(57)【要約】【課題】本発明は、デュアル型の吸気管方式の燃料供給と燃料直接供給とを行う内燃機関を動作させるための方法及び装置に関する。【解決手段】吸気管方式の燃料供給と燃料直接供給とにおいて必要な各燃料量を、量配分に基づいて算定し、当該内燃機関はさらに、当該内燃機関の少なくとも１つの燃焼室内において燃料空気混合気の可変圧縮を行い、本発明では、特に、内燃機関の現在の動作条件を、現在の圧縮（４０５）も含めて取得し（４０５，４１０）、取得された動作条件に依存する、量配分の値を求める（４２０）。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
デュアル型の吸気管方式の燃料供給（２０）と燃料直接供給（１９）とを行う内燃機関の動作方法であって、
前記吸気管方式の前記燃料供給と前記燃料直接供給とにおいて必要な各燃料量を、量配分に基づいて算定し、
前記内燃機関はさらに、当該内燃機関の少なくとも１つの燃焼室内において燃料空気混合気の可変圧縮を行う、動作方法において、
前記内燃機関の現在の動作条件を、現在の圧縮（４０５）も含めて取得し（４０５，４１０）、
取得された前記動作条件に依存する、前記量配分の値を算定する（４２０）
ことを特徴とする動作方法。
【請求項２】
前記内燃機関の前記動作条件は、現在の圧縮比ε（イプシロン）の他にさらに、当該内燃機関の現在の動作点及び／又は現在の負荷及び／又は周囲条件及び／又は当該内燃機関の各燃焼室内における燃焼に関する履歴を含む、
請求項１に記載の動作方法。
【請求項３】
前記燃焼の前記履歴は、前記内燃機関乃至前記燃料供給の現在及び／又は先行の移行挙動を含む、
請求項２に記載の動作方法。
【請求項４】
取得された圧縮が、設定可能な第１の閾値を超え、かつ、取得された負荷が、設定可能な第２の閾値を超える場合、前記量配分を、ＢＤＥ燃料供給が増大する方向に不連続的又は連続的にシフトさせる（４２０）、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の動作方法。
【請求項５】
前記内燃機関の現在の点火角度又は点火時期を、遅角方向には調整しない（４２５）、
請求項４に記載の動作方法。
【請求項６】
前記内燃機関乃至噴射システムの複数の異なる動作状態、前記量配分、前記燃焼の前記履歴及び（可変の）圧縮値に依存して、前記内燃機関のノッキング挙動を表すパラメータを特性マップに記憶する、
請求項１乃至５のいずれか一項に記載の動作方法。
【請求項７】
前記内燃機関の動作中に求められた現在のノッキング限界と、前記特性マップに記憶されたノッキング値とを比較することにより、当該内燃機関の動作中の現在の圧縮比ε（イプシロン）を推定する、
請求項６に記載の動作方法。
【請求項８】
前記特性マップには、前記圧縮に依存して、前記内燃機関の特定の動作点におけるノッキング限界値と、配分率の値とが記憶されており、
前記ノッキング限界は、前記配分率の変化により求められ、
予想されるノッキング限界と、前記配分率の変化により求められた前記ノッキング限界とを比較することにより、実際の圧縮を推定する、
請求項７に記載の動作方法。
【請求項９】
前記圧縮比εを求めることにより、周期的に又は必要に応じて行われる、前記可変圧縮の診断機能を実現する、
請求項７又は８に記載の動作方法。
【請求項１０】
前記吸気管方式の前記燃料供給及び前記燃料直接供給のための両燃料量の算定を、前記内燃機関の各シリンダごとに行い、かつ、逐次乃至順次行う、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の動作方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の動作方法の各ステップを実施するために構成されたコンピュータプログラム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコンピュータプログラムを記憶した機械可読データ媒体。
【請求項１３】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の動作方法を用いてデュアル燃料供給を制御するように構成された電子コントローラ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各独立請求項の上位概念に記載の、燃焼室内における燃料空気混合気の圧縮が可変である燃料デュアル噴射方式の内燃機関を動作させるための方法及び装置に関する。本発明はさらに、本発明に係る方法を実施するためのコンピュータプログラム、当該コンピュータプログラムを記憶するための機械可読のデータ媒体、及び、本発明に係る方法を実施するための電子コントローラも対象とする。
