(57)【要約】【課題】内燃エンジンの安定作動と小排ガス値とを簡単に達成できる内燃エンジンの作動方法およびこの方法を実施することのできる内燃エンジンを提供する。【解決手段】内燃エンジン（１）の作動時に圧力（ｐ１，ｐ２，ｐ３）を測定し、測定した圧力（ｐ１，ｐ２，ｐ３）に基づいて、内燃エンジン（１）の少なくとも１つの制御可能な作動パラメータに対し設定すべき値を求め、求めた値を作動パラメータに対し設定する。このため、クランクケース圧力（ｐ１，ｐ２，ｐ３）を検出するための圧力センサ（２９）を設ける。【選択図】図３
2007192226.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃エンジン（１，６１）がシリンダ（２）を有し、シリンダ（２）内に燃焼室（３）が形成され、燃焼室（３）が往復動するピストン（５）により画成され、ピストン（５）がクランクケース（４）内に回転可能に支持されているクランク軸（７）を駆動し、吸気通路（３４）と、燃焼室から出る排気口（８）と、燃料供給装置と、内燃エンジンの少なくとも１つの作動パラメータを制御するための装置とが設けられている内燃エンジンの作動方法において、
内燃エンジン（１，６１）の作動時に圧力（ｐ１，ｐ２，ｐ３）を測定し、測定した圧力（ｐ１，ｐ２，ｐ３）に基づいて、内燃エンジン（１，６１）の少なくとも１つの制御可能な作動パラメータに対し設定すべき値を求め、求めた値を作動パラメータに対し設定することを特徴とする作動方法。
【請求項２】
クランクケース（４）内の圧力（ｐ１，ｐ２，ｐ３）を測定することを特徴とする、請求項１に記載の作動方法。
【請求項３】
圧力（ｐ１，ｐ２，ｐ３）を、参照圧力に対する相対圧力として測定することを特徴とする、請求項１または２に記載の作動方法。
【請求項４】
温度（Ｔ）を測定することを特徴とする、請求項１から３までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項５】
温度（Ｔ）を部材温度として測定することを特徴とする、請求項４に記載の作動方法。
【請求項６】
クランクケース（４）内の温度（Ｔ）を測定することを特徴とする、請求項４または５に記載の作動方法。
【請求項７】
温度（Ｔ）として、平均クランクケース温度（Ｔ０）を測定することを特徴とする、請求項６に記載の作動方法。
【請求項８】
クランクケース（４）内の圧力（ｐ１，ｐ２，ｐ３）と温度（Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３）を組み合わせ型圧力・温度センサ（３９）により測定することを特徴とする、請求項６または７に記載の作動方法。
【請求項９】
クランクケース（４）内の圧力（ｐ１，ｐ２，ｐ３）を所定のクランク軸角度（α１，α１’，α２，α３）で測定することを特徴とする、請求項２から８までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項１０】
クランクケース（４）内の圧力（ｐ１，ｐ２，ｐ３）を、クランクケース（４）が閉じているようなクランク軸角度（α１，α１’，α２，α３）で測定することを特徴とする、請求項２から９までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項１１】
内燃エンジン（１，６１）の回転数（Ｎ）を測定することを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項１２】
測定したクランクケース（４）内の圧力（ｐ１，ｐ２，ｐ３）に基づいて、燃焼室（３）を流動する空気量を求めることを特徴とする、請求項２から１１までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項１３】
回転数（Ｎ）およびクランクケース（４）内の圧力（ｐ１，ｐ２，ｐ３）に依存した空気量を所定のクランク軸角度（α３）で空気質量流量（ｍ）として表わす特性曲線を介して空気量を求めることを特徴とする、請求項１２に記載の作動方法。
【請求項１４】
第１のクランク軸角度（α３）での第１の圧力（ｐ１）と第２のクランク軸角度（α２）での第２の圧力（ｐ２）との差圧（Δｐ）および回転数（Ｎ）に依存した空気量を空気質量流量（ｍ）として表わす特性曲線を介して空気量を求めることを特徴とする、請求項１２に記載の作動方法。
【請求項１５】
圧力（ｐ３，Δｐ）を測定した温度（Ｔ０）で補正し、空気質量流量（ｍ）を補正した圧力（ｐ３’，Δｐ’）に基づいて特性曲線から求めることを特徴とする、請求項１３または１４に記載の作動方法。
【請求項１６】
燃焼室（３）を流動する空気量を算出することを特徴とする、請求項１２に記載の作動方法。
【請求項１７】
クランクケース（４）内の圧力（ｐ１，ｐ２）を、クランクケース（４）内での圧縮段階における第１のクランク軸角度（α１，α１’）と膨張段階における第２のクランク軸角度（α２）とで測定することを特徴とする、請求項１６に記載の作動方法。
【請求項１８】
第１のクランク軸角度（α１）でのクランクケース（４）の容積（Ｖ）が第２のクランク軸角度（α２）でのクランクケース（４）の容積（Ｖ）に相当していることを特徴とする、請求項１７に記載の作動方法。
【請求項１９】
クランクケース（４）が第１のクランク軸角度（α１’）と第２のクランク軸角度（α２）とで異なる容積（Ｖ，Ｖ’）を有していることを特徴とする、請求項１７に記載の作動方法。
【請求項２０】
内燃エンジン（１）が少なくとも１つの掃気通路（１０，１１）を備えた２サイクルエンジンであり、掃気通路（１０，１１）を介して、クランクケース（４）に吸込まれた燃焼空気が燃焼室（３）に侵入すること、空気量の算出を、１回の作動サイクル（Ａ）で燃焼室（３）内へ侵入する燃焼空気質量（Δｍ）の算出を介して、理想気体法則に基づいて、且つ第１のクランク軸角度（α１，α１’）での圧力（ｐ１）および温度（Ｔ１）と、第２のクランク軸角度（α２）での圧力（ｐ２）および温度（Ｔ２）と、両クランク軸角度（α１，α１’，α２）でのクランクケース（４）の容積（Ｖ，Ｖ’）と、ガス定数とに基づいて行い、Ａを毎分あたりの作動サイクルの回数、ｍを毎秒あたりの空気質量流量としたとき、空気量を空気質量流量（ｍ）として式ｍ＝ΔｍＡ／６０に基づいて算出することを特徴とする、請求項１６から１９までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項２１】
第１のクランク軸角度（α１，α１’）での温度（Ｔ１）と第２のクランク軸角度（α２）での温度（Ｔ２）とを、測定した平均クランクケース温度（Ｔ０）から算出することを特徴とする、請求項２０に記載の作動方法。
【請求項２２】
