(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼のために噴射すべき燃料が吸気行程の間および圧縮行程の間に直接燃焼室（４）内に噴射される自動車の内燃機関（１）の運転方法において、
燃焼室（４）に吸気行程の間に再生ガスが供給され、
燃焼室（４）に１回の燃焼の間に供給される全燃料質量（Ｋ）が、吸気行程の間に供給される第１の部分（ＫＡ）と、圧縮行程の間に供給される第２の部分（ＫＶ）とから構成されており、
第１の部分（ＫＡ）が、噴射される第３の部分（ＫＡＥ）と、再生ガスからなる第４の部分（ＫＡＲ）とから構成されており、
供給される全燃料質量（Ｋ）の第１の部分（ＫＡ）において、噴射される第３の部分（ＫＡＥ）が第４の部分（ＫＡＲ）に対して少なくされ、且つ再生ガスからなる第４の部分（ＫＡＲ）が第３の部分（ＫＡＥ）に対して多くされ、
噴射される第３の部分（ＫＡＥ）が最小値または０となるように、燃焼室（４）にできるだけ多量の再生ガスが供給され、
燃焼室（４）に吸気行程の間に燃料が噴射され、且つ再生ガスが供給されており、
燃焼室（４）に圧縮行程の間に燃料が噴射されるが再生ガスは供給されないことを特徴とする自動車の内燃機関の運転方法。
【請求項２】
制御要素にプログラムが記憶され、プログラムはコンピュータ特にマイクロ・プロセッサで実行可能であり、且つ請求項１に記載の方法を実行するのに適している自動車の内燃機関（１）の制御装置の制御要素特に読取り専用メモリ。
【請求項３】
燃焼のために噴射すべき燃料を、吸気行程の間および圧縮行程の間に直接燃焼室（４）内に噴射可能である噴射弁（１３）と、
燃焼室（４）内に噴射される燃料質量を開ループおよび／または閉ループ制御するための制御装置とを備えた自動車の内燃機関（１）において、
制御装置により燃焼室（４）に吸気行程の間に再生ガスを供給可能であり、
燃焼室（４）に１回の燃焼の間に供給される全燃料質量（Ｋ）が、吸気行程の間に供給される第１の部分（ＫＡ）と、圧縮行程の間に供給される第２の部分（ＫＶ）とから構成されており、
第１の部分（ＫＡ）が、噴射される第３の部分（ＫＡＥ）と、再生ガスからなる第４の部分（ＫＡＲ）とから構成されており、
前記制御装置を制御することにより、
供給される全燃料質量（Ｋ）の第１の部分（ＫＡ）において、噴射される第３の部分（ＫＡＥ）を第４の部分（ＫＡＲ）に対して少なくし、且つ再生ガスからなる第４の部分（ＫＡＲ）を第３の部分（ＫＡＥ）に対して多くし、
噴射される第３の部分（ＫＡＥ）が最小値または０となるように、燃焼室（４）にできるだけ多量の再生ガスを供給し、
燃焼室（４）に吸気行程の間に燃料が噴射され、且つ再生ガスが供給されており、
燃焼室（４）に圧縮行程の間に燃料が噴射されるが再生ガスは供給されないことを特徴とする自動車の内燃機関。
【請求項４】
請求項３に記載の自動車の内燃機関において、
前記制御装置に、センサにより測定された内燃機関の運転変数を示す入力信号が供給されており、
該入力信号に基づいて、前記制御装置は出力信号を発生し、該出力信号により、アクチュエータを介して、内燃機関の特性を希望の制御に対応して調節できることを特徴とする自動車の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来技術
本発明は、燃焼のために噴射すべき燃料が吸気行程の間および圧縮行程の間に直接燃焼室内に噴射される特に自動車の内燃機関の運転方法に関するものである。さらに、本発明は、燃焼のために噴射すべき燃料を吸気行程の間および圧縮行程の間にそれにより直接燃焼室内に噴射可能である噴射弁と、および燃焼室内に噴射される燃料の質量を制御（例えば、開ループおよび／または閉ループ制御）するための制御装置とを備えた特に自動車の内燃機関に関するものである。
【０００２】
内燃機関の燃焼室内に燃料を直接噴射する装置は一般に既知である。この装置において、いわゆる成層燃焼運転およびいわゆる均質燃焼運転が区別される。成層燃焼運転は特に内燃機関にかかる負荷が小さいときに使用され、一方、均質燃焼運転は内燃機関にかかる負荷が大きいときに使用される。
【０００３】
