(57)【要約】本発明は、複数の燃焼室（４）を備えた内燃機関（１，１８）の作動方法に関する。この場合、燃料と空気または燃料空気混合物が燃焼室（４）に充填される。内燃機関（１，１８）のシリンダ遮断時および直接噴射型内燃機関（１８）の動作モード変更時にトルクの跳躍的変動が生じるのを避ける目的で、燃料と空気または燃料空気混合物による燃焼室（４）の充填が各燃焼室（４）ごとに固有に開ループ制御または閉ループ制御される。直接噴射型内燃機関（１８）の場合、要求されるトルクに従い所定数の燃焼室（４）が均質モードに対応する充填状態で作動され、残りの燃焼室（４）が成層モードに対応する充填状態で作動される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の燃焼室（４）が設けられており、各燃焼室（４）に燃料と空気または燃料空気混合物が充填される形式の、内燃機関（１，１８）の作動方法において、
燃料と空気または燃料空気混合物による燃焼室（４）の充填状態を各燃焼室（４）ごとに固有に開ループ制御または閉ループ制御することを特徴とする、
内燃機関の作動方法。
【請求項２】
燃料と空気または燃料空気混合物による燃焼室（４）の充填状態を各燃焼室（４）ごとに固有に求める、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記充填状態を燃焼室固有の充填センサにより測定する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記充填状態を燃焼室ごとに捕捉されたトルクからモデリングする、請求項２記載の方法。
【請求項５】
シリンダ（３）を遮断するため、遮断すべきシリンダ（３）における燃焼室（４）の充填状態を互いに時間的にずらして低減する、請求項１から４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
燃焼室（４）をダイレクトに燃料と空気によって充填する形式であって、内燃機関（１８）の動作モード切り替えにあたり燃焼室（４）の充填状態を、切り替えようとする動作モードへ互いに時間的にずらして整合させる、請求項１から５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
燃焼室（４）をダイレクトに燃料と空気によって充填する形式であって、内燃機関（１８）により要求されるトルクに応じて所定数の燃焼室（４）を均質モードに対応する充填状態で作動させ、残りの燃焼室（４）を成層モードに対応する充填量で作動させる、請求項１から６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
内燃機関（１，１８）の制御装置（１３）のため記憶媒体（１７）たとえばリードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリまたはフラッシュメモリにおいて、
計算装置たとえばマイクロプロセッサ（１６）上で実行可能なコンピュータプログラムが格納されており、該コンピュータプログラムは請求項１から７のいずれか１項記載の方法の実施に適することを特徴とする記憶媒体。
【請求項９】
計算装置たとえばマイクロプロセッサ（１６）上で実行したときに請求項１から７のいずれか１項記載の方法の実施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１０】
内燃機関（１，１８）の制御装置（１３）のための記憶媒体（１６）たとえばリードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリまたはフラッシュメモリに格納されている、請求項９記載のコンピュータプログラム。
【請求項１１】
燃料と空気または燃料空気混合物が充填される複数の燃焼室（４）を備えた内燃機関（１，１８）のための制御装置（１３）において、
燃料と空気または燃料空気混合物による燃焼室（４）の充填が各燃焼室（４）ごとに固有に開ループ制御または閉ループ制御されることを特徴とする、内燃機関のための制御装置。
【請求項１２】
燃料と空気または燃料空気混合物により充填される複数の燃焼室（４）を備えた内燃機関（１，１８）において、