第１のクランク軸角度（α１，α１’）での温度（Ｔ１）と第２のクランク軸角度（α２）での温度（Ｔ２）とを、測定した平均クランクケース温度（Ｔ０）からポリトロープ状態変化を介して算出すること、状態方程式に対するポリトロープ指数（ｎ）を特性曲線を介して求めることを特徴とする、請求項２１に記載の作動方法。
【請求項２３】
空気量を、第１のクランク軸角度（α１，α１’）での圧力（ｐ１）と第２のクランク軸角度（α２）での圧力（ｐ２）との圧力差（Δｐ）に基づいて算出することを特徴とする、請求項２０から２２までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項２４】
作動パラメータが、所定のラムダ値（λ）を達成させるために内燃エンジン（１，６１）の１回の作動サイクル（Ａ）で供給すべき燃料量（ｘ）であることを特徴とする、請求項１から２３までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項２５】
求めた燃料量（ｘ）を、圧力測定に続く作動サイクル（Ａ）で供給することを特徴とする、請求項２４に記載の作動方法。
【請求項２６】
内燃エンジン（１，６１）の始動時に、測定した温度（Ｔ０）に基づいて、コールドスタート用の所定のラムダ値（λ）またはホットスタート用の所定のラムダ値（λ）のいずれかを選定し、選定したラムダ値（λ）に対応する燃料量（ｘ）を求めることを特徴とする、請求項２４または２５に記載の作動方法。
【請求項２７】
燃料を燃料弁（１８）を介して装入し、必要な燃料量（ｘ）を、燃料弁（１８）の開弁時点および閉弁時点を制御することにより配量することを特徴とする、請求項１から２６までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項２８】
作動パラメータが点火時点（ＺＺＰ）であることを特徴とする、請求項１から２７までのいずれか一つに記載の作動方法。
【請求項２９】
点火時点（ＺＺＰ）を、測定した回転数（Ｎ）と求めた空気質量流量（ｍ）とに基づいて特性曲線を介して特定することを特徴とする、請求項２８に記載の作動方法。
【請求項３０】
燃焼室（３）を形成したシリンダ（２）を備え、燃焼室（３）が往復動するピストン（５）により画成され、ピストン（５）がクランクケース（４）内に回転可能に支持されているクランク軸（７）を駆動し、燃焼空気を供給するための吸気通路（３４）と、燃焼室（３）から出ている排気口（８）と、燃料供給装置と、内燃エンジン（１，６１）を制御するための制御装置とが設けられている内燃エンジンにおいて、
クランクケース圧力（ｐ１，ｐ２，ｐ３）を検出するための圧力センサ（２９，３９）が設けられていることを特徴とする内燃エンジン。
【請求項３１】
圧力センサ（２９，３９）が相対圧力センサであることを特徴とする、請求項３０に記載の内燃エンジン。
【請求項３２】
圧力センサ（２９，３９）がクランクケース（４）内に配置されていることを特徴とする、請求項３０または３１に記載の内燃エンジン。
【請求項３３】
内燃エンジンが２サイクルエンジンであり、該２サイクルエンジンのクランクケース（４）が少なくとも１つの掃気通路（１０，１１）を介して燃焼室（３）と連通していること、圧力センサ（３９）が掃気通路（１０）内に配置されていることを特徴とする、請求項３０または３１に記載の内燃エンジン。
【請求項３４】
内燃エンジン（６１）が燃料混合潤滑型４サイクルエンジンであり、圧力センサ（２９）がクランクケース（４）と連通している潤滑ボリュームに配置されていることを特徴とする、請求項３０または３１に記載の内燃エンジン。
【請求項３５】
クランクケース温度（Ｔ）を検出する温度センサ（３０）が設けられていることを特徴とする、請求項３０から３４までのいずれか一つに記載の内燃エンジン。
【請求項３６】
温度センサ（３０）が平均クランクケース温度（Ｔ０）を測定するように構成されていることを特徴とする、請求項３５に記載の内燃エンジン。
【請求項３７】
温度センサ（３０）が内燃エンジン（１，６１）の壁（４６）に配置され、平均クランクケース温度（Ｔ０）として壁（４６）の温度を測定することを特徴とする、請求項３６に記載の内燃エンジン。
【請求項３８】
圧力センサと温度センサとが組み合わせ型圧力・温度センサ（３９）に形成されていることを特徴とする、請求項３５から３７までのいずれか一つに記載の内燃エンジン。
【請求項３９】
燃料供給装置が燃料弁（１８）であることを特徴とする、請求項３０から３８までのいずれか一つに記載の内燃エンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載の内燃エンジンの作動方法および請求項３０の上位概念に記載の内燃エンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１からは、燃焼空気をクランクケース内へ供給し、掃気通路を介して燃焼室に侵入させるようにした内燃エンジンおよび内燃エンジンの作動方法が知られている。燃焼空気が燃焼室内に侵入するときに燃料が添加され、燃料は燃焼室内で燃料・空気混合気に調製されて点火される。内燃エンジンに供給される燃料の量と、燃料供給時点と、点火時点とを制御可能である。
【０００３】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２２０５５５Ａ１号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、内燃エンジンの安定作動と小排ガス値とを簡単に達成できる内燃エンジンの作動方法を提供することである。さらに、この方法を実施することのできる内燃エンジンを提供することをも課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
この課題は、請求項１の構成を備えた方法および請求項３０の構成を備えた内燃エンジンにより解決される。
【０００６】
内燃エンジンの作動時、特にクランクケース内においては、作動状態が異なっていると異なる圧力値が生じることが明らかになった。クランクケース内の圧力はサイクルごとに低コストで簡単に検出することができる。この場合、作動サイクルごとに複数回の圧力測定を行なうこともできる。圧力測定は連続的に行なうか、或いは、所定の個々の時点で行うことができる。有利には、内燃エンジンの各作動サイクルごとに少なくとも１回の圧力測定、特に少なくとも２回の圧力測定を行なうのがよい。しかし、作動サイクルごとに圧力測定を多数回行なってもよい。また、各作動サイクルごとにクランクケース内で１回の圧力測定を行なうのではなく、所定の間隔で行なってもよく、たとえば２回の作動サイクルごとに圧力を検出するようにしてもよい。クランクケース以外の他の部材でも、たとえばシリンダ内および内燃エンジンに接続されている排ガス消音機内でも、作動に特徴的な圧力値が発生する。これらの圧力値は作動状態ごとに異なっている。クランクケースの圧力を測定する代わりに、たとえばシリンダ或いは排ガス消音機のような他の部材で圧力を測定するのも有利であるが、しかし、クランクケース内の圧力を測定するのが有利である。
