(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自動車用内燃機関（１）の作動のための方法であって、
燃料が、第１の作動モード(B＿mag）においては圧縮フェーズ中に内燃機関（１）の燃焼室（４）内へ噴射され、第２の作動モード(B＿hom）においては吸気フェーズ中に内燃機関（１）の燃焼室（４）内へ噴射され、
前記作動モード（Ｂ＿mag,B＿hom）間で切換が行われ、その際第２の作動モード(B＿hom）から第１の作動モード(B＿mag）への切換の時に燃焼室（４）の空気充填量(rlsol）が最終値（rlmdhmms）に高められる形式の方法において、
燃焼室（４）の空気充填量(rlsol）を、第２の作動モード(B＿hom）から第１の作動モード(B＿mag）への切換期間におけるまだ空気過剰率がλ＝１の状態にある第２の作動モード(B＿hom）中においてまず中間値(rlmdmxh）まで高め、さらに
当該空気充填量(rlsol）を第１の作動モード(B＿mag）への切換えまでは当該中間値(rlmdmxh）のままに維持し、
その後で第１の作動モード(B＿mag）への切換時に前記空気充填量(rlsol）を最終値(rlmdhmms）に設定するようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記燃焼室（４）の空気充填量(rlsol）に対する中間値(rlmdmxh）を、燃焼室（４）内に含まれている燃料−空気混合気毎に切換期間中の点火角度に依存して選択する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記中間値(rlmdmxh）を、切換期間中の点火角度の最大遅角に依存して選択する、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記中間値(rlmdmxh）を、空気充填量(rlsol）の中間値(rlmdmxh）への引上げの結果として生じ得る跳躍的トルク変動実際値が、点火角度の遅角方向への調整によって跳躍的トルク変動を所定の許容限界内に収めるか理想的にはゼロにすべく低減できるように、選択する、請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
前記中間値(rlmdmxh）を、空気充填量(rlsol）の中間値(rlmdmxh）への引上げの結果として生じ得る跳躍的トルク変動実際値が、点火角度の遅角方向への調整によって補償できるように、選択する、請求項４記載の方法。
【請求項６】
前記中間値(rlmdmxh）を、第２の作動モード(B＿hom）から第１の作動モード(B＿mag）への作動モード切換の際に、許容可能な跳躍的トルク変動に対する尺度量（delta＿rlsol）分だけ高める、請求項２または３記載の方法。
【請求項７】
前記尺度量（delta＿rlsol）分だけ高めた中間値(rlmdmxh）が、第１の作動モード(B＿mag）における空気充填量に対する最小値(rlmdhm＿min）よりも小さい場合に、第２の作動モード(B＿hom）から第１の作動モード(B＿mag）への切換を禁止する、請求項６記載の方法。
【請求項８】
自動車用内燃機関（１）の制御機器（１８）用のＲＯＭ、ＲＡＭ、またはフラッシュメモリからなる記憶素子（１３）において、
請求項１から７いずれか１項記載の方法を計算機のマイクロプロセッサ（１２）上で実施するコンピュータプログラムが記憶されていることを特徴とする記憶素子。
【請求項９】
計算機のマイクロプロセッサ（１２）上で実行可能なコンピュータプログラムにおいて、
前記コンピュータプログラムが、計算機上での実行に際して請求項１から７いずれか１項記載の方法を実施することを特徴とするコンピュータプログラム。
【請求項１０】
前記コンピュータプログラムは、フラッシュメモリからなる記憶素子（１３）上に記憶されている、請求項９記載のコンピュータプログラム。
【請求項１１】
自動車用内燃機関（１）の制御機器（１８）であって、
前記内燃機関（１）は、少なくとも１つの燃焼室（４）を備えており、該燃焼室内では、燃料が、第１の作動モード(B＿mag）においては圧縮フェーズ中に噴射可能であり、第２の作動モード(B＿hom）においては吸気フェーズ中に噴射可能であり、
前記制御機器（１８）は、前記作動モード（B＿mag,B＿hom）間の切換のために設けられており、さらに第２の作動モード(B＿hom）から第１の作動モード(B＿mag）への切換の時に燃焼室（４）の空気充填量(rlsol）が最終値（rlmdhmms）に高められる形式の制御機器において、