【背景技術】
【０００２】
従来技術
本発明が対象とする燃料デュアル噴射は、内燃機関の燃料供給時に吸気管噴射と直接噴射とを結合したもの、又は、パラレル動作させるものである。実用上、かかる内燃機関はデュアルシステムとして構成できることが知られている。このデュアルシステムはその混合モードにおいて、内燃機関の同一のシリンダに、配分に従って吸気管噴射（ＳＲＥ）と燃料直接噴射（ＢＤＥ）とを並行して用いて燃料を供給できるものである。この配分は、吸気管噴射を用いてシリンダに供給できる燃料量と、燃料直接噴射を用いて当該シリンダに供給できる更なる燃料量とへの燃料の分割を表すものである。
【０００３】
例えば独国特許出願公開第１０２０１００３９４３４号明細書（DE 10 2010 039 434 A1）に、上述の混合モードにおいて、例えば負荷及び／又は回転数等の動作点を考慮して内燃機関の配分を求めることが記載されている。このようにして上述の混合モードにより、その都度目的に応じて変換された配分によって、異なる動作条件に対応して最適な、内燃機関の動作を達成することができる。両噴射方式の利点を利用することにより、最適な混合気形成と燃焼とが可能になる。例えば、ＢＤＥは内燃機関の変動的な動作時又は全負荷動作時の方が有利である。というのもＢＤＥにより、燃焼室充填物の自明の自己着火（いわゆる「ノッキング」）を回避できるからである。他方、内燃機関の部分負荷モード時にＳＲＥを使用すると、粒子及び／又は炭化水素（ＨＣ）による排ガス汚染が低減するという利点がある。
【０００４】
ノッキング制御を用いて、ノッキングが検出された場合に点火時期を遅角方向に増分シフトし、その後に以前の点火時期に戻すことにより、上述のノッキングは抑制乃至回避される。基準燃料に基づいて、最も早くに可能な点火時期を求めて特性マップに記憶する。これにより、燃焼の時間的推移を熱力学的に最適化することができる。
【０００５】
さらに独国特許出願公開第１０２５８８７２号明細書（DE 102 58 872 A1）からは、上述のデュアル燃料供給を行わないが燃焼室乃至シリンダ内の燃料空気混合気の圧縮率乃至圧縮比が可変である内燃機関が公知となっており、当該内燃機関では、調整機構を介して回転可能な偏心リングを用いてエンジンブロックに対するクランクシャフトの相対位置を可変に調整することができ、かかる相対位置の可変調整により、いわゆる「圧縮容積」を変化させることができ、これにより圧縮比も変化させることができる。調整機構に代えて、エンジンブロックをクランクシャフトベアリングに対して傾斜させることにより、又はシリンダヘッドをエンジンブロックに対して傾斜させることにより、又は、シリンダヘッドをエンジンブロックに対して相対的に上昇若しくは下降させることによっても、圧縮比を変化させることができる。
【０００６】
可変圧縮は、カムシャフト位相調整器を用いるカムシャフト調整装置（位相調整装置）によって、又は可変バルブ駆動機構を用いたカム切替によっても、実現することができる。また、内燃機関のシリンダに配置されているインレットバルブの閉弁時点を変化させることによっても、圧縮を変化させることができる。
【０００７】
上述の可変圧縮により、部分負荷領域での燃焼の熱力学的効率を向上させることができ、これにより、消費に関する利点とＣＯ２エミッションの低減とが達成される。しかし、圧縮比が上昇するにつれて圧縮端温度も上昇し、圧縮端温度の上昇によっても、ノッキング傾向が増大する。このことにより、燃料のノッキング傾向によって最大可能圧縮比が制限されてしまう。回転数が上昇して低負荷方向に向かうと、ノッキング傾向は低減し、これにより圧縮をより大きく選択できるようになる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２０１００３９４３４号明細書
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２５８８７２号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
発明の開示
