(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外部排気ガス再循環（ＡＧＲ）を有する内燃機関の負荷信号の決定方法であって、
吸気管内に設けられた圧力センサにより、吸気管圧力（ｐｓ）を測定するステップと、
エンジン回転速度（ｎ）を測定するステップと、
前記測定された吸気管圧力（ｐｓ）および測定された回転速度（ｎ）を回路ユニット（１）に供給し、１回転当たりに吸い込まれるガス質量流量に比例する負荷信号（ｔｌ）を計算するステップと、
排気ガス再循環弁内を流れる排気ガス質量流量を決定するステップと、
前記排気ガス質量流量を回転速度の関数である信号に変換するステップと、
前記回転速度の関数である信号を、回転速度の関数である時定数を有する低域通過フィルタに入力し、該低域通過フィルタから、該回転速度に依存する遅延時間を以って信号を出力し、これにより、該出力信号を、内燃機関の１回転当たりに吸い込まれる排気ガス質量流量に比例する補正信号（ｓｋｏｒｒ）に相当するようにさせるステップと、
前記補正信号（ｓｋｏｒｒ）を前記負荷信号（ｔｌ）から減算し、補正された負荷信号（ｔｌｋｏｒｒ）を形成し、出力するステップと、
を具備することを特徴とする外部排気ガス再循環を有する内燃機関の負荷信号の決定方法。
【請求項２】
排気ガス再循環弁内を流れる排気ガス質量流量の前記決定が、排気ガス再循環弁の位置、排気ガス再循環弁における排気ガス温度、吸気管圧力（ｐｓ）および排気ガス圧力（ｐａ）の関数として、特性曲線として形成されたそれ自身既知の流量関数（ψ）を用いて行われることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
排気ガス圧力（ｐａ）を決定するために、周囲圧力（ｐｕ）および排気ガス背圧から和が形成されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
排気ガス背圧が回転速度および負荷の関数である特性曲線群（１１０）から求められることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項５】
排気ガス再循環弁における排気ガス温度が、回転速度および負荷の関数である特性曲線群（１５０）から求められることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項６】
流量特性が、特性曲線群（１４０）において排気ガス再循環弁の正規化条件のもとで決定されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項７】
排気ガス再循環率を決定するために、補正信号（ｓｋｏｒｒ）および負荷信号（ｔｌ）から商が形成され、この商が出力されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、吸気管内に設けられた圧力センサによる、外部排気ガス再循環（ＡＧＲ）を有する内燃機関の負荷信号の決定方法であって、回路ユニット内で、測定された吸気管圧力および測定された回転速度から、１回転当たりに吸い込まれるガス質量流量に比例する負荷信号が計算される前記負荷信号の決定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
１回転当たりに吸い込まれるフレッシュな空気質量流量に比例する、排気ガス再循環に関して補正された負荷信号は、とくに燃料の噴射量の計算のために必要である。その理由は、補正された負荷信号におけるエラーはとくに混合物組成におけるエラーを招き、したがって有害物質エミッションを上昇させるからである。
【０００３】
火花点火機関のエンジン制御に対して吸気管圧力に基づく負荷測定において排気ガス再循環の影響を考慮するために、外部排気ガス再循環における噴射時間の補正のために回転速度および負荷の関数である特性曲線群から求めた補正係数が使用される方法が既知である。しかしながら、この方法は定常状態においてのみ良好な結果を与え、多くの欠点を有している。
【０００４】
したがって、補正係数は、常に内燃機関の運転点の関数であり、すなわち回転速度と、たとえば絞り弁の角度により測定される内燃機関の負荷との関数である。これは、たとえば適用中に排気ガス再循環率が変化するごとに、補正係数特性曲線群の再適応を必要とするので、この方法は費用がかかる。
【０００５】
さらに、噴射時間の補正は定常状態においてのみ正しいものである。とくに運転点が変化する場合、すなわち絞り弁の角度の変化により回転速度および負荷が変化する場合、混合物組成における動的な残留エラーが避けられず、これにより内燃機関の排ガス値の不利な悪化が発生する。さらに、このような既知の方法は、周囲圧力が変化した場合、たとえば内燃機関を種々の標高で運転した場合、その作動が不正確となる。最後に、このような方法は、たとえば点火角補正または回転モーメント・インタフェースを形成するような他の機能に対する基礎を形成する出力信号の形成が可能ではないということが欠点である。