燃料と空気または燃料空気混合物による燃焼室（４）の充填が各燃焼室（４）ごとに固有に開ループ制御または閉ループ制御されることを特徴とする内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、燃料と空気または燃料空気混合物（混合気）で充填される複数の燃焼室を備えた内燃機関の作動方法に関する。本発明はさらに、燃料と空気または燃料空気混合物（混合気）を充填可能な燃焼室を備えた内燃機関に関する。さらに本発明はこの種の内燃機関のための制御装置に関する。
【０００２】
また、本発明は内燃機関制御装置のための記憶媒体にも関する。この記憶媒体には計算装置たとえばマイクロプロセッサ上で実行可能なコンピュータプログラムが格納されている。記憶媒体はたとえばリードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリまたはフラッシュメモリとして構成されている。さらに本発明はコンピュータプログラムにも関する。
【０００３】
本発明は燃料噴射を伴う多シリンダ型内燃機関に関し、この場合、従来の吸気管噴射型内燃機関にも最新の構造をもつ直接噴射型内燃機関にも関する。吸気管噴射型内燃機関の場合、内燃機関の吸気管内で燃料空気混合物が形成され、それが内燃機関の各燃焼室に充填される。直接噴射型内燃機関の場合には空気だけが吸気管を介して各燃焼室に送られる。燃料は内燃機関の動作モードに従い１つの動作サイクルの間において種々の時点で内燃機関燃焼室中にダイレクトに噴射される。
【０００４】
従来の吸気管噴射型内燃機関において、内燃機関の特定の動作状態中たとえば部分負荷動作中またはエンジンブレーキ動作中、燃料消費と排気ガス放出を低減するため決められた個数のシリンダを遮断することが従来技術から知られている。この場合、遮断すべきシリンダの燃焼室に燃料空気混合物をもはや供給しないようにすることでシリンダの遮断が行われる。そしてこのことは、燃料空気混合物を燃焼室に送り込む吸気弁および／または燃料空気混合物燃焼後に燃焼室から排気ガスを再び送り出す排気弁を介して行われる。公知のシリンダ遮断方法のもつ欠点は、決められた個数のシリンダだけしか遮断できないことである。しかも特定の動作状態においてシリンダを遮断または投入すると、はっきりと感じ取れる激しいトルクの跳躍的変動が生じてしまう可能性がある。
【０００５】
直接噴射型内燃機関は様々な動作モードで稼働させることができる。この場合、殊に比較的負荷が小さいときに用いられる成層モードと内燃機関に加わる負荷が大きいときに用いられる均質モードとが区別される。さらに別の動作モードとして挙げられるのはたとえば、排気ガス触媒の加熱モード、排気ガス触媒脱硫モードあるいは排気ガス触媒の窒素酸化物（ＮＯｘ）再生動作モードである。
【０００６】
成層モードにおいて圧縮フェーズ中、点火時点に燃料雲が点火プラグのすぐ周囲に生じるよう燃料が燃焼室内に噴射される。この噴射は様々なやり方で行うことができる。ここで考えられるのは、噴射された燃料雲が噴射中もしくは噴射直後にすでに点火コイル付近に生じるようにし、それによって着火されるようにすることである。同様に考えられるのは、噴射された燃料雲が吸気運動により点火プラグへと導かれ、そこではじめて着火されるようにすることである。両方の燃焼方法とも均質な燃料分布は生じず成層給気である。
【０００７】
成層モードの利点は、生じている比較的小さい負荷をこのモードでは非常に僅かな燃料量で内燃機関により処理できることである。しかしもっと大きい負荷は成層モードによっても対応できない。
【０００８】
このような比較的大きい負荷のために設けられている均質モードの場合、燃料は吸気フェーズ中、燃料の渦つまりは燃料の分散を燃焼室内でそのまま生じさせることができるように噴射される。この点では均質モードは従来の吸気管噴射型内燃機関の動作形態にほぼ対応する。必要に応じて負荷が小さいときでも均質モードを用いることができる。
【０００９】
成層モードの場合、スロットルバルブは燃焼室へ向かう吸気管内で広く開放され、燃焼は実質的に噴射すべき燃料量のみによって開ループ制御および／または閉ループ制御される。均質モードの場合、スロットルバルブは要求されるトルクに応じて開放もしくは閉鎖され、噴射すべき燃料量は吸い込まれた空気量に応じて開ループ制御および／または閉ループ制御される。
