(57)【要約】【課題】混合気形成システムのエラーを指示する不必要なエラーメッセージの通報が出来るだけ回避され、簡単且つコスト的に有利に実施可能な内燃機関の運転方法および装置を提供する。【解決手段】燃料がコイル（３４）を備えた電磁弁（２８）を通して供給され、噴射される燃料量が電磁弁（２８）の作動時間長さによって調整され、電磁弁（２８）の領域（２６）の温度（ｅｖｔｍｏｄ）が確定され、且つ前記作動時間長さが温度に依存して補正される、内燃機関（１０）の運転方法において、電磁弁（２８）の温度（ｅｖｔｍｏｄ）が、少なくとも一つの通常測定される温度（ｔａｎｓ、ｔｍｏｔ）から求められ、作動時間（ｔｉ＿ｔｖｕ＿ｗ）が、求められた温度（ｅｖｔｍｏｄ）に依存し、電磁弁（２８）の電磁石コイル（３４）の特性の温度依存性が考慮されるように修正される（ｔｖｓｐ＿ｗ）。【選択図】図２
2004511715.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料がコイル（３４）を備えた電磁弁（２８）を通して供給され、噴射される燃料量が電磁弁（２８）の作動時間長さによって調整され、電磁弁（２８）の領域（２６）の温度（ｅｖｔｍｏｄ）が確定され、且つ前記作動時間長さが温度に依存して補正される、内燃機関（１０）の運転方法において、
電磁弁（２８）の温度（ｅｖｔｍｏｄ）が、少なくとも一つの通常測定される温度（ｔａｎｓ、ｔｍｏｔ）から求められること、および
作動時間（ｔｉ＿ｔｖｕ＿ｗ）が、求められた温度（ｅｖｔｍｏｄ）に依存し、電磁弁（２８）の電磁石コイル（３４）の特性の温度依存性が考慮されるように修正される（ｔｖｓｐ＿ｗ）こと、
を特徴とする内燃機関の運転方法。
【請求項２】
確定された温度（ｅｖｔｍｏｄ）から、電磁弁（２８）のコイル（３４）の温度（ｅｖｔｍｏｄｅｖ）がモデル化され、且つ作動時間（ｔｉ＿ｔｖｕ＿ｗ）が、コイル温度（ｅｖｔｍｏｄｅｖ）に依存して補正（ｔｖｓｐ＿ｗ）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】
電磁弁（２８）の温度（ｅｖｔｍｏｄ）の確定するために、吸気の温度（ｔａｎｓ）および／または内燃機関（１０）の温度（ｔｍｏｔ）が用いら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】
内燃機関（１０）の温度（ｔｍｏｔ）と吸気の温度（ｔａｎｓ）とが、重み付けして利用されることを特徴とする請求項３に記載の運転方法。
【請求項５】
前記重み付けが、回転数および／または負荷に依存して、回転数および／または負荷が高い場合に、吸気の温度がより強く重み付けされることを特徴とする請求項４に記載の運転方法。
【請求項６】
コイル温度を確定するためのモデルが低域フィルタ（５４）を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の運転方法。
【請求項７】
求められたコイル温度（ｅｖｔｍｏｄｅｖ）から、追加の弁遅延時間（ｔｖｓｐ＿ｗ）が求められることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の運転方法。
【請求項８】
追加の弁遅延時間（ｔｖｓｐ＿ｗ）が、バッテリー電圧に依存した弁遅延時間（ｔｖｕ＿ｗ）に加算されることを特徴とする請求項７に記載の運転方法。
【請求項９】
燃料が電磁弁を通して供給され、噴射される燃料量が電磁弁の作動時間長さによって調整され、電磁弁または燃料分配器の領域温度が確定され、且つ前記作動時間長さが温度に依存して補正される、内燃機関の運転方法において、
電磁弁の温度が、一つのモデルに従って確定され、該モデルが、運転温度に基づいて、エンジンが作動停止している場合にはウォームアップ過程、エンジンの再スタートの際には冷却過程をシミュレートすること、
を特徴とする内燃機関の運転方法。
【請求項１０】
前記温度のモデルが、ウォームアップのための第一の重み係数と再スタートの際の冷却のための第二の重み係数とを含んでいることを特徴とする請求項９に記載の運転方法。
【請求項１１】
ウォームアップのための重み係数が停止時間に依存し、冷却のための重み係数が再スタートの後に噴射された燃料量、および／またはエンジンファン出力、および／または車両速度に依存していることを特徴とする請求項９または１０に記載の運転方法。
【請求項１２】
コンピュータにより実行されるときに、請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法を実施するために適していることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１３】
記憶装置、特にフラッシュメモリーに格納されることを特徴とする請求項１２に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１４】
噴射される燃料量を電磁弁の作動時間長さによって調整し、電磁弁または燃料分配器の領域温度を確定し、且つ前記作動時間長さを温度に依存して補正する制御ユニットを備えた、内燃機関の運転装置において、
前記制御ユニットは、電磁弁または燃料分配器の温度を、少なくとも一つの通常測定された温度から求め、且つ前記作動時間長さを、求められた温度に依存して補正するモデルを含むこと、
を特徴とする内燃機関の運転装置。
【請求項１５】