【０００６】
さらに、未公開のドイツ特許出願第１９５２５８１．０号から、吸気管圧力、排気ガス圧力、回転速度および排気ガス再循環弁の位置の関数として内燃機関の負荷信号が補正される、内燃機関の負荷信号の測定方法が既知である。しかしながら、この方法においては、同様に定常状態においてのみ正確に作動し、さらに周囲圧力が変化した場合に残留エラーを示すことが欠点である。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
冒頭記載のような外部排気ガス再循環を有する内燃機関の負荷信号の決定方法を、一方で適用が簡単で、かつとくに排気ガス再循環率が変化した場合でも負荷信号補正の再適応を必要としないように、他方で非定常運転においても正確な負荷信号が形成され、これにより内燃機関の排気ガスエミッションを低減可能なように改善することが本発明の課題である。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この課題は、冒頭記載のような外部排気ガス再循環を有する内燃機関の負荷信号の決定方法において、本発明により、排気ガス再循環弁内を流れる排気ガス質量流量が決定され、回転速度の関数である信号に変換しかつ吸気管内の充填過程をシミュレートするフィルタ内でフィルタリングすることにより、内燃機関の１回転当たりに吸い込まれる排気ガス質量流量に比例する補正信号が求められ、この補正信号が負荷信号から減算されて補正された負荷信号が形成されかつ出力されることにより解決される。
【０００９】
吸気管充填過程をシミュレートするフィルタに関しては、原理的に種々の実施形態が考えられる。しかしながら、フィルタが、回転速度の関数である時定数を有する、吸気管充填過程をとくによくシミュレートする低域通過フィルタであるときにとくに有利である。
【００１０】
排気ガス再循環弁内を流れる排気ガス質量流量の決定が、排気ガス再循環弁の位置、排気ガス再循環弁における排気ガス温度、吸気管圧力および排気ガス圧力の関数として、排気ガス質量流量の決定のために物理的に有利な近似を示す、特性曲線として形成されたそれ自身既知の流量関数を用いて行われることがとくに有利である。
【００１１】
排気ガス圧力を決定するために、周囲圧力および排気ガス背圧から和が形成されることが好ましい。
【００１２】
排気ガス背圧それ自身は種々の方法で測定することができる。しかしながら、排気ガス背圧が回転速度および負荷の関数である特性曲線群から求められることが有利である。
【００１３】
排気ガス再循環弁における排気ガス温度の決定は、同様に種々の方法で行うことが可能である。有利な実施形態は、排気ガス再循環弁における排気ガス温度が、同様に回転速度および負荷の関数である特性曲線群から求められるように設計されている。
【００１４】
さらに、排気ガス再循環弁内を流れる流量が正規化条件（０°Ｃまたは２０°Ｃ、１．０１３×１０5Ｐａ（１０１３ｍｂａｒ）の入口圧力、超臨界圧力特性）のもとで特性曲線から決定されるように設計されていることが好ましい。この特性曲線の入力値は、排気ガス再循環弁に位置フィードバックが設けられているかぎりにおいては、排気ガス再循環弁の位置である。さらに、排気ガス再循環弁の操作信号もまた入力値として使用可能である。
【００１５】
この方法は、補正された負荷信号の出力を可能にするばかりでなく、補正信号および負荷信号からの商により形成される排気ガス再循環率の出力もまた可能にすることはとくに有利である。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明のその他の特徴および利点が幾つかの実施形態に関する以下の説明ならびに図面から明らかである。
【００１７】
吸気管内に設けられた圧力センサによる、外部排気ガス再循環を有する内燃機関の負荷信号の決定方法を図１により説明する。
【００１８】
図１からわかるように、測定された吸気管圧力ｐｓは、減算器２０において標高の関数であるオフセット１０を減算した後に、乗算器４０において補正特性曲線群３０から求められた補正係数を乗算し更に他の乗算器４５において温度の関数である係数６０を乗算することにより、既知の方法で負荷信号ｔｌに変換される。排気ガス再循環（ＡＧＲ）の影響を考慮するために、まず回路ユニット１００において、吸気管圧力ｐｓ、排気ガス圧力ｐａ、排気ガス再循環弁の位置、および運転点の関数である補正係数から、排気ガス再循環弁内を流れる排気ガス質量流量が決定される。
【００１９】
除算器７０において排気ガス質量流量および回転速度ｎから商が形成され更に乗算器７５において定数Ｋを乗算した後、定常条件に対応するこの補正信号がフィルタ８０に供給される。このフィルタ８０は、吸気管充填過程を考慮して、すなわち動的効果を考慮して、回転速度の関数である時定数を有する低域通過フィルタとして形成されている。フィルタ８０から出力された補正信号は次に減算器９０において負荷信号ｔｌから減算され、ここで補正された負荷信号ｔｌｋｏｒｒが発生しかつ出力される。