前記制御機器（１８）は、燃焼室（４）の空気充填量(rlsol）を、第２の作動モード(B＿hom）から第１の作動モード(B＿mag）への切換期間におけるまだ空気過剰率がλ＝１の状態にある第２の作動モード(B＿hom）中においてまず中間値(rlmdmxh）まで高め、そのままこの空気充填量(rlsol）を第１の作動モード(B＿mag）への切換時まで当該中間値(rlmdmxh）に維持し、その後で第１の作動モード(B＿mag）への切換時に前記空気充填量(rlsol）を最終値(rlmdhmms）に設定するように構成されていることを特徴とする制御機器。
【請求項１２】
前記制御機器（１８）は、請求項２から７に記載の方法を実施するための手段を有している、請求項１１記載の制御機器。
【請求項１３】
自動車用内燃機関（１）の内燃機関であって、
少なくとも１つの燃焼室（４）を備えており、該燃焼室内では、燃料が、第１の作動モード(B＿mag）においては圧縮フェーズ中に噴射可能であり、第２の作動モード(B＿hom）においては吸気フェーズ中に噴射可能であり、
前記内燃機関（１）は、制御機器（１８）を含んでおり、該制御機器（１８）は前記作動モード（B＿mag,B＿hom）間で切換を行い、さらに第２の作動モード(B＿hom）から第１の作動モード(B＿mag）への切換の時に燃焼室（４）の空気充填量(rlsol）が最終値（rlmdhmms）に高められる形式の内燃機関において、
前記制御機器（１８）により燃焼室（４）の空気充填量(rlsol）が、第２の作動モード(B＿hom）から第１の作動モード(B＿mag）への切換期間におけるまだ空気過剰率がλ＝１の状態にある第２の作動モード(B＿hom）中においてまず中間値(rlmdmxh）まで高められ、そのままこの空気充填量(rlsol）が第１の作動モード(B＿mag）への切換時まで当該中間値(rlmdmxh）に維持され、その後で第１の作動モード(B＿mag）への切換時に前記空気充填量(rlsol）が最終値(rlmdhmms）に設定されるように構成されていることを特徴とする内燃機関。
【請求項１４】
前記内燃機関（１）は、請求項２から７に記載の方法の実施のための手段を有している、請求項１３記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用内燃機関の作動のための方法であって、燃料が、第１の作動モードにおいては圧縮フェーズ中に内燃機関の燃焼室内へ噴射され、第２の作動モードにおいては吸気フェーズ中に内燃機関の燃焼室内へ噴射され、前記作動モード間で切換が行われ、その際第２の作動モードから第１の作動モードへの切換の時に燃焼室の空気充填量が最終値に高められる方法に関している。
【０００２】
その他に本発明は、内燃機関、特に自動車の制御機器用の記憶素子に関しており、この記憶素子には計算機上、特にマイクロプロセッサ上で実行可能なコンピュータプログラムが記憶されている。この記憶素子は、特にＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリとして構成される。
【０００３】
さらに本発明は、計算機上、特にマイクロプロセッサ上で実行可能なコンピュータプログラムに関している。
【０００４】
さらに本発明は、内燃機関、特に自動車用の制御機器であって、前記内燃機関は、少なくとも１つの燃焼室を備えており、該燃焼室内では、燃料が、第１の作動モードにおいては圧縮フェーズ中に噴射可能であり、第２の作動モードにおいては吸気フェーズ中に噴射可能であり、前記制御機器は、前記作動モード間の切換のために設けられており、さらに第２の作動モードから第１の作動モードへの切換の時に燃焼室の空気充填量が最終値に高められる形式の制御機器に関している。
【０００５】
最後に本発明は、内燃機関、特に自動車用の内燃機関であって、少なくとも１つの燃焼室を備えており、該燃焼室内では、燃料が、第１の作動モードにおいては圧縮フェーズ中に噴射可能であり、第２の作動モードにおいては吸気フェーズ中に噴射可能であり、前記内燃機関は、制御機器を含んでおり、該制御機器は前記作動モード間で切換を行い、さらに第２の作動モードから第１の作動モードへの切換の時に燃焼室の空気充填量が最終値に高められる形式の内燃機関に関している。
【０００６】
【従来の技術】
燃料を内燃機関の燃焼室内へ直接噴射させる方式の燃料調量システムは、一般に公知である。この種のシステムを備えた内燃機関の作動の際には、第１の作動モード、いわゆる希薄燃焼モードと、第２の作動モード、いわゆる均質燃焼モードの間で区別がなされる。均質燃焼モードにおいては、燃焼室内では燃料−空気比ラムダ値が約１におかれ、希薄燃焼モードにおいては、ラムダ値が１よりも大きく、すなわち大幅な空気過剰状態におかれる。この希薄燃焼モードは、特に負荷が小さい特に用いられ、それに対して均質燃焼モードは、内燃機関に与えられる負荷が比較的大きい場合に適用される。希薄燃焼モードは、例えばいわゆる層状燃焼モードや均質的希薄燃焼モードなどが含まれ、これらの作動モードではラムダ値が１よりも大きい。
【０００７】