燃料を供給する、コイル（３４）を備えた電磁弁（２８）と、電磁弁（２８）の領域（２６）の温度（ｅｖｔｍｏｄ）を確定するための手段（４０、４６）と、出力側が電磁弁（２８）に結合され、噴射された燃料量を電磁弁（２８）の作動時間長さによって調整し且つ該作動時間長さを温度に依存して修正する制御装置（４２）とを備えた内燃機関において、
制御装置（４２）によって、少なくとも一つの通常測定される温度（ｔａｎｓ、ｔｍｏｔ）から電磁弁（２８）の温度（ｅｖｔｍｏｄ）が求められること、および
制御装置（４２）が、求められた温度（ｅｖｔｍｏｄ）に依存して、作動時間長さ（ｔｉ＿ｔｖｕ＿ｗ）を、電磁弁（２８）の磁気コイル（３４）の特性が考慮されるように補正すること、
を特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
〔発明の属する技術分野〕
本発明は、燃料がコイルを備えた電磁弁を通して供給され、噴射された燃料量が電磁弁の作動時間長さによって調整され、電磁弁の領域の温度が確定され、且つ上記の作動時間長さが温度に依存して補正される、内燃機関の運転方法及び装置に関する。
【０００２】
〔従来の技術〕
この様な方法は、一つには ＤＥ １９６ ０６ ９６５ から知られている。そこでは、燃料の粘性（これは、特にディーゼル燃料に対して当てはまる）に基づいて、同じ噴射時間の際に噴射される燃料量が調整される。それでも出来る限り最適な燃料量を噴射することが出来るようにするために、燃料の温度が電磁弁の領域の温度から確定され、その際この領域の温度も電磁弁の電磁コイルの温度に等しく設定される。該電磁コイルの温度は、コイルの電気抵抗が測定される際に求められる。
【０００３】
市場から別の方法が知られている。その方法の場合には、内燃機関の温度並びに内燃機関に供給される給気の温度から、噴射部位領域の空気の温度がモデル化される。このモデル化された温度は、燃焼室の空気充填量の確定のために用いられる。
【０００４】
更に同じく市場から、電磁弁の開弁時間をバッテリー電圧に依存した弁遅延時間によって補正することが知られている。これによって、開弁時間がバッテリー電圧に依存しており、該バッテリー電圧は、例えばスタート時には低下することがあるので、その際には短すぎる開弁時間のために燃焼室内へ十分な燃料が送り込まれないことがあるということが考慮されている。
【０００５】
しかしながら、上に述べられた全ての方法では、望ましい混合気量と実際の混合気量との間にずれが生じ得るということが確認された。このことは確かに、混合気を非常に迅速に再び望ましい比率に調整するラムダコントローラと混合気適合とによって補正される。しかしながらシステムエラーを混合気形成の際に認知することが出来るために、混合気適合は限界値によって定められた許容帯域内で作動する。この帯域が特別に大きな混合気適合によってオーバーされると、それに対応したエラーメッセージの通報が出される。その際には、明らかに構成要素に故障の無いシステムの場合でも、限界を越える混合気適合の大きな介入とそれに対応するエラーメッセージの通報が行われるということが何度も確認された。
【０００６】
従って、本発明の課題は、冒頭に述べられた種類の方法を、混合気形成システムのエラーを指示する不必要なエラーメッセージの通報が出来るだけ回避される様に、又その際その方法が出来るだけ簡単且つコスト的に有利に実施可能となる様に、拡張することである。
【０００７】
この課題は、電磁弁の温度が少なくとも一つの通常測定される温度から求められ、且つ作動時間長さが、この求められた温度に依存して、電磁弁の電磁コイルの特性の温度依存性が考慮されるように補正されることによって解決される。
【０００８】
本発明は更に、内燃機関の新たなスタートの際にフーエルレール或いは噴射弁の温度を評価し、且つこの評価された温度に依存して新たなスタートの際の作動時間長さを補正する温度モデルが用いられる、内燃機関の運転方法、運転装置、およびそのためのコンピュータプログラムに関する。
【０００９】
更に、この温度の誤った或いは不正確な確定はまた、暖気（ウォームアップ）スタート条件の際には大きな欠点となる。暖気スタートの条件の下では、ラムダコントロールの事前制御は余りに不正確なことが多い。何故なら、支配的な温度条件が正確には顕在していないので、混合気が過度に希薄となってしまうことがあるからである。かくして混合気が希薄運転限界まで希薄化されてしまうと、高い窒素酸化物の排出とミスファイアがもたらされる。スタート時にはラムダセンサが一般に未だ作動準備出来ていないので、ラムダコントロールがその影響を補正することが出来ない。燃料分配器内或いは燃料噴射弁の領域内の温度が高い時の希薄化の原因は、温まった時の燃料密度の変化、より高いコイル内部抵抗に起因する噴射弁の遅延時間の変化、並びに蒸気気泡の形成にある。
【００１０】
混合気の事前制御は、燃料分配器或いは弁の温度を噴射時間の計算の際に考慮することによって改善することができる。しかしながら、温度測定のためのセンサはコストが掛かる。それ故、噴射弁或いは燃料分配器の温度を追加のセンサ無しに、特に内燃機関のスタート時に、測定することが可能であるということを示すことが必要となる。
【００１１】
〔発明の利点〕