【００１０】
両方の動作モードともに、つまり成層モードにおいても均質モードにおいても、噴射すべき燃料量は付加的にさらに別の複数の動作量に依存して、燃料節約や排気ガス低減等に関して最適な値となるよう開ループ制御および／または閉ループ制御される。この場合、開ループ制御および／または閉ループ制御は両方の動作形式でそれぞれ異なる。
【００１１】
直接噴射型内燃機関の定常動作中に発生する可能性のある動作状態として、内燃機関により要求される目標トルクに基づきつまり内燃機関に加わる負荷に基づき均質モードが要求されるけれども、均質モード中に内燃機関によりもたらされるトルクがすべては必要とされない状態が考えられる。このような状況では均質モードの燃料空気混合物が比較的リッチ（ラムダ値がほぼ１）なことから、均質モード中に生じるトルクがすべては必要とされないにもかかわらず、比較的高い燃料消費を招いてしまうことになる。
【００１２】
内燃機関の非定常動作中つまり動作モード間の切替過程中、燃焼室内の急速な充填量変化に起因して、内燃機関により送出されるトルクがはっきりと感じ取れるほど激しく跳躍的に変動してしまう可能性がある。
【００１３】
したがって本発明の課題は冒頭で述べた形式の方法において、燃料と空気または燃料空気混合物の充填が各燃焼室ごとに個別に開ループ制御または閉ループ制御されるように構成することにある。
【００１４】
発明の利点
本発明による方法によってはじめて、内燃機関燃焼室をシリンダごとに固有に充填して内燃機関の動作状態を所期のように制御することができるようになる。本発明による方法の核心的着想は、シリンダごとの充填状態の差を補償することではなく、内燃機関の各燃焼室を意図的に異なる充填状態で充填することにある。その際、様々な充填状態を内燃機関の個々の燃焼室を充填する燃料または空気の量あるいは燃料空気混合物の組成に関連づけることができる。燃焼室の充填状態はたとえば電気機械的または電気液圧的に制御される吸気弁または排気弁を介して、あるいは噴射弁を介して、開ループ制御または閉ループ制御することができる。
【００１５】
本発明による方法を用いることで、たとえば内燃機関の個々のシリンダの遮断または直接噴射型内燃機関の動作モード変更時に発生するようなトルクの跳躍的変動を、個々の燃焼室の充填状態を適切に開ループ制御または閉ループ制御することによって回避することができる。しかも内燃機関の動作状態に依存して任意の個数のシリンダを遮断することができる。それどころか内燃機関の個々のシリンダ各々を、加わる負荷に依存して所期のように投入または遮断することさえ可能である。
【００１６】
内燃機関の定常動作中、複数の燃焼室の一部分を完全な充填状態で作動させ、複数の燃焼室のうち他の部分を部分的な充填状態でのみ作動させることができる。これにより完全な充填状態によるシリンダにおいてたとえば成層給気を実現させることができ、しかもこのことを、内燃機関により要求されるトルクゆえにすべての燃焼室の充填量が画一的であるのならすでに内燃機関全体を均質な混合気で作動させなければならないような動作点（いわゆる絞り動作）において実現することができる。これにより燃料消費を格段に低減できるようになる。
【００１７】
内燃機関の非定常的な動作において、つまり種々の動作モードが切り替えられるとき、本発明による方法によれば各燃焼室の充填状態を所期のように開ループ制御または閉ループ制御することで、内燃機関により送出されるトルクの不所望な跳躍的変動を回避することができる。この場合、動作モードとしてたとえば均質モード、成層モード、リーン成層モード、触媒加熱モード、触媒脱硫モードまたは窒素酸化物再生モードなどが考えられる。
【００１８】
つまり本発明による方法を用いることで、１つまたは複数のシリンダを遮断するときまたは内燃機関の動作モードを変更するときのトルクの跳躍的変動を回避することができる。さらに本発明による方法によって殊に定常動作中、燃料消費が低減される。
【００１９】
本発明による方法の１つの有利な実施形態によれば、燃料と空気または燃料空気混合物による燃焼室の充填状態が各燃焼室ごとに固有に求められる。燃焼室の実際充填状態について求められた値に基づき、各燃焼室の充填状態を所定の目標値に合わせて調整することができる。
【００２０】