【０００７】
測定した値に基づいて、内燃エンジンの１個または複数個の制御可能な作動パラメータに対し設定すべき値を求めることができる。この場合、設定すべき値とは、特に、最適な機関性能および／または最適な排ガス値を生じさせるような値である。その後、作動パラメータに対し求めた値が設定される。これにより内燃エンジンの制御を簡単に実現することができる。制御可能な作動パラメータとは、たとえば供給燃料量または点火時点のような、設定することのできる内燃エンジンのすべてのパラメータである。燃料供給時点も制御可能なパラメータの１つである。
【０００８】
有利には、圧力、特にクランクケース内の圧力を、参照圧力に対する相対圧力として測定するのがよい。参照圧力とはたとえば周囲圧であるが、吸気通路内の圧力、内燃エンジンのエアフィルタの清浄室内の圧力、シリンダ内の圧力、或いは内燃エンジンの消音機内の圧力を相対圧力として用いてもよい。参照圧力は校正された参照圧力または校正されていない参照圧力であってよい。相対圧力を検出するための圧力センサは、絶対圧力センサよりも構成が簡潔である。特に校正されていない参照圧力に対する圧力を測定する場合には、圧力センサの面倒な校正を省略できる。
【０００９】
有利には、温度、特にクランクケース内の温度を測定するのがよい。温度は内燃エンジンの作動状態に対するリファレンスポイントを与えるので、内燃エンジンの１つの作動パラメータに対し設定すべき値を特定するために温度を関連づけることができる。温度は特に部材温度として測定する。部材温度の測定は、クランクケース内、シリンダ内、消音機内等のガス温度の測定よりも簡単に行うことができる。なお、部材温度の測定は、特に平均温度を測定する場合には十分な精度がある。有利には、クランクケース温度を測定するのがよい。特に、平均クランクケース温度を測定する。好ましくは、圧力と温度、特にクランクケース内の圧力と温度を組み合わせ型圧力・温度センサにより測定するのがよい。これにより２つの物理量を１個のコンパクトなセンサで測定することができる。部材の個数および組み立てコストが減少する。
【００１０】
クランクケース内の圧力は特に所定のクランク軸角度で測定する。所定のクランク軸角度には、構造的に所定のクランクケース容積が関係している。クランクケース内の圧力を、クランクケースが閉じているようなクランク軸角度で測定するのが有利である。この時点ではクランクケース内に密封されたボリュームがある。特に、内燃エンジンが２サイクルエンジンである場合には、圧力と温度を測定することにより、クランクケース内に閉じ込められている燃焼空気量を推定することができる。有利には、内燃エンジンの回転数を測定するのがよい。
【００１１】
本発明によれば、測定したクランクケース内の圧力に基づいて、燃焼室を流動する空気量を求める。燃焼室内に点火可能な混合気が形成されるのを保障し、同時に可能な限り完全な燃焼を達成して、低排ガス値が生じるようにするには、燃焼室内で所定の燃料空気比率、すなわち所定の空気比λを達成することが重要である。生じる空気比λは、燃料供給量と燃焼空気供給量とに依存している。燃焼室内に所定のラムダ値を設定するには、燃焼室内へ侵入する燃焼空気量を検知して、対応する量の燃料を配量できるようにする必要がある。たとえば、必要な燃料量は内燃エンジンの作動時にクランクケース内に発生する圧力に依存していることが明らかになった。
【００１２】
本発明によれば、回転数およびクランクケース内の圧力に依存した空気量を所定のクランク軸角度で空気質量流量として表わす特性曲線を介して空気量を求める。クランクケースを流動する空気質量流量は所定のクランク軸角度での圧力に依存しているばかりでなく、回転数にも依存していることが明らかになった。特性曲線を用いれば空気質量流量を十分正確に検出することができ、その結果たとえば最適な燃料量のような、サイクルに正確に即した作動パラメータの設定が可能である。クランクケース内の温度も空気質量流量に影響する。これを補償するため、本発明によれば、測定した圧力を測定した温度で補正し、空気質量流量を補正した圧力に基づいて特性曲線から求める。これにより空気質量流量のより正確な特定が可能になる。この場合、圧力は特に参照圧力に対する相対圧力として検出する。参照圧力は、校正された参照圧力であるのが有利である。
【００１３】
また、本発明によれば、燃焼室を流動する空気量を算出する。合目的には、クランクケース内の圧力を、クランクケース内での圧縮段階における第１のクランク軸角度と膨張段階における第２のクランク軸角度とで測定するのがよい。第１のクランク軸角度でのクランクケースの容積は特に第２のクランク軸角度でのクランクケースの容積に相当している。クランクケース容積が同じであれば、第２のクランク軸角度での圧力降下、すなわち第２の時点での圧力降下は、第１の時点に比べて、燃焼室内へ侵入する燃焼空気量により制限されている。圧力降下から、理想気体法則に基づいて、侵入した燃焼空気量、よってクランクケースから燃焼室への空気質量流量を特定することができる。他方、クランク室の容積は前記２つの時点で異なっていてもよい。この場合には、両時点でのクランクケースの構造的容積は既知でなければならない。
【００１４】
内燃エンジンは少なくとも１つの掃気通路を備えた２サイクルエンジンであり、掃気通路を介して、クランクケースに吸込まれた燃焼空気が燃焼室に侵入する。合目的には、２サイクルエンジンが吸気通路を有し、該吸気通路を解して燃焼空気をクランクケース内へ吸い込むのがよい。空気量の算出を、１回の作動サイクルで燃焼室内へ侵入する燃焼空気質量の算出を介して、理想気体法則に基づいて、且つ第１のクランク軸角度での圧力および温度と、第２のクランク軸角度での圧力および温度と、両クランク軸角度でのクランクケースの容積と、ガス定数とに基づいて行なうのがよい。この場合、侵入した燃焼空気量は、クランクケースの容積に比例し、且つ前記２つのクランク軸角度での圧力と温度との商の差に比例している。このとき、侵入した空気質量流量は、ｍを毎秒あたりの空気質量流量、Δｍを１回の作動サイクルで侵入した燃焼空気量、Ａを毎分あたりの作動サイクルの回数としたとき、式ｍ＝ΔｍＡ／６０から得られる。
【００１５】
よって、侵入した燃焼空気質量を、前記２つのクランク軸角度での圧力の差に依存して求めることができる。侵入した燃焼空気質量を算出するにはこの圧力差だけが必要であるので、圧力の測定には、校正されていない参照圧力に対する圧力を測定する相対圧力センサを使用することができる。この種の相対圧力センサは構成が簡潔であり、頑丈である。差を形成させるので、たとえばセンサドリフトによる測定誤差も部分的にまたは完全に補償することができ、このための補正を必要としない。