本発明によって、混合気適合の介入の原因が、電磁弁の実際の開弁時間が基準設定値に対応しておらず、従って燃料の望ましい量が燃焼室に供給されないということにある、ということが認識された。更に、このずれのための一つの重要な理由として、電磁弁の開弁時間がその温度に大きく依存しているという事実が明らかにされた。このことは更に、電磁弁の電磁コイルがコンスタントなバッテリー電圧を前提としており、温度が高い時には温度が低い時よりも性能が悪くなるということに起因している。
【００１２】
従って、温度が高い時には電磁弁はより長く開弁することが必要である（それ故、この影響は従来技術によれば噴射された燃料量に関して燃料の温度に依存した粘性とそれに対応した補正によって正確に対応されている）。かくして電磁弁の温度が高い時には、必要であるよりも実際には少ない燃料しか噴射されず、その結果、混合気が過度に希薄となり、このことが混合気適合の対応する介入を引き起している。その際、ここで、車両のエンジンルーム内の温度は、エンジンボンネットが閉じられ且つ停車中（場合によっては、アイドリング中）の場合に、容易に９０℃まで到達し得るということが指摘されるべきであろう。その後に、電磁弁の温度が低下すると、噴射される燃料が多過ぎ、このことも又混合気の適合を起動させる。
【００１３】
この影響は過給された内燃機関（それ故、この場合の吸気は前もって圧縮されている）の場合にとりわけ顕著である。そこに存在している、アイドリングと全負荷との間の大きな充填量の相違の故に、大きな噴射時間比と絶対的に見て非常に短い最小噴射時間とを持つ噴射弁が使用されなければならない。しかしながら、正に噴射時間が非常に短い場合には、例えばアイドリング中に、上記の温度ドリフトがとりわけ強く認められる。
【００１４】
そこで、上記の様な温度ドリフトが発生してそれに対応した混合気適合が起動されると、これによって既に限界値によって定められている混合気適合の監視の許容帯域の一部が“使い果たされてしまう”。そこで更に混合気に係わる他の障害が発生すると、その障害自体はなお許された許容範囲内にあったとしても、全体としては限界をオーバーしてしまうことがある。かくして、それ自体としては定められた許容差の範囲内にある混合気形成システムでもエラーメッセージが生み出される。
【００１５】
しかしながら、本発明に基づいて考えられているように、電磁弁の開弁特性の温度依存性が開弁時間の確定の際に前もって考慮されていれば、電磁弁の温度は、実際の混合気に対して一般に全く影響を与えないか或いはわずかな影響しか与えない。この場合に、混合気適合は、電磁弁の温度依存性に起因する介入を全く行わないか或いはわずかしか行わないので、混合気適合の監視の許容帯域は、再び広く、他の、好ましくはシステムに係わる原因による混合気のズレのために利用することが出来、かくして結局システムエラーのエラーメッセージは大幅に減少されるか或いはそもそも全く回避可能となる。
【００１６】
その際、この方法は非常に簡単に且つコスト的に有利に働く。何故なら電磁弁の温度の確定のために通常いずれにせよ測定される温度が利用されるので、追加のセンサが全く必要ではないからである。それ故、この方法は完全にソフトウェアだけの処置によって実施することが可能である。
【００１７】
本発明の幾つかの有利な拡張例が諸従属請求項に示されている。
最初の拡張例は、特定の温度から電磁弁のコイルの温度がモデル化され、且つ作動時間長さが該コイル温度に応じて補正されるということを特徴としている。
【００１８】
本発明によって、求められた電磁弁の温度は決して電磁弁のコイルの温度に対応してはいないということが認知された。それ故、例えば噴射弁の比較的質量に小さなノズルは、比較的迅速に、ノズルを通って流れる吸気からの対流による熱伝達とエンジンブロック或いはシリンダヘッドの熱伝達部分から合成される温度に合わせられる。しかしながら、電磁弁の磁気コイルは、ほとんど専ら例えば弁座、バルブニードル、取付け部等を介した熱伝達によって行われる温度に合わせられる。
【００１９】
特に動的過程の場合に、電磁弁のコイルの温度は電磁弁の他の領域の温度とは異なって来る。例として、エンジンがフルスロットル走行の後で比較的長い時間に亘ってアイドリング運転される自動車の場合を挙げておく。熱いエンジンによって吸気管は加熱され、これが吸気の９０℃までの急激な温度上昇をもたらすことがある。電磁弁のノズル或いはノズル先端は、比較的迅速に、より高い新しい温度に合わせられるのに対して、電磁弁のコイルはゆっくりとしか、より高い温度に到達しない。
【００２０】
この現象に対して、本発明に基づく操作によって次の様な対策が取られる。
本発明に基づく方法によれば、単に電磁弁の温度だけでなく、コイルの温度も加えてモデル化される。コイルの温度に基づいて行われる作動時間長さの補正は、これによって遥かに精確となり、急激な変化の際にもより良く適合した噴射時間長さをもたらす。
【００２１】
電磁弁の温度を確定するために、好ましくは吸気の温度および／または内燃機関の温度、ここでは、とりわけシリンダヘッド或いは吸気管の温度或いは冷却水或いは冷却気の温度が用いられる。これ等の二つの温度の値はいずれにせよ一般に求められる温度に係わっている。それ故、これ等の信号は追加の費用を掛けずに得られる。
【００２２】
内燃機関の温度と吸気の温度はまた、重み付けして利用することも可能である。電磁弁の組み込み状況、使用されている材料、温度センサと電磁弁との距離等に応じて、電磁弁或いは電磁弁のコイルの温度に対する内燃機関の温度の影響や吸気の温度の影響は異なってくることがある。電磁弁が、中間要素によって、例えばシリンダヘッド或いは吸気管から熱的に絶縁されていれば、吸気の温度の影響は抑えられる。このことは上記の拡張例で考慮されている。
