(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１００）で還元される排気ガス量に関する信号（ｍＡＧ）を形成する方法であって、該信号（ｍＡＧ）は実際に還流されている還元排気ガス量の推定値である方法において、
吸気管（１０２）の圧力（ＰＳ）、内燃機関（１００）の回転数（ｎ）および吸気管（１０２）内の温度（ＴＳ）に対する信号から、または
内燃機関（１００）により吸入される新鮮ガス流に依存する第１の信号（ｍＦＧ）を形成し、当該第１の信号（ｍＦＧ）、スロットルバルブ（１０８）の開口角度（α）、大気圧（ＰＵ）、内燃機関（１００）の回転数（ｎ）および吸気管（１０２）内の温度（ＴＳ）に対する信号から、内燃機関（１００）により吸入される全体ガス流に関連する第２の信号（ｍ）を形成し、
還元される排気ガス量に対する信号（ｍＡＧ）を、前記第１の信号（ｍＦＧ）および第２の信号（ｍ）から形成し、
還元される排気ガス量に対する信号（ｍＡＧ）を、不安定動作状態で発生するダイナミックな作用に対する補正信号により調整し、
前記補正信号を形成するために、吸気管（１０２）内の圧力に対する時間微分信号（ＰＳ）と、吸気管内の温度に対する信号（ＴＳ）に依存する信号（Ｋ２）とを結合する、
ことを特徴とする、内燃機関で還元される排気ガス量に関する信号の形成方法。
【請求項２】
還元される排気ガス量に対する信号（ｍＡＧ）を、第１の信号（ｍＦＧ）を第２の信号（ｍ）から減算することによって形成する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
吸気管（１０２）内の圧力に対する信号（ＰＳ）に対し時間微分に相応する演算を行う、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
還元される排気ガス量に対する信号（ｍＡＧ）から適応補正信号（ＫＡ）を形成し、
当該適応補正信号によって、特性マップブロック（４００）を用いて検出された還元排気ガス量に対する信号（ｍＡＧＫ）を補正する、請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
適応補正信号（ＫＡ）を内燃機関（１００）の定常動作条件において新たに形成する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
特性マップブロック（４００）を、吸気管内の圧力に対する信号（ＰＳ）、大気圧に対する信号（ＰＵ）、および排気ガス還元弁（１０５）の開口度に対する信号（αＡＧＲ）を介してアクセスし、
前記排気ガス還元弁（１０５）は管路（１０３）に配置されており、
前記管路（１０３）は内燃機関（１００）の排気ガスチャネル（１０４）と吸気管（１０２）とを連結するものである、請求項４または５記載の方法。
【請求項７】
内燃機関（１００）で還元される排気ガス量に関する信号（ｍＡＧ）を形成するための装置であって、該信号（ｍＡＧ）は実際に還流されている還元排気ガス量の推定値である形式の装置において、
内燃機関（１００）により吸入される新鮮ガス流に依存する第１の信号（ｍＦＧ）を形成するためのセンサ手段（１０７）と、
吸気管（１０２）の圧力（ＰＳ）、内燃機関（１００）の回転数（ｎ）および吸気管（１０２）内の温度（ＴＳ）に対する信号を形成するための別のセンサ手段（１１０、１２０，１１１）、または
スロットルバルブ（１０８）の開口角度（α）、大気圧（ＰＵ）、内燃機関（１００）の回転数（ｎ）および吸気管（１０２）内の温度（ＴＳ）に対する信号を形成するための別のセンサ手段（１０９，１２６，１２０，１１１）を有し、
さらに内燃機関（１００）により吸入される全体ガス流に関連する第２の信号（ｍ）を、前記センサ手段（１０７、１１０、１２６、１０９、１２０、１１１）により形成された吸気管（１０２）の圧力（ＰＳ）、内燃機関（１００）の回転数（ｎ）および吸気管（１０２）内の温度（ＴＳ）に対する信号から、または前記第１の信号（ｍＦＧ）、スロットルバルブ（１０８）の開口角度（α）、大気圧（ＰＵ）、内燃機関（１００）の回転数（ｎ）および吸気管（１０２）内の温度（ＴＳ）に対する信号から形成するための手段と、
還元される排気ガス量に対する信号（ｍＡＧ）を、前記第１の信号（ｍＦＧ）と前記第２の信号（ｍ）とから形成するための手段と、
還元される排気ガス量に対する信号（ｍＡＧ）を、不安定動作状態で発生するダイナミックな作用に対する補正信号により調整する手段（２０６）と、