本発明は、内燃機関の燃焼室内の燃料空気混合気の上述の可変圧縮（圧搾）を行う内燃機関の、本発明が対象とするデュアル燃料供給において、燃料配分を行うための方法及び対応する装置に関する。当該方法及び装置の基礎である認識乃至技術的効果は、低ノッキング動作領域において燃料直接供給（ＢＤＥ）を行う上述の燃料噴射システムの方が、吸気管方式の燃料供給（ＳＲＥ）を行う燃料噴射システムよりも、より早期の燃料質量変換で動作することができ、ひいては燃焼により有利な燃料質量変換で動作できる、というのものである。その理由は、ＢＤＥモードの方がＳＲＥモードよりも早期に、点火角乃至点火時期を介して調整可能乃至制御可能な燃焼重心を選択できるからである。
【００１０】
本発明の基礎である認識は、実際に使用される燃料供給方式即ち上述のＢＤＥモード又はＳＲＥモード又は両モードの組合せが、上述の量配分により、上述の燃焼時のノッキング挙動に著しく大きな影響を及ぼし、これにより、燃料消費量を削減し、燃焼に起因する排ガスエミッションを削減する大きな余地を与えることができることである。
【００１１】
上述の効果の本来的な技術的原因は、燃焼室内において直接行われる燃料の蒸発と、噴射された燃料粒子乃至燃料液滴の運動エネルギーがＢＤＥモードによって導入されることにより生成される乱流が増大することとによって、混合気冷却が増大して燃料のより迅速な冷却が生じることにより、ＢＤＥモード時のノッキング傾向をＳＲＥモードより低減できることである。上述の効果は特に、比較的高い負荷下での内燃機関の動作時において熱力学的に有利であり、かかる効果によって特に、燃料消費量を削減することができる。
【００１２】
本発明に係る方法は、内燃機関の現在の動作点、現在の圧縮比ε（イプシロン）、周囲条件及び／又は先行若しくは最後の複数の燃焼の履歴とに依存して、上記の量配分の適切な値又は最適値をも求めるというアプローチに基づく。本方法では、ＳＲＥモードの混合気形成に関する上述の可能な利点と、ＢＤＥモードの上述の高いノッキング耐性の利点とを組み合わせる。上述の最後の複数の燃焼の履歴は、現在及び／又は先行の移行挙動、乃至、移行モードにあるときの内燃機関乃至噴射システムの挙動も含み、具体的には例えば、運転者要望に起因する突然のトルク要求乃至突然の負荷切替も含む。
【００１３】
本発明に係る方法は特に、吸気管方式の燃料供給（ＳＲＥ）と燃料直接供給（ＢＤＥ）との間での、供給される燃料の量配分を、現在の可変圧縮乃至圧搾に依存して調整することを提案する。有利には、現在の圧縮率が比較的高く、かつ現在の負荷が高負荷である場合、上述の量配分を、ＢＤＥ供給が比較的多い方向にシフトさせ、さらに点火角を進角方向に調整する。ここでの上述の技術的効果は、ＢＤＥモードではノッキング限界を進角方向にシフトさせることができることに基づいており、これにより、現在の低ノッキング動作において燃焼効率が上昇するという利点が奏される。その際に有利なのは、点火角を進角方向に調整せず、ノッキング低減に使用される、点火角の非効率的な遅角調整を省略できることであり、これにより、エンジンを最適な動作点で動作させることができる。
【００１４】
ここで留意すべき点は、本発明では、可変圧縮比を実現する際の技術的な個別事項は重要ではなく、よって、本発明に係る方法は、従来において技術的に可能であった可変圧縮のいかなる実用化手法にも適用することができ、上述の利点を奏することである。
【００１５】
本発明に係る方法では特に、現在の圧縮乃至圧搾を取得し、例えばエンジンコントローラから読み出し、内燃機関の現在の負荷状態を取得し、例えばこれも同様に、エンジンコントローラから読み出す。上述のようにして取得された、圧縮及び負荷の両値が、実験により設定可能な閾値を超える場合、量配分を、ＢＤＥ燃料供給量が比較的増大する方向に変化させる。
【００１６】
上掲の閾値に基づいて行われる、量配分の不連続的な計算乃至適応調整に代えて、量配分の連続的な計算乃至適応調整を行うことも可能であり、しかも、圧縮比に依存して行うことができる。適切な値、例えば量配分の最適値を、適切な特性マップに記憶することができ、しかも、圧縮、回転数又は負荷等に依存して記憶することができる。
【００１７】
さらに、取得された圧縮と負荷との上述の比較に際し、内燃機関の動作に関連する周囲条件、例えばエンジン温度及び／又は吸気温度を考慮することもできる。というのも、かかる動作温度は内燃機関のノッキング挙動に著しく大きな影響を及ぼすからである。
【００１８】
