(57)【要約】      （修正有）【課題】内燃機関の弁制御時間を調整する方法を提供する。【解決手段】内燃機関の弁制御時間を調整する方法に関する。この方法は、所定の動作点ｂとの比較により内燃機関の最新の複数の動作点を選択するステップと、選択されたそれぞれの動作点ｂにおける内燃機関の少なくとも１つのシリンダのシリンダ充填量Ｚ（ｂ）を検出するステップ３２と、検出されたそれぞれのシリンダ充填量Ｚ（ｂ）とそれぞれの動作点ｂにおけるシリンダ充填量の期待値Ｚｓｏｌｌ（ｂ）との差から、選択されたそれぞれの動作点ｂにおける充填エラーＦ（ｂ）を検出するステップ３３と、検出された充填エラーＦ（ｂ）と期待される充填エラーＦｓｏｌｌ（ｂ）とを比較するステップ３４と、比較結果から弁制御時間の調整値Ａを検出するステップ３５とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１０）の弁制御時間を調整する方法において、
次のステップ：
所定の動作点との比較により前記内燃機関（１０）の最新の動作点を選択するステップ（３１）と、
選択されたそれぞれの動作点における前記内燃機関（１０）の少なくとも１つのシリンダ（１１）のシリンダ充填量を検出するステップ（３２）と、
それぞれの動作点における検出されたそれぞれのシリンダ充填量とシリンダ充填量の期待値との差から、選択されたそれぞれの動作点について充填エラーを検出するステップ（３３）と、
検出された充填エラーと期待される充填エラーとを比較するステップ（３４）と、
比較結果から弁制御時間の調整値を検出するステップ（３５）と
を含む内燃機関の弁制御時間を調整する方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、
特性マップ内の所定の動作点に基づいて、動作点を選択する（３１）方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、
内燃機関（１０）の負荷が一定の場合に弁制御時間を変化させることにより動作点を設定する方法。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法において、
前記内燃機関（１０）の回転数に基づいてシリンダ充填量を検出する（３２）方法。
【請求項５】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法において、
前記内燃機関（１０）の吸気管（１３）内の空気流量計（１４）によってシリンダ充填量を検出する（３２）方法。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法において、
期待される充填エラーが、前記内燃機関（１０）の選択されたカムシャフトエラーにおいて期待される充填エラーにそれぞれ対応している方法。
【請求項７】
請求項１から６までのいずれか一項に記載の方法において、
充填モデルの反転、および選択された複数の動作点についての統計的な評価により、充填エラーを前記内燃機関（１０）の吸気弁（１２）の弁制御時間エラーに換算し、該弁制御時間エラーから調整値を検出する方法。
【請求項８】
コンピュータプログラムにおいて、
請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法のそれぞれのステップを実施するように設定されたコンピュータプログラム。
【請求項９】
機械読取可能な記憶媒体において、
機械読取可能な記憶媒体に、請求項８に記載のコンピュータプログラムが記憶されている機械読取可能な記憶媒体。
【請求項１０】
電子制御器（２０）において、
請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法によって、内燃機関（１０）の弁制御時間を調整するように設定された電子制御器（２０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の弁制御時間を調整する方法に関する。さらに本発明は、本発明による方法のそれぞれのステップを実施するように設定されたコンピュータプログラム、ならびに本発明によるコンピュータプログラムが記憶された機械読取可能な記憶媒体に関する。最後に、本発明は、本発明による方法によって内燃機関の弁制御時間を調整するように設定された電子制御器に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の現在の燃焼方法において、特に開発途上の燃焼方法においても、高い内部残留ガス率のために大きい弁オーバラップを行い、および／または吸気弁の閉鎖を遅く、または早く行い、弁動作の精度に高い要求を課している。開発途上の燃焼方法は、例えば絞り除去によって、内燃機関の燃料消費を低減するために役立つ。例えば吸気弁の閉鎖または弁オーバラップなどの特徴的な弁制御時間は、これらの燃焼方法においては、従来の燃焼方法の場合よりもシリンダへの外気充填率もしくは内部残留ガス量に著しく大きい影響を与える。誤った弁制御時間は、特に圧力に基づいて充填量を検出する場合には、充填エラーをもたらす。なぜなら、この場合の充填量は、例えば熱膜空気流量測定器（ＨＦＭ）などのセンサを介して測定されるのではなく、モデルによって計算されるからである。このモデルには吸気管圧力の他に弁制御時間も含まれる。
