(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
可変バルブ制御機能を備えた排気バルブ（１７）が対応付けられている、内燃機関から出力されるトルクに寄与する複数のシリンダのうちの第１シリンダ（１）を用いた内燃機関のトルク変更方法において、
前記第１シリンダ（１）の燃焼行程を含む動作プロセス（ｎ）内で、内燃機関のトルク発生に寄与する当該第１シリンダ（１）のトルクの変更の必要性を決定するステップ（Ｓ２；Ｓ１７，Ｓ１９）と、
前記動作プロセス（ｎ）中に内燃機関のトルク発生に寄与する前記第１シリンダのトルク変更の必要性が決定された場合に、前記動作プロセス（ｎ）における第１シリンダ（１）の排気バルブ（１７）の制御信号（Ｇｅ）を変更するステップ（Ｓ５；Ｓ２３，Ｓ２７）とを有し、
前記制御信号（Ｇｅ）は、前記第１シリンダ（１）の排気バルブ（１７）の開角、開リフト量及び開閉速度を含んでいる複数のパラメータのうちの少なくとも１つに関連させて変更され、さらに、
前記第１シリンダ（１）の前記動作プロセス（ｎ）内における内燃機関のトルク発生に対する当該第１シリンダ（１）のトルク寄与度が、第２シリンダの動作プロセス内における内燃機関のトルク発生に対する当該第２シリンダのトルク寄与度と比較され、前記第１シリンダのトルク寄与度と第２シリンダのトルク寄与度が等しくない場合には、第１シリンダ（１）の動作プロセス（ｎ）内における内燃機関のトルクを変更する必要性が決定され、第１シリンダ（１）の排気バルブ（１７）の制御信号（Ｇｅ）が第１シリンダの（１）の動作プロセスにおいて前記２つのトルク寄与度を補償するように変更され、この場合前記第１シリンダ（１）の動作プロセスの開始は、第２シリンダの動作プロセスの開始の時間的に後であるようにしたことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記第１シリンダ（１）の排気バルブ（１７）の制御信号は、内燃機関のトルク変更の必要性に依存することなく、次のように変更される、すなわち内燃機関のトルク発生に対する第１シリンダ（１）のトルク寄与度が、当該第１シリンダ（１）の最大トルク寄与度よりも小さくなるように変更され、前記最大トルク寄与度はその他の作動条件のもとでも可能なものである、請求項１記載の方法。
【請求項３】
可変バルブ制御機能を備えた排気バルブ（１７）が対応付けられている、内燃機関から出力されるトルクに寄与する複数のシリンダのうちの第１シリンダ（１）を用いた内燃機関のトルク変更装置において、
前記第１シリンダ（１）の燃焼行程を含む動作プロセス（ｎ）内で、内燃機関のトルク発生に寄与する当該第１シリンダ（１）のトルクの変更の必要性を決定するための必要性決定装置（２５；３９）と、
前記動作プロセス（ｎ）中に内燃機関のトルク発生に寄与する前記第１シリンダ（１）のトルクの変更の必要性が決定された場合に、前記動作プロセス（ｎ）における第１シリンダ（１）の排気バルブ（１７）の制御信号（Ｇｅ）を変更する制御変更装置（２６；５１）とを含み、前記制御信号（Ｇｅ）は、前記第１のシリンダ（１）の排気バルブ（１７）の開角、開リフト量及び開閉速度を含んでいる複数のパラメータのうちの少なくとも１つに関連させて変更され、さらに、
前記必要性決定装置（２５；３９）は、前記第１シリンダ（１）の前記動作プロセス（ｎ）内における内燃機関のトルク発生に対する当該第１シリンダ（１）のトルク寄与度と、第２シリンダの動作プロセス内における内燃機関のトルク発生に対する当該第２シリンダのトルク寄与度を比較し、前記第１シリンダのトルク寄与度と第２シリンダのトルク寄与度が等しくない場合には、第１シリンダ（１）の動作プロセス（ｎ）内における内燃機関のトルクを変更する必要性が決定され、
前記制御変更装置（２６；５１）は、第１シリンダ（１）の排気バルブ（１７）の制御信号（Ｇｅ）が第１のシリンダ（１）の動作プロセスにおいて前記２つのトルク寄与度が補償されるように変更し、この場合前記第１シリンダ（１）の動作プロセスの開始は、第２シリンダの動作プロセスの開始の時間的に後であるように構成されていることを特徴とする装置
【請求項４】
前記制御変更装置（２６；５１）は、第１シリンダ（１）の排気バルブ（１７）の制御信号を、内燃機関のトルク変更の必要性に依存することなく、次のように送出し、すなわち内燃機関のトルク発生に対する少なくとも第１シリンダ（１）のトルク寄与度が、当該第１シリンダ（１）の最大トルク寄与度よりも小さくなるように送出し、前記最大トルク寄与度はその他の作動条件のもとでも可能なものである、請求項３記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、可変バルブ制御機能を備えた排気バルブが対応付けられている、内燃機関から出力されるトルクに寄与する複数のシリンダのうちの第１シリンダを用いた内燃機関のトルク変更方法並びにその装置に関している。