本発明の１つの有利な実施形態によれば、充填状態が燃焼室固有の充填センサにより測定される。充填センサとしてたとえば燃焼室圧力センサを使用することができる。充填センサの出力信号は燃焼室内の実際の充填状態を表す。
【００２１】
本発明の択一的な実施形態によれば、充填状態が燃焼室固有に捕捉されたトルクからモデリングされる。この場合、実際トルクまたは目標トルクを捕捉することができる。トルクモデルに基づき実際トルクからも目標トルクからも、個々の燃焼室におけるシリンダ固有の充填状態をモデリングすることができる。逆の適用としてシリンダ固有に計算することで、要求されている目標トルクを達成するために均質な混合気で稼働させる必要のあるシリンダ数もトルクモデルから計算することができる。残りのシリンダは燃料消費に好適な成層モードのまま保持される。
【００２２】
本発明の別の有利な実施形態によればシリンダを遮断するために、遮断すべきシリンダの燃焼室充填状態が互いに時間的にずらされて低減される。
【００２３】
本発明のさらに別の有利な実施形態によれば燃焼室にダイレクトに燃料と空気が充填される直接噴射型内燃機関に関して、内燃機関の動作モード変更にあたり切り替えようとする動作モードに対し燃焼室の充填が時間的に互いにずらされて整合されるように構成されている。つまりたとえば成層モードから均質モードへ切り替えようとする場合、すべてのシリンダが同時に切り替えられるのではなく、むしろ個々のシリンダが互いに時間間隔をおいて均質モードへ切り替えられる。所定の動作モードへの充填の整合にはたとえば燃料と空気の量、噴射時点ならびに燃料空気混合物の組成が含まれる。
【００２４】
本発明のさらに別の有利な実施形態によれば直接噴射型内燃機関に関して、内燃機関により要求される目標トルクに従い所定数の燃焼室が均質モードに対応する充填状態で作動され、残りの燃焼室が成層モードに対応する充填状態で作動される。このようにして内燃機関により形成されるトルクを内燃機関に加わる負荷に個々に整合させることができるようになる。成層モードにおいて内燃機関により形成されるトルクよりも大きい負荷が内燃機関に加わったとき、従来一般的であったように内燃機関のすべてのシリンダを均質モードに切り替える必要はもはやない。そうではなくこの場合には、加わっている負荷に対応するトルクが内燃機関により依然として供給される程度の個数の内燃機関シリンダが均質モードで作動される。内燃機関の定常動作中ではこれによって燃料消費が格段に低減される。
【００２５】
格別重要なことは、本発明による方法を内燃機関制御装置用に設けられている記憶媒体として実装することである。この記憶媒体にはコンピュータプログラムが格納されており、これは計算装置たとえばマイクロプロセッサにおいて実行可能であって、本発明による方法の実施に適したものである。つまりこのような事例において本発明は記憶媒体上に格納されたプログラムにより実現され、したがて本発明による方法の実施に適したコンピュータプログラムの格納されているこの記憶媒体も同様に本発明を成すものである。記憶媒体としてたとえば電気的な記憶媒体を使用することができ、たとえばリードオンリメモリ、ランダムアクセスメモリまたはフラッシュメモリなどを利用することができる。
【００２６】
本発明はさらに、計算装置たとえばマイクロプロセッサ上で実行したときに本発明による方法の実施に適したコンピュータプログラムにも関する。ここで格別有利であるのは、このコンピュータプログラムが内燃機関制御装置用の記憶媒体上に格納されていることである。記憶媒体はたとえばリードオンリメモリ、ランダムアクセスメモリまたはフラッシュメモリとして構成されている。
【００２７】
本発明の課題に対するさらに別の解決手段として冒頭で述べた形式の内燃機関のための制御装置を前提として提案されているのは、燃料と空気または燃料空気混合物による燃焼室の充填状態が各燃焼室ごとに個別に制御装置により開ループ制御または閉ループ制御されることである。
【００２８】
さらに本発明の課題に対するさらに別の解決手段として冒頭で述べた形式の内燃機関を前提として提案されているのは、燃料と空気または燃料空気混合物による燃焼室の充填状態を各燃焼室ごとに固有に開ループ制御可能または閉ループ制御可能に構成することである。
【００２９】
図面