【０００３】
弁制御時間のエラーは、一方では位相器およびセンサ歯車を含むカム駆動装置の組付け許容差および製造許容差により生じ、他方ではカムシャフト位置センサの組付け許容差およびセンサ許容差ならびにクランクシャフト位置の検出によって生じる。さらに内燃機関の寿命に応じたチェーンもしくはベルト伸長による影響が加わる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
弁制御時間を調整するためには様々なアプローチが存在する。もちろん、既知の方法では、実際の充填量に基づいて調整が行われないことが共通している。したがって、例えば、カムシャフトの組付け許容差および製造許容差は、センサ組付け許容差よりも明らかに小さいと仮定される。この場合、新しい内燃機関の場合、すなわち、参照位置への到達時（例えば位相器の当接時）にチェーン伸長がまだ生じていない場合には、角度エラーが目標角度と実際角度との間の差として検討される。したがって、個々の許容差に関して得られた仮定が妥当であるか否かに応じて、許容差状態の改善を行うことができる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
内燃機関の弁制御時間、特に吸気弁制御時間を調整するための本発明による方法は、次のステップ：
所定の動作点との比較により内燃機関の最新の動作点を選択するステップと、
例えば作業周期中の回転数経過に基づいた方法を使用して、選択されたそれぞれの動作点において、内燃機関の少なくとも１つのシリンダのシリンダ充填量を検出するステップと、
それぞれの動作点における検出されたそれぞれのシリンダ充填量とシリンダ充填量の期待値との差から、選択されたそれぞれの動作点について充填エラーを検出するステップと、
検出された充填エラーと期待される充填エラーとを比較するステップと、
比較結果から弁制御時間の調整値を検出するステップと
を含む。
【０００６】
本発明による方法によって、実際の制御時間エラーに基づいて弁制御時間の調整値を準備することができる。したがって充填量検出の精度が高められる。これによりセンサによる検出を含む弁作動時の許容差をより正確に分配し、適切に考慮することができる。このことは、付加的な診断機能、および内燃機関の作動時の高いロバスト性を可能にし、このために他のセンサが不可欠となることもない。
【０００７】
動作点は、例えば内燃機関の負荷または回転数によって定義されていてもよい。最新の動作点の選択は、本発明による一実施形態では特性マップに保存された所定の動作点に基づいて行われる。このために、評価のためにいずれの動作点が特有であり、いずれの動作点が特有ではないかを内燃機関の制御器のデータ処理時に決定することができる。この場合、他の方法ステップでは、許容される動作点のみを使用すればよい。本発明による方法の別の実施形態では、動作点は、好ましくは内燃機関の負荷が一定の場合に弁制御時間を変化させることによって設定される。
【０００８】
本発明の好ましい実施形態では、シリンダ充填量の検出は、内燃機関の回転数に基づいて行われる。このために、特に回転数に基づいた関数、例えば機械的仕事量ＭＷＦ（Mechanical Work Feature）によって、選択された動作点におけるシリンダ充填量が決定される。これにより、空気質量計のないシステムにおいてもシリンダ充填量を検出することが可能になる。本発明による方法の別の実施形態では、好ましくは、シリンダ充填量は内燃機関の吸気管内の空気流量計によって検出される。空気流量計は、特に熱膜空気流量測定器である。これにより、いずれにせよ空気流量計を備えるシステムでは、シリンダ充填量を検出し、次いで弁制御時間のための調整値を計算するために空気流量計を使用することができる。
【０００９】
期待される充填エラーは、それぞれ内燃機関の選択されたカムシャフトエラーにおいて期待される充填エラーに特に対応している。
【００１０】
