(57)【要約】【課題】  空気／燃料混合比の目標値からの偏差の補正において、空気誤差と燃料誤差とを区別可能にする内燃機関の運転方法を提供する。【解決手段】  内燃機関（１）の少なくとも１つの運転範囲において、空気／燃料混合比の目標値からの偏差が補正される、内燃機関（１）の運転方法において、前記少なくとも１つの運転範囲におけるこの補正のために、少なくとも２つの目標値に対して、前記空気／燃料混合比のそれぞれの偏差が決定され、これらの偏差から、空気誤差および燃料誤差の少なくともいずれかが決定される。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）の少なくとも１つの運転範囲において、空気／燃料混合比の目標値からの偏差が補正される、内燃機関（１）の運転方法において、
前記少なくとも１つの運転範囲におけるこの補正のために、少なくとも２つの目標値に対して、前記空気／燃料混合比のそれぞれの偏差が決定されること、および
これらの偏差から、空気誤差および燃料誤差の少なくともいずれかが決定されること、
を特徴とする内燃機関の運転方法。
【請求項２】
前記空気誤差および燃料誤差の少なくともいずれかが、前記／燃料混合比のそれぞれの目標値からの偏差に対する少なくとも２つの方程式からなる方程式系により決定されることを特徴とする請求項１に記載の運転方法。
【請求項３】
前記空気誤差が、内燃機関（１）の空気経路（５）でのみ補正されることを特徴とする請求項１または２に記載の運転方法。
【請求項４】
前記燃料誤差が、内燃機関（１）の燃料経路（１０）でのみ補正されることを特徴とする請求項１または２に記載の運転方法。
【請求項５】
前記空気誤差および前記燃料誤差により形成された量から、１つの誤差のみが決定され且つ補正されること、および
前記空気／燃料混合比の前記目標値からの残っている偏差が、前に決定されなかった誤差に基づくものと解釈されること、
を特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気／燃料混合比の目標値からの偏差を補正可能な、内燃機関の運転方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の少なくとも１つの運転範囲において、空気／燃料混合比の目標値からの偏差が補正されることは既知である。この場合、空気／燃料混合物組成における体系的誤差は、いわゆる混合物適応により補正される。ここで、基本的に、加算的誤差と乗算的誤差とは区別される。これらの混合物偏差は、その影響がきわめて大きい負荷／回転速度範囲において適応される。このとき、混合物偏差は全負荷／回転速度範囲において考慮される。例えば、空気漏れまたは噴射弁遅れ時間に基づいて得られる加算的混合物偏差は、下部負荷／回転速度範囲において適応される。例えば、使用される空気質量流量計の特性曲線ドリフトから得られる乗算的混合物偏差は、中間ないし上部負荷／回転速度範囲において適応される。この場合、各適応範囲に対して、即ち適応された各負荷／回転速度範囲に対して、燃料誤差と解釈される補正値が形成される。例えば、吸気管内の漏れによる空気誤差の場合、この誤差は同様に空気経路においてではなく燃料経路において補正される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の課題は、空気／燃料混合比の目標値からの偏差の補正において空気誤差と燃料誤差とを区別可能にする内燃機関の運転方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明のよれば、内燃機関の少なくとも１つの運転範囲において、空気／燃料混合比の目標値からの偏差が補正される、内燃機関の運転方法において、少なくとも１つの運転範囲におけるこの補正のために、少なくとも２つの目標値に対して、前記空気／燃料混合比のそれぞれの偏差が決定され、これらの偏差から、空気誤差および燃料誤差の少なくともいずれかが決定される。
【発明の効果】
【０００５】