【０００２】
【従来の技術】
従来の内燃機関、特に自動車用の内燃機関は、エンジン用バルブの所定のストローク経過特性に従った制御のために１つまたは複数のカム軸と連動している。ストローク経過特性はカム軸の機械的な構造を用いて決定されている。しかしながら決定されたストローク経過特性は、最適なエンジン特性を可能にするものではない。なぜなら一般的に様々なエンジン作動状態のもとでは種々異なるストローク経過特性が必要とされるからである。
【０００３】
これに関しては、剛性的な機械的配置構成の代わりに、カム軸レスの油圧式もしくは電磁式バルブ駆動機構を備えた内燃機関が、バルブ制御構造の進歩のきざしを見せている。このカム軸レスの内燃機関では、各シリンダにおいて排気の量と残留ガスの量が、吸/排気バルブの開/閉時点の変更によって制御されている。
【０００４】
この従来の内燃機関に対しては、内燃機関によって与えられるトルクの所期の制御のために以下に述べるような設定介入制御が周知である。
【０００５】
まず第１の例としてオットサイクルエンジン特有のものとして周知なのは、充填量の介入制御の実施である。この場合は電気的に制御可能なスロットルバルブまたはバイパス調整器を用いてシリンダの可燃ガスの充填量が変更される。この充填量介入制御は、燃焼ないし排気にほぼ中立的に構成され得る。しかしながらこの充填量介入制御は、緩慢なトルク変更しか生じさせることができず、しかもシリンダの吸気バルブが閉じた後の動作プロセス中はシリンダのトルク寄与に変更を与えることができない。この緩慢な変更に基づいて、高いレベルのアイドリング品質、つまり安定したアイドリングを充填量介入制御のみで実現することは不可能である。
【０００６】
次に第２の例として挙げられるのは、可変の吸気バルブ制御機構のもとでの相応のシリンダの吸気バルブを用いた充填量介入制御である。この調整介入制御も、電気的に制御可能なスロットルバルブまたはバイパス調整器を用いた充填量介入制御のケースと同じように、燃焼ないし排気にほぼ中立的な設定調整を可能にする。しかしながら吸気バルブを介したこの充填量介入制御でも、緩慢なトルク変更しか生じさせることができず、それぞれのシリンダの吸気バルブが閉じた後の動作プロセス中のトルク寄与の変更はできない。
【０００７】
第３の例としては点火角の介入制御が公知である。この点火角の介入制御は、基本的には点火角の調整、大抵は点火角の“遅角調整”によって、各シリンダの吸気バルブが閉じた後のそれぞれのシリンダのトルク寄与と内燃機関のトルクに作用し得る。しかしながら点火角の変更は、通常はシリンダ内の燃焼を悪化させ、これは燃費の上昇につながり、場合によっては排ガスの悪化も引き起こす。その上さらにこの点火角の介入制御では、調整の可能性が内燃機関の燃焼方式と作動点に依存して非常に僅かになりかねない。なぜなら燃費、排ガス放出、安定した動作の理由から、確実で安定した点火と完全燃焼が求められるからである。さらに点火角介入制御は、確かに比較的迅速ではあるが、しかしながらそれぞれのシリンダの燃焼開始後の動作プロセス中のトルク寄与の変更はできない。
【０００８】
最後に次のような噴射手段も公知である。すなわち供給された燃料量が変更される噴射手段である。それにより、内燃機関のトルクが比較的迅速に変更できるが、しかしながら動作プロセス内の既に経過中の燃焼期間中はできない。
【０００９】
内燃機関の個々のシリンダにおける個々の燃焼過程は、周期的な燃焼変動の影響下におかれている。この周期的な燃焼変動は、火炎核形成への影響や引火フェーズの持続時間、点火時点での点火プラグ領域における個々の燃料−空気−混合気の局所的な組成及び運動学の確率的な変動から生じるものである。このことは、内燃機関のトルクに対する個々のシリンダの寄与度を異ならせ、このような個々のトルク寄与度の違いは、結果的に内燃機関の不安定動作と特にアイドリング品質の悪化につながる。これに関してこれらの相違は、不要な燃費と有害排出ガス成分の増加を生じさせる。
【００１０】
前述した調整介入制御の全ては、各シリンダにおいて燃焼過程の投入される前に実行されるものであるので、個々のシリンダの個々のトルク寄与度の均等化には適していない。また前述した介入制御は、周期的な燃焼変動の補償調整にも適していない。なぜなら１つの動作プロセス内ではもはや燃焼過程中に行われる変更や制御に反応できなく、早くとも後続シリンダの後続の動作プロセスにおいて変更が生じさせられるからである。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、可変バルブ制御機能を備えた排気バルブを有する少なくとも１つのシリンダを備えた内燃機関のトルクを迅速に変更する方法および装置を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
