(57)【要約】【課題】内燃機関の比較的長い惰行過程の後においても、触媒が排ガスをできるだけ最適に浄化することが可能な内燃機関の運転方法およびその制御装置を提供する。【解決手段】空気および燃料が燃焼室（４）に供給され、且つ排ガスが燃焼室（４）に循環される、特に自動車の内燃機関（１）の運転方法において、内燃機関（１）の惰性運転において、排ガスが燃焼室（４）に循環される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気および燃料が燃焼室（４）に供給され、且つ排ガスが燃焼室（４）に循環される、特に自動車の内燃機関（１）の運転方法において、
内燃機関（１）の惰性運転において、排ガスが燃焼室（４）に循環されることを特徴とする、特に自動車の内燃機関（１）の運転方法。
【請求項２】
前記惰性運転において、より少ない空気が燃焼室（４）に供給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】
前記惰性運転において、内燃機関（１）の回転速度がアイドル回転速度より大きい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】
前記惰性運転において、内燃機関（１）が、特に自動車の駆動車輪と力伝達可能に結合されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の運転方法。
【請求項５】
前記惰性運転において、内燃機関（１）の燃焼室（４）に燃料が供給されないことを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の運転方法。
【請求項６】
内燃機関（１）が前記惰性運転にあるかどうかが検査される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】
内燃機関（１）の触媒（１２）の温度が触媒（１２）の作動範囲の下限温度より小さいかどうかが検査されることを特徴とする請求項６に記載の運転方法。
【請求項８】
前記惰性運転が存在するとき、および触媒（１２）の温度が前記下限温度より小さいときにおいてのみ、前記排ガスが循環されることを特徴とする請求項６または７に記載の運転方法。
【請求項９】
前記惰性運転が存在するとき、および触媒（１２）の温度が前記下限温度より小さいときにおいてのみ、前記空気が供給されないことを特徴とする請求項８に記載の運転方法。
【請求項１０】
コンピュータ上で実行されるとき、請求項１ないし９のいずれかに記載の運転方法を実行するの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１１】
メモリ、特にフラッシュ・メモリに記憶されていることを特徴とする請求項１０に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項１２】
空気および燃料を燃焼室（４）に供給可能であり、且つ排ガスを内燃機関（１）の燃焼室（４）に循環可能である、特に自動車の内燃機関（１）の制御装置（１８）において、
内燃機関（１）の惰性運転において、排ガスを燃焼室（４）に循環可能であることを特徴とする、特に自動車の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
空気および燃料を燃焼室（４）に供給可能であり、排ガスを燃焼室（４）に循環可能であり、且つ内燃機関（１）を操作および／または制御するために制御装置（１８）を備えた、特に自動車の内燃機関（１）において、
内燃機関（１）の惰性運転において、制御装置（１８）により、排ガスを燃焼室（４）に循環可能であることを特徴とする、特に自動車の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、空気および燃料が燃焼室に供給され、且つ排ガスが燃焼室に循環される、特に自動車の内燃機関の運転方法に関するものである。本発明は、同様に、対応する内燃機関並びにこのような内燃機関の制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
このような方法、このような内燃機関およびこのような制御装置は、きわめて一般的に、排ガス循環を有する内燃機関から既知であり、例えばそれぞれ排ガス循環を有する、いわゆるガソリン直接噴射から、またはいわゆるディーゼル直接噴射から、またはいわゆる吸気管噴射からも既知である。
【０００３】
燃料の燃焼において発生する有害物質を浄化するために、この内燃機関においては触媒が設けられ、いわゆる三元触媒またはＮＯｘ吸蔵触媒または酸化触媒が設けられている。これらの触媒は、最適運転のために、所定の温度、例えば約３００℃を必要とする。
【０００４】
内燃機関の可能な運転方式はいわゆる惰行運転であり、これはむしろ惰性運転と呼ばれ、その理由は、惰性運転においては、内燃機関はトルクを発生せず、内燃機関は走行する自動車により駆動されるからである。惰性運転においては、内燃機関の回転速度はアイドル回転速度より大きいが、内燃機関の燃焼室には燃料が供給されない。
【０００５】
惰行過程が時間的に比較的長い場合、触媒が徐々に冷却し且つこのときその作動範囲を離れる可能性が存在する。これは、惰性運転においては燃料の燃焼が行われないので、新しい高温の排ガスが発生しないことから生じる。しかしながら、触媒が冷却した結果、惰行過程後のエンジン運転において、排ガスは、最初のうちはもはや最適に浄化されないことになる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