図面を参照しながら以下で述べる本発明の実施例の説明には本発明のその他の特徴、適用事例ならびに利点が示されている。ここで説明したり図示したりしているすべての特徴はそれ自体であるいは任意の組み合わせで本発明の対象を成しており、このことは特許請求の範囲での要約的構成やそれらの従属関係には左右されないし、文中や図中でのそれらの表現や描き方には左右されない。
【００３０】
図１は第１の有利な実施形態による本発明の内燃機関を示すブロック図、図２は第２の有利な実施形態による本発明の内燃機関を示すブロック図、図３は第１の有利な実施形態による本発明の方法を示すフローチャート、図４は１つの有利な実施形態による本発明の方法を示すフローチャート、図５は第３の有利な実施形態による本発明の方法を示すフローチャート、図６は図２による内燃機関の動作特性マップである。
【００３１】
実施例の説明
図１では自動車における本発明の内燃機関に対しその全体として参照符号１が付されている。内燃機関１においてシリンダ３内にピストン２が往復運動可能に配置されている。シリンダ３には燃焼室４が設けられており、これは殊にピストン２と吸気弁５と排気弁６とによって境界づけられている。吸気弁５には吸気管７が結合されており、排気弁６には排気管６が結合されている。１つの吸気弁５と１つの排気弁６複数の吸気弁５および／または排気弁６を設けてもよい。
【００３２】
内燃機関１はこのようなシリンダ３が複数設けられており、図１ではそれらのうち１つだけしか描かれていない。
【００３３】
吸気管７中には噴射弁９が突入しており、この噴射弁９を介して燃料を吸気管７中に噴射することができる。噴射された燃料は吸気管７内で空気と混合されて燃料空気混合物が形成され、これは吸気弁５を介して燃焼室４内に送り込まれる。吸気弁５と排気弁６の領域において燃焼室４内に点火プラグが突入しており、この点火プラグによって燃焼室４内の燃料空気混合物を着火させることができる。
【００３４】
吸気管７内には回転可能なスロットルバルブ１１が配置されており、このスロットルバルブを介して吸気管７に空気を供給することができる。供給される空気量はスロットルバルブ１１の角度に依存する。排気管８には触媒装置１２が配置されており、これは燃料燃焼により発生する排気ガスを浄化するために用いられる。
【００３５】
ピストン２は燃焼室４内の燃料燃焼により往復運動させられ、この運動が図示されていないクランクシャフトに伝達されてそれに対しトルクが加えられる。
【００３６】
センサにより測定された内燃機関１の動作量を表す入力信号１４が制御装置に供給される。たとえば制御装置１３は空気量センサ、ラムダセンサ、回転数センサなどによって接続されている。制御装置１３は出力信号１５を発生し、この出力信号によりアクチュエータもしくは調節部材を介して内燃機関１の動作特性を制御することができる。たとえば制御装置１３は噴射弁９、点火プラグ１０、スロットルバルブ１１、吸気弁５と排気弁６を操作するアクチュエータ等と接続されており、それらの制御に必要とされる信号を発生する。
【００３７】
制御装置１３によれば、たとえば内燃機関１の動作量が開ループ制御および／または閉ループ制御される。たとえば噴射弁９から吸気管７内に噴射される燃料量は、たとえば燃料消費が抑えられるようにおよび／または燃料エミッションが僅かになるよう、制御装置１３により開ループ制御および／または閉ループ制御される。この目的で制御装置１３にマイクロプロセッサ１６が設けられており、これは上述の開ループ制御および／または閉ループ制御の実施に適したプログラムを実行処理する。このプログラムは制御装置１３の記憶媒体１７たとえばフラッシュメモリなどに格納されている。
【００３８】
複数のシリンダ３を備えた内燃機関１の場合、たとえば６気筒または１２気筒の内燃機関の場合、本発明による方法（図３参照）によって内燃機関１の特定の動作状態たとえば部分負荷動作またはエンジンブレーキ動作において、可変の個数のシリンダ３を遮断することができる。
【００３９】
シリンダ３を遮断するための本発明による方法はファンクションブロック２０から始まる。ファンクションブロック２１において内燃機関１は設けられているすべてのシリンダ３を用いて稼働される。問い合わせブロック２２において、内燃機関１に加わっている負荷が内燃機関１によって生じているトルクと比較される。加わっている負荷が生じているトルクとほぼ一致するならば、再びファンクションブロック２１に向かって分岐し、引き続き内燃機関は使用可能なすべてのシリンダ３によって稼働される。
