(57)【要約】本発明は、少なくとも２つの異なる運転モード、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整合を補償するための方法に関する。この際、均質燃焼モードにおいては、混合気調整制御及び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、運転モード要求の優先順位に依存して求め、適合の物理的優先度を種々の時間ラスタにおいて高く設定し、均質燃焼モードへの切替を要求する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの異なる運転モード、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整合を補償するための方法であって、
均質燃焼モードにおいては、混合気調整制御及び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、運転モード要求の優先順位に依存して求め、
適合の物理的優先度を種々の時間ラスタにおいて高く設定し、均質燃焼モードへの切替を要求する、誤整合を補償するための方法。
【請求項２】
時間ラスタはエラーまたはエラーの疑いがあるか否かに依存する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
エンジン制御プログラムは、例えばフェーズ決定部として作用するプログラムモジュール、基本適合要求部ＧＡ＿Ａｎｆｏｒｄｅｒｅｒとして作用するプログラムモジュール、基本適合停止部ＧＡ＿Ｓｔｏｐとして作用するプログラムモジュールを有する、請求項１記載の方法。
【請求項４】
プログラムモジュール、混合気適合要求部（ＧＡ＿Ａｎｆｏｒｄｅｒｅｒ）は、活性炭フィルタの吸着が少ない場合に、混合気適合の他のスイッチオン条件が充足されていれば、１分よりも短い時間ＴＧＡＰＡにわたり混合気適合（ＧＡ）を要求する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
プログラムモジュール、混合気適合停止部（ＧＡ＿Ｓｔｏｐ）は、活性炭フィルタに燃料が多く吸着し、且つ混合気適合が停止している場合には、フェーズ決定部による混合気適合要求を禁止する、請求項３記載の方法。
【請求項６】
プログラムモジュール、フェーズ決定部が、混合気適合の物理的な優先度を種々の時間ラスタにおいて高く設定し、このようにして均質燃焼モードへの切替を要求する、請求項３記載の方法。
【請求項７】
前記時間ラスタは、制御装置にエラーが既知であるか、またはエラーの疑いが存在するか否かに依存する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
請求項１から７記載のうちの少なくとも１つ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、変化し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燃焼可能な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ポテンシャルは、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。この範囲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、混合気適合は一定の時間領域においてアクティブにされる。
【０００９】
ここで他の制御関数、例えばタンク換気の制御と目的がコンフリクトする可能性がある。このタンク換気は活性炭フィルタの吸着が多い場合にアクティブになるようになっている。さらには、活性炭フィルタの吸着が少なく、且つ適合が完全には終了していない場合には混合気適合をアクティブにすることは好ましい。
【００１０】
この背景から本発明は、エンジンが最適な燃費で層状燃焼モードにおいて運転できる時間領域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。
【００１１】
この効果は請求項１記載の特徴によって達成される。
【００１２】
詳細には以下のステップが実施される。すなわち、少なくとも２つの異なる運転モード、均質燃焼モードと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整合を補償するために、
−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う。
【００１３】
ここで適合の物理的優先度は種々の時間ラスタにおいて高く設定され、したがって均質燃焼モードへの切替が要求される。
【００１４】
これに関し混合気適合のための均質燃焼モードに対する要求は、法的要求を満たすように最適化される。
【００１５】
別の実施形態では、時間ラスタはエラーまたはエラーの疑いが存在するか否かに依存する。
【００１６】
別の実施形態では、エンジン制御プログラムは例えば、フェーズ決定部として機能するプログラムモジュール、基本適合要求部ＧＡ＿Ａｎｆｏｒｄｅｒｅｒとして機能するプログラムモジュール、基本適合停止部ＧＡ＿Ｓｔｏｐとして機能するプログラムモジュール、最終決定部として機能するプログラムモジュールを有する。
【００１７】
別の実施形態では、混合気適合の他のスイッチオン条件を充足している場合に、プログラムモジュール混合気適合要求部（ＧＡ＿Ａｎｆｏｒｄｅｒｅｒ）は、活性炭フィルタの吸着が少なければ１分よりも短い時間ＴＧＡＰＡにわたり混合気適合（ＧＡ）を要求する。
【００１８】