層状燃焼モードでは、点火時点に燃料雲が点火プラグの直ぐ近傍に集まるように燃料が内燃機関の圧縮フェーズ中に燃焼室内に噴射される。この燃料噴射は様々な形式で行われる。そのため例えば噴射した燃料雲が噴射中に既にもしくは噴射直後に点火プラグのもとに集めてそれを点火させることも可能である。また同じ様に噴射された燃料雲が充填移動によって点火プラグの方に導れその後で点火されるようにすることも可能である。この２つの燃焼方式のもとでは、均質な燃料分布は存在せず、層状の充填が行われる。
【０００８】
希薄燃焼モードの利点は、内燃機関によって与えられる小さな負荷が非常に僅かな燃料量で可能となることである。それに対して大きな負荷は希薄燃焼モードでは充たすことはできない。
【０００９】
このような大きな負荷のために設けられた均質燃焼モードでは、燃料が内燃機関の吸気フェーズ中に噴射され、それによって燃焼室内への燃料の渦流と分布が問題なく行える。その限りでは、均質燃焼モードは従来方式で燃料が吸気管内に噴射される内燃機関の作動方式にほぼ相当する。また必要に応じて、比較的小さな負荷のもとでも均質燃焼モードを用いることが可能である。
【００１０】
希薄燃焼モードでは、スロットル弁が燃焼室に導かれる吸気管内で十分に開かれ、燃焼が実質的に、噴射された燃料量によって開ループ/閉ループ制御される。均質燃焼モードでは、スロットル弁は、要求されたトルクに依存して開閉され、噴射された燃料量は、吸入された空気量に依存してないしはスロットル弁角度に依存して開ループ/閉ループ制御される。
【００１１】
前記２つの作動モード、すなわち希薄燃焼モードと均質燃焼モードにおいては、噴射すべき燃料量が付加的にさらなる多数の作動パラメータに依存して、燃料節約や排ガス抑制などの主旨に基づいて最適値に開ループ/閉ループ制御される。この場合この開ループ/閉ループ制御は、２つの作動モードにおいては異なっている。
【００１２】
内燃機関の作動中は、内燃機関を複数の作動モードの間で切換る必要性が生じ得る。希薄燃焼モードではスロットル弁が十分に開かれ、それに伴って空気がスロットルで絞られることなく十分に導入されるのに対して、均質燃焼モードにおけるスロットル弁は部分的にしか開かれず、それによって空気の導入量が制限される。とりわけ希薄燃焼モードから均質燃焼モードへの切換の際には、燃焼室に結合されている吸気管の能力が空気の蓄積に対して考慮される。このことが考慮されないと、当該の切換が、内燃機関から出力されるトルクの上昇を引き起こしかねない。
【００１３】
冒頭に述べたような形式の内燃機関では、この機関を希薄燃焼モードにおいてはできるだけスロットルの絞られていない状態で作動させることが目標とされる。内燃機関を均質燃焼モードから希薄燃焼モードへ切換えた後では、空気充填量に対する目標値は、最大の空気充填量となる、スロットルの絞られていない状態を達成すべく最終値に引上げられる。この目的は、内燃機関を希薄側ラムダ限界値（Lambda＿max＞＞1）で作動させることである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、第２の作動モードから第１の作動モードへの切換の間に、跳躍的なトルク変動をできるだけ僅かに抑えつつ、所望の目標トルクはできるだけ維持し続けられるように改善を行うことである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
前記課題は本発明により、燃焼室の空気充填量を、第２の作動モードから第１の作動モードへの切換期間におけるまだ空気過剰率がλ＝１の状態にある第２の作動モード中においてまず中間値まで高め、さらに当該空気充填量を第１の作動モードへの切換えまでは当該中間値のままに維持し、その後で第１の作動モードへの切換時に前記空気充填量を最終値に設定するようにして解決される。
【００１６】
【発明の実施の形態】
中間値は、内燃機関または自動車の所定の作動パラメータに依存して、所定の限界内で任意に選択できる。一方の限界は例えば空気充填量の増加の結果として生じ得る跳躍的トルク実際値によって与えられる。これは予め定められた大きさを超えないようにすべきである。別の限界は、例えば自動車の走行ダイナミック特性によって与えられてもよい。本発明によれば、当該の適応的な中間値を介して、均質燃焼モードに対して設けられている空気充填量から希薄燃焼モードに対して設けられている空気充填量へ切換られる。その際中間値は、希薄燃焼モードに対する空気充填量の上方の値も十分にとり得る。
【００１７】