【００４０】
しかし内燃機関１に加わっている負荷が内燃機関１により生じているトルクよりも小さければファンクションブロック２３に向かって分岐し、そのブロックでは加わっている負荷に対応するトルクを生じさせるのに実際に稼働させなければならないシリンダ３の個数が求められる。シリンダ３の総数と必要とされるシリンダ３の個数との差から、遮断可能なシリンダ３の個数が得られる。ファンクションブロック２４において遮断すべきシリンダ３の１つが遮断される。この目的で、遮断すべきシリンダ３に対応する燃焼室４の充填量がゼロまで低減される。これはたとえば対応する吸気弁５を非作動状態することによって実施可能であり、その結果、燃料空気混合物がもはや燃焼室４内に入り込めなくなる。これに対する代案として、噴射弁９の適切な制御によりゼロまで低減可能である。
【００４１】
ついで問い合わせブロック２５において、遮断すべきすべてのシリンダ３がすでに遮断されてしまっているかが検査される。さらに別のシリンダ３を遮断すべきであるならば、ファンクションブロック２６を経由してファンクションブロック２４へ分岐し、そこにおいて次に遮断すべきシリンダ３が遮断される。ファンクションブロック２６においてこの方法の進行が短期間だけ遅延させられる。その結果、遮断すべきシリンダ３が互いに時間的にずらされて遮断されるようになる。これによりシリンダ３遮断時におけるトルクの跳躍的変動が回避される。
【００４２】
遮断すべきすべてのシリンダ３が遮断されてしまっているならば、ファンクションブロック２７においてシリンダ数が低減されたかたちで内燃機関１が稼働される。ファンクションブロック２８において本発明による方法が終了する。これと同じようにして付加的なシリンダ３の投入を行うこともできる。
【００４３】
当然ながら、図１で示した吸気管噴射型内燃機関１に基づき説明した図３による方法を、図２に示されている直接噴射型内燃機関１８にも適用することができる。図２に示されている内燃機関１８の場合、吸気弁５と排気弁６の領域で噴射弁９が燃焼室４内に突入している。直接噴射型内燃機関１８は多数の様々な動作モードで作動させることができる。つまり内燃機関１８を均質モード、成層モード、均質リーンモード、触媒装置１２の加熱モード、触媒装置１２の脱硫モード、窒素酸化物再生モードなどで作動させることができる。
【００４４】
均質モードの場合には吸気フェーズ中、噴射弁９から内燃機関１８の燃焼室４内にダイレクトに燃料が噴射される。これによって燃料は点火までいっそう広範囲にわたり渦流を形成し、その結果、燃焼室４内に実質的に均質な燃料空気混合物が発生することになる。この場合、発生すべきトルクは実質的にスロットルバルブ１１の位置を介して制御装置１３により設定される。均質モードの場合、内燃機関１８の動作量は、ラムダが１となるよう開ループ制御および／または閉ループ制御される。均質モードは殊に全負荷のときに使用される。
【００４５】
均質リーンモードはほぼ均質モードに相応するが、ラムダ値は１よりも小さくなるよう設定される。
【００４６】
成層モードの場合には圧縮フェーズ中、噴射弁９から内燃機関１８の燃焼室４内にダイレクトに燃料が噴射される。これによって点火プラグ１０による点火の際には燃焼室４内に均質な混合気は存在せず、燃料の層が生じる。スロットルバルブ１１は、たとえば排気ガス帰還および／またはタンク換気などの要求は別として全開され、それによって内燃機関１８は絞りが解除されて稼働される。発生すべきトルクは成層モードの場合には噴射される燃料量によってほぼ設定される。成層モードによって、内燃機関１８をたとえばアイドリング状態、部分負荷動作またはエンジンブレーキ動作で稼働させることができる。
【００４７】
内燃機関１８の上述の動作モードを行き来させることができ、つまり切り替えることができる。このような切り替えは制御装置１３によって実行される。この目的で記憶媒体１７にさらに別のプログラムが格納されており、このプログラムはマイクロプロセッサ１６において実行可能であって、内燃機関１８における動作モードの開ループ制御および／または閉ループ制御に適したものである。