内燃機関の比較的長い惰行過程の後においても、触媒が排ガスをできるだけ最適に浄化することが可能な方法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、冒頭記載のタイプの方法において、本発明により、内燃機関の惰性運転において、排ガスが燃焼室に循環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および制御装置において、この課題は、本発明により、それに対応して解決される。
【発明の効果】
【０００８】
惰性運転の間における排ガス循環により、高温の排ガスは完全に内燃機関を離れず、少なくとも一部が内燃機関内において循環を形成することになる。したがって、惰性運転においては燃料の燃焼が行われないので新しい高温の排ガスは発生しないが、内燃機関内の排ガス温度はきわめて緩やかに低下するにすぎない。したがって、触媒の温度はそのままに保持され、且つ触媒は冷却しないか、または少なくともそれほど急速には冷却することはない。
【０００９】
本発明の有利な変更態様において、惰性運転において、より少ない空気が燃焼室に供給される。したがって、特に排ガスの温度を低下させることになる低温のフレッシュ・エアが内燃機関の燃焼室内に到達することが回避される。これにより、存在する排ガスの温度が少なくともその間は低下することがないので、触媒が冷却することはない。場合により、惰性運転においては、燃焼室に空気がもはや供給されなくてもよい。
【００１０】
惰性運転において、内燃機関の回転速度はアイドル回転速度より大きい。さらに、惰性運転において、内燃機関が、特に自動車の駆動車輪と力伝達可能に結合されている。同様に、惰性運転において、内燃機関の燃焼室に燃料が供給されない。
【００１１】
内燃機関が惰性運転にあるかどうか、および／または内燃機関の触媒の温度が触媒の作動範囲の下限温度より小さいかどうかが検査されるとき、それは特に有利である。
同様に、惰性運転が存在するとき、および触媒の温度が下限温度より小さいときにおいてのみ、排ガスが循環されるとき、それは特に有利である。それに対応して、惰性運転が存在するとき、および触媒の温度が下限温度より小さいときにおいてのみ、空気が供給されないとき、それは特に有利である。
【００１２】
本発明による方法の実行が、内燃機関の制御装置に対して設けられているコンピュータ・プログラムの形で行われることが特に重要である。コンピュータ・プログラムは、制御装置のコンピュータ上で実行可能であり、且つ本発明による方法を実行するために適している。即ち、この場合、本発明はコンピュータ・プログラムにより実行されるので、このコンピュータ・プログラムは、コンピュータ・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示している。コンピュータ・プログラムは特にフラッシュ・メモリに記憶可能である。コンピュータとして、特にマイクロ・プロセッサを使用可能である。
【００１３】
本発明のその他の特徴、適用可能性および利点が、図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ているすべての特徴は、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、このとき、特許請求の範囲内のそれらの要約またはそれらの引用並びに明細書ないし図面におけるそれらの形式ないし図示とは無関係である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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がシリンダ３内で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、吸気弁５および排気弁６により囲まれている。吸気管７が吸気弁５と結合され、排気管８が排気弁６と結合されている。
【００１５】
吸気弁５および排気弁６の範囲内で、噴射弁９および点火プラグ１０が燃焼室４内に突出している。噴射弁９を介して燃料を燃焼室４内に噴射可能である。点火プラグ１０により燃焼室４内の燃料を点火可能である。
【００１６】
吸気管７内に旋回可能な絞り弁１１が設けられ、絞り弁１１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１１の角度位置の関数である。排気管８内に触媒１２が設けられ、触媒１２は燃料の燃焼により発生した排ガスの浄化を行う。
【００１７】
排気管８から吸気管７に排ガス循環配管１３が戻っている。排ガス循環配管１３内に排ガス循環弁１４が設けられ、排ガス循環弁１４により、吸気管７に戻される排ガス量を調節することができる。排ガス循環配管１３および排ガス循環弁１４は、いわゆる排ガス循環を形成する。
【００１８】
燃焼室４内の燃料の燃焼によりピストン２に往復運動が与えられ、この往復運動は、図示されていないクランク軸に伝達され且つクランク軸にトルクを与える。
制御装置１８に、センサにより測定された内燃機関１の運転変数を示す入力信号１９が供給される。例えば、制御装置１８は、空気質量流量センサ、λセンサ、回転速度センサ等と結合されている。さらに、制御装置１８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る加速ペダルの位置、したがって要求トルクを与える信号を発生する。制御装置１８は、アクチュエータないし調節装置を介して内燃機関１の特性を調節可能な出力信号２０を発生する。例えば、制御装置１８は、噴射弁９、点火プラグ１０および絞り弁１１等と結合され且つこれらを操作するために必要な信号を発生する。