別の実施形態では、プログラムモジュール、混合気適合停止部（ＧＡ＿Ｓｔｏｐ）は、活性炭フィルタに燃料が多く吸着しており、且つ混合気適合が終了している場合には、混合気適合の要求をフェーズ決定部によって禁止する。
【００１９】
別の実施形態では、プログラムモジュール、フェーズ決定部は混合気適合の物理的な優先度を種々の時間ラスタにおいて高く設定し、したがって均質燃焼モードへの切替を要求する。
【００２０】
別の実施形態では、この時間ラスタは制御装置にエラーが既知であるかまたはエラーの疑いが存在するか否かに依存している。
【００２１】
本発明は、上述の方法及び実施形態の内の少なくとも１つを実施するための電子制御装置にも関する。
【００２２】
自動車の通常の日常運転では、均質燃料モードへの切替は混合気適合がアクティブにもなるときにのみ要求される。システムにエラーが存在しないときには、混合気適合は所定の時間間隔をおいてのみアクティブになる。このことは時間的な平均において、自動車が燃費の良い層状燃焼モードにおいて動作することができる時間間隔を拡大することを可能にする。
【００２３】
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はモード切替の実施例を概略的に示している。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
図３は運転モード切替の実施例を概略的に示したものである。
【００３３】
エンジン制御プログラムは、殊にフェーズ決定部と称すプログラムモジュール、基本適合要求部ＧＡ＿Ａｎｆｏｒｄｅｒｅｒと称すプログラムモジュール、基本適合停止部ＧＡ＿Ｓｔｏｐと称すプログラムモジュール及び最終決定部と称すプログラムモジュールを有する。このことは図３ａに示されている。
【００３４】
プログラムモジュール、フェーズ決定部は、種々の時間ラスタで混合気適合の物理的優先度を高く設定し、したがって均質燃焼への切替を要求する。このことは図３ｂに具体的に示されている。
【００３５】
これらの時間ラスタは、制御装置にエラーが分かっているか否か、またはエラーの疑いが存在するか否かに依存する。エラーまたはエラーの疑いを、プログラム技術的にビットとして診断プログラムにより設定することができる。以下においては、エラーまたはエラーの疑いが制御装置において既知量であることを前提とする。内燃機関の始動時にエラーの疑いが制御装置内に存在しなければ、図３ｂでは状態３．１における初期化の後に先ず半時間のオーダの長い時間ｔｔｅｏｆｉｎｉの間は混合気適合は要求されない（状態３．２）。この時間中にエラーが診断機能を介して識別されるか、または最近走行からエラーが診断によってわかったならば、時間ｔｔｅｏｆｉｎｉは状態３．２において数分のオーダのｔｔｅｆｖｉｎｉに短縮される。エラーがなければ、時間ｔｔｅｏｆｉｎｉの経過後に数分の持続時間にわたる混合気適合が要求される（状態３．３）。このことは混合気適合にとっては比較的長い時間を表す。何故ならば混合気適合はエラーを数分の内に学習できるからである。エラーがある場合には、時間ｔｔｅｆｖｉｎｉの経過後に約半時間にわたり混合気適合が要求される。上述したこれらの時間は、エラーがあるないしエラーの無いシステムのための初期化時間を表す。
【００３６】
初期化時間の経過後に、混合気適合が検査されているならば、長い時間ｔｔｅｇａｅの間に状態３．５において１０分のオーダで混合気適合は要求されず、また短い時間ｔｇａｇａｅの間に状態３．６において１分から２分のオーダで混合気適合が要求される。混合気適合が行われない時間にエラーが生じていたならば、状態３．５及び３．６から成るループから、時間ラスタが変更されているループへの移行が行われる。このことは図３ｂでは、状態３．５から状態３．８と３．７から成るループへの分岐によって表されている。状態３．７においては数分のオーダの短い時間ｔｔｅｎｇａｅの間は混合気適合は要求されず、また状態３．８においては同様に数分オーダの時間ｔｇａｎｇａｅの間に混合気適合が要求される。このループに場合によっては状態３．６からも到達する。これに対して混合気適合がまだ検査されていなければ、状態３．４または３．３から直接的に状態３．７及び３．８からなるループに到達する。フェーズ決定部は状態自動設定機能部として実現されている。それは、エンジン制御プログラム内のプログラムモジュールとして実施される切替関数アルゴリズムのことである。このアルゴリズムは異なった持続時間を有している状態間の移行を制御するものである。
【００３７】
混合気適合の要求と禁止が図３ｃに図示されている。プログラムモジュール混合気適合要求部ＧＡ＿Ａｎｆｏｒｄｅｒｅｒは、混合気適合の他のスイッチオン条件が充足されているときであって、活性炭フィルタの吸着が少なく、また加算的ないし乗法的適合補正のサイクルフラグが設定されていない場合に、１分よりも短い時間ＴＧＡＰＡにわたり混合気適合（ＧＡ）を要求する。この要求を、均質燃焼モードに対してのみ、または全ての運転モードに対してアクティブにすることができる。
【００３８】
プログラムモジュール混合気適合停止部ＧＡ＿停止部は、活性炭フィルタに燃料が多く吸着し、かつ混合気適合が終了している場合には、フェーズ決定部による混合気適合要求を禁止する。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明の技術的環境である。
【図２】
燃料調量の形成方式を示す。
【図３】
運転モード切替の実施例の概略図である。
【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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