前記補正信号を、吸気管（１０２）内の圧力に対する時間微分信号（ＰＳ）と、吸気管内の温度に対する信号（ＴＳ）に依存する信号（Ｋ２）とを結合することにより求める手段（２０８，２１９，２１２）とを有することを特徴とする、内燃機関で還元される排気ガス量に関する信号の形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項1の上位概念による、内燃機関で還元される排気ガス量に関する信号を形成する方法であって、該信号は実際に還流されている還元排気ガス量の推定値である方法に関する。
【０００２】
さらに本発明は、前記方法を実施するための装置に関する。
【０００３】
【従来の技術】
ドイツ連邦共和国特許公開公報第３５０３７９８号から、排気ガス還元の投入時と遮断時に、内燃機関の吸気チャネルの圧力に対する値から還元される排気ガス量を検出する方法ないし装置が公知である。
【０００４】
またドイツ連邦共和国特許第２８４９５５４号明細書には、内燃機関の気筒のガス組成および充填率を検出するための装置が記載されている。この装置では、新鮮空気と還元された排気ガスからなる混合気がとりわけ、気筒総充填率に依存して制御される。気筒総充填率は、測定技術的検出の迂回路で吸気管の圧力と温度により検出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、内燃機関で還元される排気ガス量に関連する信号を形成することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、内燃機関で還元される排気ガス量に関する信号を形成する方法であって、該信号は実際に還流されている還元排気ガス量の推定値である方法において、
吸気管の圧力、内燃機関の回転数および吸気管内の温度に対する信号から、または
内燃機関により吸入される新鮮ガス流に依存する第１の信号を形成し、当該第１の信号、スロットルバルブの開口角度、大気圧、内燃機関の回転数および吸気管内の温度に対する信号から、内燃機関により吸入される全体ガス流に関連する第２の信号を形成し、
還元される排気ガス量に対する信号を、前記第１の信号および第２の信号から形成し、
還元される排気ガス量に対する信号を、不安定動作状態で発生するダイナミックな作用に対する補正信号により調整し、
前記補正信号を形成するために、吸気管内の圧力に対する時間微分信号と、吸気管内の温度に対する信号に依存する信号とを結合することにより解決される。
【０００７】
本発明の方法の利点は、内燃機関で還元される排気ガス量に関する信号の検出を低コストに行うことのできる点である。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１は、排気ガス還元装置を有する内燃機関を示す。内燃機関１００には吸気管１０２を介して空気/燃料混合気が供給され、排気ガスが排気ガスチャネル１０４に放出される。吸気管１０２と排気ガスチャネル１０４は管路１０３を介して相互に連結されている。この管路を介して排気ガスは排気ガスチャネルから吸気管に到達することができる。
【０００９】
管路１０３には、排気ガス還元弁１０５が配置されており、この弁により管路１０３の閉鎖程度を調整することができる。これにより、排気ガス還元弁１０５の開口度に応じて管路１０３を通り排気ガスチャネル１０４から吸気管１０２へ比較的少量または多量の排気ガスを帰還供給させることができる。排気ガス還元弁１０５には駆動部１０６が設けられており、この駆動部は排気ガス還元弁１０５の開口度を調整する。
【００１０】
吸気管１０２には、吸入空気の流通方向で見て、空気量計または空気質量計１０７、例えばホットフィルム−エアーフローメータ、スロットルバルブ１０８の開口角度を検出するためのセンサ１０９を備えたスロットルバルブ１０８、吸気管圧を検出するための圧力センサ１１０、吸気管温度を検出するための温度センサ１１１および燃料供給のための少なくとも１つの噴射ノズルが設けられている。排気ガスチャネル１０４には、排気ガスの流通方向で見て、排気ガスゾンデ１１４および触媒器１１６が配置されている。内燃機関に１００は回転数センサ１２０と温度センサ１２１が設けられている。さらに内燃機関１００は例えば４つの点火コイル１２２を空気/燃料混合気を気筒で点火するために有する。
【００１１】
空気質量計または空気量計１０７の出力信号ｍＦＧ、スロットルバルブ１０８の開口角度を検出するためのセンサ１０９のα、圧力センサ１１０のＰＳ、温度センサのＴＳ、排気ガスセンサ１１４のλ、回転数センサ１２０のｎ、および温度センサ１２１のＴＢＫＭが中央制御装置１２４に相応の接続線路を介して供給される。さらに中央制御装置１２４には、大気圧を検出する圧力センサ１２６の出力信号ＰＵが供給される。制御装置１２４はセンサ信号を評価し、それに従って排気ガス還元弁１０５の駆動部１０６、噴射ノズル１１２および点火コイル１２２を制御する。
