(57)【要約】少なくとも２つの運転モード、均質燃焼モード及び層状燃焼モードで動作する内燃機関に対する燃料調量の事前制御の誤整合を補償する方法が提案される。この方法では、均質燃焼モードにおいては混合気調整制御及び該混合気調整制御の適合を行い、複数の運転モード要求から求められる目標運転モードに依存して運転モード間の切替を行い、ここで該運転モード要求それぞれに優先順位が割り当てられており、目標運転モードを、前記運転モード要求の優先順位に依存して求め、領域依存式適合の通常スイッチオン条件の他にも、温度依存式適合のアクティブ化により均質燃焼モードに短時間切り替え、短時間のアクティブ状態期間中の温度に依存する適合量の中立値からの偏差をエラーの疑いとして評価し、エンジン制御プログラムはエラーの疑いが存在する場合には、通常のスイッチオン条件下での適合の優先順位を引き上げる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの運転モード、均質燃焼モード及び層状燃焼モードで動作する内燃機関に対する燃料調量の事前制御の誤整合を補償する方法において、
均質燃焼モードにおいては混合気調整制御及び該混合気調整制御の適合を行い、
複数の運転モード要求から求められる目標運転モードに依存して運転モード間の切替を行い、ここで該運転モード要求それぞれに優先順位が割り当てられており、
目標運転モードを、前記運転モード要求の優先順位に依存して求め、
領域依存式適合の通常スイッチオン条件の他にも、温度依存式適合のアクティブ化により均質燃焼モードに短時間切り替え、
短時間のアクティブ状態期間中の温度に依存する適合量の中立値からの偏差をエラーの疑いとして評価し、
エンジン制御プログラムはエラーの疑いが存在する場合には、通常のスイッチオン条件下での適合の優先順位を引き上げる、
事前制御の誤整合を補償する方法。
【請求項２】
短時間の混合気適合を、領域依存式適合の最低温度よりも低い温度でアクティブにする、請求項１記載の方法。
【請求項３】
領域依存式適合の最低温度は７０℃より高いかまたは７０℃である、請求項２記載の方法。
【請求項４】
短時間の混合気適合を約１０から２０秒の範囲内の時間にわたりアクティブにする、請求項１または２記載の方法。
【請求項５】
エラーが通常の領域依存式混合気適合において学習されていた場合には物理的優先度を下げて、
領域依存式混合気適合を、通常の優先度でのエンジン制御プログラムによってイネーブル化する、請求項１記載の方法。
【請求項６】
短時間の温度依存式適合の値を、自動車が停止している際にも保持し、該値を次回の始動後の初期化フェーズ中に、通常の領域依存式混合気適合の枠内において学習された値分だけ引き下げる、請求項１記載の方法。
【請求項７】
運転パラメータ依存式（領域依存式）混合気適合は乗法的及び／又は加算的に燃料調量に作用する、請求項１から６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
温度閾値以上での領域依存式適合の１つまたは複数の値を更新し、温度に依存せずに燃料調量に対して作用する、請求項１から７のいずれか１項記載の方法。
【請求項９】
エラーの疑いを形成するために、実時点の温度依存式適合係数の長時間適合係数からの偏差を形成する、請求項１から８のいずれか１項記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から９記載のうちの少なくとも１項記載の方法を実施するための電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
内燃機関の空燃比を調整制御する際に、この調整制御に事前制御を重畳させることが公知である。さらには調整操作量の特性から、変更された運転条件に対する事前制御の誤整合を補償するために、別の補正量を導出することが公知である。この補償は適合とも称される。例えばＵＳ ４ ５８４ ９８２には、内燃機関の負荷／回転数スペクトルの異なる領域において種々異なった適合量を用いる適合（領域適合）が記載されている。種々異なった適合量は様々なエラーの補償を行うというものである。原因及び効果に応じて、エラーを３つの種類に区別することができる。すなわち、ホットフィルム式空気質量測定器のエラーは乗法的に燃料調量に作用する。漏れ空気の影響は時間単位毎に加算的に作用し、噴射弁の吸気遅延を補償する際のエラーは噴射毎に加算的に作用する。
【０００２】
