(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気管における圧力値および内燃機関の回転数値から負荷信号が検出され、該負荷信号が吸入空気温度および内燃機関温度から形成される補正係数Ｆｋｏｒｒを用いて温度に依存して補正されかつ該補正された負荷信号が内燃機関に供給すべき燃料量を決定する、
内燃機関に供給すべき燃料量を制御するための装置において、
前記補正係数Ｆｋｏｒｒの形成の際、内燃機関温度（Ｔｍｏｔ）および吸入空気温度（Ｔａｎｓ）の、前記負荷信号検出に対する影響がそれぞれ別個に、内燃機関の回転数（ｎ）および少なくとも吸気管における圧力に関連付けられている、内燃機関の作動点に依存して重み付けられる
ことを特徴とする内燃機関に供給すべき燃料量の制御装置。
【請求項２】
吸入空気温度として、入口弁手前出来るだけ近傍において測定される値またはシミュレートされた値が使用される
請求項１記載の内燃機関に供給すべき燃料量の制御装置。
【請求項３】
内燃機関温度（Ｔｍｏｔ）および吸入空気温度（Ｔａｎｓ）に対する実値が標準値に関連付けられかつ該関連付けられた値が作動点に依存した重み付け係数（Ｆ１，Ｆ２）と乗算される（図２）
請求項１または２記載の内燃機関に供給すべき燃料量の制御装置。
【請求項４】
前記作動点に依存した重み付けの際に、前記吸気管における圧力の他に、絞り弁位置、補正されない基本噴射時間または吸入された空気流量に比例している信号が使用可能である
請求項３記載の内燃機関に供給すべき燃料量の制御装置。
【請求項５】
前記吸気管における圧力値および回転数値から検出される負荷信号に対する補正係数Ｆｋｏｒｒは次式：
Ｆｋｏｒｒ＝Ｇａｓｔｅｍｐ／（Ｇａｓｔｅｍｐ＋Ａ＋Ｂ）から得られ、上式中
Ｇａｓｔｅｍｐ＝吸入行程の終了時における燃焼室内の典型的なガス温度
Ａ            ＝Ｆ１（ｎ，Ｌ）＊（Ｔａｎｓ−Ｔａｎｓｓｔ）
Ｂ            ＝Ｆ２（ｎ，Ｌ）＊（Ｔｍｏｔ−Ｔｍｏｔｓｔ）
ただし
Ｔａｎｓａｋｔ    ＝吸入空気温度の実値
Ｔａｎｓｓｔ      ＝吸入空気温度の標準値
Ｔｍｏｔａｋｔ    ＝内燃機関温度の実値
Ｔｍｏｔｓｔ      ＝内燃機関温度の標準値（図２）
請求項１から３までのいずれか１項記載の内燃機関に供給すべき燃料量の制御装置。
【請求項６】
個別に重み付けられた温度値に基づいて、吸入行程の終了時における燃焼室内の充填温度が計算されかつそこから補正係数Ｆｋｏｒｒが、標準条件に基づいた充填温度（充填温度．標準）を分子とし、実充填温度に基づいた充填温度（充填温度．実）を分母とする商として求められる（図３）
請求項１または２記載の内燃機関に供給すべき燃料量の制御装置。
【請求項７】
２つの重み付け係数の１つは他の補数として１になるように固定される
請求項６記載の内燃機関に供給すべき燃料量の制御装置。
【請求項８】
前記吸気管における圧力値（ｐ）および回転数値（ｎ）から検出される負荷信号に対する補正係数Ｆｋｏｒｒは次式：
Ｆｋｏｒｒ＝ｕ／ｖ
によって得られ、上式中
ｕ＝Ｔａｎｓｓｔ＊（１−Ｗ）＋Ｗ＊（Ｔｍｏｔｓｔ＋ＴＤ）
ｖ＝Ｔａｎｓａｋｔ＊（１−Ｗ）＋Ｗ＊（Ｔｍｏｔａｋｔ＋ＴＤ）ｇｅｍｉｔｔｅｌｔ
ただし
Ｔａｎｓａｋｔ    ＝吸入空気温度の実値
Ｔａｎｓｓｔ      ＝吸入空気温度の標準値
Ｔｍｏｔａｋｔ    ＝内燃機関温度の実値