【００１６】
算出を用いれば、空気質量流量を簡単に特定することができる。空気質量流量の算出時に生じる、実際に侵入した空気質量流量に対する誤差は小さいので、作動温度を十分正確に設定することができる。温度は補正するのが合目的である。
【００１７】
合目的には、第１のクランク軸角度での温度と第２のクランク軸角度での温度とを、測定した平均クランクケース温度から算出するのがよい。第１および第２の温度を測定するには、適宜高速の温度センサが必要である。前記２つの時点で温度を平均クランクケース温度から算出すれば、比較的緩速に応答する温度センサを使用することができる。温度センサは、クランクケース内の温度を測定する代わりに、たとえばクランクケースの壁温度のような、付設の部材の温度を測定してもよい。これにより、構成が簡潔な温度センサを使用できる。もし温度センサがクランクケースの壁温度のみを測定するのであれば、温度センサの領域での密封処置を行なう必要はない。
【００１８】
本発明によれば、第１のクランク軸角度での温度と第２のクランク軸角度での温度とを、測定した平均クランクケース温度からポリトロープ状態変化を介して算出し、状態方程式に対するポリトロープ指数を特性曲線を介して求める。前記２つのクランク軸角度に対する温度を平均クランクケース温度から算出するため、前記２つのクランク軸角度の間でクランクケース内の状態変化を想定してよい。ポリトロープ状態変化は、クランクケースと該クランクケース内にある燃焼空気または燃料・空気混合気との間での熱移動を検出する用を成す。クランクケース内の熱移動によっては、ポリトロープ指数が異なる値をとることがある。ポリトロープ指数は内燃エンジンの構成と内燃エンジンの作動点とに依存している。ポリトロープ指数を、特に回転数と燃焼空気質量とに依存して、或いは、回転数と平均クランクケース温度とに依存して、特性曲線にバックアップしてよい。これにより、２つのクランク軸角度での圧力差と平均クランクケース温度とに依存した燃焼空気質量を算出することができる。
【００１９】
作動パラメータは、所定のラムダ値を達成させるために内燃エンジンの１回の作動サイクルで供給すべき燃料量であるのが有利である。好ましくは、必要な燃料量を、燃焼室を通過する空気質量流量により求めるのがよい。求めたクランクケース内の圧力から、空気質量流量を想定することができる。空気質量流量が既知であり、且つラムダ値があらかじめ与えられていれば、必要な燃料量を演算することができる。本発明によれば、求めた燃料量を、圧力測定に続く作動サイクルで供給する。求めた燃料量をすぐに供給することで、所定ラムダ値での内燃エンジンの作動が保証されている。有利には、燃焼室と吸気口との流動連通が遮断された時点でクランクケース内の圧力を測定するのがよい。クランクケースが閉じていると、クランクケース内の圧力は、該クランクケース内に閉じ込められている空気量を表わす量であるので、この測定値から空気質量流量を特定することができる。
【００２０】
本発明によれば、内燃エンジンの始動時に、測定した温度に基づいて、コールドスタート用の所定のラムダ値またはホットスタート用の所定のラムダ値のいずれかを選定し、選定したラムダ値に対応する燃料量を求める。コールドスタートに対しては、点火のために濃厚な混合気が必要であるので、空気質量流量が同じであれば、より多くの燃料を装入しなければならない。温度測定は、ラムダ値を温度に適合させることを可能にし、よって装入すべき燃料量を温度に適合させることを可能にする。本発明によれば、燃料は電気的に操作される燃料弁を介して装入され、必要な燃料量は、燃料弁の開弁時点および閉弁時点を制御することにより配量される。
【００２１】
合目的には、作動パラメータは、燃焼室内へ突出して燃焼室内の混合気を点火する内燃エンジンの点火プラグの点火時点である。本発明によれば、点火時点を、測定した回転数と求めた空気質量流量とに基づいて特性曲線を介して特定する。これにより内燃エンジンの機関性能を改善することができる。
【００２２】
本発明による作動方法を実施することのできる内燃エンジンは、燃焼室を形成したシリンダを備え、燃焼室は往復動するピストンにより画成され、ピストンはクランクケース内に回転可能に支持されているクランク軸を駆動し、燃焼空気を供給するための吸気通路と、燃焼室から出ている排気口と、燃料供給装置と、内燃エンジンを制御するための制御装置とが設けられている。このような内燃エンジンにおいて、クランクケース圧力を検出するための圧力センサが設けられている。
【００２３】
圧力センサは、所定のクランク軸角度に対するクランクケース圧力の検出を可能にし、これから、内燃エンジンを流動する空気質量流量の特定と最適な燃料量の供給とを可能にする。
【００２４】
有利には、圧力センサが相対圧力センサであるのがよい。圧力センサは参照圧力に対し相対的にクランクケース圧力を測定する。相対圧力は校正された参照圧力でも、構成されていない参照圧力でもよい。相対圧力センサは構成が簡潔である。特に、校正されていない参照圧力に対する相対圧力を測定する相対圧力センサは、構成が簡潔であり、頑丈である。特に、圧力センサを、２つのクランク軸角度の間での、好ましくはクランクケースの圧縮段階でのクランク軸角度と膨張段階でのクランク軸角度との間での圧力差を検出するために設けるならば、圧力センサの校正をする必要がない。
【００２５】
本発明によれば、圧力センサはクランクケース内に配置されている。他方、内燃エンジンが２サイクルエンジンであり、該２サイクルエンジンのクランクケースが少なくとも１つの掃気通路を介して燃焼室と連通し、圧力センサが掃気通路内に配置されているように構成してもよい。合目的には、内燃エンジンが燃料混合潤滑型４サイクルエンジンであり、圧力センサがクランクケースと連通している潤滑ボリュームに配置されているのがよい。
【００２６】
好ましくは、クランクケース温度を検出する温度センサが設けられているのがよい。クランクケース温度は測定した圧力値を補正するため、コールドスタートまたはホットスタートに対する所定のラムダ値を選定するために用いられ、且つ侵入した燃焼空気質量を算出するための入力量として用いる。特に、温度センサは平均クランクケース温度を測定するように構成されている。したがって温度センサとして、構成が簡潔で、比較的緩速に応答する温度センサを使用することができる。有利には、温度センサが内燃エンジンの壁に配置され、平均クランクケース温度として壁の温度を測定するのがよい。この場合壁はクランクケースの壁、或いは、内燃エンジンのシリンダの壁であってよい。これにより温度センサはクランクケース内の媒体に直接曝されない。センサの汚染は回避される。センサはクランクケースの内部から切り離してクランクケースまたはシリンダの壁に配置されているので、センサの領域でのクランクケースの密封を行なう必要がない。しかしながら、温度センサがクランクケース自体の内部温度を測定するようにしてもよい。このためには、温度センサをクランクケース内部または掃気通路内部に配置するのが有利である。