厳密に言及すれば、内燃機関は、均質燃焼モードから希薄燃焼モードへの切換の際にはまず均質燃焼モードにおいて燃料−空気比、すなわちラムダ値＝１のもとで作動される。それと同時に空気充填量は、中間値に引上げられる。この空気充填量の増加は、ラムダ値＝１の作動に基づいて燃焼室内へ噴射される燃料量の増加につながりひいてはトルク上昇に結び付く。このようなトルク実際値の上昇は、適切な手法で低減されなければならず、理想的には補償調整されるべきである。このトルク低減の手段として例えば点火角度の遅角方向への調整が行われる。続いてラムダ値が１よりも大きい希薄燃焼モードへ切換えられる。その際に空気量は、最終値に引上げられる。希薄燃焼モードにおける空気充填量増加に基づくトルク上昇は、ラムダ値の引き上げを介して補償されてもよい。
【００１８】
空気充填量の増加の伴う均質燃焼モードの間は、内燃機関の前述した希薄燃焼モードに対する新たなパラメータが供給され、アクチュエータが相応に駆動制御される。内燃機関が希薄燃焼モードに切換わるまでは多少の時間がかかる。この理由から空気充填量は、いきなり急速に最終値に到達するのではなく、場合によってはそれが最終値に設定されて内燃機関が希薄燃焼モードへ切換る前に、多少の時間は中間値に留まる必要がある。空気充填量は、希薄燃焼モードにおける空気充填量の最小限界値にできるだけ早く到達させ、切換過程をできるだけ短くするために、既に均質燃焼モードにおいて引上げられる。
【００１９】
中間値の適切な選択によって、均質燃焼モードから希薄燃焼モードへの切換過程は所期のように制御可能となる。本発明によれば、それによって内燃機関の負担の著しい低減と、自動車の走行ダイナミック性の改善が得られる。
【００２０】
本発明の有利な実施例によれば、燃焼室の空気充填量に対する中間値が、燃焼室内に含まれている燃料−空気混合気毎に切換期間中の点火角度に依存して選択される。点火角度を介すことにより、内燃機関から出力されるトルクを制御することが可能となる。点火角度を“遅角”方向に調整した場合は、内燃機関の出力が減少する。“進角”方向に調整した場合には、短時間だけの出力上昇が得られる。与えられた点火角度のもとでは、例えば遅角方向に最大限シフトさせた点火角度（以下では最大遅角とも称する）のもとでは、中間値は、燃焼室の空気の充填に対する中間値は次のように選択される。すなわち内燃機関の均質燃焼モードから希薄燃焼モードへの切換の際の跳躍的トルク変動が最小となり有利には補償されるように選択される。もちろんその他にも点火角度を空気充填量に対する中間値に依存して、所定の中間値のもとで跳躍的トルク変動が最小となるように選択することも可能である。
【００２１】
本発明の別の有利な実施形態によれば、中間値が切換期間中の最大遅角に依存して選択される。この最大遅角とは、燃焼効率が悪くなりエンジン出力が大幅に減少する非常に遅れた点火角度と理解されたい。通常はこの最大遅角で内燃機関を比較的長期間作動させるようなことは決してない。しかしながら内燃機関を均質燃焼モードから希薄燃焼モードへの切換過程の間の短期間だけ（これは通常は数分の１秒程度である）、そのような最大遅角のもとで作動させることは十分に考えられる。当該の実施形態によれば、中間値が次のような高さに選択される。すなわちこの中間値への空気充填量の引上げが実際の跳躍的トルク変動につながる位に高いが、ただしこの跳躍的トルク変動は、まだ点火角度の遅角調整によって補償することのできる少なくとも許容限界範囲内にあるものである。
【００２２】
有利にはこの中間値は、次のように選択される。すなわち空気充填量の中間値への引上げの結果として生じ得る跳躍的トルク変動実際値が、点火角度の遅角方向への調整によって、跳躍的トルク変動が所定の許容限界内にあるように、理想的にはゼロであるように選択される。この許容限界は、まだ許容可能な跳躍的トルク変動実際値に相応する。これは任意に設定することができる。例えば固定的な設定値、あるいは内燃機関の所定の作動パラメータに依存した設定値、例えば目下投入されている変速段に依存した設定値や目下の設定されているショックアブソーバー特性に依存した設定値などが考えられる。
【００２３】
有利には、中間値は、第２の作動モードから第１の作動モードへの作動モードの切換の際の許容可能な跳躍的トルク変動に対する尺度量だけ高められる。このことは以下に述べるような理由から行われている。
【００２４】
すなわち内燃機関は、中間値と均質燃焼モード空気充填量の間にある第１の領域が、希薄燃焼モード最大空気充填量（希薄側ラムダ限界値）と希薄燃焼モード最小空気充填量（濃厚側ラムダ限界値）の間にある第２の領域に交差（一部重畳）する場合にのみ、中庸的なトルクで、すなわち結果的に跳躍的トルク変動実際値を伴うことなく、均質燃焼モードから希薄燃焼モードへ切換られるということである。
【００２５】
但し次のようなケースも考えられる。すなわち中庸的なトルクでの切換はできないが、切換の際の跳躍的トルク変動実際値は許容限界内（例えば１０Ｎｍ）にあるようなケースである。このような跳躍的トルク変動は、所定の空気量に相当する。すなわちこの空気量は、許容可能な跳躍的トルク変動に対する尺度量である。ここにおいてこの空気量分だけ高められた中間値が、希薄燃焼モードの最小空気充填量よりも大きいならば、内燃機関の切換には許容可能な跳躍的トルク変動しか伴わない。中間値自体が既に希薄燃焼モードの最小空気充填量よりも大きい場合でも、前記空気量分だけ高められる中間値はいずれにせよ希薄燃焼モードの最小空気充填量よりも大きいので、この場合も中庸的なトルクのもとでの切換が可能となる。