Ｔｍｏｔｓｔ      ＝内燃機関温度の標準値
ＴＤ              ＝内燃機関の壁を介する温度差
（Ｔｍｏｔａｋｔ＋ＴＤ）ｇｅｍｉｔｔｅｌｔ＝平均された和値
請求項６または７記載の内燃機関に供給すべき燃料量の制御装置。
【請求項９】
内燃機関壁を介する温度差の値（ＴＤ）は作動点に依存して特性マップから読み出し可能である
請求項８記載の内燃機関に供給すべき燃料量の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の、吸気管における圧力値および内燃機関の回転数値から負荷信号が検出され、該負荷信号が吸入空気温度および内燃機関温度から形成される補正係数Ｆｋｏｒｒを用いて温度に依存して補正されかつ該補正された負荷信号が内燃機関に供給すべき燃料量を決定する、内燃機関に供給すべき燃料量を制御するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第４４４４４１６号公報は、「内燃機関における燃料調量に影響を及ぼす方法」に関している。ここでは燃料調量の枠内において補正係数を形成することを問題にしており、この場合吸気ダクトへ入るもしくは吸気ダクトから出る熱流を表している量を形成するために、吸入空気温度並びに内燃機関温度の値が使用される。このことは、吸入空気管の内壁における燃料の沈澱を表している壁膜特性を考慮して、とりわけ内燃機関の過渡的な作動における、燃焼室に供給される空気燃料混合気を考慮して行われる。
【０００３】
ヨーロッパ特許第４８２０４８号明細書は、燃料基本値を補正するための補正係数を形成している、内燃機関の制御方法に関する。この補正係数は特性マップから取り出される。特性マップの入力量は吸入された空気質量並びに吸入空気の温度値と冷却水の温度との差である。
【０００４】
更に、ヨーロッパ特許出願第２６４３３２号公報には、冷却媒体および吸入空気温度の差に基づいて燃料調量を温度に依存して補正することが記載されており、ここにおいてこの差は回転数および負荷に依存する値と乗算されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
今や、既存のシステムはどんな場合にも満足できる結果をもたらすことができるとは限らないことが分かっている。それ故に本発明の課題は、内燃機関に供給される燃料量を制御するための装置を大幅に最適化することである。
【０００６】
その際次の考察から出発している：
負荷検出のための吸気管圧力センサを用いた内燃機関制御において、通例、標準条件、即ち機関が暖機運転している場合であって、２０℃の周囲温度である場合、基本噴射時間は吸気管圧および回転数に依存して確定される。
【０００７】
内燃機関または吸入空気温度がこの標準条件から離れるとき、燃焼室に吸入される空気の温度も、従って空気の密度ひいては吸入される空気質量も変化する。従って所望の空気燃料比を維持するために、噴射される燃料量は吸気温度および内燃機関温度に依存して補正されなければならない。
【０００８】
必要な補正係数は、吸気行程の終了時の燃焼室における絶対ガス温度に反比例している。流入するガスは熱い燃焼室壁において加熱されるので、ガスは作動点に応じて、入口弁の前のガス温度と燃焼室における平均表面温度との間のどこかにある。このようなガス温度は他方において、冷却媒体温度（ＴＭＯＴ）と内燃機関壁を介する作動点に依存した温度低下との和として表すこともできる。