充填エラーのパターンが、期待されるパターンに対応しているか、またはパターンの間に相関関係がある場合には、弁制御時間のための調整値を計算することが可能である。例えば、カムシャフトエラーに関する充填量の感度が高い動作点では大きい充填エラーを確認することができ、感度が低い動作点では小さい充填エラーを確認することができる。
【００１１】
本発明の一実施形態では、内燃機関の全ての動作範囲について、または関連する範囲について特性マップが検出され、制御器に保存される。制御器には制御時間エラーに関する充填量の感度が含まれている。この特性マップと、確認された充填エラーとの間に十分な相関関係がある場合には、原因が制御時間エラーによって引き起こされたと仮定することができる。
【００１２】
好ましくは、充填モデルの反転、および選択された複数の動作点についての統計的な評価が行われ、充填エラーが内燃機関の吸気弁の弁制御時間エラーに換算されることによって、調整値が検出される。次いでこれらの弁制御時間エラーから調整値が検出される。調整値の検出が実際の制御時間エラーに基づいていることにより、充填量検出の精度が高められる。
【００１３】
本発明によるコンピュータプログラムは、特に計算機または制御器で構成される場合に本発明による方法のそれぞれのステップを実施するように設定されている。本発明によるコンピュータプログラムは、従来の電子制御器において構成の変更を行う必要なしに本発明による方法を実施することを可能にする。このために、本発明によるコンピュータプログラムは本発明による機械読取可能な記憶媒体に記憶されている。本発明によるコンピュータプログラムを従来の電子制御器で実施することにより、本発明による方法によって内燃機関の弁制御時間を調整するように設定された本発明による電子制御器が得られる。
【００１４】
本発明の実施例を図面に示し、以下に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の実施例による方法によって弁制御時間を調整することができる従来の内燃機関の一部を示す概略図である。
【図２】本発明の実施例による方法のフロー図である。
【図３】クランクシャフト角度に基づいた、ひいてはシリンダ充填量に対する弁制御時間の理論的影響に基づいたシリンダ容積の導関数ならびに本発明の一実施例による方法におけるシリンダ容積と行程容積との比率をそれぞれクランクシャフト角度に応じて示す線図である。
【図４ａ】本発明の一実施例における充填エラーと充填感度との強い相関関係を示す図である。
【図４ｂ】本発明の一実施例における充填エラーと充填感度との弱い相関関係または存在しない相関関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
従来の内燃機関１０は複数のシリンダ１１を備える。これらのシリンダ１１の１つが図１に概略的に示されている。吸気弁１２を介して、吸気管１３からシリンダ１１に空気が供給される。配量される空気流量は、吸気管１３内の空気流量計１４によって測定することができる。空気流量計１４は、本実施例ではＨＦＭとして構成されている。シリンダ１１は、クランクシャフト（図示しない）および電子制御器２０によって制御される。
【００１７】
本発明による方法の第１実施例における内燃機関１０の吸気弁１２の弁制御時間の調整が図２に示されている。この方法の開始３０後に、所定の動作点の特性マップＫに保存された動作点と一致する内燃機関１０の最新の動作点ｂの選択３１が行われる。所定の動作点のこの特性マップＫは、既に電子制御器２０の適用時に決定されている。それぞれ最新の動作点は、内燃機関１０によって駆動される自動車のドライバによって選択される。本発明による方法は、この選択に影響を与えない。リストＫに含まれている内燃機関の動作点ｂ、すなわち、動作点ｂ１．．．ｂｍについて、内燃機関１０の少なくとも１つのシリンダ１１のシリンダ充填量Ｚ（ｂ）の検出３２が行われる。このために、回転数に基づいた関数であり、式１によって計算することができる機械的仕事量ＭＷＦが利用される：
【数１】
2016098824.tif 000003
【００１８】
この場合、Θは、内燃機関１０の慣性モーメントを表し、この慣性モーメントは内燃機関１０の幾何学配置から計算することができる。ｄφ／ｄｔは、数値部分およびセグメント部分から計算されるクランクシャフトの角速度に相当する。回転角度φおよび／または角速度ｄφ／ｄｔは、クランクシャフトの回転数ｎから計算することができる。回転数ｎは、このために回転数センサによって計算される。代替的に、角速度ｄφ／ｄｔを回転角度センサによって測定することも可能である。積Θ・（ｄφ／ｄｔ）２は、クランクシャフトの回転の回転エネルギーもしくは動的エネルギーを表す。回転数に基づいた特徴である回転エネルギーΘ・（ｄφ／ｄｔ）２は、燃焼前および燃焼後の時点について検出される。この場合、本実施例では、内燃機関のクランクシャフトが上死点（ＯＴ）に到達した場合に燃焼前の時点が到達されていると予想している。燃焼後の時点は、本実施例では、クランクシャフトが例えば上死点（９６°ＫＷｎＺＯＴ）に関して９６°の位置にある場合に生じる。燃焼前後のいずれの時点で回転数に基づいた特徴である積Θ・（ｄφ／ｄｔ）２が計算されるかとは無関係に、この特徴によって機械的仕事量ＭＷＦを検出することができる。