【００２７】
好ましくは、圧力センサと温度センサとが組み合わせ型圧力・温度センサに形成されているのがよい。燃料供給装置は特に燃料弁である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
次に、本発明の実施形態を添付の図面を用いて詳細に説明する。
図１に図示した内燃エンジン１は、特にパワーソー、研削切断機、刈払い機等の手で操縦される作業器用に設けられた単気筒２サイクルエンジンである。内燃エンジン１はシリンダ２を有し、シリンダ２内には燃焼室３が形成されている。燃焼室３内にはピストン５が往復動可能に支持されている。ピストン５は、連接棒６を介して、クランクケース４内に回転可能に支持されているクランク軸７を駆動する。連接棒６はコンロッドアイ２０においてクランク軸７に固定されている。クランク軸７は作動時に回転方向１６に回転する。ピストン５は上死点ＯＴと下死点ＵＴとの間を運動する。シリンダ２の長手方向中心軸線１３はクランク軸７の回転軸線とコンロッドアイ２０の中心軸線２１とを結ぶ線と角度αを成している。ピストン５が上死点ＯＴにあるときクランク軸の角度αは０゜であり、下死点ＵＴにあるときは１８０゜である。
【００２９】
内燃エンジン１は、燃焼空気用の吸気口９においてクランクケース４に開口している吸気通路３４と、燃焼室３から出ている排気口８とを有している。クランクケース４は下死点ＵＴの範囲で掃気通路１０と１１を介して燃焼室３と連通する。図２が示すように、内燃エンジン１は、吸気口９に近い２つの掃気通路１０と、排気口８に近い２つの掃気通路１１とを有している。掃気通路１０と１１とは吸気口９と排気口８とをほぼ中心で分割している中心面１２に関し左右対称に配置されている。図１が示すように、掃気通路１０は掃気窓１４によって燃焼室３に開口し、掃気通路１１は掃気窓１５によって燃焼室３に開口している。吸気口９と排気口８と掃気窓１４，１５とはピストン５のピストンスカート１９により開閉制御される。掃気通路１０と１１は、ピストン５により制御される、クランクケース４と燃焼室３との間の流動連通部を形成している。
【００３０】
図２が示すように、掃気通路１０には、燃料を供給するための燃料弁１８が開口している。掃気通路１０には、該掃気通路１０内の圧力と温度とを測定する圧力・温度センサ３９が配置されている。掃気通路１０と１１はそのクランクケース４側の端部においてクランクケース４側へ開口しているので、圧力・温度センサ３９はクランクケース４内の圧力と温度をも測定する。掃気通路１０と１１はその全長にわたってシリンダ内部側へ開口していてよい。
【００３１】
圧力・温度センサ３９は、温度として特に平均クランクケース温度Ｔ０と、相対圧力とを測定する。相対圧力は校正した参照圧力または校正していない参照圧力に対し相対的に測定されるものである。参照圧力とはたとえば、周囲圧力、吸気通路内の圧力、エアフィルタ（これを介して内燃エンジン１は燃焼空気を吸込む）の清浄側の圧力、シリンダ２内の圧力、或いは内燃エンジン１の排気口８に接続されている消音器内の圧力であってよい。圧力・温度センサ３９の圧力センサは温度補正型であるのが有利である。有利には、圧力センサの温度補正を温度センサとして利用するのがよく、すなわち温度補正の信号を温度信号として利用するのがよい。これにより付加的な温度センサを設ける必要がなくなる。これにより、温度を測定するために、特に平均クランクケース温度Ｔ０を測定するために、既存の温度補正を利用することができる。内燃エンジン１の作動時には、ピストン５の上死点ＯＴの範囲で、燃焼空気が吸気口９を介してクランクケース４内へ吸込まれる。クランクケース４内の燃焼空気はピストンの下降行程時に圧縮される。ピストンスカート１９が掃気窓１４と１５を開口させると、燃焼空気はクランクケース４から燃焼室３内へ流入する。燃料弁１８は溢流した燃焼空気に燃料必要量ｘを供給する。ピストン５の上昇行程時に燃焼室３内の燃料・空気混合気が圧縮され、ピストン５の上死点ＯＴの範囲で、燃焼室３内へ突出している点火プラグ１７により点火される。燃焼はピストン５をクランクケース４のほうへ加速させる。上昇行程時にピストンスカート１９は排気口８を開口させ、排気ガスは燃焼室３から排出される。
【００３２】
図３は内燃エンジン１の部分断面斜視図である。図３に図示した内燃エンジン１では、圧力センサと温度センサとを組み合わせた圧力・温度センサ３９の代わりに、１つの圧力センサ２９とこれとは別個の１つの温度センサ３０とが設けられている。両センサ２９，３０はクランクケース４に配置されている。
【００３３】
図４と図５は温度センサ３０をクランクケース４の壁４４に配置する可能な配置構成を示している。図４に図示した実施形態では、温度センサ３０はクランクケース４の壁４４に設けた開口部４５に配置されている。これにより温度センサ３０はクランクケース４内にあるガスの温度で付勢される。温度センサ３０はクランクケース４内のガス温度を直接測定する。
【００３４】
図５に図示した実施形態では、温度センサ３０は前記壁４４に設けた凹部４６に配置されている。凹部４６はクランクケース４の内部に対し閉鎖して形成されている。温度センサ３０はクランクケース温度Ｔ０をクランクケース４の壁４４の平均温度として測定する。温度センサ３０はクランクケース４の内部から分断されている。これにより、温度センサ３０の領域にクランクケース４の密封手段を設ける必要がなくなる。
【００３５】
図３が示すように、吸気通路３４内には、絞り要素として、回転可能に支持されるスロットルバルブ２６が配置されている。スロットルバルブ２６はスロットル軸３５により支持されている。スロットル軸３５には回転角検知センサ２７が配置され、該回転角検知センサ２７を介してスロットルバルブ２６の位置を検出することができる。スロットルバルブ２６の位置は、吸気口９を介してクランクケース４内へ流入することができる空気量に影響する。
【００３６】
クランク軸７には発電機３１が配置されている。発電機３１はユニバーサル発電機として構成されている。発電機３１の信号からクランク軸７の位置、すなわちクランク軸角度αを検出することができる。クランク軸７にはさらにファンホイール２４が固定されている。ファンホイール２４の周囲には点火モジュール２５が配置されている。ファンホイール２４は点火モジュール２５内に点火電圧を誘導する２つの磁極片３２を担持している。発電機３１は点火モジュール２５の代替手段として用いてよく、その結果内燃エンジン１は１個の発電機３１のみを有し、点火モジュール２５を有しなくてよい。この場合点火に必要な電圧は発電機３１で発生させる。シリンダ２は減圧弁２８を有し、減圧弁２８は燃焼室３内へ突出し、内燃エンジン１の始動時に燃焼室３内の圧力を減少させ、その結果内燃エンジン１の始動を容易にさせている。
