(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダ（３）の一部のみが燃料の噴射により運転される部分エンジン運転における内燃機関（２）のシリンダ（３）内の燃焼ミスファイヤの検出方法であって、
クランク軸（４）の角度位置が角度セグメントに割り当てられ、この場合、各角度セグメントは、この角度セグメントによりクランク軸（４）を動かすためのトルクを主として提供するシリンダ（３）に割り当てられ、
直接連続する角度セグメントのセグメント通過時間の差の関数として回転不規則性データが決定され、
前記回転不規則性データが限界値を下回っているとき、燃焼ミスファイヤが特定される、
部分エンジン運転における内燃機関（２）のシリンダ（３）内の燃焼ミスファイヤの検出方法において、
部分エンジン運転において、前記回転不規則性データが、燃焼シリンダ（３）および非燃焼シリンダ（３）に割り当てられている連続する２つの角度セグメントに対してのみ決定されることを特徴とする部分エンジン運転における内燃機関シリンダ内ミスファイヤの検出方法。
【請求項２】
請求項１の検出方法において、
前記限界値がシリンダごとに決定されることを特徴とする検出方法。
【請求項３】
請求項１または２の検出方法において、
第１の角度セグメントが燃焼シリンダ（３）に、第２の角度セグメントが非燃焼シリンダ（３）に割り当てられ、
前記第１の角度セグメントおよび前記第２の角度セグメントのセグメント通過時間の間の差の関数として回転不規則性データが決定され、ここで、前記回転不規則性データが限界値を下回っているとき、燃焼ミスファイヤが特定されることを特徴とする検出方法。
【請求項４】
請求項１または２の検出方法において、
第１の角度セグメントが非燃焼シリンダ（３）に、第２の角度セグメントが燃焼シリンダ（３）に割り当てられ、
前記第１の角度セグメントおよび前記第２の角度セグメントのセグメント通過時間の間の差の関数として回転不規則性データが決定され、ここで、前記回転不規則性データが限界値を下回っているとき、燃焼ミスファイヤが特定されることを特徴とする検出方法。
【請求項５】
請求項１ないし４のいずれか一項に記載の検出方法において、
非燃焼シリンダ（３）のセグメント時間が第１の分布関数により、および燃焼シリンダ（３）のセグメント時間が第２の分布関数により分布され、
前記非燃焼シリンダ（３）のセグメント時間の広がりが前記燃焼シリンダ（３）のセグメント時間の広がりより小さいとき、当該検出方法により燃焼ミスファイヤが検出されることを特徴とする検出方法。
【請求項６】
請求項１の検出方法において、
前記限界値が、エンジン温度、スタート後の内燃機関（２）の運転時間、変速機状態、エンジン回転速度および空調圧縮機の状態の関数として提供されることを特徴とする検出方法。
【請求項７】
シリンダ（３）の一部のみが燃料の噴射により燃焼される部分エンジン運転における内燃機関（２）のシリンダ（３）内の燃焼ミスファイヤを検出するための制御装置（５）であって、
クランク軸（４）の角度位置が角度セグメントに割り当てられ、この場合、各角度セグメントは、この角度セグメントによりクランク軸（４）を動かすためのトルクを主として提供するシリンダ（３）に割り当てられ、
直接連続する角度セグメントのセグメント通過時間の差の関数として回転不規則性データを決定するように、および前記回転不規則性データが限界値を下回っているとき、燃焼ミスファイヤを特定するように、前記制御装置（５）が形成されている、
部分エンジン運転における内燃機関（２）のシリンダ（３）内の燃焼ミスファイヤを検出するための制御装置（５）において、
前記制御装置（５）が、さらに、部分エンジン運転において、前記回転不規則性データが、燃焼シリンダ（３）および非燃焼シリンダ（３）に割り当てられている連続する２つの角度セグメントに対してのみ決定されるように形成されていることを特徴とする、部分エンジン運転における内燃機関のシリンダ内の燃焼ミスファイヤを検出するための制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリンダの一部のみが運転される部分エンジン運転における燃焼ミスファイヤの検出方法およびエンジン制御ユニットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関に対する特定のエンジン制御方式において、内燃機関のシリンダは、相互にそれぞれ別々に操作される複数のシリンダ群に分割される。