【００１９】
選択されたそれぞれの動作点ｂについての充填エラー（ｂ）の検出３３が、式２：
Ｆ（ｂ）＝Ｚ（ｂ）−Ｚｓｏｌｌ（ｂ）                            （式２）
にしたがって行われる。
【００２０】
この場合、検出されたそれぞれのシリンダ充填量Ｚ（ｂ）と、それぞれの動作点ｂについてのシリンダ充填量Ｚｓｏｌｌ（ｂ）の期待値との間の差が検出される。
【００２１】
特に吸気弁閉鎖時点ＩＶＣ（Intake valve close）の弁制御時間エラーは、ミラーまたはアトキンソン制御時間において下死点（ＵＴ）からの距離が大きくなるにつれて、シリンダ充填量Ｚ（ｂ）により大きい影響を及ぼす。アトキンソン制御時間４２について従来の制御時間４１と比較して図３に示すように、クランクシャフト角度に応じてシリンダ容積の変化（曲線Ｖ／Ｖｈ）が生じ、導関数ｄＶ／ｄφは、クランクシャフト角度が変化した場合のシリンダ容積の変化を示し、これにより制御時間エラーに関するシリンダ充填量の感度を再現している。したがって、まずＩＶＣとＵＴとの間隔がより大きい場合には絶対的な充填エラーＦ（ｂ）の増大が生じる。このエラーは、ＩＶＣとＵＴとの間隔がより大きい場合にはシリンダ１１の充填量も低減されることによりさらに増大し、これにより、より小さい参照値が生じ、ひいては相対的な充填エラーＦｒｅｌもそれだけ大きく増大する。
【００２２】
複数の動作点ｂについて、期待される特性Ｆｓｏｌｌ（ｂ）に相当する充填エラーＦ（ｂ）の特性が観察された場合、充填エラーＦ（ｂ）の原因は弁制御時間エラーによって引き起こされたと仮定される。続いて弁制御時間の調整値Ａの検出３５が行われ、この場合、例えば内燃機関１０の充填モデルが反転され、複数の動作点ｂについて統計的な評価を行うか、または、例えば相関値に基づいて回帰直線を計算することにより、弁制御時間エラーを検出する。弁制御時間エラーは調整値Ａとして使用することができ、この調整値Ａにより、内燃機関１０のさらなる作動時に吸気弁１２の弁制御時間の調整が行われる。図４ａおよび４ｂは、選択された動作点で生じる充填エラーＦ（ｂ）と充填時間に関する充填の感度Ｓとの間の大きさの異なる相関関係についての例を示す。感度は、１°ＫＷの制御時間エラー毎の充填エラーＦ（ｂ）として定義されている。相関関係が大きい場合には、回帰直線の勾配を計算することによって°ＫＷの調整値を検出することができる。
【００２３】
本発明による方法の第２実施例では、動作点ｂは特性マップＫに基づいて選択されない。その代わりに、内燃機関１０の負荷が一定の場合の吸気弁１２の弁制御時間と、検出された充填エラーの特性が評価されることにより、適切な動作点ｂが検出される。例えば、典型的なミラー制御時間により開始し、下死点における吸気弁閉鎖の弁制御時間まで変動を行う。負荷を一定に保持するためには、吸気管圧力を適宜に調整する必要がある。充填エラーが早期の弁制御時間では大きく、下死点近くの制御時間では小さい場合には、制御時間エラーが生じていると仮定される。
【００２４】
本発明による方法の第３実施例では、シリンダ充填量Ｚ（ｂ）の検出は回転数ｎに基づいて行われない。その代わりに、シリンダ充填量Ｚ（ｂ）は空気流量計１４を用いて検出される。
【符号の説明】
【００２５】
１０  内燃機関
１１  シリンダ
１２  吸気弁
１３  吸気管
１４  空気流量計
２０  制御器
３０  開始
３１  選択
３２  シリンダ充填量Ｚ（ｂ）を検出するステップ
３３  充填エラーＦ（ｂ）を検出するステップ
３４  検出された充填エラーと期待される充填エラーとを比較するステップ
３５  弁制御時間の調整値Ａを検出するステップ
４１  従来の制御時間
４２  アトキンソン制御時間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４ａ】
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【図４ｂ】
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