前記課題は本発明により、前記第１シリンダの燃焼行程を含む動作プロセス内で、内燃機関のトルク発生に寄与する当該第１シリンダのトルクの変更の必要性を決定するステップと、前記動作プロセス中に内燃機関のトルク発生に寄与する前記第１シリンダのトルク変更の必要性が決定された場合に、前記動作プロセスにおける第１シリンダの排気バルブの制御信号を変更するステップとを有し、前記制御信号は、前記第１シリンダの排気バルブの開角、開リフト量及び開閉速度を含んでいる複数のパラメータのうちの少なくとも１つに関連させて変更され、さらに、前記第１シリンダの前記動作プロセス内における内燃機関のトルク発生に対する当該第１シリンダのトルク寄与度が、第２シリンダの動作プロセス内における内燃機関のトルク発生に対する当該第２シリンダのトルク寄与度と比較され、前記第１シリンダのトルク寄与度と第２シリンダのトルク寄与度が等しくない場合には、第１シリンダの動作プロセス内における内燃機関のトルクを変更する必要性が決定され、第１シリンダの排気バルブの制御信号が第１シリンダのの動作プロセスにおいて前記２つのトルク寄与度を補償するように変更され、この場合前記第１シリンダの動作プロセスの開始は、第２シリンダの動作プロセスの開始の時間的に後であるようにして解決される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
本発明の別の有利な実施例は従属請求項に記載されている。
【００１４】
本発明による、可変バルブ制御機能を備えた排気バルブを有する少なくとも１つの第１シリンダを備えた内燃機関のトルクを変更するための方法においては、第１シリンダの第１動作プロセス内でトルクを変更する必要性が生じているか否かが決定される。第１の動作プロセス中にトルクの変更が必要であることが検出された場合には、第１シリンダの排気バルブの基本制御が第１動作プロセスにおいて変更される。
【００１５】
本発明による装置においては、第１シリンダの第１動作プロセス内でトルクを変更する必要性が生じているか否かを決定するための必要性決定装置が設けられており、さらにトルクの変更が必要であることを必要性決定装置が決定した場合に、第１動作プロセスにおける第１シリンダの排気バルブの基本制御を変更する、制御変更装置が設けられている。
【００１６】
本発明によれば、相応するシリンダの同じ動作プロセス内で相応のシリンダのトルク寄与度の変更と、内燃機関のトルクの変更を非常に迅速に生じさせることのできる方法及び装置が得られる。この手法によれば例えば高いレベルのアイドリング品質を得ることが可能である。その上さらに本発明による方法と本発明による装置によれば、個々のシリンダのトルク寄与度の違いを最小にすることができ、さらに個々のシリンダ相互の平均圧力の均衡化の高い品質レベルないしは定常運転モードでの順次連続する動作プロセスの平均トルク寄与度の非常に良好な不変性も可能である。
【００１７】
さらに本発明による方法ないし本発明による装置によれば有利には、スロットルバルブを用いた充填量介入制御や吸気バルブを用いた充填量介入制御、点火角介入制御、燃料噴射量制御ではもはや不可能であった、既に燃焼経過中の場合であっても、内燃機関のトルクの変更が可能である。総体的に本発明によれば、有利には、燃料消費、有害な排ガス放出、特に安定動作などの目標量に関する定常的及び非定常的に改善されたエンジン動作モードが可能である。
【００１８】
本発明によれば有利には、排気バルブの基本制御が多数の開放パラメータのうちの少なくとも１つに関して変更されるように構成される。この場合多数の開放パラメータには、排気バルブの少なくとも１つの開放角度、排気バルブの開放ストローク、排気バルブの開放速度が含まれており、制御変更装置は、これらの多数の開放パラメータの少なくとも１つを変更できるように構成されている。
【００１９】
有利な手法によれば、本発明の形態は、トルクの簡単で融通性の高い変更を可能にする。
【００２０】
本発明のさらに別の有利な実施例によれば、その変更が内燃機関から送出されるトルクに影響する多数の設定値のうちの少なくとも１つに基づいて、トルク変更の必要性の有無が決定される。
【００２１】
この実施形態は、有利な形態で第１動作プロセス内のトルクを変更すべきか否かに関する必要性の有無の簡単な決定を可能にしている。
【００２２】
本発明のさらに別の実施形態には、多数の設定値、瞬時値、内燃機関の目標トルクの時間的変化、内燃機関のトルクに対する第１シリンダの目標トルク、内燃機関の効率、第１シリンダの効率などが含まれる。
【００２３】