【００２６】
有利には、許容可能な跳躍的トルク変動に対する尺度量分だけ高められた中間値が、第１の作動モードにおける空気充填量に対する最小値よりも大きくない場合には、第２の作動モードから第１の作動モードへの切換が禁止される。
【００２７】
特に本発明による方法の実現が、内燃機関（特に自動車）の制御機器用に設けられている記憶素子の形態でなされることには大きな意味がある。この記憶素子には、計算機上、特にマイクロプロセッサ上で実行可能な本発明による方法の実施に適しているコンピュータプログラムが記憶されている。このようなケースでは本発明は、記憶素子に記憶されているプログラムによって実現される。そのためこのプログラムを備えた記憶素子も、プログラムでの実施が適している当該方法と同じように本発明の実体を表わすものである。この記憶素子としては特に電気的な記憶媒体、例えばＲＯＭ、ＲＡＭあるいはフラッシュメモリなどの記憶媒体が適用可能である。
【００２８】
本発明は、計算機上、特にマイクロプロセッサ上で実行可能なコンピュータプログラムにも該当している。このコンピュータプログラムは、計算機上で実行される場合には本発明による方法の実施に適したものである。このコンピュータプログラムは、有利には記憶媒体上、特にフラッシュメモリ上に記憶されている。
【００２９】
本発明の課題のさらなる解決手段として、冒頭に述べたような形式の制御機器に基づいて次のようなことが提案されている。すなわち制御機器は、燃焼室の空気充填量を、第２の作動モードから第１の作動モードへの切換期間の間のまだ第２の作動モード中においてまず中間値に高め、そのままこの空気充填量を第１の作動モードへの切換まで中間値に維持し、その後で空気充填量を第１の作動モードへの切換の時に最終値に設定することが提案されている。
【００３０】
本発明の有利な実施例によれば、前記制御機器は、請求項２〜７に記載の本発明による方法を実施するための手段を有している。
【００３１】
本発明の課題のさらに別の解決手段として、前記制御機器により燃焼室の空気充填量が、第２の作動モードから第１の作動モードへの切換期間の間のまだ第２の作動モード中においてまず中間値に高められ、そのままこの空気充填量が第１の作動モードへの切換時まで中間値に維持され、その後で空気充填量は第１の作動モードへの切換の時に最終値に設定されるように構成された内燃機関が提案されている。
【００３２】
本発明の有利な実施例によれば、この内燃機関は、請求項２〜７に記載された本発明による方法を実施するための手段を有してる。
【００３３】
【実施例】
次に本発明の実施例を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。なおここにおいて述べられる全ての特徴は、それ自体のみならずそれらの任意の組合せも本発明の対象を形成するものであって、それらは請求項中での統合関係、従属関係並びに形式、明細書および図面中の具体例のみに制約されるものではないことを述べておく。
【００３４】
図１には自動車の内燃機関１が示されており、そこではピストン２がシリンダ３の中を往復移動可能に構成されている。シリンダ３は、燃焼室４を備えており、この燃焼室４は、特にピストン２と吸気バルブ５と排気バルブ６で仕切られている。ピストン２は、燃焼室４内での燃料の燃焼によって昇降移動に置換えられ、この往復移動は図には示されていないクランク軸に伝達され、このクランク軸上で回転トルクに影響を与える。前記吸気バルブ５は吸気管７に結合されており、前記排気バルブ６は排気管８に結合されている。
【００３５】
前記給排気バルブ５，６の領域では、燃料噴射弁９と点火プラグ１０が燃焼室４内へ突出している。燃料はこの燃料噴射弁を介して燃焼室４内へ噴射される。また燃焼室４内の燃料は、点火プラグ１０によって点火される。内燃機関１には図示の形式では、複数のシリンダが含まれている。
【００３６】
吸気管７内部には、回動可能なスロットル弁１１が設けられており、このスロットル弁を介して吸気管７内に空気が供給される。供給される空気の両は、このスロットル弁１１の角度位置に依存している。
【００３７】