【００２０】
さらに、除算器９５において補正信号ｓｋｏｒｒおよび負荷信号ｔｌから商を形成することにより排気ガス再循環率が決定されかつ出力されてもよい。この排気ガス再循環率は内燃機関の他の制御機能に対する入力値として使用され、とくに回転モーメント、最適点火角または吸気管内の温度の決定のために使用してもよい。
【００２１】
以下に、参照番号１００を有する回路部分の部分詳細図を示す図２により、排気ガス再循環弁内を流れる排気ガス質量流量の決定を詳細に説明する。
【００２２】
排気ガス再循環質量流量は排気ガス再循環弁の位置、吸気管圧力ｐｓ、周囲圧力ｐｕ、回転速度ｎならびに負荷と示された負荷に依存した値、たとえば絞り弁の角度から決定される。
【００２３】
周囲温度ｐｕと、回転速度および負荷の関数である特性曲線群１１０から求められた排気ガス背圧とから、加算器１１５において排気ガス圧力ｐａが決定されかつ除算器１２０に供給され、この除算器１２０において吸気管圧力ｐｓおよび排気ガス圧力ｐａから商が形成される。この商は回路ユニット１３０に供給され、回路ユニット１３０内にはそれ自身既知の流量関数ψの特性曲線が設けられ、この特性曲線は排気ガス再循環弁における流量特性を吸気管圧力ｐｓおよび排気ガス圧力ｐａの関数として最良に近似している。
【００２４】
回路ユニット１３０から出力される信号は、回路ユニット１４０から出力される信号と乗算器１４５において乗算される。この回路ユニット１４０においては、実質的に排気ガス再循環弁の特性曲線が排気ガス再循環弁の位置の関数として形成されている。乗算器１４５から出力された信号は、同様に乗算器１９０において、排気ガス圧力ｐａ及び正規圧力ｐｎから除算器１７０において生成された商の正規化信号と乗算される。
【００２５】
最後に乗算器１９０から出力されたこの信号は、排気ガス再循環弁における排気ガス温度を考慮するために、他の乗算器１５５において、乗算的に作用しかつ運転点の関数であるあらゆる影響を考慮して回転速度および負荷の関数である特性曲線群１５０から求められる信号と乗算される。
【００２６】
上記の方法は、あらゆる本質的な影響変数を考慮して、外部排気ガス再循環における、測定された吸気管圧力に基づいて求められた負荷信号の系統的な補正を可能にする。吸気管内の充填過程をシミュレートしたフィルタ８０に基づき、運転点が変化した場合においても常に正確な負荷信号ｔｌが形成されるので、非定常運転の内燃機関においてもまた排気ガスエミッションの低減が可能である。
【００２７】
さらに、排気ガス再循環が変化した場合でも、適用中における負荷信号補正の再適応は必要ではない。
【００２８】
最後に、ある程度付随的利点として、計算された排気ガス再循環率もまた出力され、この排気ガス再循環率は、たとえば回転モーメント、最適点火角または吸気管内温度を決定するために、内燃機関の他の制御機能に対する入力値として使用することが可能である。
【００２９】
【発明の効果】
排気ガス再循環弁内を流れる排気ガス質量流量が決定され、回転速度の関数である信号に変換しかつ吸気管内の充填過程をシミュレートするフィルタ内でフィルタリングすることにより、内燃機関の１回転当たりに吸い込まれる排気ガス質量流量に比例する補正信号が求められ、続いてこの補正信号が負荷信号から減算されて補正された負荷信号が形成されかつ出力されることは、
−  すべての実質的な影響変数を考慮して、測定された吸気管圧力に基づいて求められた負荷信号の系統的な補正が可能であるという利点、
−  運転点が変化する場合においてもとくに吸気管充填過程をシミュレートするフィルタ内でのフィルタリングにより正確な負荷信号が形成されるので、内燃機関の非定常運転においても排気ガスエミッションの低減が可能であるという利点、および
−  排気ガス質量流量の決定と、１回転当たりにエンジンにより吸い込まれる排気ガスに比例する補正信号への変換とにより、排気ガス質量流量を考慮して負荷信号補正が連続的に行われるので、排気ガス再循環率が変化した場合でも負荷信号補正の再適応が必要ではないという利点、
というとくに大きな利点を有している。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法を実行するための電子式回路の一実施形態の概略ブロック線図である。
【図２】図１に示した排気ガス再循環質量流量の決定のための回路部分の一実施形態の概略ブロック回路図である。
【符号の説明】
１  回路ユニット
２０、９０  減算器
４０、４５、７５、１４５、１５５、１９０  乗算器
７０、９５、１２０、１７０  除算器
８０  フィルタ
１００  回路ユニット（排気ガス再循環弁内を流れる質量流量の決定）
１１５  加算器
１３０  回路ユニット（流量関数の特性曲線）
１４０  回路ユニット（排気ガス再循環弁の特性曲線）
【図１】
0004173565.tif 000002
【図２】
0004173565.tif 000003