法規に従い排気ガスに関するエラーは車載手段によって識別されなければならず、必要に応じてエラーランプが起動されなければならない。混合気適合はエラー診断にも使用される。例えば適合の補正介入操作が大きすぎれば、このことはエラーを示唆する。
【０００３】
寿命や個体のばらつきに関して、またセンサヒータが調整されてない場合には、測定されたラムダ値は、主に層状燃焼モードにあるガソリン直噴型エンジンにおいて物理的に存在するラムダ値から偏差する。混合気適合はエラーを学習するために測定されたラムダ値を考慮するので、適合は層状燃料モードでは目的を果たせない。したがって適合にあたっては均質燃焼モードに切り替えられ、混合気適合がアクティブにされる。
【０００４】
ＤＥ １９８ ５０ ５８６から、層状燃焼モードと均質燃焼モードとの間の切替を制御するエンジン制御プログラムが公知である。
【０００５】
層状燃焼モードでは可能な限り燃費を抑えるために、エンジンは著しく層状化されたシリンダ給気と多くの過剰空気によって運転される。層状化された給気は遅めの燃料噴射によって達成され、この燃料噴射は理想的な場合には燃焼室を２つの領域に区分する。すなわち第１の領域は点火プラグ周辺に可燃性の空気燃料混合ガスを有する。この第１の領域は第２の領域によって囲まれており、この第２の領域は空気と残余ガスとからなるアイソレーション層から成る。燃費を最適化できる理由は、給気サイクルの損失が回避されるように弁が殆ど絞られない状態でエンジンを運転させるからである。層状燃焼は、負荷が比較的少ない場合には有利とされる。
【０００６】
負荷がより高い場合、出力の最適化が前面にくるとき、エンジンはシリンダの均質な充填状態で動作する。シリンダを均質に充填することは、吸気過程での早めの燃料噴射によって生じる。結果として、燃焼までに混合気を形成するための比較的長い時間を使用することができる。この運転モードでの出力を最適化できる理由は、例えば燃焼室の体積全体を燃焼可能な混合気を充填するために十分に利用するからである。
【０００７】
適合に関して複数のスイッチオン条件が存在する。
【０００８】
例えば、エンジン温度はスイッチオン温度域値に達していなければならず、ラムダセンサは作動準備状態でなければならない。さらに負荷及び回転数の実時点の値が所定の範囲内になければならない。この領域においてそれぞれが学習される。このことは例えばＵＳ ４ ５８４ ９８２から公知である。さらには均質燃焼が生じていなければならない。この公知のプログラムによれば、層状燃焼モードから均質燃焼モードへの切替は、エラーがシステムに存在するか否かに依存しない。
【０００９】
本発明は、エンジンを最適な燃費で運転することが出来る時間を拡大することを目的とする。診断のための均質燃焼への切替はガソリン直噴装置の燃費に関する利点を減少させる。何故ならば均質燃焼は層状燃焼よりも燃費が悪いからである。診断のために別個に行われる均質燃焼モードへの切替は燃料の消費を高めるので、したがってエラーが存在しない場合には不必要である。均質燃焼への切替は、排気ガスに関するエラーの発見が損なわれることなく、可能な限り回避されるべきである。
【００１０】
この効果は請求項１記載の特徴によって達成される。
【００１１】
このために詳細に、少なくとも２つの運転モード、均質燃焼モード及び層状燃焼モードにおいて動作する内燃機関に対する燃料調量の事前制御の誤適合を補償（適合）するための方法が明らかになる。この方法では、
−均質燃焼モードにおいて混合気制御及び混合気制御の適合を行い、
−複数の運転モード要求のうちの１つから算出される目標運転モードに依存して運転モード間を切り替え、各運転モード要求には優先順位が割り当てられており、
−目標運転モードの算出は運転モード要求の優先順位に依存して行い
−領域依存式適合の通常のスイッチオン条件の他にも、温度依存式適合のアクティブ化によって均質燃焼モードに短時間切り替え、
−温度依存式適合の短時間のアクティブ化期間中の適合量の中立値からの偏差をエラーの疑いとして評価し、エンジン制御プログラムはエラーの疑いが存在する際には、通常のスイッチオン条件下での領域依存式適合の優先順位を引き上げる。
【００１２】
実施形態では、短時間の混合気適合が領域依存式適合の最低温度より低い温度でアクティブにされる。
【００１３】
別の実施形態では、領域依存式適合の最低温度は７０℃より高いかまたは７０℃である。
【００１４】
別の実施形態では、短時間の混合気適合は約１０から２０秒の範囲内の時間にわたりアクティブにされる。
【００１５】