【００１９】
特に、制御装置１８は、内燃機関１の運転変数を操作および／または制御するように設計されている。例えば、噴射弁９により燃焼室４内に噴射される燃料質量は、制御装置１８により特に少ない燃料消費量および／または少ない有害物質発生を考慮して操作および／または制御される。このために、制御装置１８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、特にフラッシュ・メモリに、上記の操作および／または制御を実行するために適したプログラムを記憶している。
【００２０】
図１の内燃機関１は多数の運転方式で運転することができる。即ち、内燃機関１を、均質燃焼運転、成層燃焼運転、均質リーン燃焼運転、均質ベース・チャージを伴う成層燃焼運転等で運転することが可能である。
【００２１】
均質燃焼運転においては、吸気行程の間に、燃料は噴射弁９により直接内燃機関１の燃焼室４内に噴射される。これにより、燃料は点火に至るまでさらに旋回されるので、燃焼室４内にほぼ均質な燃料／空気混合物が発生する。この場合、発生されるべきトルクは、本質的に絞り弁１１の位置を介して制御装置１８により調節される。均質燃焼運転においては、λ＝１ となるように内燃機関１の運転変数が操作および／または制御される。均質燃焼運転は、特に全負荷において使用される。
【００２２】
均質リーン燃焼運転はほぼ均質燃焼に対応するが、λは１より大きい値に調節される。
成層燃焼運転においては、圧縮行程の間に、燃料は噴射弁９により直接内燃機関１の燃焼室４内にしかもできるだけ点火プラグ１０の範囲内に噴射される。したがって、点火プラグ１０により点火するとき、燃焼室４内には均質な混合物が存在せず、燃料の層が存在する。絞り弁１１は、例えば排ガス循環の要求は別として、全開にすることができ、したがって、内燃機関１は絞りなしに運転することができる。成層燃焼運転においては、発生されるべきトルクは、常に燃料質量により調節される。内燃機関１は、特にアイドル運転および部分負荷において、成層燃焼運転により運転することができる。
【００２３】
内燃機関１の運転変数の関数として、内燃機関１の上記運転方式間で交互に切換を行うことができる。このような切換は制御装置１８により行われる。このために、制御装置１８内に運転方式特性曲線群が存在し、この運転方式特性曲線群内に、内燃機関１の各運転点に対して関連の運転方式が記憶されている。
【００２４】
他の運転方式として、内燃機関１は、惰行運転またはむしろ惰性運転において運転されてもよい。この惰性運転は、加速ペダルが操作された状態にないとき、内燃機関１がアイドリングにないとき、燃料が内燃機関１の燃焼室４内に噴射されないとき、および内燃機関１が結合されているとき、即ちピストン２が本質的に自動車の駆動車輪と力伝達可能に結合されているときに存在する。
【００２５】
惰性運転は、例えば自動車が下り坂道を走行するときに存在する。この場合、結合されている内燃機関１は、下り坂道を走行する自動車により、ドライバが加速ペダルを操作することなく、および内燃機関１内に燃料が噴射されることなく、継続して駆動される。
【００２６】
惰性運転においては、特に惰行過程が比較的長い場合、触媒１２は徐々に冷却する。これは、惰性運転の間、したがって高温の排ガスが発生していない間、内燃機関１の燃焼室４内において燃焼が行われない結果である。
【００２７】
触媒は、温度の関数としての、最適に作動する作動範囲を有している。触媒１２が、例えばＮＯｘ吸蔵触媒である場合、この作動範囲は約２５０℃−４５０℃にある。酸化触媒においては、この温度は約３００℃以上に存在する。
【００２８】
惰性運転における触媒１２の冷却により、触媒１２の温度はきわめて低くなるので、触媒１２の作動範囲を離れることがあり得る。これは以下に記載の方法により回避される。
図２に、惰性運転において触媒１２の冷却が回避される方法が示されている。この方法は制御装置１８により実行される。
【００２９】
図２のステップ２６において、内燃機関１が惰性運転にあるかどうかが検査される。このために、内燃機関１の複数の運転変数、特に加速ペダル位置、内燃機関１の回転速度、燃焼室内に噴射される燃料質量等が問い合わされてもよい。
【００３０】
ステップ２６において惰性運転が存在しないことが検出された場合、この方法は終了される。次に所定の時間の経過後に改めてプログラムが実行されてもよい。
ステップ２６において惰性運転が検出された場合、それに続くステップ２７において、触媒１２の温度がその作動範囲内にあるかどうかが検査される。これは、触媒１２の温度を測定する温度センサにより行われてもよい。同様に、触媒１２の温度は、モデル化によりシミュレートされ且つこのようにして測定されてもよい。さらに、触媒１２の作動範囲は、１つまたは複数のしきい値により設定されてもよく、触媒１２の温度はそれらと比較される。触媒１２の作動範囲の下限温度は、例えばこの下限温度より僅かに大きいしきい値に割り当てられていてもよく、これにより、触媒１２の温度が作動範囲を離れる前に、図２の方法が既に開始されることになる。
【００３１】
触媒１２の温度がその作動範囲内にある場合、この方法は終了される。次に、この方法は、所定の時間の経過後に改めて実行されてもよい。