また、本発明に係る方法は、シリンダ個別のエラー解析に適用することもできる。例えば、全てのシリンダにおいて同時に圧縮の異常な変化が生じた場合、例えば、可変圧縮のための冒頭に述べた調整機構の不具合を推定することができる。他方、１つのシリンダにのみ圧縮比εの異常な偏差が生じた場合、当該シリンダにおいて例えばガス交換バルブ及び／又はピストンリングに漏れがあると推定することができる。
【００１９】
本発明に係る方法ではさらに、内燃機関乃至噴射システムの複数の異なる動作状態、量配分、上述の燃焼の履歴及び／又は（可変の）圧縮値に依存して、内燃機関のノッキング挙動を、有利には特性マップ、参照特性マップ又はアプリケーション参照マップ等に記憶しておくことができる。ここで記憶された値は内燃機関の動作中に、自明の手法で、適切なアルゴリズムによって学習することができる。これにより、上述のエラー発生時には、ノッキング限界を考慮して、量配分乃至対応する配分率（「分割率」）を目的に応じて変化させることにより、迅速に応答すること乃至当該エラー状態を補償することができる。
【００２０】
上述の態様に代えて、又は上述の態様と共に、内燃機関の動作中に求められた現在のノッキング限界と、上掲の特性マップに記憶された（参照）値とを単に比較することにより、動作中の現在の圧縮比εを直接推定することもできる。かかる推定は、量配分乃至対応する配分率の変化を介して圧縮比を求めることができるとの考えに基づく。
【００２１】
上掲の特性マップには、特定の動作点におけるノッキング限界と配分率の値とを、圧縮に依存して記憶しておくことができる。配分率の変化によってノッキング限界を求める場合には、予測されるノッキング限界と、当該配分率の変化によって求められたノッキング限界とを比較することにより、現在乃至実際の圧縮を推定することができる。
【００２２】
圧縮比εを求めるための上述の手順により、上述の可変圧縮に対応する診断機能であって、周期的に、例えば１運転サイクルあたり１回実施され、又は、必要な場合にのみ、例えばノッキング若しくは失火等の燃焼上の問題が生じているときにのみ実施される診断機能を、実現することができる。
【００２３】
よって、本発明に係る方法は、上記にて提案されている、配分率の適応調整乃至シフトにより、本発明の対象であるデュアル燃料供給方式の内燃機関の動作を、従来技術よりノッキングを生じにくい動作とすることができる。可変圧縮及び可変燃料配分により達成される利点を組み合わせることにより、全体的に消費量が削減され、排ガスエミッションが削減され、かつ、走行快適性乃至運転快適性が改善される。既に述べたように、ＳＲＥモードは混合気生成の改善に寄与し、ＢＤＥモードはノッキング耐性の向上に寄与する。
【００２４】
吸気管方式の燃料供給及び燃料直接供給の双方の燃料量の本発明の計算は、有利には内燃機関の各シリンダごとに行われ、しかも、逐次乃至順次行われる。
【００２５】
本発明は特に、自動車の内燃機関の、本発明が対象とする燃料デュアル噴射システムにおいて使用することができる。さらに、例えば化学プロセス技術等の産業分野において使用される上述の燃料デュアル噴射方式の内燃機関において使用することも可能である。
【００２６】
本発明に係るコンピュータプログラムは、特に計算機又はコントローラ上にて実行されるときに、上記方法の各ステップを実施するように構成されている。電子コントローラにて、その構造を変更する必要なく、本発明に係る方法を実施することができる。こうするために、機械可読データ媒体が設けられ、このデータ媒体上に本発明に係るコンピュータプログラムが記憶されている。本発明に係るコンピュータプログラムを電子コントローラ上にインストールすることにより、可変圧縮を行う内燃機関において本発明に係る方法を用いて本発明の対象である燃料デュアル噴射を制御する本発明に係る電子コントローラが実現される。
【００２７】
明細書及び添付の図面から、本発明の別の利点及び実施形態を導き出すことができる。
【００２８】
もちろん、上記及び下記の特徴は、記載された組合せでだけ使用できるという訳ではなく、別の組合せ及び単独で、本発明の範囲を逸脱することなく使用できると解すべきである。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】４気筒内燃機関に対応する従来技術の燃料デュアル噴射装置の概略図である。
【図２】燃料吸気管噴射時における従来技術の燃料噴射の概略的なタイムチャートである。
【図３】燃料直接噴射時における従来技術の燃料噴射の概略的なタイムチャートである。