別の実施形態では、通常の領域依存式混合気適合においてエラーが学習されていたならば物理的な優先度を下げ、領域依存式混合気適合は通常の優先度でのエンジン制御プログラムによってイネーブル化される。
【００１６】
別の実施形態では、温度依存式短時間適合の値は自動車が停止している際にも保持され、次回の始動後の初期化フェーズ中に、通常の領域依存式混合気適合の枠内において学習された値だけ引き下げられる。
【００１７】
別の実施形態では、運転モード依存式（領域依存式）の混合気適合は乗法的及び／又は加算的に燃料調量に作用する。
【００１８】
別の実施形態では、温度閾値以上での領域依存式適合の１つまたは複数の値は更新され、燃料調量に対して温度に依存せず作用する。
【００１９】
別の実施形態では、エラーの疑いを形成するために、実時点の温度依存式適合係数の長時間適合係数からの偏差が形成される。
【００２０】
本発明は、上述の方法及び実施形態のうちの少なくとも１つを実施するための電子制御装置にも関する。
【００２１】
本発明の重要な構成要件は短時間の混合気適合であり、この短時間の混合気適合は適合の通常のスイッチオン条件の他にも、例えば領域依存式適合の最低温度よりも低い温度でアクティブにされる。本発明によれば短時間の混合気適合は、約１０から２０秒の範囲内の非常に短い時間の間だけアクティブにされる。エラーが存在すれば、短時間の温度依存式適合の補正量は中立値から偏差する。
【００２２】
本発明によれば、偏差は運転モード制御プログラムの枠内においては通常の混合気適合の優先度を引き上げる。そのときに混合気適合の始動条件が充足されているならば、通常の混合気適合が比較的迅速に開始される。
【００２３】
エラーが通常の領域依存式混合気適合において学習されるならば、物理的な優先度は下げられ、したがって領域依存式混合気適合が通常の優先度でのエンジン制御プログラムによってイネーブル化される場合にのみ始動する。
【００２４】
温度依存式の短時間適合は自動車が停止している際にも値を保持し、また次回の始動時に再び適合されていない状態においては誤りであるので、この温度依存式の短時間適合は次の始動後の初期化フェーズ中に、通常の領域依存式混合気適合の枠内において学習された値だけ引き下げられる。
【００２５】
このことは、適合されていない状態においても即座に通常の適合の物理的優先度を高めるという利点を有する。
【００２６】
温度依存式適合は通常の状態においては３から４％しか補正しないであろうから、積分器の最大値は学習されたエラーに依存して下方または上方に補正され、したがって例えば２０％まで学習されたエラーの場合には、さらに５％だけ補正が可能である。
【００２７】
本発明により以下の利点が生じる。
【００２８】
エラーのない状態においては、大きな時間間隔でしか均質燃焼モードへの切替は行われない。エンジンが冷たいときにエラーがある状態では、先ず非常に短い時間間隔で、次いで長い時間間隔をおいて均質燃焼モードに切り替えられる。短い時間間隔での切替は、始動後のエラーが学習されていない場合に繰り返される。エラーが学習されると再び長い時間間隔をおいて均質燃焼モードで運転される。本発明による方法では、非常に短い時間だけしか燃費の良くない均質燃焼モードに切り替えられず、エラーの疑いが存在する場合には温度依存式混合気適合が即座にアクティブにされる。エラーがシステムに存在しなければ、混合気適合は殆どアクティブにならず、したがってエンジンは最適な燃費で層状燃焼モードにおいて走行することができる時間が延長される。
【００２９】
以下本発明の実施例を図面に基づき説明する。ここで図１は本発明の技術的周辺環境を示す。図２は、図１からの信号を基礎とする燃料調量信号の形成方法を示す。図３は、本発明で使用される温度に依存する適合量の形成方式を示す。図４は、本発明の実施例を関数ブロックの形式で表す。
【００３０】
図１における参照番号１は、吸気管２、排気管３、燃料調量手段４、エンジンの運転パラメータ用のセンサ５から８及び制御装置９を備えた内燃機関を表す。燃料調量手段４は、例えば内燃機関の燃焼室にガソリンを直接噴射する噴射弁の装置から成る。
【００３１】
センサ５は制御装置にエンジンによって吸入された空気質量ｍｌに関する信号を供給する。センサ６はエンジン回転数ｎを供給する。センサ７はエンジン温度Ｔを供給し、センサ８はエンジンの排気ガス組成に関する信号Ｕｓを供給する。これらの信号及び必要に応じてエンジンのさらなる運転パラメータに関する別の信号から、制御装置はその他の調整量の他にエンジンの所望の特性、殊に所望の排気ガス組成が生じるように、燃料調量手段４を駆動制御するための燃料調量信号ｔｉを形成する。