しかしながら、触媒１２がもはやその作動範囲内にないことが検出された場合、これは、触媒１２が既に冷却していること、または触媒１２の温度が触媒１２の作動範囲を離れる直前にあることを意味する。
【００３２】
次に、それに続くステップ２８において、排ガス循環弁１４が開かれ、しかも特に全開される。さらに、それに続くステップ２９において、絞り弁１１がさらに閉じられる。
絞り弁１１がさらに閉じられることにより、きわめて少ない低温フレッシュ・エアが内燃機関１に、したがって触媒１２に供給されることになる。さらに、排ガス循環弁１４が開かれることにより、内燃機関１の内部において高温の排ガスが循環される。しかも高温の排ガスは、少なくとも一部が排ガス循環を介して吸気管７内に循環され、これにより吸気管７から燃焼室４を介して再び排気管８内に到達する。即ち、高温の排ガスの一部のみが内燃機関１を離れるにすぎない。
【００３３】
低温フレッシュ・エアの低減により、並びに高温の排ガスの上記循環により、排気管８内の排ガス温度は低下しないか、または少なくともそれほど急速には低下しないことになる。したがって、これは、触媒１２の温度が低下しないか、または少なくともきわめて徐々に低下するにすぎないことと同じ意味である。したがって、触媒１２の冷却が回避される。特に、触媒１２の温度が触媒１２の作動範囲を離れることが回避される。
【００３４】
惰性運転が終了したとき直ちに、および／または触媒１２の温度が再び希望の作動範囲内に入ったとき直ちに、この方法は終了される。絞り弁１１および排ガス循環弁１４は、再び内燃機関のそれぞれの運転状態に対応して、即ち均質燃焼運転または成層燃焼運転等の関数として作動される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】図１は本発明による内燃機関の一実施態様の略ブロック回路図を示す。
【図２】図２は図１の内燃機関の本発明による運転方法の一実施態様の略ブロック回路図を示す。
【国際公開パンフレット】
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2004523691.tif 000004
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2004523691.tif 000018
2004523691.tif 000019
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【手続補正書】
【提出日】平成15年10月20日(2003.10.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気および燃料が燃焼室（４）に供給され、且つ排ガスが燃焼室（４）に循環される自動車の内燃機関（１）の運転方法において、
内燃機関（１）の惰性運転において、排ガスが燃焼室（４）に循環されること、および
前記惰性運転において、燃焼室（４）に供給される空気が低減されること、
を特徴とする自動車の内燃機関の運転方法。
【請求項２】
前記惰性運転において、内燃機関（１）の回転速度が、アイドル回転速度より大きいことを特徴とする請求項１に記載の運転方法。
【請求項３】
前記惰性運転において、内燃機関（１）が、自動車の駆動車輪と力伝達可能に結合されてい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】
前記惰性運転において、内燃機関（１）の燃焼室（４）に燃料が供給されないことを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の運転方法。
【請求項５】
内燃機関（１）が前記惰性運転にあるかどうかが検査されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の運転方法。
【請求項６】
内燃機関（１）の触媒（１２）の温度が、触媒（１２）の作動範囲の下限温度より小さいかどうかが検査されることを特徴とする請求項５に記載の運転方法。
【請求項７】
前記惰性運転が存在するとき、および触媒（１２）の温度が前記下限温度より小さいときにおいてのみ、前記排ガスが循環されることを特徴とする請求項５または６に記載の運転方法。
【請求項８】
前記惰性運転が存在するとき、および触媒（１２）の温度が前記下限温度より小さいときにおいてのみ、燃焼室（４）に供給される空気が低減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】
請求項１ないし８のいずれかに記載の運転方法において使用するためのコンピュータ・プログラム。
【請求項１０】
メモリ、特にフラッシュ・メモリに記憶されていることを特徴とする請求項９に記載のコンピュータ・プログラム。
【請求項１１】
請求項１ないし８のいずれかに記載の運転方法において使用するためのコンピュータ・プログラムを有する、自動車の内燃機関（１）の制御装置（１８）。
【請求項１２】
請求項１ないし８のいずれかに記載の運転方法において使用するためのコンピュータ・プログラムを有する制御装置（１８）を備えた自動車の内燃機関（１）。
【国際調査報告】
2004523691.tif 000021
2004523691.tif 000022
2004523691.tif 000023
2004523691.tif 000024
2004523691.tif 000025
2004523691.tif 000026