成層燃焼運転において、燃料は、内燃機関の圧縮行程の間に、点火時期に燃料噴霧が点火プラグのすぐ付近に存在するように噴射される。この噴射は、種々の方法で行うことができる。したがって、噴射された燃料噴霧は噴射の間ないし噴射の直後に既に点火プラグの付近に存在し、且つ点火プラグにより点火されることが可能である。同様に、噴射された燃料噴霧が給気運動により点火プラグに供給され、このときはじめて点火されてもよい。いずれの燃焼方法においても、均等な燃料分配が存在せず、層状給気が存在する。
【０００４】
成層燃焼運転の利点は、極めて少ない燃料消費量により、内燃機関にかかっている比較的小さな負荷を処理可能であることにある。しかしながら、比較的大きな負荷は成層燃焼運転によっては満たすことができない。
【０００５】
このような比較的大きな負荷に対して行われる均質燃焼運転においては、燃料は内燃機関の吸気行程の間に噴射され、これによりスワール（旋回流）が形成され、したがって、さらに容易に燃料を燃焼室内に分配させることができる。この点では、均質燃焼運転は、通常のように燃料が吸気管内に噴射される内燃機関の運転方法にほぼ対応する。必要に応じて、負荷が比較的小さいときでも均質燃焼運転が使用されることがある。
【０００６】
成層燃焼運転においては、燃焼室に通じる吸気管内の絞り弁は大きく開かれ、および燃焼は実質的に噴射すべき燃料質量のみにより開ループおよび／または閉ループ制御される。均質燃焼運転においては、絞り弁は要求トルクの関数として開閉され、および噴射すべき燃料質量は吸込空気質量の関数として開ループおよび／または閉ループ制御される。
【０００７】
成層燃焼運転および均質燃焼運転のいずれの運転方式においても、噴射すべき燃料質量は、さらに多数の他の入力変数の関数として、燃料の節約、排気ガスの減少等の観点から、最適な値に開ループおよび／または閉ループ制御される。この場合、開ループおよび／または閉ループ制御は両方の運転方式において異なっている。
【０００８】
上記の両方の運転方式を相互に組み合わせることが可能である。これはいわゆる二重噴射と呼ばれる。このために、噴射すべき全燃料質量が決定される。このとき、噴射すべき燃料質量の第１の部分は吸気行程の間に燃焼室内に噴射され、および噴射すべき燃料質量の残りの第２の部分はその直後の圧縮行程の間に燃焼室内に噴射される。即ち、１回の同じ燃焼に対して噴射すべき燃料質量は、内燃機関の燃焼室内へ２回に分けて噴射が行われる。
【０００９】
このような二重噴射の利点は、両方の運転方式、即ち均質燃焼運転および成層燃焼運転の間における両方向の「急激な」切換が回避されることにある。この代わりに、例えば吸気行程の間に噴射される燃料質量が徐々に低減され、且つ圧縮行程の間に噴射される燃料質量が徐々に増大されることにより、切換が広い範囲で「不明確な形で」行われてもよい。
【００１０】
同様に、内燃機関にタンク通気を設けることが可能である。この場合、燃料タンク内で蒸発されたいわゆる再生ガスが捕集され、且つ燃焼に供給される。このようなタンク通気の利点は、再生ガス内に含まれる燃料が大気に放出されないで、内燃機関により利用されることにある。
【００１１】
二重噴射およびタンク通気の利点が存在する内燃機関の運転方法並びに内燃機関を提供することが本発明の課題である。
この課題は、冒頭記載のタイプの方法において、本発明により、燃焼室に吸気行程の間に再生ガスが供給されることにより解決される。冒頭記載のタイプの内燃機関において、この課題は、本発明により、制御装置により燃焼室に吸気行程の間に再生ガスを供給可能であることにより解決される。
【００１２】
吸気行程の間に再生ガスを供給することにより、噴射すべき燃料質量の、吸気行程および圧縮行程への配分は影響されず、または全く乱されることはない。即ち、特に圧縮行程の間に噴射すべき燃料質量の精度は低下されることなく保持される。さらに、再生ガスが燃焼室したがって燃焼に供給されるという利点が得られる。これにより、本発明は、直接噴射の利点、特に燃料消費量の低減および成層燃焼運転による有害物質エミッションの低減を、タンク通気の利点特に蒸発燃料の完全利用の利点と結合するものである。
【００１３】
燃焼室に吸気行程の間に燃料が噴射され、且つ再生ガスが供給されるとき、および燃焼室に圧縮行程の間に燃料が噴射されるが再生ガスは供給されないとき、特に有利である。
【００１４】
本発明の特に有利な実施態様においては、燃焼室に１回の燃焼の間に供給される全燃料質量が、吸気行程の間に供給される第１の部分および圧縮行程の間に供給される第２の部分から構成され、および第１の部分が、噴射される第３の部分および再生ガスからなる第４の部分から構成される。
