制御調整量ｆｒを形成し、該信号ｆｒは、介入点２．２を通して適合エラーを縮小させる。
【００１７】
その様に修正された信号から、ブロック２．４で、既に分配信号、例えば噴射弁のための制御パルス幅を形成することが出来る。ブロック２．４は、これを用いて、燃料圧力、噴射弁の幾何学的特性、等を考慮しながら行われる、相対的で且つ修正された燃料量から実際の制御信号への換算を示している。
【００１８】
ブロック２．５から２．９までは、乗算的におよび／または加算的に働く、運転パラメータ依存の既知の混合気適合を示している。円２．９は、これ等の３つの可能性を表している。スイッチ２．５は手段２．６によって開閉され、その際手段２．６には、温度Ｔ、エアマスｍｌ、及び回転数ｎ等の、内燃機関の運転パラメータが送り込まれる。手段２．６は、スイッチ２．５と組み合わされて、上記の３つの適合可能性を運転パラメータ範囲に依存しながら起動することを可能にする。燃料分配信号形成に対する適合介入信号ｆｒａの形成は、ブロック２．７及び２．８によって示されている。ブロック２．７は、スイッチ２．５が閉じられている時に、制御調整量ｆｒの平均値ｆｒｍを形成する。中性値１からの上記の平均値ｆｒｍの偏差は、ブロック２．８によって、適合介入値ｆｒａの中へ引き取られる。例えば、制御調整量ｆｒは、先行する制御の適合エラーに基づいて先ず１．０５に向かって動く。値１からの０．０５の偏差は、ブロック２．８によって、適合介入値ｆｒａの中へ引き継がれる。次いで、乗算的な値ｆｒａの介入の際に、値ｆｒａは、１．０５に向かって動き、その結果、値ｆｒは、再び１に向かって動く。これによって適合は、全ての運転ポイント交替の際に、先行する制御の適合エラーを改めて調整し直されなければならないということがなくなる。適合値ｆｒａのこの適合は、内燃機関の温度が高い時、例えば７０℃を越える冷却水温度の場合には、スイッチ２．５が閉じられた状態で行われる。しかしながら、この値ｆｒａは、一度適合されると、スイッチ２．５が開いている時でも燃料分配信号の形成に影響を与える。
【００１９】
この適合は、本発明の枠組みの中では、結節点２．１０の中で働く更に別の修正係数ｆｒａｔによって補完される。
ｆｒａｔ形成の一つの実施例が、図３に示されている。ブロック３．１は、値１からの制御調整量の平均値ｆｒｍの偏差を、積分器ブロック３．２に対して送る。ブロック３．３は、温度範囲 ＴＭＮ＜Ｔ＜ＴＭＸ にある比較的低いエンジン温度Ｔのための積分器を起動する。ＴＭＮは、下側の範囲限界として、例えば１０〜３０℃、特に２０℃とすることができ、ＴＭＸは、上側の範囲限界として、例えばスイッチ２．５を閉じることを通じて、適合介入値ｆｒａの適合が起動される温度に対応することができる。この温度の代表的な値は、７０℃である。
【００２０】
積分器の出力値は、値ｆｒａｋによって、比較的冷たいエンジンの下での適合エラーのための尺度となる。
本発明の重要なメルクマールは、この値が冷たいエンジンの下で燃料分配信号形成の際に考慮され、しかもこれが高い温度の時には暖かいエンジンの下での適合介入値ｆｒａの適合に対する相違を生じさせることがない、ということにある。
【００２１】
このことは、例えば、ブロック３．４から３．６まで、及びブロック２．１０（図２）によって達成される。
重要なのは、先ず積分器の出力ｆｒａｋと、温度に依存している量ｆｔｋとの結合であり、その際、この結合が本発明の上述の重要なメルクマールを果たさなければならない。本例では、値ｆｔｋは、ゼロと１との間で変化する乗算的修正係数を意味している。値ゼロは暖かいエンジンの時、即ち Ｔ＞ＴＭＸ の時に得られる。その際には、ブロック３．７での最小値選択が、値ＴＭＸをもたらす。ブロック３．８では、ＴＭＸとＴＭＸとの差として値ゼロが生成され、この値がカウンタとしてのブロック３．９での商の形成のために送られる。ブロック３．８は、上記の値ゼロに対応して、温度依存量の値としてｆｔｋをもたらす。この値ｆｔｋ＝ゼロ に対して、ブロック３．６で値１が加算される。従って、この和ｆｒａｔの値は１となり、それ故、ブロック２．１０での乗算的結合の際には、暖かいエンジンの下での燃料分配信号の形成は変化しない。換言すれば、暖かいエンジンの場合には、値ｆｔｋは、値ｆｒａｋに対して最も弱く作用する。従って、値ｆｒａｋは、ここで図示されている例の場合には、暖かいエンジンの下ではほとんど働かない。例えば、Ｔ＝０℃ の冷たいエンジンの下では、最小値選択が値ゼロを、又その後の商形成は値１をもたらす。すると値ｆｔｋは中性となり、最小の弱化で値ｆｒａｋに対して作用する。この場合、ブロック３．６での１の加算を補償するために、ブロック３．４で１の減算が行われる。冷たいエンジンの場合（Ｔ＝ゼロ）には、値ｆｔｋ＝１ である。この場合には、
【００２２】
【数１】
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となり、従って、ｆｒａｋの値には変化が無く、それ故、燃料分配信号の形成に対して弱化無しに作用する。換言すれば、本発明に基づく更なる適合修正係数は冷たいエンジンの下でのみ働く。この修正係数は、上述の限界値の間で連続的に変化する。
【００２３】
特性マップ３．１０は、積分器３．２で、値ｄｒｌと値ｎとの値に応じて、積分速度に関する値Ｋをもたらす。その際、例えば、値Ｋは、値ｄｒｌが大きくなるのに従って小さくなる。値ｄｒｌは、吸入されたエアマスの変化であり、該変化は、例えば過渡的運転状態の下では特に大きくなる。これによって、過渡的運転状態の下での適合エラーは弱化された形でのみ適合に対して作用する。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の技術的環境を示す。
【図２】  図２は、図１からの信号に基づく燃料分配信号の形成を示す。
【図３】  図３は、本発明の実施例としての、燃料分配信号の形成に対する介入の機能ブロック図を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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