本発明による内燃機関の運転方法は、従来技術に比較して、少なくとも１つの運転範囲において、空気／燃料混合比の目標値からの偏差を補正するために、少なくとも２つの目標値に対して空気／燃料混合比のそれぞれの偏差が決定され、これらの偏差から空気誤差および／または燃料誤差が決定されるという利点を有している。このようにして、空気誤差と燃料誤差とを区別することが可能である。したがって、一方で空気経路内において、空気経路内の誤差を正しい位置において補正することが可能である。同様のことが燃料経路内の誤差の補正に対しても当てはまり、即ち燃料経路内において、燃料経路内の誤差は同様に正しい位置において補正され且つその補正は空気誤差を含まない。したがって、空気誤差は、ドライバによって加速ペダルの対応の操作により補償される必要はない。さらに、空気／燃料混合比の目標値からの偏差の本発明による補正は、追加のセンサ装置なしに実行することができる。
【０００６】
本発明は更に有利な改良および改善が可能である。
空気誤差および／または燃料誤差が、空気／燃料混合比のそれぞれの目標値からの偏差に対する少なくとも２つの方程式からなる方程式系により決定されるとき、それは特に有利である。このようにして、空気誤差および／または燃料誤差を少ない費用で正確に決定し且つ相互に区別することができる。
【０００７】
空気誤差が内燃機関の空気経路においてのみ補正されるとき、他の利点が得られる。このようにして、空気誤差はドライバによって加速ペダルの対応の操作により補償される必要はない。さらに、燃料経路における空気誤差の補正は必要ではない。
【０００８】
燃料誤差が内燃機関の燃料経路においてのみ補正されるとき、他の利点が得られる。このようにして、燃料誤差はドライバによって加速ペダルの対応の操作により補償される必要はない。
【０００９】
空気誤差および燃料誤差により形成された量から１つの誤差のみが決定され且つ補正されるとき、また空気／燃料混合比の目標値からの残っている偏差が、前に決定されなかった誤差に基づくものと解釈されるとき、他の利点が得られる。このようにして、空気誤差および燃料誤差により形成された量の１つの誤差の計算を回避し、したがって費用を節約することができ、この場合、しかもこの誤差を特定し且つ補正することができる。
【００１０】
本発明の一実施例が図面に示され且つ以下にこれを詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
図１において、例えば、車両の内燃機関１はエンジン３０を含み、エンジン３０は、例えばオットー・サイクル・エンジンとして形成されていてもよい。エンジン３０に、給気系１５を介してフレッシュ・エアが供給されている。給気系１５内に、空気質量流量計２０が配置され、空気質量流量計２０は、例えばホット・フィルム空気質量流量計として形成されていてもよく、エンジン３０に供給されるフレッシュ・エア質量流量ｍＬｕｆｔ′を測定し且つ測定結果を制御手段４５に伝送する。給気系１５内のフレッシュ・エアの流れ方向が、図１に矢印により示されている。給気系１５内のフレッシュ・エアの流れ方向において、空気質量流量計２０の後方に、エンジン３０に供給されるフレッシュ・エア質量流量ｍＬｕｆｔ′を設定且つ補正するための絞り弁５が配置されている。このために、絞り弁５は制御手段４５により操作される。フレッシュ・エア質量流量ｍＬｕｆｔ′は、次に、図１には示されていない少なくとも１つの吸気弁を介して、同様に図示されていないエンジン３０の燃焼室に供給される。燃焼室にはさらに少なくとも１つの噴射弁１０を介して燃料が供給され、この場合、燃料供給量は、同様に制御手段４５により設定且つ補正される。図１には、エンジン３０の燃焼室への燃料の直接噴射が示されている。代替態様として、燃料は、絞り弁５と少なくとも１つの噴射弁との間に位置し且つ吸気管とも呼ばれる給気系１５の範囲内に噴射されてもよい。さらに、エンジン３０の燃焼室内に存在する空気／燃料混合物は、少なくとも１つの点火プラグ２５により点火され、点火プラグ２５は、このために、同様に制御手段４５により適切な点火時期を設定するように操作される。