【００１２】
排気ガス還元弁１０５の開口度を制御ないし調整するために、本発明の方法によって制御装置１２４で形成された、帰還供給される排気ガス量に対する信号ｍＡＧを使用することができる。制御装置１２４は信号ｍＡＧを、上に述べた複数のセンサ信号から形成する。どのように形成するか、詳細を図２、３および４に基づいて説明する。
【００１３】
図２は、本発明の方法の実施例のブロック回路図である。本発明の方法では、管路１０３の合流口下流の吸気管１０２の全体ガス流は、空気質量計または空気量計１０７を通って流れる新鮮ガス流と、管路１０３を通って流れる排気ガス流から組成されたものであるという事実が利用される。新鮮ガス流は信号ｍＦＧにより表される。この信号は空気質量計または空気量計１０７により形成される。管路１０３を通る排気ガス流には信号ｍＡＧが配属される。この信号は直接測定されるのではなく、本発明の方法によって形成される。全体ガス流、すなわち新鮮ガス流（信号ｍＦＧ）と排気ガス流（信号ｍＡＧ）が合流した後のガス流は信号ｍによって表される。信号ｍは通常は間接的測定によって、例えば吸気管圧（信号ＰＳ）、吸気管温度（信号ＴＳ）および回転数（信号ｎ）から求められる。３つの信号ｍＦＧ、ｍＡＧないしｍの２つが既知であれば、そこからそれぞれ未知の第３の信号を求めることができる。
【００１４】
本発明の方法によって通常は、排気ガス流ｍＡＧが全体ガス流ｍと新鮮ガス流ｍＦＧから求められる。このために図２では、信号ｍが結合点２００の第１の入力側に供給され、信号ｍＦＧが結合点２００の第２の入力側に供給される。結合点２００では、信号ｍＦＧが信号ｍから減算され、このようにして管路１０３を通る排気ガス流に対する信号ｍＡＧが形成され、結合点２００の出力側に出力される。信号ｍＦＧは空気質量計または空気流計１０７から発する。場合により信号ｍＦＧを結合点２００に供給する前に適切に処理ないし補正することができる。信号ｍは通常、測定技術的に直接測定されるのではなく、１つまたは複数のセンサ信号から形成される。本実施例では、信号ｍは吸気管圧に対する信号ＰＳ（圧力センサ１１０）、回転数に対する信号ｎ（回転数センサ１２）、および吸気管温度に対する信号ＴＳ（温度センサ１１１）から形成される。このために信号ＴＳは特性曲線ブロック２０２に供給される。ここにはパラメータＫ１に対する値がファイルされている。特性曲線ブロック２０２から出力された信号Ｋ１は結合点２０４の第１の入力側に供給される。この結合点の第２の入力側には信号ｎが供給され、第３の入力側には信号ＰＳが供給される。結合点２０４はこれら３つの入力信号の乗算によって、全体ガス流に対する信号ｍを形成し、この信号ｍをその出力側に送出する。結合点２０４の出力側は結合点２００の第１の入力側と接続されている。
【００１５】
これまで説明した方法は信号ｍＡＧを送出し、この信号は管路１０３を通って逆流する排気ガス流を、安定動作状態で良好に近似して表す。不安定動作状態を考慮するために図２に示された実施例では、信号ｍＡＧが結合点２０６の第１の入力側に供給され、その第２の入力側には、不安定動作状態で発生するダイナミックな作用を考慮した信号が供給される。
【００１６】
ダイナミックな作用に対する信号は結合点２０８から出力される。この結合点の第１の入力側は微分段２１０の出力側と接続されており、第２の入力側は特性曲線ブロック２１２の出力側と接続されている。微分段２１０の入力側には吸気管圧に対する信号ＰＳが供給される。すなわち、結合点２０８の第１の入力側には信号ＰＳの時間導関数が供給される。特性曲線ブロック２１２の入力側には吸気管温度に対する信号ＴＳが供給される。この信号ＴＳに依存して特性曲線ブロック２１２は信号Ｋ２を送出する。この信号Ｋ２は結合点２０８の第２の入力側に供給される。
【００１７】
ここまで説明した実施例では、吸気管圧は圧力センサ１１０によって吸気管１０２で検出される。本発明の方法は、このような圧力センサ１１０がない場合でも実施することができる。本発明のこの変形実施例のブロック回路図が図３に示されている。
【００１８】