【００３７】
内燃エンジン１は、点火モジュール２５に接続されている制御部３３を有している。制御部３３を点火モジュール２５に一体に設けてもよい。図３に概略的に図示したように、制御部３３は発電機３１、温度センサ３０、圧力センサ２９、回転角検知センサ２７、燃料弁１８の制御管２３、点火プラグ１７に接続されている。燃料弁１８は燃料管２２を介して燃料タンクと連通している。燃料タンクと燃料弁１８との間に燃料ポンプと圧力だめとを設けるのが好ましい。燃料供給量は燃料弁１８の開閉により制御管２３を介して制御することができる。
【００３８】
図６はクランクケース４内の圧力ｐとクランク軸角度αとの関係を示すグラフである。圧力ｐはピストン５の下降行程時に当初上昇する。クランク軸角度がＥＳのときに吸気口９はクランクケース４に対し閉鎖される。続いてクランク軸角度がＵＯのときに掃気通路１１と１２が燃焼室３に対して開口する。クランク軸角度ＵＯの直後にクランクケース４内の圧力ｐが下降する。ピストン５は下死点まで、すなわちクランクケース４まで移動し、次に再び燃焼室３の方向へ運動する。クランク軸角度ＵＳのときに掃気窓１４，１５がピストンスカート１９により閉鎖される。次にクランク軸角度ＥＯのときに吸気口９がクランクケース４に開口する。ピストン５の下降行程の際に吸気口９が閉鎖される時点と掃気窓１４，１５が開口する時点との間においては、クランクケース４は吸気口９とも燃焼室３とも連通していない。クランクケース４内には密封体積の燃焼空気が存在する。吸気口が閉鎖するクランク軸角度ＥＳと掃気窓が開口するクランク軸角度ＵＯとの間にあるクランク軸角度α１のときに、圧力センサ２９はクランクケース４内の圧力ｐ１を測定する。ピストン５の上昇行程の際、クランクケース４は掃気窓が閉鎖するクランク軸角度ＵＳと吸気口が開口するクランク軸角度ＥＯの間で閉鎖されている。クランクケース４が膨張する間のクランク軸角度α２のときに圧力センサ２９はクランクケース４内の第２の圧力ｐ２を測定する。したがって、圧縮行程時（ピストン５の下降行程時）での第１の圧力測定と、膨張行程時（ピストン５の上昇行程時）での第２の圧力測定とが設けられている。
【００３９】
図７はクランクケース４内の圧力ｐとクランクケース４の容積Ｖとの関係を示すグラフである。図７が示すように、クランクケース４内の圧力ｐ１とｐ２の測定は、クランクケース４の容積Ｖが同じ大きさである同じクランク軸角度のときに行なわれる。両クランク軸角度α１とα２の間での圧力差は、燃焼室３内に侵入する燃焼空気の量Δｍに起因する。反面、クランクケース４の容積Ｖの大きさが異なっているクランク軸角度αのときに圧力を測定してもよい。図６と図７には、一例としてクランク軸角度α１’のときの圧力測定が図示されており、この場合にはクランクケース４はクランク軸角度α２の場合の容積Ｖよりも小さな容積Ｖ’を有している。
【００４０】
図８は、燃焼室３内で所定のラムダ値λを達成するための燃料の量ｘを特定する方法を示している。ステップ５１において、第１のクランク軸角度α１のときの圧力ｐ１と、第２のクランク軸角度α２のときの圧力ｐ２と、このときのクランクケース４内の温度Ｔ１およびＴ２と、回転数Ｎとを測定する。圧力ｐ１とｐ２とは特に相対圧力ｐ１相対およびｐ２相対として測定する。なお、添え字「相対」は、参照圧力に対する相対的な相対圧力圧力ｐ１相対およびｐ２相対を測定することを表わしている。このような測定は圧力測定を容易にする。しかしながら、圧力ｐ１およびｐ２を絶対圧力として測定してもよい。クランク軸角度α１とα２は、図６と図７に示したように、吸気口が閉鎖する角度ＥＳと掃気通路が閉鎖する角度ＵＯの間、或いは、掃気通路が閉鎖する角度ＵＳと吸気口が開口する角度ＥＯとの間にある。両クランク軸角度α１とα２は、該クランク軸角度α１とα２に対しクランクケース４の容積Ｖが同じ大きさであるように選定されている。両クランク軸角度α１とα２においてクランクケース４の容積Ｖ’が異なっていてもよい。この場合には、クランクケース４の容積は第１のクランク軸角度α１のときも第２のクランク軸角度α２のときも既知でなければならない。その後、両容積を、侵入する燃焼空気量Δｍに換算する。測定した回転数Ｎから作動サイクルＡを特定する。図１ないし図３に図示した２サイクルエンジンの場合、クランク軸７が回転するたびに燃焼空気が燃焼室３内に侵入するので、作動サイクルＡの回数は回転数に相当している。４サイクルエンジンの場合には、作業サイクルＡの回数は式Ａ＝Ｎ／２から得られる。ここでＡは作業サイクルの回数、Ｎは回転数である。４サイクルエンジンの場合には、クランク軸が２回転するごとに燃焼空気が燃焼室へ侵入する。
【００４１】
ステップ５１の代わりにステップ５１’を行なってもよい。ステップ５１’においては、第１のクランク軸角度α１のときの圧力ｐ１および第２のクランク軸角度α２のときの圧力ｐ２並びに回転数Ｎ以外に、平均クランクケース温度Ｔ０を測定する。平均クランクケース温度Ｔ０は、クランクケース４内に閉じ込められているガスのガス温度として測定することができる。他方、平均クランクケース温度Ｔ０を、クランクケース４の壁温度またはシリンダ２の壁温度として測定してもよい。なお、平均クランクケース温度Ｔ０の測定を行なうクランクケース４の領域は、典型的な平均温度が支配している領域、すなわちたとえば燃料の蒸発或いは流入する燃焼空気によって強く冷却されないような領域、或いは、たとえば可動部材の摩擦によって局部的に加熱されないような領域である。局部的な加熱は特にクランク軸７の軸受の領域にある。クランクケース温度の測定は、特に、クランクケース内部からクランクケースの壁への温度移動が良好であるような領域で行なう。対応的に温度センサの配置を適宜選定する。平均クランクケース温度Ｔ０の代わりに複数の温度Ｔ１，Ｔ２を測定する場合にも、典型的な温度が支配している領域に適宜配置するのが有利である。平均クランクケース温度Ｔ０から温度Ｔ１，Ｔ２を算出してもよい。このため、クランク軸角度α１とクランク軸角度α２との間でクランクケース４内のポリトロープ状態変化を想定する。ポリトロープ指数ｎを特定の内燃エンジン１に対し求めて、たとえば特性曲線にバックアップしてもよい。
【００４２】
ステップ５２では、測定した圧力値ｐ１，ｐ２、測定した温度Ｔ１およびＴ２または平均クランクケース温度Ｔ０から算出した温度Ｔ１およびＴ２から、燃焼空気量Δｍを特定する。燃焼空気量Δｍは物理学的法則にしたがって算出し、たとえば理想気体の法則にしたがって算出する。より厳密には、クランク軸角度α１、α２のときの温度Ｔ１およびＴ２、クランク軸角度α１、α２のときのクランクケース４の容積Ｖ、および理想気体定数に基づいて算出する。なお、燃焼空気量Δｍは、容積Ｖと、両クランク軸角度α１、α２に対する圧力ｐ１，ｐ２と温度Ｔ１，Ｔ２の商の差とに比例している。１回の作動サイクルに付き侵入する燃焼空気量Δｍから、式ｍ＝ΔｍＡ／６０にしたがって空気質量流量を特定する。ここでｍは１秒あたりの空気質量流量、Δｍは作動サイクルで侵入する燃焼空気量、Ａは１分あたりの作動サイクルの回数である。