エンジン３０の燃焼室内における空気／燃料混合物の燃焼により、内燃機関１は当業者に既知のように駆動される。燃焼において発生する排気ガスは、図１には示されていない少なくとも１つの排気弁を介して燃焼室から排気系４０内に排出され、ここで図１に排気系４０内の排気ガスの流れ方向が同様に矢印により示されている。排気系４０内にλセンサ３５が配置され、λセンサ３５は、排気ガス内の酸素含有量を測定し且つ測定値を制御手段４５に伝送し、制御手段４５において、次に、測定酸素含有量から、当業者に既知のように、エンジン３０の燃焼室内の空気／燃料混合比λに対する実際値を計算することができる。
【００１２】
エンジン３０の燃焼室内の空気／燃料混合比λは、次のように定義される。
【００１３】
【数１】
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ここで、ｍｋｒ′は燃料質量流量であり、ｍｌｍｉｎは１ｋｇの燃料を燃焼させるために何ｋｇの空気質量が必要であるかを表わす所定の固有値である。市販ガソリンの場合、この固定値は、現在約１４．７の値である。方程式（１）を変形して、フレッシュ・エア質量流量ｍＬｕｆｔ′および空気／燃料混合比λから、次のように燃料質量流量ｍｋｒ′を計算することができる。
【００１４】
【数２】
2005023937.tif 000004
空気／燃料混合比λの誤差λＦｅｈｌｅｒは、次のように表わされる。
【００１５】
【数３】
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ここで、ΔｍＬｕｆｔ′は内燃機関１の空気経路内の誤差であり、Δｍｋｒ′は内燃機関１の燃料経路内の誤差である。この場合、空気経路は、給気系１５、空気質量流量計２０および絞り弁５を介してのエンジン３０へのフレッシュ・エアの供給を表わす。空気経路内の誤差ΔｍＬｕｆｔ′は、給気系１５内、例えば吸気管の範囲内の漏れに基づき、または空気質量流量計２０の特性曲線オフセットにより得られる。燃料経路は、少なくとも１つの噴射弁１０を介してのエンジン３０への燃料の供給を表わす。燃料経路内の誤差Δｍｋｒ′は、例えば噴射弁遅れ時間により得られる。
【００１６】
内燃機関１の運転範囲ないし負荷／回転速度範囲に応じて、それぞれ空気／燃料混合比に対する対応の目標値λｓｏｌｌを設定することができる。図１には、特に示されていない制御手段４５内のλ制御は、空気／燃料混合比に対する実際値λｉｓｔを目標値λｓｏｌｌに追従させる。このために、当業者に既知のように制御係数ｆｒが形成され、制御係数ｆｒを用いて、空気／燃料混合比に対する実際値λｉｓｔを空気／燃料混合比に対する目標値λｓｏｌｌへ追従させるために、少なくとも１つの噴射弁１０を介しての燃料供給が補正される。制御係数 ｆｒ＝１ のとき、補正は必要ではなく、且つ空気／燃料混合比に対する実際値λｉｓｔは、既に空気／燃料混合比λに対する目標値λｓｏｌｌに対応している。混合物偏差はこのとき存在していない。混合物偏差が存在する場合、ｆｒは１に等しくないので、空気／燃料混合比に対する実際値λｉｓｔが、空気／燃料混合比に対する目標値λｓｏｌｌに十分に対応するように燃料供給が補正される。空気／燃料混合比λの誤差λＦｅｈｌｅｒは、このとき最終的に、空気／燃料混合比λに対する実際値λｉｓｔの、制御係数 ｆｒ＝１ に設定された空気／燃料混合比に対する目標値λｓｏｌｌからの混合物偏差に対応する。空気／燃料混合比λの誤差λＦｅｈｌｅｒは、この場合、制御手段４５において、当業者に既知のように実際に存在する制御係数ｆｒから計算される。費用を低減させるために、空気／燃料混合比λの誤差λＦｅｈｌｅｒは、制御係数ｆｒに対する実際値の、値１からの偏差によって近似的に決定することができる。制御係数ｆｒに対する実際値の変動を補償するために、この制御係数ｆｒは、例えば対応する大きな時定数を有する積分器により平均されてもよい。
【００１７】