【００２３】
吸気管の流量が多い場合、それ故回転数が高いか或いは回転数は低くても負荷が大きい場合には、吸気が電磁弁のノズルの傍を通って流れて行く速度が高くなる。この場合には、吸気から電磁弁のノズルへの熱伝達も多くなるので、内燃機関のその様な運転状態の際には電磁弁のノズルの温度に対する吸気の影響も大きくなる。このことは、重み付けを回転数に応じておよび／または負荷に応じて、回転数および／または負荷が大きい場合には吸気の温度に対してより強く重み付けされるようにすることによって考慮することが出来る。
【００２４】
電磁弁の温度からコイルの温度を確定する一つの簡単なモデルは低域フィルタを含んでいる。
求められたコイル温度から簡単な方法で追加の弁遅延時間を求めることが出来る。この時間は、定められた標準温度（これは、好ましくは通常運転の際に現れるコイルの最低温度を意味している）の際には、ゼロに等しくなることがある。温度が標準温度よりも高い場合には弁遅延時間が求められ、この弁遅延時間が電磁弁の開弁時点の計算の際に考慮される。
【００２５】
電磁弁の開弁時間は単にコイルの温度だけでなく、印加されているバッテリー電圧にも依存している。従って、追加の弁遅延時間をバッテリー電圧に依存している弁遅延時間に加算すれば、弁遅延時間は極めて精確となる。
【００２６】
本発明はまた、コンピュータで実行されると、上記の方法を実施するために適しているコンピュータプログラムにも係わっている。その際、このコンピュータプログラムが、記憶装置、とりわけフラッシュメモリーに格納されていると、特に好ましい。
【００２７】
本発明は最後に更に、燃料を供給する、コイルを備えた電磁弁と、電磁弁の領域の温度を確定するための手段と、出力側が電磁弁に接続され、噴射される燃料量を電磁弁の作動時間長さによって調整し、且つこの作動時間を温度に依存して補正する制御装置とを備えた内燃機関に関している。
【００２８】
上記の温度に依存した補正を更に精確に行うために、本発明に従って、上記の制御装置によって、少なくとも一つの通常測定される温度から電磁弁の温度が求められること、および、上記の制御装置が、求められた温度に応じて作動時間長さを、電磁弁の電磁コイルの特性の温度依存性が考慮されるように補正することが提案される。
【００２９】
特に有利な方法によれば更に、停止後のエンジンの再スタートの際の温度を精確に且つ簡単に求めることの出来る、燃料レール或いは噴射弁温度の時間特性をモデル化するためのモデルが提示される。このモデルによって、幾つかの要求が満たされる。このモデルは、ホットスタートの場合に該当する６５℃よりも上の温度領域の温度値を求める。先に説明されたような希薄化の現象は、この温度領域になって始めて現れるということが明らかにされた。これによって、このモデルはホットスタート条件の確実な認知を可能にする。何故なら、上記の温度はウォームアップ停車状態の間でしか到達されないからである。更に上記のモデルによって、通常の走行運転時にはモデル温度が誤ってこの閾値を越えて上昇することは無いということが確認される。その結果、精確で且つ信頼性をもってレール或いは弁の温度をモデル化する、適用の簡単な温度モデルが得られる。
【００３０】
有利な方法によれば、上記のモデル化された温度によって、内燃機関のスタート時に噴射量の計算が補正される。これによって、希薄化現象は、様々な運転過程の後、例えば長いアイドリング段階の後、始動直後の発進の場合、等にも、効果的に補正される。
【００３１】
本発明のその他の利点は、実施例についての以下の説明から或いは付属の請求項の記載から明らかとなる。
〔実施例の説明〕
本発明の一実施例が添付の図面を参照して以下に詳しく説明される。
【００３２】
図１において、内燃機関には全体として参照記号１０が付けられている。この内燃機関は燃焼室１２を含んでおり、この燃焼室には空気／燃料混合気が吸気管１４を通して供給される。排気ガスは、排気管１６を通して燃焼室１２から排出される。
【００３３】
排気管１６内には、排気管１６内を運ばれる排気ガスによって駆動されるタービン１８が配置されている。このタービン１８は、シャフトを介して、吸気管１４内に配置されている圧縮機２０に連結されている。定められた負荷が要求されると、圧縮機２０によって吸気管１４内の空気が圧縮される。
【００３４】
圧縮機２０と燃焼室１２との間には、吸気管１４内に、制御モータ２４によって作動するスロットル弁２２が備えられている。スロットル弁２２と燃焼室１２との間には、同じく吸気管１４内に電磁弁２８のノズル２６が挿入されている。電磁弁２８は、電機子３２と結合されている弁体３０を含んでいる。この電機子３２は更に、コイル３４によって取り巻かれ且つこのコイルに対してばね３６によって押圧されている。電磁弁２８は燃料供給路３８に接続されている。
【００３５】
圧縮機２０とスロットル弁２２との間の吸気の温度は、吸気温度センサ４０によって測定され、該センサは対応する信号を制御装置４２に向けて送り出す。燃焼室１２は、特にシリンダヘッド４４によって画定されており、該シリンダヘッドの温度は、シリンダヘッド温度センサ４６によって測定され、該センサは対応する信号を制御装置４２に向けて送り出す。電磁弁２８は、シリンダヘッド４４に取り付けられている。別の方法として、例えば冷却水の温度を測定することもできるであろう。更に噴射弁は、吸気管１４に取り付けることもできるであろう。