【０００９】
回転数が比較的低い場合には、ガスおよび燃焼室壁との間の熱交換に対して比較的多くの時間が使用される。負荷および従ってガス質量が同時に小さいとき、ガス温度は燃焼室における平均表面温度にほぼ近似する可能性がある。その場合、入口弁の前のガス温度の、吸気過程の終了時における充填温度に対する影響は僅かであり、内燃機関温度の影響は高い。逆に、回転数が高くかつ負荷が大きい場合、内燃機関温度の影響は僅かであり、これに対して入口弁の前のガス温度は高い。従って、内燃機関温度の変化は回転数が低くかつ負荷が小さい場合に特に吸入される空気質量に作用し、これに対して入口弁の前のガス温度の変化は殊に高い負荷および回転数において作用する。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の課題は、請求項１の特徴部分に記載のように、補正係数Ｆｋｏｒｒの形成の際、内燃機関温度および吸入空気温度の、負荷信号検出に対する影響がそれぞれ別個に、内燃機関の回転数および少なくとも吸気管における圧力に関連付けられている、内燃機関の作動点に依存して重み付けられるようにしたことによって解決される。即ち、本発明によれば、補正係数の計算の際に、この依存性を利用することができ、このことは、吸入空気温度および内燃機関温度の、負荷検出に対する影響を別個に作動点に依存して重み付けることによって実現されるのである。その際この重み付けは、それぞれの温度の、標準条件時の値に対する偏差または絶対値に関連付けられる。これら新しい温度補償に対する入力量には次のものがある：
入口弁前の吸入空気温度
実内燃機関温度
実作動点を表すために、回転数および負荷量（吸気管圧、絞り弁位置または補正されていない基本噴射時間）または吸入された空気流量から導出される信号
【００１１】
【実施例】
次に本発明を図示の実施例に付き図面を用いて詳細に説明する。
【００１２】
図１には、内燃機関に供給される燃料量を作動特性量に依存して制御するための装置の基本構成が概略的に示されている。その際１０は、回転数ｎおよび吸気圧ｐに対する入力信号に依存して負荷信号を形成する負荷検出ブロックである。後続の乗算個所１１においてこの負荷信号は補正係数Ｆｋｏｒｒと乗算される。この補正係数は、吸入空気温度Ｔａｎｓ並びに内燃機関温度Ｔｍｏｔに依存した温度補償に対するブロック１２から到来する。補正係数Ｆｋｏｒｒを用いて補正された負荷信号に後続のブロック１４において別の、それ自体公知の補正が行われかつこのブロック１４は最終的に噴射時間信号ｔｉを送出する。
【００１３】
図１から分かる、噴射時間信号の形成の際の基本構成は、このようなものとして公知でありかつ内燃機関の吸気管における圧力から出発して形成される負荷信号の温度に依存した補正の要求に応えている。補正係数形成の形式は上記の文献でも既に複数個所で述べられており、このことは例えば冒頭に述べた文献個所からも分かる。後続の図２および図３に示されている手法は全体的に見れば特別適しているものと認められている。
【００１４】
図２には、補正係数の形成の際の第１の例が示されている。ブロック１５は実吸入空気温度Ｔａｎｓａｋｔに対するセンサである。相応に１６によって、実内燃機関温度Ｔｍｏｔａｋｔに対するセンサが示されている。ブロック１７は、標準化された吸入空気温度Ｔａｎｓｓｔに相応する出力信号を送出する。差形成個所１８は、実吸入空気温度Ｔａｎｓａｋｔの値から標準化された吸入空気温度Ｔａｎｓｓｔの値を減算するために用いられる。差形成個所１８の出力信号が特性マップ２０から生じる、吸入空気温度に対する重み付け係数Ｆ１と乗算される乗算個所１９が続き、その際この特性マップ２０の入力量は回転数および負荷に関する信号値である。