制御機器１８には、センサを用いて測定された内燃機関１の作動パラメータや、自動車の他のユニットの作動パラメータ、あるいは自動車自体の作動パラメータを表わす入力信号が印加されている。例えばこの制御機器１８には、空気質量センサや、ラムダセンサ、回転数センサなどが接続されている。さらに制御機器１９にはアクセルペダルポジショニングセンサが接続されており、このセンサは、自動車のドライバによって操作されたアクセルペダルの位置と共に要求されているトルクを表わす信号を発生する。制御機器１８は、複数の出力信号２０を生成し、それらの信号によってアクチュエータないし設定調整器を介して内燃機関１の特性が制御される。例えば制御機器１８は燃料噴射弁９，点火プラグ１０，スロットル弁１１などに接続され、それらの駆動制御に必要な信号を生成する。
【００３８】
それに対して制御機器１８は、内燃機関１の作動パラメータを開ループ制御および/または閉ループ制御している。例えば燃焼噴射弁９から燃焼室４内へ分差された燃料質量は、制御機器１８によって特に少ない燃料消費および/または僅かな有害物質の発生となるように開ループおよび/または閉ループ制御される。この目的のために、制御機器１８はマイクロプロセッサ１２を備えており、該マイクロプロセッサは記憶媒体１３，特にフラッシュメモリ内に前述した開ループ/閉ループ制御の実施に適したコンピュータプログラムを記憶している。マイクロプロセッサ１２上でのコンピュータプログラムの処理に対して、このコンピュータプログラムは、総体的にまたは命令毎にデータ伝送線路１４を介して記憶媒体１３からマイクロプロセッサ１２へ伝送される。このデータ伝送線路１４を介して開ループ制御および/または閉ループ制御の枠内で得られるパラメータもμプロ世差１２から記憶媒体１３へ伝送されそこに記憶される。
【００３９】
図１からの内燃機関１は、種々異なる作動モードで作動可能である。そのため例えば内燃機関１は、均質燃焼モード、希薄燃焼モード、均質希薄燃焼モードなどで作動できる。
【００４０】
均質燃焼モードでは、吸気フェーズ中に燃料が燃料噴射弁９から内燃機関１の燃焼室４内へ直接噴射される。それによって燃料は、点火時点まで十分に渦動され、これによって燃焼室４内で実質的に均質な燃料−空気混合気が生じる。この場合生成すべきトルクは、実質的にスロットル弁１１のポジションを介して制御機器１８により設定調整される。制御機器１８では、燃焼室４への空気充填量に依存して相応の燃料質量が算出され、噴射弁９に対する駆動制御信号が求められる。均質燃焼モードでは、内燃機関１の作動パラメータが、燃料−空気比Lambdaが１に等しくなるように開ループ/閉ループ制御される。この均質燃焼モードは、特に全負荷時に適用される。
【００４１】
均質希薄燃焼モードは、十分に均質燃焼モードに相応するが、但しラムダ値は１よりも大きくなるように設定調整される。
【００４２】
希薄燃焼モードでは、燃料が圧縮フェーズ中に噴射弁９から内燃機関１の燃焼室４内へ直接噴射される。従って点火プラグ１０による点火の際には、均質な混合気ではなくて層状の燃料雲が燃焼室４内に存在する。スロットル弁１１は、排ガス再循環の要求および/または燃料換気の要求は別として、完全に開放され、内燃機関１はスロットルの絞られていない状態で作動される。生成すべきトルクは、希薄燃焼モードにおいては噴射された燃料量を介して設定調整される。内燃機関１は、特にアイドリングや部分負荷の際にこの希薄燃焼モードで作動される。
【００４３】
内燃機関１は前述したような作動モード間で切換えられる。この種の切換えは、制御機器１８によって入力信号１９に依存して実施される。
【００４４】
内燃機関１のもとでは、希薄燃焼モード中にはできるだけ絞られていない状態で作動させることが目標とされる。内燃機関１を均質燃焼モードから希薄燃焼モードへ切換える間は、空気充填量に対する目標値rlsolが中間値rlmdmxhまで引上げられる。そして当該切換えの終了時点では、目標値rlsolが最終値rlmdhmmsまで引上げられ、絞られていない状態が最大の充填量rlmdhmmsで達成される。ここでの目標は、内燃機関１を希薄側ラムダ限界値（Lambda＿max＞＞1）で作動させることである。
【００４５】
空気充填量の目標値rlsolの引上げは、均質燃焼モードでも既に行われており、それによって実際値rlistは、可及的に迅速に希薄燃焼モードの最小空気充填量rlmdhm＿minに達し、希薄燃焼モードへの切換えが可能となる。均質燃焼モード中に内燃機関１によって与えられたトルクを、空気充填量rlsolの中間値rlmdmxhへの引上げにもかかわらずに維持するためには、この空気充填量rlsolの増加によって生じるトルクが点火角度の遅角調整によって補償される。
【００４６】
本発明によれば、燃焼室４への空気充填量の中間値rlmdmxhが、燃焼室４内に含まれる燃料−空気混合気に対する最大遅角に依存して選択されるか、または点火角度が空気充填量に対する中間値rlmdmxhに依存して選択される。このことは次のような利点となる。すなわち、均質燃焼モードから希薄燃焼モードへの切換えの最中に生じ得る急峻な跳躍的トルク変動ができるだけ僅かに抑えられ、さらに所望の目標トルクも切換えの間維持できる。
【００４７】