【００１５】
本発明の有利な実施態様においては、供給される全燃料質量の第１の部分において、噴射される第３の部分が少なくされ、且つ再生ガスからなる第４の部分が多くされる。
【００１６】
したがって、できるだけ多くの蒸発燃料が内燃機関の燃焼室に供給されることが達成される。これにより、蒸発燃料の利用が最適化される。
噴射される第３の部分が最小値または０となるように、燃焼室にできるだけ多量の再生ガスが供給されるとき、特に有利である。
【００１７】
本発明による方法を、特に自動車の内燃機関の制御装置のために設けられている制御要素の形で実行することが特に重要である。この場合、制御要素にプログラムが記憶され、プログラムはコンピュータ特にマイクロ・プロセッサで実行可能であり、且つ本発明による方法を実行するのに適している。この場合、本発明は制御要素に記憶されているプログラムによっても実行可能であるので、プログラムが設けられているこの制御装置は、プログラムがその実行に適している方法と同様に、本発明を形成している。制御要素として、特に電子記憶媒体例えば読取り専用メモリを使用してもよい。
【００１８】
本発明のその他の特徴、利用方法および利点は、図に示されている本発明の実施態様に関する以下の説明から明らかである。この場合、記載または図示されたすべての特徴は、それらの特許請求の範囲における構成またはそれらの引用例とは無関係に、並びに説明ないし図面におけるそれらの形式ないし表示とは無関係に、それ自身または任意の組み合わせで本発明の対象を形成している。
【００１９】
図１に自動車の内燃機関１が示され、内燃機関１において、ピストン２はシリンダ３内を往復運動可能である。シリンダ３に燃焼室４が設けられ、燃焼室４は特に、ピストン２、入口弁５および出口弁６で包囲されている。入口弁５に吸気管７が結合され、および出口弁６に排気管８が結合されている。同様に、燃焼室４に噴射弁および場合により点火プラグが付属されている。
【００２０】
吸気管７内に旋回可能な絞り弁９が装着され、絞り弁９を介して吸気管７に空気を供給可能である。供給空気量は絞り弁９の角度位置の関数である。
絞り弁９と燃焼室４との間で、吸気管７にタンク通気配管１０が流入している。タンク通気配管１０はタンク通気弁１１を介して活性炭フィルタ１２と結合されている。タンク通気配管１０を介して、自動車の燃料タンク内で蒸発され且つ活性炭フィルタ１２内に捕集された再生ガスを、吸気管７に供給することができる。再生ガス供給量はタンク通気弁１１の開度の関数である。
【００２１】
シリンダ３に噴射弁１３が付属され、噴射弁１３により燃料を内燃機関１の燃焼室４内に噴射することができる。同様に、点火プラグがシリンダ３にねじ込まれ、点火プラグにより噴射された燃料を点火することができる。
【００２２】
内燃機関１のいわゆる成層燃焼運転においては、絞り弁９が大きく開かれる。燃料は噴射弁１３からピストン２により形成される圧縮行程の間に燃焼室４内に噴射され、しかも場所的に点火プラグのすぐ付近に並びに時間的に点火時期の前の適切な間隔をとった時点で噴射される。このとき、点火プラグにより燃料が点火され、これによりここで次の作業工程において、ピストン２は点火された燃料の膨張により駆動される。
【００２３】
内燃機関１のいわゆる均質燃焼運転においては、絞り弁９は希望の供給空気質量の関数として部分的に開かれまたは閉じられる。燃料は噴射弁１３からピストン２により形成される吸気行程の間に燃焼室４内に噴射される。同時に吸い込まれた空気により噴射された燃料はスワール（旋回）され、これにより燃焼室内にほぼ均一に分配される。その後、燃料／空気混合物は圧縮行程の間に圧縮され、次に点火プラグにより点火される。点火された燃料の膨張によりピストン２が駆動される。
【００２４】
内燃機関１の他の運転方式として、いわゆる二重噴射が設けられている。この運転方式においては、１回の燃焼に対して、吸気行程の間および圧縮行程の間に燃料が内燃機関１の燃焼室４内に噴射される。
【００２５】
二重噴射は、移行範囲において、成層燃焼運転から均質燃焼運転へ、およびその逆へ切り換えるために使用することができる。しかしながら、同様に、内燃機関１をその全運転範囲において上記の二重噴射で運転することが可能である。この場合、吸気行程の間および圧縮行程の間に噴射される燃料の対応調節により、成層燃焼運転および均質燃焼運転のそれぞれの利点を達成することができる。