【００３６】
内燃機関１０は、次の様に運転される（図２及び図３を共に参照）。
運転の際に、吸気管１４を通して燃焼室１２に燃焼用の空気が供給される。その際、この燃焼用の空気は、特定の運転状況の下、例えば高負荷時での運転の際には、圧縮機２０によって前もって圧縮される。燃焼用の空気の流れの中に向かって、ノズル２６によって燃料が噴射されるので、燃焼室１２の中には、燃料／空気混合気が送り込まれ、該混合気はそこで点火される。噴射される燃料の量は、制御装置４２によってエアマスに応じて定められるが、該エアマスは、例えば図示されていないエアマスセンサによって測定される。
【００３７】
高いトルクが求められる場合に、電磁弁２８は、制御装置４２によってより長い時間の間開弁されているように制御される。これに対して、アイドリングの際に、電磁弁２８は、非常に短時間しか開弁しないように制御される。電磁弁２８の開弁時間の帯域幅は、圧縮機２０を備えている内燃機関１０の場合には特に大きい。何故なら、圧縮機２０があるために燃焼室の空気充填量が大きく違って来ることがあるからである。
【００３８】
従って、特に過給されたエンジンの場合には（それ故、本実施例の中で示されている、ターボチャージャー付きの内燃機関１０の場合も）アイドリング時の噴射時間は特に短い。それ故、噴射時間を確定する際の不精確さは、これ等のケースではとりわけ強く感じられる。噴射時間のその様な不精確な確定は、例えば電磁弁２８のコイルの調節力の温度依存性によって次の様にして引き起こされることがある。
【００３９】
コイル３４の温度が高い場合には、コンスタントなバッテリー電圧を前提とし、コイル３４によって生み出される調節力はコイル３４の温度が低い場合よりも小さくなる。その結果、制御装置４２が温度の高いコイル３４を起動した場合には、電機子３２がより小さな力でひき付けられるので、弁体３０はより緩やかに弁座（図示されていない）から離れ、従って電磁弁２８は全体としてより緩やかに開弁する。かくして、前もって制御装置４２によって与えられた電磁弁２８の開弁時間の間に、吸気管１４の中へ到達する燃料が少なくなり、これによって、内燃機関１０は過度に希薄化された混合気で運転される。コイル３４の温度が分かっていれば、より緩やかな開弁特性には、弁のより早期の開弁や或いはより遅い閉弁によって対処することができる。ここで説明されている内燃機関１０の場合に、この対処は次の様に行われる（図２参照）。
【００４０】
吸気温度センサ４０によって測定された吸気の温度ｔａｎｓ（ブロック４８）とシリンダヘッド温度センサ４６によって測定されたシリンダヘッド４４の温度ｔｍｏｔ（ブロック５０）が特性マップ（ブロック５２）に送られる。これによって、電磁弁２８のノズル２６の温度ｅｖｔｍｏｄが求められる（ブロック５３）。場合によっては、入力値ｔａｎｓ（ブロック４８）及びｔｍｏｔ（ブロック５０）に重み付けして、特性マップ（ブロック５２）へ送ることができ、これによって電磁弁２８のノズル２６の温度ｅｖｔｍｏｄに対するそれ等の入力値の異なる影響力を考慮することができる。この重み付けを回転数に依存させて行うことも可能である。
【００４１】
電磁弁２８のノズル２６のモデル化された温度ｅｖｔｍｏｄは、次いでフィルタ５４へ送り込まれる。但し、このフィルタは、ビットＢ＿ｓｔｅｎｄ（ブロック５６）がセットされている時にのみ起動する。それはまた、内燃機関１０が定められた最低回転数で作動されている時にも当てはまる。フィルタ５４は低域フィルタであり、該フィルタは電磁弁２８のノズル２６のモデル化された温度ｅｖｔｍｏｄで初期化される。
【００４２】
フィルタ５４でのこのフィルタリングによって、ブロック５８で値ｅｖｔｍｏｄｅｖが得られるが、この値は電磁弁２８のコイル３４の温度に対応している。電磁弁２８のノズル２６の温度ｅｖｔｍｏｄの変化に対するコイル３４の温度ｅｖｔｍｏｄｅｖの変化が図３に示されている。
【００４３】
この図から、電磁弁２８のノズル２６の温度ｅｖｔｍｏｄの上昇は、例えば前もってエンジンから高い出力が引き出された後で、アイドリング中にエンジンルームが暖められてコイル３４が緩やかに暖められることによって、引き起こされ、その結果、コイルの温度の値ｅｖｔｍｏｄｅｖは、緩やかに且つ漸近的に値ｅｖｔｍｏｄに近づいて行くということが分かる。このことは、電磁弁２８のコイル３４の温度の実際の変化と十分な近似で対応している。何故なら、その温度はほとんど専らノズル２６からの、また他方ではシリンダヘッド４４或いは吸気管１４からの熱伝導によって定められるからである。
【００４４】
図２から理解されるように、コイル３４の温度値ｅｖｔｍｏｄｅｖは、ブロック６０で特性曲線ＴＶＴＳＰＥＶへ送り込まれる。これによって、ブロック６２で、コイル３４のモデル化された温度に基づいて弁遅延時間ｔｖｓｐ＿ｗが得られる。この弁遅延時間ｔｖｓｐ＿ｗは、ブロック６４で加算的に値ｔｖｕ＿ｗ　と結び合わされる（ブロック６６）。値　ｔｖｕ＿ｗ　はブロック６８の中で特性曲線ＴＶＵＢから得られる。この特性曲線には、バッテリー電圧ｕｂ（ブロック７０）が送り込まれる。最後にブロック７２で、噴射時間の補正係数ｔｉ＿ｔｖｕ＿ｗが生成される。この補正値によって、一方ではバッテリー電圧ｕｂに対する電磁弁２８の開弁速度の依存性が、又他方では電磁弁２８のコイル３４の温度ｅｖｔｍｏｄｅｖに対する電磁弁２８の開弁速度の依存性が考慮される。
【００４５】