このような内燃機関において比較的小さいトルクが出力されるべきとき、１つまたは複数のシリンダを休止（換言すれば、遮断）することが可能である。このような運転方式は部分エンジン運転（すなわち、気筒休止運転）と呼ばれる。シリンダの半分（多気筒エンジンの場合の半分）が休止される場合、これはいわゆる半エンジン運転と呼ばれる。半エンジン運転方式においては、シリンダの半分の休止が、吸気弁および排気弁並びに噴射弁の休止により行われる（ＨＭＢ）。代替態様として、半エンジン運転の他の方式においては、噴射の休止のみによって行われてもよく（ＨＭＢＥＶＡ）、このときには空気はシリンダ内を通過してポンピングされるので、後続の触媒はもはやλ＝１において転化可能ではない。したがって、ＨＭＢＥＶＡは、列休止（例えば、Ｖ型気筒エンジンの片側気筒を休止）の形態において実行され、その理由は、このときに排気列は常に正常且つ完全に燃焼されるからである。半エンジン運転においては、このとき、第２の排気列においては全てのシリンダが休止される。
【０００３】
米国および欧州における法規は、燃焼していないシリンダ（ミスファイヤ）の検出を要求している。このための通常の方法は、回転不規則性の検出、イオン流れ法、燃焼室圧力の解析またはλ値の解析である。回転不規則性のモニタリングは、よく使用される方法であり、この方法においては、回転速度伝送器信号（伝送車信号）の読取りおよび処理により決定されるクランク軸の角速度が評価される。エンジン作業サイクルは角度セグメントに分割され、このエンジン作業サイクルは、それぞれの角加速度に対して主として寄与するシリンダに割り当てられる。各角度セグメントに対して通過時間が決定され、且つ伝送車の公差を補償する適応アルゴリズムを介して補正される。補正セグメント時間は、他のシリンダとの比較特性に関して、または固有の時間特性に関して評価可能である。
【０００４】
燃焼ミスファイヤを決定するためのセグメント時間の評価に対する中央値として、連続するセグメントのセグメント時間の間の差の関数である、セグメントｎの回転不規則性ｌｕｔｓ（ｎ）が使用される。
【０００５】
半エンジン運転に対して（即ちＨＭＢまたはＨＭＢＥＶＡに対して）セグメント時間に対する評価方法ないしは回転不規則性計算が適合されなければならず、その理由は、このとき、休止されたシリンダにおいては装置条件に基づいて延長されたセグメント時間が発生するからである。この適合がない場合、部分診断は休止されたシリンダにおいて応答し且つ誤ったエラー・メモリ入力の原因となるからである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、部分エンジン運転におけるミスファイヤ（不点火）の検出が改善可能な方法およびエンジン制御装置を提供することが本発明の課題である。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この課題は請求項１に記載の方法並びに請求項７に記載のエンジン装置によって解決される。
本発明の他の有利な形態が従属請求項に記載されている。
【０００８】
第１の形態により、シリンダの一部のみが燃料の噴射により運転される部分エンジン運転における内燃機関シリンダ内燃焼ミスファイヤの検出方法が提供される。この場合、燃焼ミスファイヤの検出は、正規に燃焼しているシリンダに対してのみ実行されるべきである。クランク軸の角度位置が角度セグメントに割り当てられ、この場合、各角度セグメントは、この角度セグメントによりクランク軸を動かすためのトルクを主として提供するシリンダに割り当てられ、直接連続する角度セグメントのセグメント通過時間の差の関数として回転不規則性データが決定され、回転不規則性データが限界値を超えているかないしは下回っているとき、燃焼ミスファイヤが特定される。部分エンジン運転において、回転不規則性データが、燃焼シリンダおよび非燃焼シリンダに割り当てられている連続する２つの角度セグメントに対してのみ決定される。
【０００９】
提案された方法は、従来の方法によっては部分エンジン運転において一義的に燃焼ミスファイヤが割当可能ではないセグメント時間移行それ自身が確実に評価可能であるという利点を有している。この有利な効果は、まず第１に、正規に燃焼している２つのシリンダ間のセグメント時間差を評価する代わりに直接連続する角度セグメントの２つのセグメント時間の間の差が評価されること、およびこのセグメント時間の一方は正規に燃焼していないシリンダから得られることによるものである。