【図４】本発明に係る方法の一実施例のフローチャートである。
【図５】内燃機関のノッキング挙動についての事前に求められたデータを内燃機関乃至噴射システムの複数の異なる動作状態に依存して含む、本発明の一実施例の（参照）特性マップを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
実施例の説明
図１に示されている内燃機関は４つのシリンダ１１を備えており、これらのシリンダ１１はシリンダヘッド１２によって覆われている。シリンダヘッド１２は、各シリンダ１１において、各シリンダ１１内にて案内される往復ピストンと共に燃焼室１３を画定しており、この燃焼室１３は、インレットバルブ１４によって制御されるインレット開口部１５を有する。往復ピストンは、同図中には示されていない。インレット開口部１５は、シリンダヘッド１２を貫通するインレット流路１６の合流部を成す。
【００３１】
図中の燃料噴射装置は、燃焼空気をシリンダ１１の燃焼室１３へ供給するための空気流路１８を備えており、この空気流路１８は終端側に、各インレット流路１６に連通している、複数の互いに分離された流路１７を有する。さらに、シリンダ１１の各燃焼室１３内に燃料をそれぞれ直接噴射する第１群の燃料噴射バルブ１９と、燃料を流路１７内に噴射する第２群の燃料噴射バルブ２０とが配置されている。
【００３２】
シリンダ１１に直接噴射する第１群の燃料噴射バルブ１９への供給は燃料高圧ポンプ２１によって行われ、それに対して、流路１７に噴射する第２群の燃料噴射バルブ２０への供給は燃料低圧ポンプ２２によって行われる。通常は燃料タンク２３内に配置される燃料低圧ポンプは、燃料タンク２３内から第２群の燃料噴射バルブ２０と燃料高圧ポンプ２１とへ燃料を移送する。燃料噴射バルブ１９，２０の噴射時期及び噴射持続時間は、エンジンコントローラに組み込まれた電子コントローラによって、内燃機関の動作点に依存して制御される。基本的には、燃料噴射は第１群の燃料噴射バルブ１９によって行われ、第２群の燃料噴射バルブ２０は、所定の動作領域において第１群の燃料噴射バルブ１９による燃料直接噴射が不十分であることを改善し、更なる自由度乃至噴射ストラテジーを使用するため、補助的にのみ使用される。
【００３３】
第２群の燃料噴射バルブ２０は、互いに角度シフトされた少なくとも２つの分離した燃料ジェットを同時に放出乃至噴射するマルチジェット噴射バルブとして構成されており、これらの燃料噴射バルブ２０は、通常はスプレー円錐の形状になる噴射された燃料ジェット２４，２５がそれぞれ異なる流路内に達するように、空気流路１８内に配置されている。上述の内燃機関の場合、２つの２ジェット噴射バルブ２６，２７が設けられており、１つの２ジェット噴射バルブ２６が、第１及び第２のシリンダ１１に連通している流路１７内に噴射し、かつ第２の２ジェット噴射バルブ２７が、第３及び第４のシリンダ１１に連通している流路１７内に噴射するように、両２ジェット噴射バルブ２６，２７は空気流路１８内に配置されている。こうするためには、２つの直接隣接する流路１７間に２ジェット噴射バルブ２６乃至２７のための組付位置ができるように、流路１７を構成する。
【００３４】
ここで留意すべき点は、図１に示されている内燃機関の場合には大抵、４つの各シリンダ１１ごとにそれぞれ（図示されている）１つの燃料噴射バルブ１９と１つの２ジェット噴射バルブ２６，２７（図中には２つのみ示されている）とが配置されていることである。
【００３５】
また、本発明が対象とする内燃機関の上述の燃料吸気管噴射の場合、空気燃料混合気は燃焼室の外部において、吸気管内にて発生することも知られている。各噴射バルブは燃料をインレットバルブより上流にて噴射し、その混合気は吸気系統において、開弁されているインレットバルブを通って燃焼室内へ流入する。燃料供給は燃料移送モジュールを用いて行われ、この燃料移送モジュールは、所要量の燃料を所定の圧力でタンクから噴射バルブへ移送する。空気制御により、いかなる動作点においても内燃機関に適正量の空気が供給される。燃料分配器に配置された噴射バルブが、所望量の燃料を正確に空気流中に調量する。上掲のエンジンコントローラが、中央参照量としてのトルクに基づき、現在必要とされている空気燃料混合気に制御する。常に理論空燃比（λ＝１）に制御するためのラムダ制御によって、効果的な排ガス浄化が実現される。
【００３６】