【００１５】
２２は、標準化された内燃機関温度Ｔｍｏｔｓｔに関する信号を出力側に送出するブロックである。標準化された内燃機関温度に関する信号値は後続の差形成個所２３において実内燃機関温度Ｔｍｏｔａｋｔから減算されかつ引き続いて、乗算個所２４において内燃機関温度に対する重み付け係数Ｆ２と乗算される。その際この重み付け係数Ｆ２は別の特性マップ２５から来るものであり、その入力は同様に回転数および負荷である。２つの乗算個所１９および２４の出力信号は加算個所２６に導かれ、その出力信号は次の加算個所２７において、吸気行程の終わりにおける燃焼室における典型的なガス温度に関する値だけ高められる。その際この典型的なガス温度に対する値はブロック２８から取り出され、その出力信号は加算個所２７にも除算個所２９にも供給され、除算個所２９は、ブロック２８からの値（吸気行程の終了時における燃焼室での典型的なガス温度）および加算個所２７の出力信号の値の商を形成しかつ最終的に補正係数Ｆｋｏｒｒを形成する。
【００１６】
図２の対象の主な特徴は、吸入空気温度および内燃機関温度の実値がそれぞれ標準値に関連付けられ、この間連付けられた値が次に再び係数Ｆ１およびＦ２により別個に重み付けられるということである。この場合重み付け係数は回転数および負荷に依存した特性マップから取り出される。これらの重み付けられた値の和は引き続いて吸気行程の終了時における燃焼室の典型的なガス温度に関連付けられかつそこから補正係数が形成される。その場合補正係数Ｆｋｏｒｒは式としては次のように表される：
Ｆｋｏｒｒ＝Ｇａｓｔｅｍｐ．／（Ｇａｓｔｅｍｐ ＋Ａ＋Ｂ）
ただし
Ｇａｓｔｅｍｐ．は典型的なガス温度であり、
Ａ＝Ｆ１（ｎ，Ｌ）＊（Ｔａｎｓａｋｔ−Ｔａｎｓｓｔ）
Ｂ＝Ｆ２（ｎ，Ｌ）＊（Ｔｍｏｔａｋｔ−Ｔｍｏｔｓｔ）
である。
ここでＬは負荷量（吸気管圧ｐ、絞り弁位置または補正されていない基本噴射時間）または吸入された空気流量から導出される信号を総称的に表すものである。
【００１７】
吸入空気温度並びに内燃機関温度に対する２つの温度値を標準値に関連付けかつ引き続いて重み付ける必要は必ずしもなく、これら２つの温度値の一方だけに対してこのプロシージャを行うことができるというのも、図２の対象に対する択一的な例である。
【００１８】
更に重要なのは、実吸入空気温度が出来るだけ、内燃機関の入口弁の直接前方の温度を表していることが重要である。吸入空気温度を入口弁のすぐ前の当該個所にはなく別の組み込み場所にある相応のセンサに基づいて問い合わせるべきでなければ、吸入空気温度は上流側で得られる別の温度値からモデルを用いて形成すべきである。その場合モデルは暖まった吸気管における吸入空気の加熱および場合によっては外部の排気ガスの帰還による付加的な加熱を考慮しなければならない。
【００１９】
重み付け係数Ｆ１およびＦ２の選択の際、個別例に応じて、これらを相互に他方の補数として１に固定すれば有利である。
【００２０】
吸気行程の終了時の燃焼室における典型的なガス温度として、所定の機関型式の場合、３５０゜Ｋの値（ブロック２８の出力信号）が得られた。
【００２１】