この有利な形態によって得られる利点は、特に第１動作プロセス内のトルクを変更すべきか否かに関する必要性の有無の正確な決定において成り立つ。その上さらにこの有利な形態は必要性の有無の容易な決定を可能にする。なぜなら例えば内燃機関の目標トルクは、自動車内のアクセルペダル位置センサを用いて把握できるからである。
【００２４】
本発明の別の有利な形態によれば、トルク変更の必要性が多数の内燃機関状態量のうちの少なくとも１つに基づいて決定される。これは少なくとも１つの検出装置を用いて検出される。
【００２５】
有利にはこの有利な実施形態は、内燃機関内部で発生した変化、例えばシリンダ内の不完全な燃焼に対する迅速な対応を可能にする。
【００２６】
さらに別の有利な実施形態によれば、多数の内燃機関状態量に、内燃機関のトルクに対する第１シリンダの第１トルク寄与度の圧力最大値の位置とレベル、第１シリンダの燃焼室圧力及び燃料質圧力経過が含まれる。
【００２７】
本発明のこの形態は有利な形で、内燃機関における燃焼過程の変化への直接の対応を可能にする。なぜなら内燃機関の状態量に基づいてその必要性が求められるからである。これは第１の動作プロセス中の第１シリンダ内の燃焼過程に直接依存している。
【００２８】
本発明のさらに別の有利な実施形態によれば、基準制御が制御装置を用いて、第１シリンダの少なくとも１つの点火角や第１シリンダに供給される燃料量、空気量に基づいて決定される。
【００２９】
点火角、供給燃料量、供給空気量を用いた基準制御の計算は、有利には第１シリンダの基準制御の厳密で正確な決定を可能にする。
【００３０】
本発明のさらに別の有利な実施形態によれば、第１シリンダの第１動作プロセス内の内燃機関のトルクに対する第１シリンダの第１トルク寄与度が、第２シリンダの第２動作プロセス内の内燃機関のトルクに対する第２シリンダの第２トルク寄与度と比較され、第１トルク寄与度と第２トルク寄与度が等しくない場合には、第１シリンダの第１動作プロセス内の内燃機関のトルクを変更する必要性が決定され、第１シリンダの排気バルブの基本制御が、第１動作プロセス内で次のように変更される。すなわち第１トルク寄与度と第２トルク寄与度が適応するように変更される。この場合第１動作プロセスの開始は、時間的に第２動作プロセスの開始以後である。
【００３１】
本発明のこの実施形態によれば有利な形で、内燃機関のトルクに対する個々のシリンダのトルク寄与度間の違いの最小化が図られる。それにより、高いアイドリング品質と、シリンダ相互間の平均圧力均等化の高い品質、並びに定常的動作モードでの順次連続する動作プロセスの平均圧力の良好な不変性が可能になる。総じてこのことは有利な形で高い動作安定性、特に内燃機関のアイドリングの安定性に結び付く。
【００３２】
本発明のさらに別の有利な形態によれば、第１シリンダの排気バルブの基本制御が、内燃機関のトルクの変更の必要性決定の如何にかかわらず次のように変更される。すなわち内燃機関のトルクに対する第１シリンダの第１トルク寄与度が、第１シリンダの最大トルク寄与度よりも下方にあるように変更される。
【００３３】
本発明のこの有利な実施形態では、排気バルブの基本制御が、内燃機関のトルク変更の必要性の有無に依存することなく、次のように変更される。すなわちシリンダで生じているトルク寄与度が、基本制御（これは通常は最大トルク寄与度に合わせられる）適用下で得られるはずのシリンダのトルク寄与度よりも少なくなるように変更される。換言すれば、排気バルブの所期の制御によって内部的エンジン効率の低下がもたらされる。これは見越し量とも称される。そのような見越し基本設定の適用、すなわち通常の基本設定よりも低減されたトルクの適用によって、トルクの迅速な向上が必要に応じて有利な形で可能となる。このことは有利には、内燃機関の動作安定性やアイドリング品質のさらなる向上を可能にする。
【００３４】
【実施例】
次に本発明を図面に基づき以下の明細書で詳細に説明する。
【００３５】
以下の明細書は、トルク変更ないしトルク制御が別個に実施される実施例、すなわち点火角介入制御、充填量介入制御、吸気バルブを用いた充填量介入制御などそれぞれ関連性のない実施例に該当しているが、本発明はこれらの別個の実施例に限定されるものではない。従って以下に示す実施例はそれぞれ、別のトルク制御介入手段、例えば前述したような点火角介入制御やスロットルバルブを用いた充填量介入制御あるいは吸気バルブを用いた充填量介入制御などと結び付けられて実施されてもよい。
【００３６】
第１実施例
図１には本発明の第１実施例が示されている。図１中の符号１はピストンであり、このピストン１はコンロッド２を介してクランク軸３に結合されている。符号４はクランク軸角度センサを示しており、このセンサは、クランク軸３の位置および/または回転速度を検出する。クランク軸角度センサ４は、制御ユニット６内に配設されている、信号受信装置５に接続されている。