【００２６】
成層燃焼運転、均質燃焼運転および二重噴射において噴射弁１３から燃焼室４内に噴射される燃料質量は、特に燃料消費量の低減および／または有害物質エミッションの低減に関して、制御装置により制御（例えば、開ループおよび／または閉ループ制御）される。このために、制御装置にマイクロ・プロセッサが設けられ、マイクロ・プロセッサは、記憶媒体特に読取り専用メモリ内に、前記制御（例えば、開ループおよび／または閉ループ制御）を実行するのに適したプログラムを記憶している。
【００２７】
制御装置に、センサにより測定された内燃機関の運転変数を示す入力信号が供給される。例えば、制御装置は、空気質量流量センサ、λセンサおよび回転速度センサと結合されている。さらに、制御装置は加速ペダル・センサと結合され、加速ペダル・センサは、ドライバにより操作された加速ペダルの位置を与える信号を発生する。制御装置は出力信号を発生し、出力信号により、アクチュエータを介して、内燃機関１の特性を希望の制御（例えば、開ループおよび／または閉ループ制御）に対応して調節することができる。例えば、制御装置は、噴射弁１３、点火プラグおよび絞り弁９と結合され、且つこれらの操作に必要な信号を発生する。
【００２８】
以下に図２により説明する、二重噴射の作動状態に対応する、燃料質量の吸気行程および圧縮行程への配分方法が、制御装置により実行される。
はじめに、制御装置が、内燃機関１の実際運転変数の関数として、次の燃焼において燃焼室４に供給されなければならない燃料の量を決定する。この全燃料質量が図２においてＫで示され、且つ記号（線の長さ）で示されている。
【００２９】
次に、制御装置は、次のこの燃焼に対して吸気行程の間および圧縮行程の間に燃焼室４に供給されなければならない燃料の量を決定する。この配分は、特にドライバにより加速ペダルを介して要求されたトルクの関数である。要求トルクが大きければ大きいほど、それだけ吸気行程の間に供給されなければならない燃料の部分は大きくなる。これに対し、内燃機関１がアイドル運転中である場合、吸気行程の間に供給される燃料の部分は比較的小さく、または完全に０であり、したがって、要求される燃料は圧縮行程の間に噴射される。
【００３０】
図２において、この配分が記号で示され、例えば吸気行程の間に供給される燃料質量ＫＡおよび圧縮行程の間に噴射される燃料質量ＫＶにより示されている。したがって、供給される全燃料質量Ｋは、吸気行程の間の第１の部分ＫＡおよび圧縮行程の間の第２の部分ＫＶに配分される。
【００３１】
吸気行程の間に供給される燃料質量ＫＡは、制御装置により、２つの他の部分、即ち噴射弁１３を介して噴射される第３の部分ＫＡＥおよび再生ガスからなる第４の部分ＫＡＲから構成される。これもまた記号で図２に一例として示されている。
【００３２】
圧縮行程の間に噴射される燃料質量ＫＶは再生ガスを含まず、完全に噴射弁１３を介して噴射される。
吸気行程の間に燃焼室４に供給される燃料質量ＫＡの、噴射される燃料質量ＫＡＥおよび再生ガスからなる燃料質量ＫＡＲへの配分は、できるだけ多量の燃料が再生ガスから供給されるように行われる。即ち、タンク通気弁１１はできるだけ大きく開かれ、これにより再生ガスからなる第４の部分ＫＡＲはできるだけ多くされ、噴射弁１３を介して供給される部分ＫＡＥはできるだけ少なくまたは最小値あるいは完全に０とされる。
【００３３】
即ち、二重噴射の運転状態においては、次の燃焼のために吸気行程の間に供給される燃料質量ＫＡは、噴射される燃料質量ＫＡＥおよび再生ガスからなる燃料質量ＫＡＲから構成される。次のこの燃焼に対して圧縮行程の間に供給される燃料質量ＫＶは、噴射弁１３を介して噴射され、且つ再生ガスを含んでいない。吸気行程の間に供給される燃料質量ＫＡおよび圧縮行程の間に供給される燃料質量ＫＶから、前記燃焼のための全燃料質量Ｋが構成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明による内燃機関の一実施態様の略示図を示す。
【図２】  図２は本発明の方法による噴射される燃料質量の配分の一実施態様の略示図を示す。
【図１】
0004413430.tif 000002
【図２】
0004413430.tif 000003