図３には、本発明の装置の第２の実施例が示されており、その際図２と同じ量およびブロックには同じ参照記号およ参照番号数字が付されている。
【００２２】
ブロック３０において、燃焼室壁を介する、作動点に依存した温度差ＴＤに関する値が形成される。該ブロックは、その出力信号をそれぞれの加算個所３１および３２に送出し、これら加算個所のそれぞれ別の入力側には、標準化された内燃機関温度Ｔｍｏｔｓｔに関する信号並びに実内燃機関温度Ｔｍｏｔａｋｔに関する信号が供給される。加算個所３１の出力側は、乗算個所３３並びに後続の乗算個所３４を介して除算個所２９に接続されている。これに対して加算個所３２の出力信号は、低域フィルタ３６を介して乗算個所３７に達し、乗算個所の方では除算個所２９の別の入力側の前の後続の加算個所３８に対する入力信号を供給する。ブロック４０において作動点に依存した重み付け係数Ｗが形成されかつそれぞれ第２の入力信号として乗算個所３３および３７に供給される。係数Ｗは更に、減算すべき量として減算個所４２に供給される。減算個所の第２の入力側には、ブロック４３から量（具体例では＝１）が供給される。標準化された吸入空気温度Ｔａｎｓｓｔ（ブロック１７）並びに実吸入空気温度Ｔａｎｓａｋｔ（１５）はそれぞれ乗算個所４５および４６を介して加算個所３４および３８に導かれている。その際乗算個所４５および４６の第２の入力側は減算個所４２の出力信号に接続されている。更に、除算個所２９には入力量として加算個所３４および３８の出力量が供給される。
【００２３】
図３の装置によって得られるのは次の式で表される補正係数Ｆｋｏｒｒである：
Ｆｋｏｒｒ＝ｕ／ｖ
ただし
ｕ＝Ｔａｎｓｓｔ  ＊（１−Ｗ）＋Ｗ＊（Ｔｍｏｔｓｔ＋ＴＤ）
ｖ＝Ｔａｎｓａｋｔ＊（１−Ｗ）＋Ｗ＊（Ｔｍｏｔａｋｔ＋ＴＤ）ｇｅｍｉｔｔｅｌｔ
である。
【００２４】
この数式表現に達したのは次の物理的な考察による：
図３には２つの実施例の、図２に比して「物理的な」変形例が示されている。確かにこの実施例のパラメータは実験的に求めることが難しい。
【００２５】
ストローク毎に吸入される空気質量に対しては次の一般式が成り立つ：
ｍｌ＝Ｖｚｙ１＊ｐ／（Ｒ＊ＴＦ）
ただし
ｍｌ    ：ストローク毎に吸入される空気質量
Ｖｚｙ１：シリンダの実効ストローク容積（残留ガス容積の排気後）
Ｐ      ：吸気過程の終了時の燃焼室における圧力（入口弁の閉鎖の際）
Ｒ      ：一般的なガス定数
ＴＦ    ：吸気過程の終了時の燃焼室における充填温度
実効ストローク容積および圧力は第１近似においては温度に無関係であり、従って空気質量は絶対温度の逆数値に正比例している。
【００２６】
従って必要な温度補償係数は、標準条件における充填温度の、実充填温度に対する比である（図３に説明した例では商ｕ／ｖ）。
【００２７】
空気質量の計算のために、吸気過程の終了時の燃焼室におけるガス温度を使用することができるが、それは直接測定することができない。それは、流入する空気が熱いシリンダ壁で加熱されるからいずれにせよ入口弁の温度より高いが、燃焼室表面温度よりは低い。
【００２８】
このことは式的には次のように表される：
ＴＦ＝Ｔａｎｓ＋Ｗ＊（Ｔｚｏｂｅｒ−Ｔａｎｓ）
ないし
ＴＦ＝Ｔａｎｓ ＊（１−Ｗ）＋Ｗ＊Ｔｚｏｂｅｒ
ただし
ＴＦ        ：吸気過程の終了時の燃焼室における充填温度
Ｔａｎｓ    ：入口弁の前の空気の温度