結局、上に説明された内燃機関１０と図２に示された方法とによって、追加のセンサを必要とすること無しに、燃焼室１２内の燃料／空気混合気の組成をより精確にすることが可能となる。このことは更に、電磁弁２８の温度のドリフトによって引き起こされるか或いは電磁弁２８の電磁コイル３４に起因する混合気適合の介入が全く必要ないか、或いはわずかな程度しか必要ではないということを意味している。これによって混合気適合の監視の誤スタートが回避される。
【００４６】
これまではターボチャージャー付きの内燃機関について説明されたが、上で説明された方法は、予圧縮無しの内燃機関に対しても全く同じ様に良く適している。この方法は、ガソリン直接噴射式の、それ故吸気管内噴射無しの、内燃機関に対しても適している。
【００４７】
内燃機関を停止した後でもレール或いは噴射弁の温度（以下単にレール温度と呼ばれる）を確定するために、一つの好ましい実施例では温度モデルが設定されるが、以下にこの温度モデルが詳しく説明されている。上に述べられた希薄化現象は、およそ６５℃以上のレール温度或いは弁温度に対して始めて有効となる。その様な高い温度は、走行状態の下では冷たい燃料の供給及びファンによる冷却によって発生せず、いわゆる高温停車状態の間にのみ到達される。従って、温度モデルは、特別な要求、即ちモデル化されたレール温度が６５℃よりも大きな値に対して準備ができており、ホットスタート状態の確実な認知を保証し、且つ走行運転中にモデル温度が誤って上述の閾値を越えて上昇してしまうことが無いことを保証する、という要求を満たしていなければならない。
【００４８】
図４には、レール温度の時間的変化と該変化から導き出されたモデル化の規則を説明した時間図が示されている。その際、エンジン温度ｔｍｏｔと時間との関係が破線によって表され、（モデル化された）レール温度Ｔ＿ｅｖと時間との関係が（実線によって）表されており、後者は更に、エンジンが図示された時間内に始動されない時（Ｔ＿ｅｖ＿ａ）とエンジンがスタートされた時（Ｔ＿ｅｖ＿ｂ）とを示している。通常の走行運転の間は、レール温度は定められた温度閾値（幾つかのケースでは６５℃）よりも下にある。このモデルでは、この領域（時点ｔ０以前の領域）については一定の温度Ｔ＿ｅｖ＿０が与えられている。時点ｔ０でエンジンが停止された後、レール温度はゆっくりとエンジン温度に近づいて行く。停止直後に、二つの温度は上昇し、次いでエンジン温度はゆっくりと低下して行くが、レール温度は時間と共にエンジン温度に近づいて行く。その際、遅延特性がＰＴ１特性（低域特性）という観点から観察された。時点ｔ１でエンジンがスタートされると、レール温度Ｔ＿ｅｖ＿ｂは再びエンジン温度から離れ、より早い時間定数で、一定として想定されている運転温度Ｔ＿ｅｖ＿０へ向かう。エンジンがスタートされない場合には、レール温度とエンジン温度は幾らかの時間の後で一致する（Ｔ＿ｅｖ＿ａの変化を参照）。
【００４９】
この温度モデルは、レールの加温のためと冷却のための重み係数を使用している。それ等の重み係数相互間に依存関係は無い。一つの実施例では、モデルの次の様な数式が当てはまると考えられている。
【００５０】
【数１】
2004511715.tif 000003
但し、Ｔ＿ｅｖは、モデル化された（噴射弁の）レールの温度であり、Ｔ＿ｅｖ＿０は、一定であると想定された運転温度であり、ｔｍｏｔはエンジン温度であり、ＷＦ１は加温のための重み係数であり、ＷＦ２は冷却のための重み係数である。
【００５１】
加温の効果と冷却の効果は、互いに依存関係の無い重み係数ＷＦ１とＷＦ２によって分離されている。この特徴が互いに大きく異なった運転条件、例えば短い停車時間と長い停車時間に対するこのモデルの適用を容易にしている。モデルの想定は、二つの重み係数の積 ＷＦ＝ＷＦ１＊ＷＦ２ の作用を考えれば理解できる。これ等の係数、従ってそれ等の積の許容値の範囲は、ゼロと１の間にある。これ等の積に応じて、温度値Ｔ＿ｅｖ＿０とｔｍｏｔとの間で直線的なフェードオーバー（二重写し）が行われる。
【００５２】
図５には、実際の適用のための二つの重み係数の変化の一例が図式的に表されている。その際、図４に基づいて示された状況が基礎として用いられている。時点ｔ０でのエンジンの停止時点で、加温のための重み係数ＷＦ１は値ゼロ、冷却のための重み係数ＷＦ２は値１に初期化される。それ等の重み係数の積はこの時点ではゼロとなるから、レール温度は運転温度Ｔ＿ｅｖ＿０となる。その後、加温係数ＷＦ１は、時間関数に従って時間と共に最終値１へ向かうのに対して、係数ＷＦ２は、時点ｔ１でエンジンが再スタートされるまで初期化された値１に保持される。エンジンが再スタートされない場合には、噴射弁の温度は、係数ＷＦ１に応じてエンジン温度ｔｍｏｔに向かって進んで行く。この変化は温度センサによって測定されて利用することができる。その際、重み係数の引き上げは停止時間長さ、即ちエンジン停止からの経過時間に応じて行われる。エンジンのスタート時点以後は、冷却のための重み係数ＷＦ２は初期化された値から時間関数に従って最終値のゼロへ向かって引き下げられて行く。これによって二つの係数の積ＷＦも値ゼロに向かって引き下げられて行く。冷却についての重み係数の減少速度は、好ましくは、スタート以後レール内へ送り込まれた燃料マス、ファンによる冷却、並びに走行速度に応じて調節される。これ等のパラメータは全て存在している。その結果、実際の状況を十分正確にシミュレートした、レール或いは噴射弁の温度の簡単で精確なモデル化が得られる。