【００３２】
図２は燃料調量信号の形成方法を示している。ブロック２．１は特性マップを表す。この特性マップは回転数ｎ及び相対的な空気充填量ｒｌによってアドレッシングされ、燃料調量信号を形成するための事前制御値ｒｋがファイルされている。相対的な空気充填量ｒｌは燃焼室での空気の最大充填量に関連づけられているので、いわば燃焼室またはシリンダ最大充填量の分数部分を表す。この相対的な充填量ｒｌは実質的には信号ｍｌより形成される。ｒｋは空気質量ｒｌに割り当てられた燃料量に相応する。
【００３３】
ブロック２．２は公知の乗法的ラムダ制御介入操作手段を示す。燃料量の空気量に対する誤整合は排気ガスセンサの信号Ｕｓに反映される。この信号から制御器２．３は調整操作量ｆｒを形成し、この調整操作量ｆｒは介入操作手段２．２を介して誤適応を低減させる。
【００３４】
そのように補正された信号からブロック２．４において既に調量信号、例えば噴射弁に対する駆動制御パルス幅を形成することができる。したがってブロック２．４では燃料圧力、噴射弁の幾何形状などを考慮して、相対的且つ補正された燃料量を実制御信号に換算する。
【００３５】
ブロック２．５から２．９は、運転パラメータに依存する公知の混合気適合を表し、この混合気適合は乗法的及び／又は加算的に機能することができる。円２．９でこれら３つの可能性を表しているのである。スイッチ２．５は手段２．６によって開かれるかまたは閉じられ、この手段２．６には温度Ｔ、空気質量ｍｌ及び回転数ｎのような内燃機関の運転パラメータが供給される。したがってスイッチ２．５と接続された手段２．６は、記述した３つの適合方式を運転パラメータ領域に依存してアクティブにすることができる。
【００３６】
燃料調量信号形成に対する適合介入量ｆｒａの形成はブロック２．７及び２．８により示されている。つまりブロック２．７はスイッチ２．５が閉じているときに、調整操作量ｆｒの平均値ｆｒｍを形成する。平均値ｆｒｍの中立値１からの偏差は、ブロック２．８によって適合介入量ｆｒａに引き継がれる。例えば調整操作量ｆｒが事前制御の誤整合によってまず１．０５になったとする。値１からの偏差０．０５は、ブロック２．８によって適合介入量の値ｆｒａに引き継がれる。ｆｒａ介入量が乗法的である場合には、ｆｒａはｆｒが再び１になるように１．０５になる。
【００３７】
したがって適合は、事前制御の誤整合を動作点が変化する度に新たに調整する必要がないよう考慮する。適合量ｆｒａをこのように整合することは、内燃機関の温度が高いとき、例えば冷却水の温度が７０℃以上であってスイッチ２．５が閉じられている場合に行われる。すなわち一度整合されれば、スイッチ２．５が開いている場合であってもｆｒａは燃料調量信号の形成に作用する。
【００３８】
この公知の適合は、本発明の枠内では結合点２．１０において作用する別の補正値ｆｒａｔによって補足される。
【００３９】
ｆｒａｔの形成方式の実施例が図３に図示されている。ブロック３．１は平均調整操作量ｆｒｍの値１からの偏差を積分器ブロック３．２に供給する。ブロック３．３はＴＭＮ＜Ｔ＜ＴＭＸからなる区間の比較的低いエンジン温度Ｔに対して積分器をアクティブにする。下側の区間限界値としてのＴＭＮを例えば２０°とすることができる。上側の区間限界値としてのＴＭＸは、従来の適合がスイッチ２．５を閉じることによってアクティブにされる温度に相応させることができる。この温度の典型的な値は７０℃である。
【００４０】
積分器の出力値は値ｆｒａｋとして、エンジンが比較的冷たいときでの誤適応に対する量を供給する。
【００４１】
この値は、エンジンが冷たいときに燃料調量信号を形成する際に考慮される。この際に高温時において、エンジンが温まっているときでの公知の適合との差異は生じない。
【００４２】
このことは例えばブロック３．４から３．６及び２．１０によって達成される。
【００４３】