図３は本発明の実施例のブロック回路図を示し、この実施例では吸気管圧に対する代替信号ＰＳＲが、新鮮ガス流に対する信号ｍＦＧ、圧力センサ１２６により検出された大気圧に対する信号ＰＵ、および新鮮ガス流の温度に対する信号ＴＦＧから求められる。温度ＴＦＧに対しては通常、パラメータＴＳが使用される。信号ｍＦＧ、αおよびＰＵは特性マップブロック３００のそれぞれ１つの入力側に供給される。このブロックには代替信号ＰＳＲがこれら３つの入力信号に依存してファイルされている。代替信号ＰＳＲは特性マップブロック３００の出力側に送出される。特性マップブロック３００の出力側は、すでに図２に示した結合点２０４の第１の入力側と接続されている。結合点２０４の２つの別の入力側には、図２と同じように、信号ｎとＫ１が印加される。信号Ｋ１は図２と同じように特性マップブロック２０２から出力され、このブロックには信号ＴＳが供給される。結合点２０４は、信号ｎ、ＰＳＲおよびＫ１から信号ｍを求め、この信号ｍを出力側に送出する。信号ｍは結合点２００の第１の入力側に供給され、第２の入力側には信号ｍＦＧが供給される。２つの入力信号から結合点２００は減算により排気ガス流に対する信号ｍＡＧを形成する。
【００１９】
このようにして図３に示された実施例では、管路１０３を通って還元される排気ガス流が、新鮮ガス流に対する信号ｍＦＧ、スロットルバルブ１０８の開口角度に対するα、大気圧に対するＰＵ、吸気管温度に対するＴＳ、および内燃機関１００の回転数に対するｎから形成される。したがってこの実施例では、吸気管１０２の圧力センサ１１０を省略することができる。この実施例では、図２に示された実施例と比較して付加的に、スロットルバルブの開口角度に対する信号αと大気圧に対する信号ＰＵを必要とする。しかし通常これら２つの信号はいずれにしろ制御装置１２４で使用されるものである。しかしこの方法は、スロットルバルブにおいて音速に達していない内燃機関動作点に制限される（スロットルバルブにおける圧力関係がクリティカルでない）。
【００２０】
図４は、別の実施例のブロック回路図を示す。この実施例は、位置フィードバック機能を備えた排気ガス還元弁１０５と関連して使用することができる。すなわち、排気ガス還元弁１０５の開口角度αＡＧＲを検出するセンサを有する。この実施例では、本発明の方法により形成された、還元される排気ガス流に対する信号ｍＡＧが、適応補正値に対する信号ＫＡを検出するために使用される。この信号ＫＡにより信号ｍＡＧＫを補正することができる。この信号ｍＡＧＫは還元される排気ガス流に対する特性マップ値を表す。信号ｍＡＧＫは特性マップによって信号αＡＧＲと圧力信号ＰＳおよびＰＵから形成される。
【００２１】
信号αＡＧＲ、ＰＳおよびＰＵは、特性マップブロック４００のそれぞれ１つの入力側に供給される。特性マップブロック４００は入力信号に相応して特性マップ値ｍＡＧＫを出力する。特性マップ値ｍＡＧＫは結合点４０２に第１の入力側に供給される。結合点４０２の第２の入力側には適応補正値に対する信号ＫＡが供給される。この信号は特性マップブロック４０４から出力される。結合点４０２は信号ｍＡＧＫと信号ＫＡから信号ｍＡＧＡを形成する。この信号は還元される排気ガス流の適応補正値を表す。信号ｍＡＧＡは結合点４０６の第１の入力側に供給され、第２の入力側には信号ｍＡＧが供給される。結合点４０６は信号ｍＡＧを信号ｍＡＧＡから減算し、２つの信号の差をその出力側に送出する。結合点４０６の出力側はスイッチ４０８の第１の接点と接続されており、第２の接点は積分器４０４の入力側と接続されている。スイッチ４０８は、内燃機関１００が定常動作状態にあるときには常に閉成され、非定常動作状態にあるときは常に開放される。したがって適応補正値に対する信号ＫＡは常に、定常動作状態の間だけ検出され、後続の非定常動作状態に対して保持される。
【００２２】
図４に示された回路装置の作用によって、定常動作状態においては適応補正値に対する信号ＫＡは、信号ｍＡＧＡが信号ｍＡＧと一致するまで変化される。このようにして、排気ガス還元弁１０５の開口角度αＡＧＲの検出の際の多少のエラーが補償される。
【図面の簡単な説明】
【図１】排気ガス還元装置を有する内燃機関の概略図である。
【図２】本発明の実施例のブロック図である。
【図３】本発明の実施例のブロック図である。
【図４】本発明の実施例のブロック図である。
【符号の説明】
１００  内燃機関
１０２  吸気管
１０３  管路
１０４  排気ガスチャネル
１０５  排気ガス還元弁
１０７  吸気量計または空気質量計
１０８  スロットルバルブ
１０９  角度センサ
１１０  圧力センサ
１１１  温度センサ
１１２  噴射ノズル
１１４  排気ガスゾンデ
１１６  触媒器
１２０  回転数センサ
１２１  温度センサ
１２４  制御装置
１２６  圧力センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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