【００１０】
さらに、限界値がシリンダごとに決定可能である。
一実施形態により、第１の角度セグメントが燃焼シリンダに、および第２の角度セグメントが非燃焼シリンダに割り当てられていてもよく、第１の角度セグメントおよび第２の角度セグメントのセグメント通過時間の間の差の関数として回転不規則性データが決定され、ここで、回転不規則性データが限界値を下回っているとき、燃焼ミスファイヤが特定される。
【００１１】
代替実施形態により、第１の角度セグメントが燃焼シリンダに、および第２の角度セグメントが同様に燃焼シリンダに割り当てられていてもよく、第１の角度セグメントおよび第２の角度セグメントのセグメント通過時間の間の差の関数として回転不規則性データが決定され、ここで、回転不規則性データが限界値を超えているとき、燃焼ミスファイヤが特定される。
【００１２】
さらに、非燃焼シリンダのセグメント時間が第１の分布関数により、および燃焼シリンダのセグメント時間が第２の分布関数により分布されていてもよく、非燃焼シリンダのセグメント時間の広がりが燃焼シリンダのセグメント時間の広がりに等しいかまたはそれより小さいとき、他の方法により燃焼ミスファイヤが検出され、セグメント時間が、第１の分布関数により決定されたセグメント時間範囲内にあるとき、前記他の方法が燃焼ミスファイヤを特定する。
【００１３】
限界値が、エンジン温度、スタート後の内燃機関の運転時間、変速機状態、エンジン回転速度および空調圧縮機の状態の関数として提供されてもよい。
他の形態により、シリンダの一部のみが燃料の噴射により燃焼される部分エンジン運転における内燃機関シリンダ内燃焼ミスファイヤを検出するための制御装置が設けられ、ここで、クランク軸の角度位置が角度セグメントに割り当てられ、この場合、各角度セグメントは、この角度セグメントによりクランク軸を動かすためのトルクを主として提供するシリンダに割り当てられ、直接連続する角度セグメントのセグメント通過時間の差の関数として回転不規則性データを決定するように、および回転不規則性データが限界値を超えているかないしは下回っているとき、燃焼ミスファイヤを特定するように、制御装置が形成されている。制御装置が、さらに、部分エンジン運転において、回転不規則性データが、燃焼シリンダおよび非燃焼シリンダに割り当てられている連続する２つの角度セグメントに対してのみ決定されるように形成されている。
【００１４】
以下に本発明の好ましい実施形態が添付図面により詳細に説明される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１はクランク軸４を駆動する８個のシリンダ３を有する内燃機関２を備えたエンジン装置を略図で示す。内燃機関２は制御ユニット５を介して既知のように運転される。位置検出器６がクランク軸４と結合され、位置検出器６はクランク軸４の角度位置を検出可能である。位置検出器６を用いて、クランク軸がその間に角度セグメントを通過するいわゆるセグメント時間が決定可能である。角度セグメントはエンジン作業サイクルの一部に対応し、且つこの角度セグメントは、このセグメント内において発生するそれぞれの角加速度に主として寄与する特定のシリンダ３に割り当てられている。
【００１６】
位置検出器６を用いて測定されたセグメント時間は制御ユニット６に提供される。セグメント時間は、クランク軸４が、対応セグメントに割り当てられている角度位置内にその間存在する通過時間に対応する。特定のシリンダ３にそれぞれ割り当てられている個々のセグメント内における角速度を評価することにより、燃焼ミスファイヤが推測可能である。
【００１７】
全てのシリンダ３が燃焼されていない半エンジン運転ないしは部分エンジン運転において、意図的に燃焼されていないシリンダ３において誤って燃焼ミスファイヤであると判定しないために、意図的に燃焼されていないシリンダ３に対してはミスファイヤに関する評価が行われない。種々の影響に基づき、セグメント時間は、非燃焼シリンダ３ないしは燃焼シリンダにおいて、図２にエンジン・トルク出力およびエンジン回転速度が一定という仮定のもとで示されている特定の統計的分布関数に従うことになる。