それに対して燃料直接噴射の場合には、空気燃料混合気は燃焼室において直接形成される。上述のインレットバルブを介して新気が流入し、この空気流中に高圧（典型的には２００バール）で燃料を噴射する。これにより、空気燃料混合気の最適な渦形成と燃焼室の冷却の改善とが可能になる。
【００３７】
さらに、４ストローク内燃機関（ガソリンエンジン）の場合には、１動作サイクルは吸入工程と圧縮工程と燃焼工程と排気工程とを含み、各シリンダは２回上下に運動して、２つの上死点（ＯＴ）と２つの下死点（ＵＴ）とにおいて静止する。よって、クランクシャフトは１動作サイクルにおいて２周回転し、カムシャフトは１周回転する。シリンダ内に導入されたガス燃料混合気の点火は、混合気がちょうど圧縮された上死点において行われる。これは点火上死点（ＺＯＴ）と称される。これに対して交差上死点（ＵｅＯＴ）も存在する。これは、排気工程から吸入工程への移行時にインレットバルブ及びアウトレットバルブの双方が開弁している上死点である。
【００３８】
これによれば、始動直後に少なくとも１つのシリンダにおいて、全ての上死点（ＯＴ）において点火が行われ、特定の上死点、特に２番目の上死点ごとに、７２０°のクランクシャフト角においてその都度、点火時期のシフトが行われる。点火時期シフトが行われる上死点（ＯＴ）において、又は、３６０シフトしたクランクシャフト角において、空気燃料混合気が実際に点火されるか否かに応じて、各シリンダにおいて行われた物理的動作の減少を特定することができる。
【００３９】
図２中、ｙ方向は、内燃機関の複数の異なる回転数の場合に行われる吸気管噴射を、単位［°］で測定されたクランクシャフト角（ＫＷ）に対して示している。オットーエンジン方式の４ストローク燃焼サイクルは公知のように、第１の下死点（ＵＴ１）と第１の上死点（ＯＴ）と他の下死点（ＵＴ２）と他の上死点（ＺＯＴ）との間に、燃焼室内に存在する空気燃料混合気が点火するクランクシャフト角を含む。
【００４０】
上述の時間的な基準マークは、２つの各噴射系統ごとに非常に異なって設定される。例えば吸気管噴射（ＳＲＥ）では、図２に概略的に示されているように、単なる例として４つの異なる回転数ｎ＝１０００，２０００，４０００及び７０００ｒｐｍにおいて噴射２００が行われる場合、噴射サイクル２２５の終了２１０前に設けられる一定の時間遅延成分２０５を考慮する。というのも、ＳＲＥの場合、噴射バルブは内燃機関の各燃焼室の外部に配置されており、よって、燃料は、まず噴射位置から燃焼室内に到達しなければならないからである。この追加の所要時間は、図２を見ると分かるように、内燃機関の回転数が変化する場合乃至増大する場合に変化するものではない。よって、どの回転数においても一定の所要時間２０５となるようにするためには、噴射を相応により早い時期に作動させ、例えば７０００ｒｐｍにおいて、又は、先行のＺＯＴ２２０において行われる点火より時間的に後のＵＴ１より前に作動させる。図中の噴射サイクルの総噴射期間は、上記にて述べたように、図中に示されている括弧２２５に相当する。先行のＺＯＴ２２０に続く次のＺＯＴには、２１５が付されている。
【００４１】
それに対してガソリン筒内噴射（ＢＤＥ）では、各噴射３００ごとに基準マークとして、図３に概略的に示されているように（具体的な）角度マークを実験により設定する。即ち、ＳＲＥとは異なってＢＤＥでは、例えば各噴射終了時の推移３０５から分かるように、一定の時間成分を考慮するのではない。従って、ＢＤＥでは、噴射をＺＯＴ３１５の点火発生のより近くで行うことができるので、これに対応して、噴射はより遅い時期に計算される。本実施例では、図中に示されている噴射サイクル３２５の終了３１０後に、次のＺＯＴ３１５における点火が続く。このＺＯＴ３１５より前の点火時期は、先行のＺＯＴ３２０になる。
【００４２】
本実施例が対象とする内燃機関はさらに、独国特許出願公開第１０２５８８７２号明細書に記載されている可変圧縮も含み、同文献では、クランクシャフトは偏心リングを用いてエンジンブロック内に取り付けられており、偏心リングはエンジンブロック内の支持軸受部に回転可能に取り付けられている。調整機構を用いて偏心リングを制御により回転させることができ、これにより、エンジンブロックに対するクランクシャフトの相対位置が変化する。このようにクランクシャフトの相対位置が変化することにより、内燃機関のシリンダ内のピストンの位置が変化し、また、シリンダ内のピストンのいわゆる上死点（ＯＴ）の位置も変化し、これにより、上死点位置にあるピストン上方において封止された圧縮容積ＶＣも変化する。これに応じてピストンの下死点位置も変化するので、エンジンブロックに対するクランクシャフトの相対位置が変化しても往復動容積ＶＨは変化しない。従って、圧縮容積が変化し、かつ往復動容積ＶＨが一定であるということは、圧縮比ε＝（ＶＨ＋ＶＣ）／ＶＣが変化していることを示している。