この関係において重要なことは、第一に積分器の出力値ｆｒａｋと温度に依存する量ｆｔｋとの結合である。例においてｆｔｋは、０と１の間で乗法的に変化する補正値を表す。値０はエンジンが温まっている場合、すなわちＴ＞ＴＭＸの場合に生じる。このような場合ではブロック３．７における最小値選択部は値ＴＭＸを供給する。ブロック３．８においてはＴＭＸとＴＭＸの差として、ブロック３．９におけるカウンタとしての商形成部に供給される値０が生じる。ブロック３．８は相応に、温度に依存する量ｆｔｋの量に対する値０を供給する。この値ｆｔｋ＝０に、ブロック３．６において値１が加算される。したがって合計ｆｒａｔは値１を有し、ブロック２．１０における乗法的な結合の場合には、エンジンが温まっている時の燃料調量信号形成は変化しない。換言すれば、エンジンが温まっている場合にはｆｔｋは最大限に弱められｆｒａｋに作用する。エンジンが冷たく、例えばＴ＝０℃の場合には、最小値選択部は値０を供給し、後続の商形成部は値１を供給する。ｆｔｋはこの場合中立であって、最小限に弱められるかないし弱められずにｆｒａｋに作用する。このような場合に対してブロック３．６における値１の加算を補償するために、ブロック３．４において値１の減算が行われる。したがってエンジンが冷たい場合（Ｔ＝０）、ｆｒａｋは（ｆｒａｋ−１）＊１＋１＝ｆｒａｋとして変化せずに、したがって弱められずに燃料調量信号の形成に作用する。換言すれば、別の適合的な（温度に依存する）補正はエンジンが冷たい場合にのみ作用する。説明した極値間において補正値は絶えず変化する。
【００４４】
特性マップ３．１０は、ｄｒｌ及びｎに対する値に依存する積分器３．２での積分速度に対する値Ｋを供給する。例えばＫはｄｒｌが大きくなればなるほど一層小さくなる。ｄｒｌは吸入された空気量の変化量であって、例えば運転モードの状態が移行する際には殊に大きいものである。このやり方では、運転モードの状態の移行時での誤整合は弱められた形でしか適合に影響しない。
【００４５】
エンジン温度は変化しかつ積分器において学習される値ｆｒａｋは温度に依存するものではないので、ｆｒｍの値１からの偏差は係数ｆｔｋと乗算される。
【００４６】
図４は本発明の実施例を機能ブロックとして表す。
【００４７】
ブロック４．１は、図３に図示した量ｆｒａｔ及びｆｒａｋを形成するためのものである。エラーの疑いを形成するために、温度依存式混合気適合の領域においては、先ず長時間適合係数ｆｒａｔｉａが形成される（ブロック４．２）。これはいわば冷態時の適合係数ｆｒａｋの成分であり、この係数ｆｒａｋはエンジンが冷たい場合に常に生じる。温度依存式適合時にエラーがない状態において常に同様の値、例えば２．５％の値が生じるならば、この値はいかなる場合にも同様にエラーが無いことを示す。この常に生じる値は制御装置に記憶される。
【００４８】
さらにエラーの疑いを形成するために、実時点の温度依存式適合係数ｆｒａｋの長時間適合係数ｆｒａｔｉａからの偏差が形成される。すなわち、
ｄｆｒａｔ＝｜（ｆｒａｋ−ｆｒａｔｉａ）｜
差値形成及び絶対値形成はブロック４．３及び４．４によって行われる。引き続きｄｆｒａｔとエラーの疑いに対する閾値ＦＶＬＲＡＳとの比較が行われる（ブロック４．５）。この閾値を上回ると、条件Ｂ−ｆｖｌｒａがブロック４．６においてフリップフロップを介して設定される。エラーの疑いは、エンジンが温まっている時に行われる通常の適合に対する高度の優先度に相応する。基礎とするエラーの疑いを設定することにより、短時間の温度依存式適合の枠内において生じた高度の優先度に基づいて、引き続き通常の混合気適合に対する他のスイッチオン条件が充足されるのと同時に、迅速に均質燃焼モードへ切り替えられ、通常の混合気適合がアクティブにされる（ブロック４．７）。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の技術的周辺環境である。
【図２】
図１からの信号を基礎とする燃料調量信号の形成方法である。
【図３】
本発明で使用される温度に依存する適合量の形成方式である。
【図４】
本発明の実施例を機能ブロックの形式で表したものである。
【図４】
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【国際公開パンフレット】
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2004507656.tif 000012
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【国際調査報告】
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2004507656.tif 000027
2004507656.tif 000028
2004507656.tif 000029
2004507656.tif 000030
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