内燃機関１の均質燃焼モードから希薄燃焼モードへの切換えの際には、燃焼室４の空基充填量がまだ均質燃焼モードの内に、適応的に定められた中間値rlmdmxhに引上げられる。この中間値rlmdmxhは、燃焼室４内に存在する燃料−空気混合気に対する最大遅角に依存して選択される。内燃機関１によって与えられるトルクは点火角度を介して制御可能である。この点火角度を“遅角”方向へ調整すれば、内燃機関１の出力が低減し、“進角”方向へ調整すれば、短時間の出力アップが得られる。与えられた点火角度のもとでは、燃焼室４への空気の充填のための中間値rlmdmxhは次のように選択される。すなわち内燃機関１の均質燃焼モードから希薄燃焼モードへの切換えの際の急峻な跳躍的トルク変動が最小に有利に補償されるように選択される。もちろん点火角度も、空気充填に対する中間値rlmdmxhに依存して、与えられた中間値rlmdmxhのもとで急峻な跳躍的トルク変動が最小となるように定められる。本発明によれば、大幅に低減された内燃機関１の負荷が生じ、自動車の走行性が改善される。
【００４８】
本発明には、２つのケースが含まれており、詳細には均質燃焼モードから希薄燃焼モードへの切換えの際に生じ得る跳躍的トルク変動実際値が何も現れない第１のケース（図２）と、切換えの際に生じ得る跳躍的トルク変動実際値が現れる第２のケース（図３）である。
【００４９】
図２の第１のケースでは、内燃機関１が初め（領域Ａ）において均質燃焼モードで作動される（均質燃焼モードB＿hom＝１，希薄燃焼モードB＿mag＝０、希薄燃焼モード目標要求B＿mags＝０）。空気充填に対する目標値rlsolは、均質燃焼モードの１つの値rlsolhomにおかれる。空気充填量の実際値の経過は、rlistで表わされている。
【００５０】
その後では内燃機関１が希薄燃焼モードへ切換えられる（領域Ｂ）。そのために、まず希薄作動モード目標要求信号B＿magsが１にセットされる。空気充填量に対する目標値rlsolは中間値rlmdmxhに引上げられる。この中間値rlmdmxhは、希薄燃焼モード中に要求される最小空気充填量rlmdhm＿minの上方にある。この中間値rlmdmxhは、濃厚側のラムダ限界値（Lambda＿min＞1）と希薄側のラムダ限界値（Lambda＿max＞＞1）の間にある。
【００５１】
領域Ｂでは、内燃機関１がさらに均質燃焼モードにおいて燃料−空気比Lambda＝１のもとで作動される。同時に空気充填量rlsolは中間値rlmdmxhに高められる。この空気充填量rlsolの上昇は、Lambda＝１の燃焼モードに基づいて燃焼室４内へ噴射される燃料量の上昇とトルクの上昇に結び付く。この実際のトルクの上昇は、点火角度の遅角方向への調整によって補償される。中間値rlmdmxhは、次のように選択される。すなわち空気充填量rlsolの上昇の結果として生じる跳躍的トルク変動が、最大遅角によっていつでも補償できるように選択される。その際の結果として生じるトルク実際値は、高められた充填効率と遅角調整された点火角度によって一定に維持される。
【００５２】
希薄燃焼モードへの移行（領域Ｃ）は、希薄作動モード信号B＿magの値１への切換えによって開始される。目標値rlsolは、希薄燃焼モード中に要求されるスロットル開放状態での目標充填量rlmdhmmsに設定される。空気充填量の上昇に基づく希薄燃焼モードB＿mag中のトルク上昇は、ラムダ値の引上げを介して補償可能である。
【００５３】
図２において、中間値rlmdmxhと均質燃焼モードの空気充填量rlsolhomの間の第１の領域は、符号２２で表わされている。希薄燃焼モードB＿mag中の最大空気充填量rlmdhmms（希薄側ラムダ限界値Lambda＿max＞＞1）と希薄燃焼モード中の最小空気充填量rlmdhm＿min（濃厚側ラムダ限界値Lambda＿min＞1）の間の第２の領域は、符号２３で表わされている。これらの２つの領域２２と２３の交差領域（schnittmenge）は符号２４で表わされている。図２に示されているように交差領域２４が存在している場合には、内燃機関１は、中庸的なトルクのもとで、つまり急峻な跳躍的トルク変動を結果的に生じさせることなく、均質燃焼モードから希薄燃焼モードへ切換えられる。換言すれば、中庸的トルクのもとでの切換えは、中間値rlmdmxhが希薄燃焼モードB＿magの最小空気充填量rlmdhm＿minよりも大きい場合にのみ可能である。
【００５４】
図３中の第２のケースでは、均質燃焼モードB＿homから希薄燃焼モードB＿magへの切換えが図２の第１のケースの場合のように行われている。但し中間値rlmdmxhは、希薄燃焼モードB＿magにおいて要求される最小空気充填量rlmdhm＿minよりも小さい。
【００５５】