【００４３】
可変圧縮により、部分負荷領域での燃焼の熱力学的効率を向上させることができる。その結果、消費に関する利点とＣＯ２エミッションの低減とが達成される。圧縮比が高くなるほど圧縮端温度も高くなり、圧縮端温度が高くなるにつれて、ガソリンエンジンの場合には燃焼室充填物が自己着火（ノッキング）するおそれが増大し、最大可能圧縮比は、燃料のノッキング傾向によって制限される。
【００４４】
本実施例が対象としている燃料供給デュアルシステムでは、上述のＳＲＥ配分及びＢＤＥ配分という２つの配分は、公知のようにシステム乃至システム構成要素の形態で組み合わせられる。その際には特に、使用可能乃至供給される総燃料質量の正確な配分が必要である。１シリンダあたりの総燃料質量ＫＭｇｅｓは、以下のような構成となっている：
ＫＭｇｅｓ＝ＫＭＳＲＥ＋ＫＭＢＤＥ
同式中、ＫＭＳＲＥはＳＲＥ系統の相対燃料質量を表し、ＫＭＢＤＥはＢＤＥ系統の相対燃料質量を表す。以下、かかるデュアルシステムにおける噴射時に必要な燃料質量を計算乃至配分するための、対応する処理フローについて、図４に示されたフローチャートを参照して説明する。
【００４５】
以下説明するルーティンは、本実施例では内燃機関の全てのシリンダについて逐次乃至順次行われ、ここではｉ番目のシリンダについて行われる。
【００４６】
ルーティンの開始４００後、圧縮の実際値４０５及び負荷の実際値４１０を取得する。さらに、燃焼を決定する他のパラメータ、特に、例えば空気圧及び／又は空気温度等の現在の周囲条件を取得して、後続のステップにおいて考慮することもできる。ステップ４１５において、取得された圧縮値４０５と、取得されたパラメータのうち少なくとも１つの他のパラメータ４１０即ちここでは負荷値とが、それぞれ事前に実験により設定された閾値を超えるか否かを検査する。これらの閾値は、燃焼時に上述のノッキングを効果的に回避できるように決定される。上記条件が満たされない場合、ルーティンの開始までジャンプして戻る。
【００４７】
ここで留意すべき点は、上述の不連続的な適応調整に代えて、連続的な適応調整を行うことも可能であることである。
【００４８】
しかし、条件４１５が満たされない場合には、ＢＤＥ噴射量が増加する方向に燃料量配分をシフトさせる４２０。即ち、上述の両パラメータの算術比ＫＭＢＤＥ／ＫＭＳＲＥであるいわゆる「配分率」を、同様に実験により設定された値だけ増加させる。さらに、内燃機関の点火時期乃至点火角を遅角方向にシフトする必要がない構成も可能である４２５。
【００４９】
さらに、上述のようにして変化した配分率乃至ＢＤＥ系統の配分された燃料量に基づいて、現在のｉ番目のシリンダにおいていわゆるＢＤＥ噴射を行い４４０、他の燃料量についてはＳＲＥ噴射を行う４４５。その後、次のシリンダについて、即ち、本実施例ではｉ＋１番目のシリンダについて、上述のルーティン４０５乃至４４５を行う４５０。
【００５０】
ここで留意すべき点は、量配分、点火時期の上述の変化の具体的な値、及び、具体的な閾値は、本発明では重要ではないことである。というのも、これらの値は各内燃機関乃至組み付けられた燃料供給部に個別に依存するからである。
【００５１】
図５は、内燃機関のノッキング挙動についての、事前にテスト測定又は実験により求められたデータ５０５を、内燃機関乃至噴射システムの複数の異なる動作状態５００に依存して記憶した、本発明の一実施例の特性マップを示す図である。本実施例ではこの動作状態には、上述の量配分ＫＭＢＤＥ／ＫＭＳＲＥの値、上述の圧縮値ε及び燃焼の上述の履歴の値が含まれ、本実施例では特に、ピストン温度ＴＫの値が含まれる。これは本実施例では、単位［℃］である。ここで留意すべき点は、低いエンジン負荷から高いエンジン負荷への負荷の急激な変化が示された場合、ピストンは最も早くても数秒後に初めて加熱され、数分後に初めて加熱されることさえあることである。かかる場合、高負荷状態の開始時に未だ比較的低温のピストンは燃料で濡れ、これにより、燃料の蒸発は過度に緩慢になり、このことによって今度は、粒子及び／又はＨＣ／ＣＯエミッションの増大が生じる。しかもこれは、ピストンが十分に加熱されるまで生じている。
【００５２】