空気／燃料混合比λのその変数による導関数は、次のとおりである。
【００１８】
【数４】
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【００１９】
【数５】
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燃料質量流量ｍｋｒ′は、方程式（２）に対応して置き換えられる。
【００２０】
【数６】
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【００２１】
【数７】
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方程式（３）、（６）および（７）から、次に、空気／燃料混合比λの誤差λＦｅｈｌｅｒが次のように得られる。
【００２２】
【数８】
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混合物偏差の従来の適応においては、１．０の一定λ値において、混合物組成、即ち空気／燃料混合比の一般的誤差を測定してきた。負荷点ごとに１つのλ値のみが存在し、この場合、それぞれの負荷点は、フレッシュ・エア質量流量ｍＬｕｆｔ′に対する対応の値により表わされているので、燃料誤差と空気誤差とを区別することができない。しかしながら、ここで１つの負荷点において２つの異なるλ値が設定された場合、２つの未知数を有する２つの方程式が成立する。この方程式系は解くことが可能である。したがって、燃料誤差と空気誤差とを区別することができる。それぞれの負荷点に対するフレッシュ・エア質量流量ｍＬｕｆｔ′は、空気質量流量計２０により測定され、したがって制御手段４５において利用することができ、且つ方程式（８）に代入される。代替態様として、内燃機関１の吸気管内に吸気管圧力センサが設けられているとき、フレッシュ・エア質量流量ｍＬｕｆｔ′は、モデルを介して、当業者に既知のように、吸気管圧力センサにより決定された吸気管圧力から導かれてもよい。λ値として、方程式（８）に、空気／燃料混合比に対する目標値λｓｏｌｌが代入される。空気／燃料混合比に対するこの目標値λｓｏｌｌの変換において得られた空気／燃料混合比λに対する誤差λＦｅｈｌｅｒは、上記のように、設定された実際制御係数ｆｒから決定され、且つ同様に方程式（８）に代入される。方程式（８）において、空気経路内の誤差ΔｍＬｕｆｔ′および燃料経路内の誤差ΔｍＫｒ′は未知数である。したがって、方程式（８）を空気／燃料混合比に対する２つの異なる目標値λｓｏｌｌに対して作成した場合、希望の方程式系が得られ、この方程式系は、空気経路内の誤差ΔｍＬｕｆｔ′即ち空気誤差、および燃料経路内の誤差ΔｍＫｒ′即ち燃料誤差に関して、解くことができる。
【００２３】
空気誤差を燃料誤差から区別することにより、空気誤差を内燃機関１の空気経路上においてのみ即ち絞り弁５の設定の対応の補正により、補正することが可能である。同様に、燃料誤差を内燃機関１の燃料経路上においてのみ、即ち少なくとも１つの噴射弁１０における噴射量の補正により、補正する可能性が存在する。計算費用を節約するために、さらに、空気誤差のみまたは燃料誤差のみが少なくとも２つの方程式を有する方程式系（８）から計算され、且つ例えば付属の経路上において補正されるように設計されていてもよい。空気／燃料混合比λの残っている偏差ないし残っている誤差は、このとき一義的に、前に計算されなかった、且つそれに対応して例えば付属の経路上において補正される誤差として特定することができる。上記の混合物適応は、内燃機関１の特に異なる運転範囲において、即ち異なる負荷／回転速度範囲において、１つまたは複数の負荷点に対して実行可能である。
【００２４】
図２には、本発明による方法の例示フローに対する流れ図が示されている。プログラムがスタートした後、制御手段４５は、プログラムステップ１００において、λ制御が作動しているかどうかを検査する。これが肯定（ｙｅｓ）の場合、プログラムはステップ１０５に分岐され、否定（ｎｏ）の場合、プログラムは終了される。