【００５３】
図６には、モデル化された温度を計算するためのアルゴリズムの一例として役立つ流れ図が示されている。その際、このアルゴリズムは、内燃機関の制御のための制御ユニットのマイクロコンピュータで実行されるプログラムを示している。
【００５４】
先ずエンジンの停止の後、例えばカウンタ１００によって停止時間ＴＡＢが求められ、ブロック１０２で、加温のための重み係数ＷＦ１を確定するために評価される。カウンタのスタート時点は、例えば停止位置への点火キーの回転および／または最小閾値以下へのエンジン回転数の低下である。その際、重み係数ＷＦ１は停止時点をパラメータとした時間関数、例えば指数関数に従って形成される。更にブロック１０４では、例えばエンジンスタート以後に送り出された噴射パルス長さの積算によって、エンジンスタート以後に噴射された燃料マスが求められる。ブロック１０６では車両速度ＶＦＺが、またブロック１０８ではファンの能力が確定される。後者は例えば、ファンの作動時間長さ、場合によっては補足としてファンの回転数から求められる。これ等のパラメータから、ブロック１１０で冷却のための重み係数ＷＦ２が確定される。この確定は、一実施例では特性マップを用いて行われ、その際、重み係数はエンジンスタート以後の燃料量が大きくなればなる程、走行速度が大きくなればなる程、またファンの能力が大きくなればなる程、小さくなる。
【００５５】
二つの重み係数は、乗算段１１２で互いに乗算され、その積がモデル１１４へ送られる。モデル１１４には更に、測定装置１１６で求められたエンジン温度ｔｍｏｔが送られる。モデル１１４は、次いで先に示された計算方程式に従って、レール或いは噴射弁の温度ｔ＿ｅｖを求める。次いで、この温度は計算された噴射時間の補正のためにブロック１１８で評価される。その際には、既に知られている様に、負荷と回転数に依存して求められた噴射時間ｔｉが補正ブロック１１８へ送られる。この補正ブロックでは、求められた温度ｔ＿ｅｖに応じて、補正係数が、好ましくは特性曲線に従って形成される。その際、この補正係数は、一実施例では、温度Ｔ＿ｅｖが前もって与えられた閾値（例えば、６５℃、Ｔ＿ｅｖ＿０）よりも大きい場合には１よりも大きく、該閾値よりも低い場合には１（補正無し）となるように選ばれる。この様にして、ホットスタート状況が信頼性をもって認知され且つ考慮される。次いで、ブロック１１８で噴射時間ｔｉが補正の結果として得られる噴射時間ｔｉ’の形成のために乗算的に修正される。その際には、特に燃料温度（或いはレール温度）の上昇に伴って低下して行く燃料密度の影響が補正されるのに対して、コイル温度の上昇に伴う弁遅延時間の延長は加算的補正によって上に示された様に補正される。これ等の処理は、個別的に或いは一緒に実施されるので、噴射時間は、温度依存要因に応じて乗算的におよび／または加算的に補正される。
【００５６】
一実施例では、スタート段階における噴射時間の補正は、上に略示されたモデルに従って行われるのに対して、その後に続く走行運転の間の補正は図１から図３に基づいて説明された方法に従って行われる。別の実施例ではそれ等の解決策のうちの何れか一方が用いられる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
内燃機関のブロック図である。
【図２】
図１に示された内燃機関の運転のための方法の流れ図である。
【図３】
図１に示された内燃機関の電磁弁のノズルおよび電磁弁のコイルの温度と時間との関係を示しているグラフである。
【図４】
内燃機関の停止後の様々な温度の時間的変化を示しているグラフである。
【図５】
使用されている温度モデルの重み係数ＷＦと時間との関係を示しているグラフである。
【図６】
噴射弁温度またはレール温度のモデル化のためのプログラムと噴射時間の補正とを示しているプロセス流れ図である。
【国際公開パンフレット】
2004511715.tif 000004
2004511715.tif 000005
2004511715.tif 000006
2004511715.tif 000007
2004511715.tif 000008
2004511715.tif 000009
2004511715.tif 000010
2004511715.tif 000011
2004511715.tif 000012
2004511715.tif 000013
2004511715.tif 000014
2004511715.tif 000015
2004511715.tif 000016
2004511715.tif 000017
2004511715.tif 000018
2004511715.tif 000019
2004511715.tif 000020
2004511715.tif 000021
2004511715.tif 000022
2004511715.tif 000023
2004511715.tif 000024
2004511715.tif 000025
2004511715.tif 000026
2004511715.tif 000027
2004511715.tif 000028
2004511715.tif 000029
2004511715.tif 000030
2004511715.tif 000031
2004511715.tif 000032
2004511715.tif 000033
【手続補正書】