また、上述の特性マップに格納される上記パラメータの値は、内燃機関の動作中に適切なアルゴリズムによっても学習できることに留意すべきである。
【００５３】
例えば、図４に示されたエラー事例では、量配分に対応する配分率を目的に応じて変化させることにより、当該エラー状態を迅速に補償することができる。また、内燃機関の動作中に求められた現在のノッキング限界と、特性マップに記憶された対応する参照値とを比較することにより、現在の圧縮比εを推定することも可能である。
【００５４】
上記方法は、内燃機関を制御するための電子コントローラ用の制御プログラムの形態で、又は、対応する１つ若しくは複数の電子制御ユニット（ＥＣＵ）の形態で実現することができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【手続補正書】
【提出日】平成29年3月23日(2017.3.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
デュアル型の吸気管方式の燃料供給（２０）と燃料直接供給（１９）とを行う内燃機関の動作方法であって、
前記吸気管方式の前記燃料供給と前記燃料直接供給とにおいて必要な各燃料量を、量配分に基づいて算定し、
前記内燃機関はさらに、当該内燃機関の少なくとも１つの燃焼室内において燃料空気混合気の可変圧縮を行う、動作方法において、
前記内燃機関の現在の動作条件を、現在の圧縮比ε（４０５）も含めて取得し（４０５，４１０）、
取得された前記動作条件に依存する、前記量配分の値を算定する（４２０）
ことを特徴とする動作方法。
【請求項２】
前記内燃機関の前記動作条件は、現在の圧縮比εの他にさらに、当該内燃機関の現在の動作点、現在の負荷、周囲条件、及び、当該内燃機関の各燃焼室内における燃焼に関する履歴、のうちの少なくとも１つを含む、
請求項１に記載の動作方法。
【請求項３】
前記燃焼に関する前記履歴は、前記内燃機関乃至前記燃料供給の現在及び／又は先行の移行挙動を含む、
請求項２に記載の動作方法。
【請求項４】
取得された前記動作条件としての現在の圧縮比εが、設定可能な第１の閾値を超え、かつ、取得された前記動作条件としての現在の負荷が、設定可能な第２の閾値を超える場合、前記量配分を、前記燃料直接供給が増大する方向に不連続的又は連続的にシフトさせる（４２０）、
請求項２又は３に記載の動作方法。
【請求項５】
前記内燃機関の現在の点火角度又は点火時期を、遅角方向には調整しない（４２５）、
請求項４に記載の動作方法。
【請求項６】
前記内燃機関乃至噴射システムの複数の異なる動作状態、前記量配分、前記燃焼に関する前記履歴及び可変の圧縮比εに依存して、前記内燃機関のノッキング挙動を表すパラメータとしてのノッキング値を特性マップに記憶する、
請求項２乃至５のいずれか一項に記載の動作方法。
【請求項７】
前記内燃機関の動作中に求められた現在のノッキング限界値と、前記特性マップに記憶された前記ノッキング値とを比較することにより、当該内燃機関の動作中の現在の圧縮比εを推定する、
請求項６に記載の動作方法。
【請求項８】
前記特性マップには、前記圧縮比εに依存して、前記内燃機関の特定の動作点におけるノッキング限界値と、前記量配分に対応する配分率の値とが記憶されており、
前記ノッキング限界値は、前記配分率の変化により求められ、
予想されるノッキング限界値と、前記配分率の変化により求められた前記ノッキング限界値とを比較することにより、実際の圧縮比εを推定する、
請求項７に記載の動作方法。
【請求項９】
前記圧縮比εを推定することにより、周期的に又は必要に応じて行われる、前記可変圧縮の診断機能を実現する、
請求項７又は８に記載の動作方法。
【請求項１０】
前記吸気管方式の前記燃料供給及び前記燃料直接供給のための両燃料量の算定を、前記内燃機関の各燃焼室ごとに行い、かつ、逐次乃至順次行う、
請求項１乃至９のいずれか一項に記載の動作方法。
【請求項１１】
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の動作方法の各ステップを実施するために構成されたコンピュータプログラム。
【請求項１２】
請求項１１に記載のコンピュータプログラムを記憶した機械可読データ媒体。
【請求項１３】
請求項１１に記載のコンピュータプログラムを実行することによりデュアル燃料供給を制御するように構成された電子コントローラ。
【外国語明細書】
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