Ｗ          ：作動点に依存した重み付け係数、領域０〜１
Ｔｚｏｂｅｒ：燃焼室における平均表面温度
燃焼室における表面温度はすべての個所において同じではないので、平均表面温度を使用すべきである。それは、冷却水温度ないし内燃機関温度Ｔｍｏｔと燃焼室壁を介する温度差ＴＤとの和として表すことができる：
Ｔｚｏｂｅｒ＝Ｔｍｏｔ＋ＴＤ
内燃機関温度Ｔｍｏｔは内燃機関に対するどんな制御装置においても検出される。燃焼室壁を介するないし燃焼室壁の内側の温度差ＴＤは実質的に、作動点にのみ依存しており、かつそれ故に特性マップにファイルしておくことができる。
【００２９】
作動点の迅速な変化では、内燃機関温度は実際に一定に留まり、燃焼室壁における温度勾配は数秒の熱的な時定数を有している。この慣性を考慮するために、図示の低域フィルタが用いられる。
【００３０】
補正係数に対して定常的に次式が成り立つ：
Ｆｋｏｒｒ＝
［Ｔａｎｓｓｔ＊（１−Ｗ）＋（Ｔｍｏｔ＋ＴＤ）＊Ｗ］／
［Ｔａｎｓ＊（１−Ｗ）＋（Ｔｍｏｔ＋ＴＤ）＊Ｗ］
図３の例のこの式で表された考察から出発して、以下の思想を介して図２の同じ考察が得られる：
上記の定常的な計算式は
Ｔａｎｓ＝Ｔａｎｓｓｔ＋ｄＴａｎｓおよび
Ｔｍｏｔ＝Ｔｍｏｔｓｔ＋ｄＴｍｏｔ
を用いて次のように変形される：
Ｆｋｏｒｒ＝
［Ｔａｎｓｓｔ＊（１−Ｗ）＋（Ｔｍｏｔｓｔ＋ＴＤ）＊Ｗ＋ｄＴｍｏｔ＊Ｗ］／［ｄＴａｎｓ＊（１−Ｗ）＋ｄＴｍｏｔ＊Ｗ ＋Ｔａｎｓｓｔ＊（１−Ｗ）＋（Ｔｍｏｔｓｔ＋ＴＤ）＊Ｗ］
分母および分子において現れる標準充填温度の項
Ｔａｎｓｓｔ＊（１−Ｗ）＋（Ｔｍｏｔｓｔ＋ＴＤ）＊Ｗ
は常に、約３５０゜Ｋのオーダ内にあり（作動点に応じて約３３０゜Ｋ〜３８０゜Ｋ）、かつ実際の充填温度と標準充填温度との偏差を表しかつマイナス６０゜Ｋないしプラス２０゜Ｋの領域にある（冬季の寒冷スタート時を除いて）項
ｄＴａｎｓ＊（１−Ｗ）＋ｄＴｍｏｔ＊Ｗ
より著しく大きい。それ故に標準充填温度を約３５０゜Ｋの固定値によって置換しても、補正係数に生じるエラーは比較的僅かである：
３５０Ｋとした場合
Ｆｋｏｒｒ＝［３５０゜Ｋ＋ｄＴｍｏｔ＊Ｗ］／［ｄＴａｎｓ＊（１−Ｗ）＋ｄＴｍｏｔ＊Ｗ ＋３５０゜Ｋ ］
その場合
Ｆ１＝（１−Ｗ）およびＦ２＝Ｗ
によって、図２の状況が生じる。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関に供給すべき燃料量を作動特性量に依存して制御するための装置の概略構成図である。
【図２】標準条件に対する温度偏差がそれぞれ重み付けられる、補正係数を決定するための第１実施例を示すブロック線図である。
【図３】絶対温度が重み付けられる第２実施例を示すブロック線図である。
【符号の説明】
１０  負荷検出ブロック、  １２  温度補償ブロック、  １４  噴射信号送出ブロック、  １５  吸入空気温度検出ブロック、  １６  内燃機関温度検出ブロック、  １７  標準化吸入空気温度送出ブロック、  ２０，２５  特性マップ、２２  標準化内燃機関温度検出ブロック、  ２８  ガス温度値送出ブロック、３０  内燃機関壁温度差送出ブロック、  ３６  低域フィルタ、  ４０  重み付け係数送出ブロック、  ４３  １発生ブロック
【図１】
0004488447.tif 000002
【図２】
0004488447.tif 000003
【図３】
0004488447.tif 000004