【００４３】
次のステップ５３では、測定した温度Ｔに依存する、達成すべきラムダ値λを特定する。コールドスタートに対しては燃料が濃い混合気が望ましく、したがって温度Ｔが低ければ、他のラムダ値を設定する。ステップ５４では、算出した空気質量流量ｍと所望のラムダ値λとに基づいて、供給すべき燃料量ｘを確定する。空気質量流量ｍに基づいて供給すべき燃料量ｘを求める代わりに、すなわち１秒あたりに侵入する空気量に基づいて供給すべき燃料量ｘを求める代わりに、１回の作動サイクルで侵入する燃焼空気量Δｍに基づいて行なってもよい。
【００４４】
図９には、必要な燃料量ｘを特定するための他の方法が図示されている。ステップ５５では、所定のクランク軸角度α３でクランクケース４内の圧力ｐ３を測定する。なおクランク軸角度α３は、クランクケース４が吸気口９および燃焼室３に対し閉鎖されているように選定されている。したがってクランク軸角度α３は、吸気口が閉鎖している角度ＥＳと掃気通路が開口している角度ＵＯとの間、或いは、掃気通路が閉鎖している角度ＵＳと吸気口が開口している角度ＥＯとの間にある。点火モジュール２５を介してクランク軸７の回転数Ｎを求める。回転数Ｎを、発電機３１を介して求めてもよい。さらに、クランクケース４内の平均温度Ｔ０を測定する。次のステップ５６では、測定した温度Ｔ０に基づいて、測定した圧力ｐ３を修正する。次のステップ５７では、修正した圧力値ｐ３’を用いて、特性曲線から空気質量流量ｍを求める。特性曲線には、所定のクランク軸角度αでの空気質量流量ｍと、回転数Ｎおよびクランクケース４内の圧力ｐ３とがバックアップされている。それぞれのクランク軸角度α３に対して別の特性曲線が得られ、その結果クランク軸７が１回転するたびに圧力ｐ３の測定は同じ時点で、すなわち同じクランク軸角度α３で行なわれる。
【００４５】
次のステップ５８では、測定した平均温度Ｔ０に基づいて所望のラムダ値λを特定する。ここでもコールドスタートに対しては、すなわち内燃エンジン１の温度Ｔが低い場合に対しては、別のラムダ値が設定されている。ステップ５９では、求めた空気質量流量ｍで所望のラムダ値λを達成させるために必要な燃料量ｘを求める。求められた燃料量ｘは、クランク軸７が以後回転するたびに、或いは、以後の作動サイクルで燃料室３に供給される。クランク軸角度α３が掃気通路１０，１１の開口以前であれば、求めた燃料量ｘを直接この作動サイクルで燃料弁１８を介して装入してもよい。他方、求めた燃料量ｘを、後の作動サイクルで、たとえば次の次の、圧力測定に続く作動サイクルで、はじめて供給するようにしてもよい。
【００４６】
供給すべき燃料量ｘの算出と燃料弁１８の制御とは、図８の方法でも図９の方法でも制御部３３によって行なう。
【００４７】
図１０は燃焼空気量Δｍを特定するための他の方法を図示したものである。ステップ７１では、クランク軸角度α１での圧力ｐ１、相対と、クランク軸角度α２での圧力ｐ２、相対と、平均温度Ｔ０とを測定する。なお添え字「相対」は、圧力ｐ１、相対と圧力ｐ２、相対が参照圧力に対する相対圧力として測定されたものであり、絶対圧力として測定されたものではないことを表わしている。ポリトロープ指数ｎは特性曲線から読み出す。ステップ７２では、圧力差Δｐを、圧力ｐ１、相対と圧力ｐ２、相対との差として算出する。圧力差Δｐを求めることにより、圧力ｐ１、相対と圧力ｐ２、相対を測定する際にどのような参照圧を選定するかは重要でない。他方、たとえば既存の絶対圧力センサを圧力測定に利用する場合には、絶対圧力値を求めるのも有利である。測定した温度Ｔ０に基づいて圧力差Δｐを修正するステップ７３を設けてもよい。ステップ７４では、修正した圧力差Δｐ’、温度Ｔ０、ポリトロープ指数ｎ、クランクケース容積Ｖ、ガス定数Ｒから燃焼空気量Δｍを特定する。他方、ステップ７４で圧力差Δｐから直接燃焼空気量Δｍを特定してもよい。この場合にはステップ７３は省略する。なお、燃焼空気量Δｍの特定は特性曲線を介して行なう。この方法においても、制御部３３により燃焼空気量Δｍを求める。
【００４８】
制御部３３は、燃料弁１８を介して供給される燃料量ｘ以外に、燃焼室３内の燃料・空気混合気を点火プラグ１７が点火する点火時点をも制御する。図１１には、クランク軸７の回転数Ｎと、ここでは最大空気質量流量のパーセンテイジで示されている空気質量流量ｍとに依存した点火時点の制御態様が図示されている。アイドリングＬＬでは、回転数Ｎは低く、空気質量流量ｍは少ない。アイドリングＬＬではこれよりも後の点火時点が望ましい。図１１では点火時点をクランク軸角度αとしてプロットした。アイドリング時には、天下は上死点ＯＴの直前に行ない、すなわち３６０゜よりも幾分手前のクランク軸角度αで行なう。完全負荷ＶＬではこれよりも早い点火時点が望ましい。回転数Ｎが高く、且つ空気質量流量ｍが大きい場合には、上死点ＯＴよりもかなり手前の、クランク軸角度αが３２０゜と３３０゜の間にあるときに行なう。内燃エンジン１をアイドリングＬＬから加速させると、スロットルバルブ２６が開弁する。その結果空気質量流量ｍが増大する。これに対し回転数Ｎは当初ゆっくり上昇する。これを図１１では加速度曲線４０で示した。加速時には、回転数Ｎがまだそれほど上昇していなくとも、すでにスロットルバルブ２６が開弁したときに、すなわち空気質量流量が増大したときに、点火時点をより早い時点へシフトする。これにより内燃エンジン１のトルクが増大し、加速を容易にさせる。完全負荷ＶＬから減速する場合には逆の挙動を行なわせる。スロットルバルブ２６が完全負荷ＶＬから閉じると、空気質量流量ｍもすぐに減少する。これに対し回転数Ｎは当初ゆっくり低下する。曲線４１が示すように、空気質量流量が減少すると、回転数Ｎが高くても点火時点をより後の時点へ調整する。これにより内燃エンジンの機関性能が改善される。
【００４９】
空気質量流量ｍを算出する場合も、空気質量流量ｍを特性曲線から求める場合も、付加的に回転角検知センサ２７を設けてよい。その結果、圧力センサ２９または３９がなくても燃料供給制御が可能である。
【００５０】
図１２には、必要な燃料量ｘをクランクケース４内の圧力を介して求めるようにした内燃エンジン６１の１実施形態が図示されている。内燃エンジン６１は単気筒４サイクルエンジンである。内燃エンジン６１に対し使用する符号は、比較可能な部材である限りにおいては、内燃エンジン１に対し使用した符号に対応している。
【００５１】