ここで、Ｑ（ｔｓｅｇ）は、正規に燃焼していないシリンダ３におけるセグメント時間ｔｓｅｇの発生に対する分布関数に対応し、ｔ０ｑはＱ（ｔｓｅｇ）の分布最大のセグメント時間に対応し、ｄｔｑは分布Ｑ（ｔｓｅｇ）の分布幅（セグメント時間）に対応し、Ｗ（ｔｓｅｇ）は正規に燃焼しているシリンダにおけるセグメント時間ｔｓｅｇの発生に対する分布関数Ｗ（ｔｓｅｇ）に対応し、ｔ０ｗはＷ（ｔｓｅｇ）の分布最大のセグメント時間に対応し、およびｄｔｗは分布Ｗ（ｔｓｅｇ）の分布幅（セグメント時間）に対応する。正規に燃焼しているシリンダ３ないしは燃焼していないシリンダ３に対するセグメント時間の分布関数は種々の影響に基づいて異なっている。これらの影響は、例えば、伝送車誤差に基づく分布関数の広がり、場合により発生する充填混合物のばらつきおよびシリンダ３の燃焼位置の点火角のばらつきに基づく燃焼の広がりを含む。この場合、トルク出力は運転点の関数として変化するので、セグメント時間は、点火において隣接するシリンダのトルク寄与により影響され且つ拡大され、また、この広がりは、セグメントに割り当てられていないシリンダ３のトルク寄与により拡大され、さらに、この広がりは、操作／制御装置により発生されることがあるセグメント目標設定内における変動により拡大される。
【００１８】
正規に燃焼しているシリンダおよび正規に燃焼していないシリンダ３に対するセグメント時間のための図２に示されている分布関数により、ミスファイヤのない装置に対する可能なセグメント時間の移行およびその頻度を決定することができる。この場合、半エンジン運転においては、基準として、セグメント時間の分布ＷＴｒｅｆ（ｄ）により、燃焼シリンダまたは非燃焼シリンダ（即ちＶＴｒｅｆ（ｔ）＝Ｗ（ｔ）またはＶＴｒｅｆ（ｔ）＝Ｑ（ｔ））を使用することができる。ミスファイヤのない装置においては、セグメント時間は分布ＶＴｔｅｓｔ（ｔ′）＝Ｑ（ｔ′）により分布されている。ｔｕｂｅｒのセグメント時間差を超える頻度は次式に対応する。
【００１９】
【数１】
0004528341.tif 000002
【００２０】
図３に、正規に燃焼しているシリンダおよび正規に燃焼していないシリンダに対するセグメント時間範囲がｄｔｑおよびｄｔｗとして示され且つ可能なセグメント時間移行が線図内に示されている。セグメント時間移行は矢印で示されている。セグメント時間移行は、燃焼シリンダに非燃焼シリンダが続くとき、またはその逆のときに発生する。矢印で示されているセグメント時間移行のもとで、非燃焼シリンダにおける分布下限界ｔｇｒｅｕ（正規に燃焼している２つのシリンダにおいてのみならず１つの正規に燃焼しているシリンダおよび１つのミスファイヤ・シリンダにおいてもまた発生することがあるｔｇｒｅｕ＝最小移行時間［２つのセグメント時間の差］）と、燃焼シリンダにおける分布上限界ｔｇｒｅｏ（正規に燃焼している２つのシリンダにおいてのみならず１つの正規に燃焼しているシリンダおよび１つのミスファイヤ・シリンダにおいてもまた発生することがあるｔｇｒｅｏ＝最大移行時間［２つのセグメント時間の差］）との間の範囲内において燃焼シリンダのセグメント時間が存在するようにセグメント時間が発生してもよく、これにより、正規に燃焼しているシリンダないしは燃焼していないシリンダにおいて発生することがある共通のセグメント時間が存在する。この場合、正規に燃焼していないシリンダにおけるセグメント時間の発生に対する分布関数はミスファイヤに対しても適用するものと仮定される。
【００２１】
セグメント時間がこの範囲内において発生したとき、原理的に、従来の方法を用いては、ミスファイヤが行われているかまたは正常な燃焼が行われているかを判定することはできない。この影響により、達成可能なミスファイヤ検出は低減される。従来行われてきた通常の方法においては、本来、これが、分布関数により決定されたセグメント時間範囲が、正規に燃焼していないシリンダに対して存在するか、ないしは正規に燃焼しているシリンダに対して存在するかが検査され、これから場合により発生したミスファイヤが推測される。
【００２２】
ここで、本発明によれば、部分エンジン運転において燃焼していないシリンダのセグメント時間がそれに続く燃焼しているシリンダのセグメント時間と比較されることにより、または部分エンジン運転において燃焼しているシリンダのセグメント時間がそれに続く燃焼していないシリンダのセグメント時間と比較されることにより、燃焼ミスファイヤを検出することが行われている。両方のセグメント時間の間の差が特定の限界値以下にある場合、ミスファイヤが推測可能である。この差が限界値を超えている場合、正常な燃焼が推測可能である。
【００２３】