【００３７】
符号７は、燃焼室圧力検出装置、有利には燃焼室圧力センサを表わしており、これも信号受信装置５に接続されている。符号８は、図には示されていない、アクセルペダル位置検出装置の出力信号を表わしており、この信号も信号受信装置５に供給される。符号９も図示されていないさらなる別の制御ユニット、例えば変速機制御ユニットの出力信号を表わしており、この信号も信号受信装置５に供給され、エンジントルクの迅速な変更のための意志を伝達する。
【００３８】
符号１０は、空気質量流量センサ、例えばホットフィルム式エアーフローセンサの出力信号を表わしており、この信号も信号受信装置５に供給される。
【００３９】
制御ユニット６は、内燃機関制御装置１１を含んでおり、この制御装置には、マイクロプロセッサ１２とプログラムメモリ１３とデータメモリ１４が含まれている。
【００４０】
内燃機関制御装置１１は、次のように構成されている。すなわちそれぞれ信号受信装置５を用いて受信された、検出信号値、例えばアクセルペダル位置検出装置の出力信号８やさらなる制御ユニットの出力信号９、空気質量流量センサの出力信号１０などのうちの少なくとも１つの信号に基づいて、排気バルブ１７の調整のための設定装置１５に対する基本制御信号Ｇｅを確定するように構成されている。排気バルブ１７の調整のための設定装置１５は、有利には油圧操作式のガス交換設定器であり、これは補助エネルギー蓄積器１６、有利にはコモンレールと接続されている。内燃機関制御装置１１は、さらに点火プラグ１９および燃料噴射バルブ２０のための制御信号を送出するように構成されている。出力装置２３は、内燃機関制御装置１１から基本制御信号Ｇｅを受信する。補助エネルギー蓄積器１６に接続されている油圧操作式のガス交換設定器の代わりに、その他の機械的または電気的なガス交換設定器が用いられてもよい。
【００４１】
シリンダ１の排気バルブ１７は、バルブ位置に応じてシリンダ燃焼室と排気管の間のエキゾーストマニホールド１８を開閉する。
【００４２】
符号２１は、シリンダ１のインテークマニホールドを表わしており、これは吸気バルブ２２を用いて開閉され得る。図１には、この吸気バルブ２２を２が相応の設定装置なしで示されているが、この吸気バルブ２２も排気バルブ１７の設定装置１５と同じような設定装置を有し得る。
【００４３】
しかしながら吸気バルブ２２は機械的に、例えばカム軸に連動させて操作し、その一方で排気バルブ１７を可変の排気バルブ１７設定装置１５を用いて操作させることも可能である。
【００４４】
出力装置２３は、内燃機関制御装置１１を用いて求められた排気バルブ１７の基本制御信号Ｇｅを排気バルブ１７の設定装置１５に送出する。それにより排気バルブ１７は、この基本制御信号Ｇｅに応じて操作される。
【００４５】
出力装置２３は、さらに内燃機関制御装置１１を用いて求められた、点火プラグ１９と該点火プラグ１９における燃料噴射バルブ２０及びその他の燃料噴射バルブ２０に対する制御信号も送出する。
【００４６】
内燃機関制御装置１１と出力装置２３の間には、内燃機関のトルクを変更する装置２４が設けられている。この内燃機関のトルク変更装置２４の構造は、さらに図２に基づいて説明する。
【００４７】
図２には、図１に示された内燃機関のトルク変更装置２４の構成が示されている。この内燃機関のトルク変更装置２４は、必要性決定装置２５と制御変更装置２６を含んでいる。符号２３は、図１の出力装置を表わしている。
【００４８】
必要性決定装置２５は、シリンダ１の第１動作プロセスｎ内のシリンダトルク寄与度を変更する必要性の有無もしくは内燃機関のトルク変更の必要性の有無を決定するように構成されている。この動作プロセスとは、吸気行程、圧縮行程、動作（燃焼）行程および排気行程からなっている。
【００４９】
必要性決定装置２５がシリンダ１の動作プロセスｎ内でのトルク変更の必要性を決定した場合には、第１の信号ＳＧｅｎが制御変更装置２６に送出される。必要性決定装置２５がトルク変更の必要性のないことを決定した場合には、第２の信号ＳＧｅが制御変更装置２６に送出される。
【００５０】
この制御変更装置２６は、入力信号として、内燃機関制御装置１１を用いて求められた基本制御信号Ｇｅを受信する。制御変更装置２６は、必要性決定装置２５から入力信号ＳＧｅを受取った場合には、内燃機関制御装置１１から受信した基本制御信号Ｇｅをトルク変更なしということで出力装置２３に転送する。制御変更装置２６が信号ＳＧｅｎを受取った場合には、制御変更装置２６は動作プロセスｎのシリンダ１の排気バルブ１７の基本信号Ｇｅに変更を加える。それにより制御変更装置２６は、変更された基本制御信号ＧｅＮを出力装置に転送する。そして出力装置２３は、相応の出力信号を排気バルブ１７の設定装置１５に送出する。これによって排気バルブ１７はこの信号に応じて開閉される。