内燃エンジン６１は吸気通路３４を有し、吸気通路３４内にはスロットルバルブ２６がスロットル軸３５により回動可能に支持されている。吸気通路３４には燃料弁１８が開口している。燃料弁１８は制御管２３を介して制御部３３に接続されている。制御部３３は圧力センサ２９および温度センサ３０にも接続されている。吸気通路３４は燃焼室吸気口６５に開口し、燃焼室吸気口６５は弁６４によって制御される。弁６４はカム室６３内に回転可能に支持されているカム軸（図１２には図示せず）を介して駆動される。カム軸はたとえば伝動装置またはベルト駆動装置を介してクランク軸７の運動に連動する。しかし、弁６４を傾動レバーを介して制御するようにしてもよい。燃焼室３からは、図１２では破線で示した排気口８が出ており、排気口８も同様に弁制御される。
【００５２】
温度センサ３０はクランクケース４に配置されており、クランクケース４内の温度を測定する。クランクケース４は通路６２を介してカム室６３と連通している。通路６２内には、弁制御用の傾動レバーを操作する突き棒を設けてよい。内燃エンジン６１の個々の弁をカム制御する場合には、通路６２内にカム軸駆動用の伝動装置またはベルト駆動装置を設けてよい。カム室６３が通路６２を介してクランクケース４と流動的に連通しているので、カム室６３内およびクランクケース４内にはほぼ同じ圧力が支配する。よって、カム室６３内に配置されている圧力センサ２９はクランクケース４内の圧力を測定する。
【００５３】
カム室６３は連通通路６６を介して吸気通路３４と連通している。連通通路６６は燃焼室吸気口６５に隣接するように配置されている。通路６２とカム室６３と連通通路６６とを介してクランクケース４は吸気通路３４と流動的に連通している。クランクケース内に発生する圧力は、吸気通路３４内の圧力に依存している。しかし、ピストン運動のために別の圧力経過が生じる。連通通路６６は一種の絞りであり、クランクケース４内の圧力と吸気通路３４内の圧力とを異ならせる。
【００５４】
燃焼室３内に進入する燃焼空気量は、測定した圧力値および温度値、内燃エンジンの回転数Ｎ、および／またはスロットルバルブ２６の制御とに基づいて求めることができる。このため、スロットル軸３５には、図１２には図示していない回転角検知センサを付加的に設けてよい。
【００５５】
図１２に図示した、４サイクルエンジンとして構成された内燃エンジン６１の場合も、供給すべき燃料量ｘの検出は、図９に図示した方法による特性曲線を介して行うことができる。このため、クランク軸角度α３であるときのクランク室４内の圧力ｐ３を測定する。さらに、温度センサ３０を介してクランクケース４内の平均温度Ｔ０を測定する。測定した圧力値ｐ３を測定温度Ｔ０に基づいて修正し、空気質量流量を回転数Ｎと修正した圧力値ｐ３’とに基づいて求める。
【００５６】
圧力センサ２９を通路６２内またはクランクケース４内にも配置してよい。別個の圧力センサ２９と付加的な温度センサ３０を設ける代わりに、組み合わせ型圧力・温度センサを使用してもよい。
【００５７】
図１３は本発明による方法の経過を一般的に図示したものである。これによれば、少なくとも１つの測定温度Ｔと少なくとも１つの測定圧力ｐとから、たとえば特性曲線を介して、或いは演算により、空気質量流量ｍを求める。求めた空気質量流量と内燃エンジン１，６１の回転数Ｎとに基づいて、たとえば、特性曲線を介して調整されるべき作動パラメータの値、たとえば供給すべき燃料量ｘまたは点火時点ＺＺＰを求める。有利には、調整すべき前記値を求めるために、さらに測定温度Ｔ、特に平均クランクケース温度Ｔ０を採用するのがよい。その後、求めた値を制御部３３により調整する。点火時点ＺＺＰと供給すべき燃料量ｘとを直接測定圧力ｐから特定するようにしてもよい。
【００５８】
クランク室の温度の代わりに、別の温度、特に他の部材の温度を求めてもよい。また、クランク室の圧力の代わりに、他の部材の圧力を測定してもよい。圧力差および部材温度を測定することにより、部材を流れる質量流量或いは部材内に閉じ込められているガスの質量の変化を特定する原理は、他の部材にも適用可能である。したがって、燃焼室内の圧力差と、ほぼ燃焼室温度に達している領域でのシリンダの温度とを適宜測定することにより、燃焼室を流れる空気質量流量を求めることができる。対応的に、２つの時点での圧力の差を求め、且つ温度を測定することにより、特に排ガス消音機の温度を測定することにより、排ガス消音機を流れる排ガス質量流量を求めることができる。本発明による原理は他の部材にも有利に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】内燃エンジンの概略縦断面図である。
【図２】図１の線ＩＩ−ＩＩによる断面図である。
【図３】内燃エンジンの部分断面斜視図である。
【図４】温度センサの概略断面図である。
【図５】温度センサの概略断面図である。
【図６】クランクケース内での圧力経過とクランク軸角度との関係を示すグラフである。
【図７】クランクケース内での圧力経過とクランクケース容積との関係を示すグラフである。
【図８】燃焼室を流れる空気質量流量を検出する方法のフローチャートである。
【図９】燃焼室を流れる空気質量流量を検出する方法のフローチャートである。
【図１０】燃焼室を流れる空気質量流量を検出する方法のフローチャートである。
【図１１】空気質量流量と回転数とに依存した点火時点を表わすグラフである。
【図１２】内燃エンジンの概略縦断面図である。
【図１３】本発明による作動方法の工程を示すグラフである。
【符号の説明】
【００６０】
１                  内燃エンジン
２                  シリンダ
３                  燃焼室
４                  クランクケース
５                  ピストン
７                  クランク軸
８                  排気口
１８                燃料弁
２９                圧力センサ
３０                温度センサ
３４                吸気通路
３９                圧力・温度センサ
６１                内燃エンジン
【図１】
2007192226.tif 000003
【図２】
2007192226.tif 000004
【図３】
2007192226.tif 000005
【図４】
2007192226.tif 000006
【図５】
2007192226.tif 000007
【図６】
2007192226.tif 000008
【図７】
2007192226.tif 000009
【図８】
2007192226.tif 000010
【図９】
2007192226.tif 000011
【図１０】
2007192226.tif 000012
【図１１】
2007192226.tif 000013
【図１２】
2007192226.tif 000014
【図１３】
2007192226.tif 000015