このような検出方法の精度に対する簡単な特性数ＳＱＤＭＤは例えば次式により定義することができる。
【００２４】
【数２】
0004528341.tif 000003
【００２５】
本発明による方法を通常の方法と直接比較したとき、本発明による方法は、部分エンジン運転における非燃焼シリンダのセグメント時間の広がりが燃焼シリンダの広がりより小さいときに有利であることがわかる。これは実証することができた。即ち、本発明による方法は、非燃焼シリンダの分布幅が燃焼シリンダの分布幅より小さいときに利点を示す。したがって、他の実施形態において、部分エンジン運転における非燃焼シリンダのセグメント時間の広がりが燃焼シリンダのセグメント時間の広がりより小さいかどうかに応じてそれぞれ、本発明による方法と上記の通常の方法との間で交換されるように行われてもよい。
【００２６】
この評価をできるだけ回転速度の関数として実行可能にするために、回転不規則性の計算が行われてもよい。回転不規則性は一般に次式から決定され、
【００２７】
【数３】
0004528341.tif 000004
【００２８】
ここで、本発明の方法により、この式は直接連続するサイクルにのみ適用され、この場合、サイクルｎは、部分エンジン運転においてシリンダが休止されているサイクルに対応し、これと比較されるべき次のサイクルは、対応するシリンダ内に燃焼が行われているサイクルに対応する。平均セグメント時間に対応する値ｔｓｅｇｋｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎにより、回転速度勾配に関して考慮可能であり、分母により、求められた回転不規則性ができるだけ回転速度の関数として決定可能であるので、限界値として、十分に回転速度の関数である限界値が設定可能である。１つのシリンダ内において燃焼が行われ、これと比較されるべき次のサイクルが、部分エンジン運転においてシリンダが休止されているサイクルに対応するようにサイクルの順序が選択されてもよい。
【００２９】
本発明の方法によるセグメント時間の比較は、原理的に、非対称点火順序を有する部分エンジン運転内の装置にも拡張可能である。この場合、燃焼ミスファイヤの決定において、まず非燃焼シリンダに割り当てられている角度セグメントが考慮され、それに続いて燃焼シリンダに割り当てられている対応角度セグメントが考慮され、およびその逆も行われる。図４に示されている八気筒内燃機関の例において、これは、０−１、１−２、２−３、３−４、４−５および６−７のセグメント移行に該当する。ミスファイヤにおけるセグメント時間差は全ての燃焼シリンダに対して同じ値ではないことが予想されるので、回転不規則値の評価は、考察される各シリンダ対に対して別々の限界値により実行されなければならない。部分エンジン運転において燃焼シリンダのみが相互に比較される通常の方法に比較して、この方法は、直接隣接するセグメント時間が比較可能であり、これにより、評価において他のシリンダの燃焼特性を考慮する必要がないという利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】エンジン装置の概略図である。
【図２】燃焼シリンダないしは非燃焼シリンダにおけるセグメント時間に対する分布関数を示した線図である。
【図３】通常の方法および本発明による方法におけるミスファイヤ検出確率を示した、可能なセグメント時間移行の線図である。
【図４】非対称点火順序を有する八気筒エンジンに対する回転不規則性計算時点を示した線図である。
【符号の説明】
【００３１】
１    エンジン装置
２    内燃機関
３    シリンダ
４    クランク軸
５    制御ユニット
６    位置検出器
ｄｔｑ    正規に燃焼していないシリンダのセグメント時間分布の分布幅
ｄｔｗ    正規に燃焼しているシリンダのセグメント時間分布の分布幅
ｔｇｒｅｕ    非燃焼シリンダにおける分布下限界
ｔｇｒｅｏ    燃焼シリンダにおける分布上限界
ｔｓｏｇ    セグメント時間
ｔ０ｑ    正規に燃焼していないシリンダのセグメント時間分布関数の分布最大のセグメント時間
ｔ０ｗ    正規に燃焼しているシリンダのセグメント時間分布関数の分布最大のセグメント時間
【図１】
0004528341.tif 000005
【図２】
0004528341.tif 000006
【図３】
0004528341.tif 000007
【図４】
0004528341.tif 000008