【００５１】
図３には、図２に示された装置２４の機能の仕方の例を表わしたフローチャートである。この場合ステップＳ１で開始された後、ステップＳ２では、必要性決定装置２５を用いて第１シリンダの第１の動作プロセスｎ内でのトルク変更の必要性の有無が決定される。ステップＳ２において、トルク変更の必要性の無いことが決定された場合には、制御変更装置２６は、ステップＳ３において基本制御信号Ｇｅをそのまま変えることなく、つまり基本信号Ｇｅを変更しないでそのまま出力装置２３に送出する。それに伴って当該処理ステップがステップＳ４において終了される。
【００５２】
しかしながらステップＳ２において、トルク変更の必要性が決定された場合には、ステップＳ５において制御変更装置２６が基本制御信号Ｇｅに変更を加え、その変更された基本信号ＧｅＮを出力装置２３に送出する。それに伴って当該処理がステップＳ４において終了される。この処理は内燃機関の作動中は周期的に実施される。
【００５３】
図４には、排気バルブ１７のバルブリフト特性曲線の調整の可能性が表わされている。
【００５４】
この図４では、横軸に沿ってクランク軸角度がプロットされており、また図４の縦軸に沿って排気バルブ１７のリフト量がプロットされている。
【００５５】
符号２７は、内燃機関制御装置１１を用いて求められた基本制御信号Ｇｅの１つに相応した排気バルブ１２のバルブリフト特性曲線の一例を表わしている。また符号２８は、必要性決定装置２５がトルク変更の必要性を決定した後で制御変更装置２６によって変更を加えられた基本制御信号ＧｅＮに相応して変更された排気バルブのバルブリフト特性曲線の一例を表わしたものである。
【００５６】
符号２９は、第１の変更量を表わしている。この場合排気バルブ１７の開放時点が前後にシフトされる。当該実施例のケースでは、排気バルブ１７の開放時点が、時間的に先行する方向にわずかだけシフトされている。
【００５７】
符号３０は、基本制御信号Ｇｅの第２の変更量を表わしている。この場合は基本制御信号Ｇｅに基づく特性曲線２７に比べて、閉鎖時点、すなわち排気バルブ１７の閉じられる時点が、時間的に先行する方向に移されている。
【００５８】
符号３１は、第３の変更量を表わしている。ここでは基本制御信号Ｇｅに基づく特性曲線２７に比べて排気バルブ１７の開放リフト量が拡大されている。
【００５９】
符号３２は、第４の変更量を表わしており、これは排気バルブ１７の開閉速度の変化量である。ここでは基本制御信号Ｇｅに基づく特性曲線２７に比べて、制御変更装置２６が基本制御信号Ｇｅを次のように変更している。すなわち排気バルブ１７の開閉速度が高められるように変更している。
【００６０】
これに相応して制御変更装置２６は、排気バルブ１７の基本制御信号Ｇｅが、多数の開放パラメータの少なくとも１つに関連して変更されるように構成されており、この場合それらの多数の開放パラメータには、排気バルブ１７の少なくとも１つの開放角度、排気バルブ１７の開放リフト量、排気バルブ１７の開閉速度などが含まれている。
【００６１】
図２に示した決定装置２５は次のように構成されている。すなわちその変更が内燃機関から発せられるトルクに影響を与える多数の設定値の少なくとも１つに基づいて、トルク変更の必要性を決定するように構成されている。この場合それらの多数の設定値には、内燃期間の瞬時値および/または目標トルクの時間的変化、内燃機関のトルクに対するシリンダ１の目標トルク寄与度、内燃機関の効率および第１シリンダの効率などが含まれる。
【００６２】
本発明によれば、必要性の決定後に、内燃機関のトルクが目下の動作プロセス内で変更され、さらに排気バルブ１７のバルブリフト特性曲線も、目下の動作プロセス内で変更されるので、内燃機関のトルクをシリンダのトルク寄与度の変更によって、目下の動作プロセス内の燃焼行程の開始後であっても変更することが可能である。この本発明によって可能となる内燃機関のトルクの迅速な変更に基づいて、本発明は特に次のようなものへの適用に適したものと云える。すなわち例えばアンチスリップ制御系、オートマチックトランスミッション装置でのシフト過程のコーディネート、内燃機関のトルクに対するシリンダ毎のトルク寄与度の均衡調整（これはシリンダトルク均衡化とも称し、可変の吸気バルブ制御機構との組合せによってシリンダのトルク均衡化を図る）、アンチショック減衰機構などである。
【００６３】
以下の明細書では、排気バルブ開放の時点（あるいはクランク軸角度）の変更の効果を図５，６，７に基づき排気バルブ１７の基本制御信号Ｇｅの中で説明する。なおこの排気バルブ開放時点は以下では、ＡＯ時点とも称する。
【００６４】