【提出日】平成14年11月28日(2002.11.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃料がコイル（３４）を備えた電磁弁（２８）を通して供給され、噴射される燃料量が電磁弁（２８）の作動時間長さによって調整され、電磁弁（２８）の領域（２６）の温度（ｅｖｔｍｏｄ）が確定され、且つ前記作動時間長さが温度に依存して補正される、内燃機関（１０）の運転方法において、
電磁弁（２８）の温度（ｅｖｔｍｏｄ）が、少なくとも一つの通常測定される温度（ｔａｎｓ、ｔｍｏｔ）からモデル化されること、および
作動時間（ｔｉ＿ｔｖｕ＿ｗ）が、モデル化された温度（ｅｖｔｍｏｄ）に依存し、電磁弁（２８）の電磁コイル（３４）の特性の温度依存性が考慮されるように補正される（ｔｖｓｐ＿ｗ）こと、
を特徴とする内燃機関の運転方法。
【請求項２】
確定された温度（ｅｖｔｍｏｄ）から、電磁弁（２８）のコイル（３４）の温度（ｅｖｔｍｏｄｅｖ）がモデル化され、且つ作動時間（ｔｉ＿ｔｖｕ＿ｗ）が、コイル温度（ｅｖｔｍｏｄｅｖ）に依存して補正（ｔｖｓｐ＿ｗ）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】
電磁弁（２８）の温度（ｅｖｔｍｏｄ）の確定するために、吸気の温度（ｔａｎｓ）および／または内燃機関（１０）の温度（ｔｍｏｔ）が用いら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】
内燃機関（１０）の温度（ｔｍｏｔ）と吸気の温度（ｔａｎｓ）とが、重み付けして利用されることを特徴とする請求項３に記載の運転方法。
【請求項５】
前記重み付けが、回転数および／または負荷に依存して、回転数および／または負荷が高い場合に、吸気の温度がより強く重み付けされることを特徴とする請求項４に記載の運転方法。
【請求項６】
コイル温度を確定するためのモデルが低域フィルタ（５４）を含むことを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の運転方法。
【請求項７】
求められたコイル温度（ｅｖｔｍｏｄｅｖ）から、追加の弁遅延時間（ｔｖｓｐ＿ｗ）が求められることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の運転方法。
【請求項８】
追加の弁遅延時間（ｔｖｓｐ＿ｗ）が、バッテリー電圧に依存した弁遅延時間（ｔｖｕ＿ｗ）に加算されることを特徴とする請求項７に記載の運転方法。
【請求項９】
燃料が電磁弁を通して供給され、噴射される燃料量が電磁弁の作動時間長さによって調整され、電磁弁または燃料分配器の領域温度が確定され、且つ前記作動時間長さが温度に依存して補正される、内燃機関の運転方法において、
電磁弁の温度が、一つのモデルに従って確定され、該モデルが、運転温度に基づいて、エンジンが作動停止している場合にはウォームアップ過程、エンジンの再スタートの際には冷却過程をシミュレートすること、
を特徴とする内燃機関の運転方法。
【請求項１０】
前記温度のモデルが、ウォームアップのための第一の重み係数と再スタートの際の冷却のための第二の重み係数とを含んでいることを特徴とする請求項９に記載の運転方法。
【請求項１１】
ウォームアップのための重み係数が停止時間に依存し、冷却のための重み係数が再スタートの後に噴射された燃料量、および／またはエンジンファン出力、および／または車両速度に依存していることを特徴とする請求項９または１０に記載の運転方法。
【請求項１２】
コンピュータにより実行されるときに、請求項１ないし１１のいずれかに記載の方法を実施するために適していることを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１３】
記憶装置、特にフラッシュメモリーに格納されることを特徴とする請求項１２に記載のコンピュータプログラム。
【請求項１４】
噴射される燃料量を電磁弁の作動時間長さによって調整し、電磁弁または燃料分配器の領域温度を確定し、且つ前記作動時間長さを温度に依存して補正する制御ユニットを備えた、内燃機関の運転装置において、
前記制御ユニットは、電磁弁または燃料分配器の温度を、少なくとも一つの通常測定された温度から求め、且つ前記作動時間長さを、求められた温度に依存して補正するモデルを含むこと、
を特徴とする内燃機関の運転装置。
【請求項１５】
燃料を供給する、コイル（３４）を備えた電磁弁（２８）と、電磁弁（２８）の領域（２６）の温度（ｅｖｔｍｏｄ）を確定するための手段（４０、４６）と、出力側が電磁弁（２８）に結合され、噴射された燃料量を電磁弁（２８）の作動時間長さによって調整し且つ該作動時間長さを温度に依存して修正する制御装置（４２）とを備えた内燃機関において、
制御装置（４２）によって、少なくとも一つの通常測定される温度（ｔａｎｓ、ｔｍｏｔ）から電磁弁（２８）の温度（ｅｖｔｍｏｄ）がモデル化されること、および
制御装置（４２）が、モデル化された温度（ｅｖｔｍｏｄ）に依存して、作動時間長さ（ｔｉ＿ｔｖｕ＿ｗ）を、電磁弁（２８）の磁気コイル（３４）の特性が考慮されるように補正すること、
を特徴とする内燃機関。
【国際調査報告】
2004511715.tif 000034
2004511715.tif 000035
2004511715.tif 000036
2004511715.tif 000037