このケースでは交差領域２４は存在せず、作動モードの切換えの際には、点火角の遅角調整にも係わらず、実際の急峻な跳躍的トルク変動は現れる。それ故にこの第２のケースでは、許容可能な跳躍的トルク変動に対する尺度量delta＿rlsolが中間値rlmdmxhに加算される。この尺度量delta＿rlsolは、許容可能な跳躍的トルク変動（例えば１０Ｎｍ）に相応する空気量である。それによって中間値rlmdmxhは、次の値rlmdmxh′に引上げられる。実際値rlistは、ここにおいて当該の新たな値rlmdmxh′に漸近的に近似する。第１の領域は、符号２２′の付された領域まで拡大する。この第２のケースでは、この符号２２′の付された領域と第２の領域２３の間に交差領域２４′が生じている。このことは、図３の実施例では、内燃機関１の作動モードが、許容可能な跳躍的トルク変動を伴って均質燃焼モードから希薄燃焼モードへ切換えられることを意味する。図２による第１のケースにおいても、尺度量delta＿rlsolが中間値rlmdmxhに加算される。
【００５６】
尺度量delta＿rlsolだけの中間値rlmdmxhの引上げにもかかわらず、領域２２′と第２の領域２３の間に交差領域２４′が生じない場合には、許容可能な限界外にある跳躍的トルク変動実際値を伴ってしか切換えはできない。そのようなケースでは、均質燃焼モードから希薄燃焼モードへの作動モードの切換えを禁止してもよい。
【００５７】
本発明による全ての方法は、内燃機関１の制御機器１８内で実施され、その際には適切なコンピュータプログラムがマイクロプロセッサ１２上で処理される。このコンピュータプログラムは、記憶素子１３にファイルされ、処理のためにデータ伝送接続路１４を介してマイクロプロセッサ１２に伝送される。
【００５８】
図４には、前記第２のケースに従った本発明による方法のフローチャートは示されている。この方法は、機能ブロック３０において開始される。機能ブロック３１では、入力パラメータ１９が読出される。機能ブロック３２では、それらの入力パラメータ１９に基づいて、内燃機関１を燃料消費並びに有害物質排出の低減とノイズ増大の抑制を促す上で推奨される作動モードが求められる。本発明による実施例では、内燃機関１がまず均質燃焼モードにおいて作動される。問合せブロック３３では、燃焼モードを均質燃焼モードから希薄燃焼モードに切換るべきか否かが問合せされる。切換えるべきでない場合には、当該方法は機能ブロック３１にフィードバックされる。
【００５９】
それに対して希薄燃焼モードに切換えるべき場合には、機能ブロック３４において信号B＿magsが１にセットされる。続いて機能ブロック３５では、中間値rlmdmxhが許容可能な跳躍的トルク変動に対する尺度量delta＿rlsol分だけ引上げられる。問合せブロック３６では、交差領域２４′の有無、すなわち内燃機関１が中庸的なトルクか許容可能なトルクのもとで希薄燃焼モードへ切換えられているかどうかが検査される。それに対しては、尺度量delta＿rlsolだけ高められた中間値rlmdmxh′が、希薄燃焼モードに対して求められる最小空気充填量rlmdhm＿minと比較される。交差領域２４′が存在しないケースでは、生じ得る過度に大きな跳躍的トルク変動実際値の存在が疑われる。このようなケースでは、機能ブロック３７において希薄燃焼モードが禁止され、内燃機関１は、引続き均質燃焼モードで作動される。
【００６０】
問合せブロック３６において交差領域２４′の存在が検出された場合には、機能ブロック３８に分岐され、そこにおいて希薄燃焼モードに切換られ、信号B＿homが０にセットされ、信号B＿magは１にセットされる。機能ブロック３９では空気充填量の目標値rlsolが、希薄側ラムダ限界値での作動に対して最大限許容される値rlmdhmmsまで引上げられる。それに伴って当該切換過程が終了し、本発明による方法は機能ブロック４０において終了する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の有利な実施形態による内燃機関の概略的なブロック回路図である。
【図２】第１ケースでの本発明の方法による、内燃機関燃焼室内への空気の目標充填量の時間経過を表わした図である。
【図３】第２ケースでの本発明の方法による、内燃機関燃焼室内への空気の目標充填量の時間経過を表わした図である。
【図４】本発明による方法の有利な実施例をフローチャートで表わした図である。
【符号の説明】
１      内燃機関
２      ピストン
３      シリンダ
４      燃焼室
５      吸気バルブ
６      排気バルブ
７      吸気管
８      排気管
９      噴射弁
１０    点火プラグ
１１    スロットル弁
１８    制御機器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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