【００２５】
プログラムステップ１０５において、制御手段４５は、混合物適応が可能であるかどうかを検査する。これが肯定（ｙｅｓ）の場合、プログラムはステップ１１０に分岐され、否定（ｎｏ）の場合、プログラムは終了される。例えば，タンク通気が作動しているとき、混合物適応は可能ではない。さらに、例えば約６０℃のしきい温度以上の所定のエンジン温度範囲においてのみ、混合物適応は可能である。ステップ１１０において、関連のフレッシュ・エア質量流量ｍＬｕｆｔ′により表わされる所定の負荷点に対して、空気／燃料混合比に対する第１の目標値λｓｏｌｌ、例えば値１が設定される。このときに得られた、空気／燃料混合比λの第１の誤差λＦｅｈｌｅｒが決定される。フレッシュ・エア質量流量ｍＬｕｆｔ′、空気／燃料混合比に対する第１の目標値λｓｏｌｌ、および空気／燃料混合比λの第１の誤差λＦｅｈｌｅｒが、方程式（８）により表わされる方程式系の第１の方程式に代入される。それに続いて、プログラムはステップ１１５に移行される。ステップ１１５において、所定の負荷点に対して、空気／燃料混合比に対する第２の目標値λｓｏｌｌ、例えば値１．２が設定される。これはリーンな空気／燃料混合比に対応する。このときに得られた、空気／燃料混合比λの第２の誤差λＦｅｈｌｅｒが決定される。フレッシュ・エア質量流量ｍＬｕｆｔ′、空気／燃料混合比に対する第２の目標値λｓｏｌｌ、および空気／燃料混合比λの第２の誤差λＦｅｈｌｅｒが、方程式（８）で表わされる方程式系の第２の方程式に代入される。それに続いて、プログラムはステップ１２０に移行される。ステップ１２０において、所定の負荷点に対して、空気／燃料混合比に対する第３の目標値λｓｏｌｌ、例えば値０．８が設定される。これはリッチな空気／燃料混合比に対応する。このときに得られた、空気／燃料混合比λの第３の誤差λＦｅｈｌｅｒが決定される。フレッシュ・エア質量流量ｍＬｕｆｔ′、空気／燃料混合比に対する第３の目標値λｓｏｌｌ、および空気／燃料混合比λの第３の誤差λＦｅｈｌｅｒが、方程式（８）により表わされる方程式系の第３の方程式に代入される。それに続いて、プログラムはステップ１２５に移行される。
【００２６】
プログラムステップ１２５において、上記の方程式（８）により表わされる３つの方程式からなる方程式系が空気誤差ΔｍＬｕｆｔ′および／または燃料誤差ΔｍＫｒ′に関して解かれ、混合物適応として対応の補正が空気経路および燃料経路に対して実行され且つ空気／燃料混合比λの誤差λＦｅｈｌｅｒが補償される。
【００２７】
図２の流れ図において、所定の負荷点において、空気／燃料混合比に対して３つの異なる目標値λｓｏｌｌが使用された。しかしながら、方程式（８）で表わされる方程式系を空気誤差ΔｍＬｕｆｔ′および燃料誤差ΔｍＫｒ′に関して解くためには、空気／燃料混合比に対して、２つの異なる目標値λｓｏｌｌを設定するだけで十分である。代替態様として、方程式（８）により表わされる方程式系から、空気誤差ΔｍＬｕｆｔ′および燃料誤差ΔｍＫｒ′を決定するために、負荷点ごとに、空気／燃料混合比に対する３つ以上の目標値λｓｏｌｌが設定されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明を実施し得る内燃機関の概略ブロック回路図である。
【図２】本発明による内燃機関の運転方法の例示フローに対する流れ図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    内燃機関
５    空気経路（絞り弁）
１０    燃料経路（噴射弁）
１５    給気系
２０    空気質量流量計
２５    点火プラグ
３０    エンジン
３５    λセンサ
４０    排気系
４５    制御手段
【図１】
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【図２】
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