図５及び６は、それぞれ多気筒内燃機関に該当しており、ここではそれぞれ様々なＡＯ時点の作用を時間的に示すために、全てのシリンダの排気バルブが同じＡＯ時点で開放されている。内燃機関の個々のシリンダのみのＡＯ時点の変更は、個々のシリンダに対して当該図５及び図６における内燃機関全体に対して記載するのと同じ効果を比較的僅かな尺度ながら有している。
【００６５】
図５には、内燃機関の低負荷動作モードでの内燃機関の内部効率ｎｉｎｄがＡＯ時点に依存して示されている。図５のダイヤグラム中の横軸に沿って、上死点後の圧縮/燃焼行程におけるＡＯ時点がクランク軸角度の単位（゜ＫＷ）でプロットされている。また図５のダイヤグラム中の縦軸に沿って、内燃機関の内部効率ｎｉｎｄがプロットされている。
【００６６】
図５中符号３２は、内燃機関の内部効率ｎｉｎｄのＡＯ時点への依存性を示したグラフを表わしている。
【００６７】
図５からみてとれるように、圧縮/燃焼行程中の上死点後のクランク軸角度９０゜から約２１０゜までの間の排気バルブ開放時点のもとでの効率は、一定である。その後この効率は、圧縮/燃焼行程中の上死点後の約２７０゜のもとでの最大効率まで上昇し、その後では再び降下する。図５のダイヤグラム中に符号Ａの付された矢印は、内燃機関の最大効率を表わしている。
【００６８】
有利にはこれは内燃機関制御装置１１が計算し基本制御信号Ｇｅとして出力装置に送出される排気バルブ開放時点である。
【００６９】
必要性決定装置２５が内燃機関のトルク変更の必要性を決定した場合には、制御変更装置２６がこの基本制御信号Ｇｅを変更する。
【００７０】
制御変更装置２６がこの基本制御信号Ｇｅを次のように変更した場合、すなわち排気バルブのＡＯ時点が先行する側にシフトされるように変更した場合には、内燃機関の効率は低減され、それに伴って内燃機関のトルクも低減する。符号Ｂの付された矢印は、そのような変更されたＡＯ時点を表わしている。
【００７１】
多数のシリンダを有する内燃機関の１つのシリンダの１つのＡＯ時点のみが変更される想定のもとで、このシリンダの効率は図５のダイヤグラムに示されているのと同じやり方で変更される。それに伴って内燃機関の効率とトルクも変更される。これは図５のダイヤグラム中に示されているのよりも僅かな仕方である。なぜなら１つのシリンダの効率のみが、すなわち多数のシリンダのうちの１つのシリンダのトルク寄与度のみが低減されるからである。
【００７２】
図６は、内燃機関の高負荷動作モードでの内燃機関の内部効率のＡＯ時点への依存性を表わした図である。
【００７３】
図６のダイヤグラム中の横軸に沿って、上死点後の圧縮/燃焼行程におけるＡＯ時点がクランク軸角度の単位（゜ＫＷ）でプロットされている。また図６のダイヤグラム中の縦軸に沿って、内燃機関の内部効率ｎｉｎｄがプロットされている。図６中符号３３は、内燃機関の内部効率ｎｉｎｄの、内燃機関の排気バルブのＡＯ時点への依存性を示したグラフを表わしている。
【００７４】
図６のダイヤグラムから見て取れるように、内燃機関の効率は、排気バルブ開放時点である１１０゜から１３８゜の最大角度までの間は上昇している。この最大角度は符号Ｃで示されている。クランク軸角度１３８゜〜１８０゜の範囲では内部効率が低減している。
【００７５】
符号Ｄの付された矢印は、内燃機関の内部効率ｎindと内燃機関のトルクを低減するために可能なＡＯ時点を示している。図６のダイヤグラムから見て取れるように、排気バルブ開放時点のクランク軸角度１２０゜への先行する方向への２０゜分のシフトまたはクランク軸角度１６０゜への後退する方向への２０゜分のシフトが、ほぼ同じ効率変化と同じトルク変化のもとで生じている。
【００７６】
図７には、シリンダ圧力経過特性ｐ上で様々なＡＯ時点の効率が、シリンダの燃焼室体積に依存して示されている。
【００７７】
図７ではそのダイヤグラムの横軸に沿って、目下の燃焼室体積がリットル単位でシリンダ内のピストン位置に依存してプロットされている。また図７のダイヤグラムの縦軸に沿ってシリンダ圧力ｐ＿ｃｙｌがバール単位でプロットされている。
【００７８】
この体積−圧力ダイヤグラムでは、上死点後のシリンダの圧縮/燃焼行程におけるクランク軸角度１００゜での先行するＡＯ時点に対するプロセスループと、最大効率のもとにおかれる上死点後のシリンダの圧縮/燃焼行程におけるクランク軸角度１６０゜での有利な基準設定ＡＯ時点に対するプロセスループ、及び内燃機関の全負荷動作モードに対する上死点後のシリンダの圧縮/燃焼行程におけるクランク軸角度２３０゜での遅延したＡＯ時点に対するプロセスループがプロットされている。符号３４の付された点線のグラフは、クランク軸角度１００゜のもとでの先行するＡＯ時点に対するプロセスループを表わしている。符号３５は、クランク軸角度１６０゜のもとでのほぼ理想的な効率のＡＯ時点に対するプロセスループを表わした実線である。符号３６は、クランク軸角度２３０゜のもとでの遅延したＡＯ時点に対するプロセスループを表わした破線を示している。