【００４８】
図４には、内燃機関１８の動作モード（設定モード）を切り替えるための本発明による方法に関するフローチャートが示されている。この方法はファンクションブロック３０から始まる。ファンクションブロック３１において内燃機関１８が第１の動作モード（成層モード）で稼働される。成層モードは上述の説明のとおり僅かな負荷に対してのみ適しているので、内燃機関１に加わる負荷がもっと高いときには第２の動作モード（均質モード）に切り替えなければならない。本発明によれば、動作モード変更時のトルクの跳躍的変動を回避するため、内燃機関１８のシリンダ３がすべて同時には均質モードに切り替えられない。
【００４９】
ファンクションブロック３２においてシリンダ３の１つが均質モードに切り替えられ、これはそのシリンダが均質モードに対応する充填状態で充填されるように切り替えられる。ついで問い合わせブロック３３において、すべてのシリンダ３が均質モードに切り替えられたか否かが検査される。さらに別のシリンダ３を切り替える必要があるならば、ファンクションブロック３４を経由してファンクションブロック３２に向かって分岐し、そこにおいて次のシリンダ３が均質モードに切り替えられ、その際、このシリンダ３に対応する燃焼室４が均質モードに相応する充填状態で充填される。個々のシリンダ３が互いに時間的にずらされて切り替えられるようにする目的で、ファンクションブロック３４において本発明による方法の進行が短期間だけ遅延させされ、それによって動作モード変更時のトルクの跳躍的変化を回避することができる。均質モードから成層モードへの切り替えも、あるいは他の任意の動作モード間の切り替えも、上述の方法に従って行うことができる。
【００５０】
図５には、定常動作で内燃機関１８を動作させるための本発明による別の方法に関するフローチャートが示されている。この方法はファンクションブロック５０から始まる。ファンクションブロック５１において内燃機関１８が第１の動作モード（成層モード）で稼働される。内燃機関１にいっそう高い負荷が加わったことから、ファンクションブロック５２においてさらに高いトルクが要求される。しかしこのとき本発明によれば内燃機関１８のシリンダ３がすべてではなく、加わっているいっそう高い負荷に相応するトルクを生じさせるのに必要とされる個数のシリンダ３だけが均質モードに切り替えられる。要求されたトルクを内燃機関１８が生じさせることができるよう、ファンクションブロック５３において均質モードでの稼働に必要とされるシリンダ３の個数が求められる。
【００５１】
ファンクションブロック５４において切り替えるべきシリンダ３のうちの１つがまずはじめに均質モードに切り替えられ、その際、このシリンダ３に対応する燃焼室４が均質モードに対応する充填状態で充填される。ついで問い合わせブロック５５において、均質モードに切り替えるべきすべてのシリンダ３がすでに均質モードに切り替えられてしまっているか否かが調べられる。さらに別のシリンダ３を均質モードに切り替える必要があるならば、ファンクションブロック５６を経由して再びファンクションブロック５４に分岐し、そこにおいてさらに別のシリンダ３が均質モードに切り替えられる。ファンクションブロック５６において本発明による方法の進行が遅延させられ、その目的は切り替えられるべきシリンダ３が互いに時間的にずらされて均質モードに切り替えられるようにするためである。これにより動作モード変更中のトルクの跳躍的変動を回避することができる。
【００５２】
切り替えるべきすべてのシリンダ３が均質モードに切り替えられていれば、内燃機関１はあとで変更があるまでファンクションブロック５７において、現在生じているいわゆる拡張動作モードで稼働され、そのモードでは内燃機関１のいくつかのシリンダが均質モードで稼働され、残りのシリンダ３は成層モードで稼働される。
【００５３】
図６には、図２で示した直接噴射型内燃機関１８の動作特性マップが描かれている。この動作特性マップは回転数ｎとトルクＭを軸として示されている。拡張動作モードには参照符号４０が付されている。また、成層モードには参照符号４１が、均質モードには参照符号４２が、さらに均質リーンモードには参照符号４３が付されている。拡張動作領域４０は成層モード４１を超えて均質リーンモード４３の中まで広がっている。ファンクションブロック５８において本発明による方法が終了する。
【００５４】
図５に示されている本発明による方法によれば、いっそう高く加わるようになった負荷に対応するトルクを内燃機関１８によって確実に生じさせることができる一方、燃料を節約することもできる。その理由は、均質モードにおいて必要とされる個数のシリンダだけしか稼働されないからであり、成層モードにおいて可能なかぎり多くのシリンダ３を稼働させることができるからである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
第１の有利な実施形態による本発明の内燃機関を示すブロック図である。
【図２】
第２の有利な実施形態による本発明の内燃機関を示すブロック図である。
【図３】
第１の有利な実施形態による本発明の方法を示すフローチャートである。
【図４】
１つの有利な実施形態による本発明の方法を示すフローチャートである。
【図５】
第３の有利な実施形態による本発明の方法を示すフローチャートである。
【図６】
図２による内燃機関の動作特性マップである。
【図３】
2004509279.tif 000003
【図４】
2004509279.tif 000004
【図５】
2004509279.tif 000005
【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成14年12月20日(2002.12.20)
【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】
複数の燃焼室（４）が設けられており、各燃焼室（４）に燃料と空気または燃料空気混合物が充填され、燃焼室（４）における燃料と空気または燃料空気混合物の実際充填充填状態を各燃焼室（４）ごとに固有に求める形式の、内燃機関（１，１８）の作動方法において、
燃料と空気または燃料空気混合物による燃焼室（４）の充填状態を各燃焼室（４）ごとに固有に調整し、燃焼室（４）の実際充填状態を各燃焼室ごとに固有に燃焼室固有の充填センサにより測定することを特徴とする、内燃機関の作動方法。
【請求項２】
シリンダ（３）を遮断するため、遮断すべきシリンダ（３）における燃焼室（４）の充填状態を互いに時間的にずらして低減する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
燃焼室（４）をダイレクトに燃料と空気によって充填する形式であって、内燃機関（１８）の動作モード切り替えにあたり燃焼室（４）の充填状態を、切り替えようとする動作モードへ互いに時間的にずらして整合させる、請求項１または２記載の方法
【請求項４】
燃焼室（４）をダイレクトに燃料と空気によって充填する形式であって、内燃機関（１８）により要求されるトルクに応じて所定数の燃焼室（４）を均質モードに対応する充填状態で作動させ、残りの燃焼室（４）を成層モードに対応する充填量で作動させる、請求項１から３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
請求項１から４のいずれか１項記載の方法を実施するためにプログラミングされていて記憶媒体（１７）に格納され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６】
請求項５記載のコンピュータプログラムが格納されていることを特徴とする、内燃機関（１，１８）の開ループ制御および／または閉ループ制御装置（１３）のための電気的な記憶媒体（１７）。
【請求項７】
リードオンリーメモリ、ランダムアクセスメモリまたはフラッシュメモリとして構成されている、請求項６記載の記憶媒体（１７）。
【請求項８】
請求項１から４のいずれか１項記載の方法において用いるためにプログラミングされていることを特徴とする、内燃機関（１，１８）用の開ループ制御および／または閉ループ制御装置（１３）。
【請求項９】
請求項１から４のいずれか１項記載の方法において用いるためにプログラミングされている開ループ制御および／または閉ループ制御装置が設けられていることを特徴とする内燃機関（１，１８）たとえば自動車用の内燃機関。
【国際調査報告】
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