【００７９】
符号３４の付された先行するＡＯ時点に対するプロセスループの経過が示しているように、シリンダ内での点火後に高い圧力が生じており（ここでは１０バール以上）、これはシリンダの燃焼行程の経過に亘ってピストン経過の下死点まで（ここでは約１バールまで）低下し、この僅かな圧力が排気行程の間維持される。
【００８０】
最適な効率のＡＯ時点に対するプロセスループを表わしたグラフ３６は、点火後にシリンダの圧力が、先行のＡＯ時点よりも緩慢に平均圧力値（ここでは約６バール）まで低減し、その後ピストンの下死点（ここではシリンダ体積が最大になる）あたりで、迅速に排気バルブの開放と共に僅かな圧力値（ここでは約１バール）まで降下している様子を示している。排気行程の間は、シリンダ内でほぼ一定してこの僅かな値が生じている。
【００８１】
符号３５で示されている、遅延されたＡＯ時点に対するプロセスループを表わしているグラフは、シリンダ内の燃料の点火の後でシリンダの燃焼サイクル中の圧力が下死点まで、最適な効率のＡＯ時点の場合（これは符号３６の付されたプロセスループである）と同じよう状況であることを示している。
【００８２】
後続の押出し行程においては、シリンダ内の圧力が（まだバルブの閉鎖されたもとで）排気バルブが開放されるまでは再び形成され、その後圧力が僅かな圧力値まで低下する（この例では約１バール）。プロセスループによって閉じられた平面は、内部効率に対する尺度であるので、図７の例は、図５及び図６に示されている排気バルブ開放時点の効率の依存性のように実現される。
【００８３】
図５、図６及び図７から見て取れるように、ＡＯ時点の変更を用いることによって個々のシリンダのトルク寄与度と内燃機関のトルク寄与度に実質的に影響を与えることができる。
【００８４】
第２実施例
第２実施例の構造と機能は、内燃機関制御装置１１と装置２４の間にトルク見越し量発生装置が設けられている点以外は図１に示した第１実施例のものに相応している。
【００８５】
図８において符号３７は、このトルク見越し量発生装置の構成を示している。トルク見越し量発生装置３７は、見越し量必要性決定装置３８と制御変更装置３９を含んでいる。符号２４は、図１の内燃機関トルク変更装置と同じである。
【００８６】
トルク見越し量発生装置３７の機能は、必要に応じて、シリンダ１の排気バルブの基本制御信号Ｇｅの変更を次のように行うことである。すなわち結果的に生じるエンジンないしシリンダ１のトルクが、特に変わりのない作動条件のもとで可能な最大値よりも所定の量だけ少なくなるように行うことである。この量をトルク見越し量と称する。
【００８７】
そのようなトルク見越し量は、既に前述したような迅速な補正手段の意味で有効な迅速もしくは短期間のトルク変更とはいろんな関係において区別される。
【００８８】
まず一方では、このトルク見越し量は、通常のケースで長く作用する。例えば排気バルブの制御の迅速な変更と共にトルク上昇も引き起こしたいことが望まれる状況を持続させる時間だけ作用する。
【００８９】
他方では、迅速なトルク補正とは正反対のトルク見越し量は通常は、上位におかれたエンジン制御部（ここでは内燃機関制御装置１１として示されている）において考慮される。特に有利なのは、このことが従来技術によって公知のいわゆるトルク誘導式のエンジン制御の枠内で表わされることである。このことはさらに以下で詳細に述べる。
【００９０】
そのような時折決定されるトルク見越し量の趣旨と目的は次のことからなる。すなわち必要に応じて動作プロセス内で、迅速なトルク変更、具体的にはトルク上昇を、排気バルブ制御の変更のための後置接続された装置２４によって生じさせることである。その際最大限可能なトルク上昇は、選択された見越し量の規模によって決定される。既に前述したように、排気バルブ制御の変更を用いたそのような迅速なトルク変更もしくは補正は、動作プロセス内で他のトルク補正手段がもはや不可能であるような場合でも生じさせることができる。但し見越し量なしでは、既に前述したようにトルクの低減のみが可能である。
【００９１】
見越し量必要性決定装置３８が、シリンダ１の排気バルブの制御におけるトルク見越し量の必要性を決定した場合には、該装置は第１の信号ＳＧｅＶを制御変更装置３９に送出する。見越し量必要性決定装置３８が見越し量の不要を決定した場合には、第２の信号ＳＧｅを制御変更装置３９に送出する。
【００９２】
制御変更装置３９は、さらなる入力信号として基本制御信号Ｇｅを受取る。この信号は図１の内燃機関制御装置１１によって求められたものである。制御変更装置３９は、次のように構成されている。すなわち、該装置が必要性決定装置３７からの入力信号ＳＧｅを受取った場合に、内燃機関制御装置１１から受信した基本制御信号Ｇｅを変更なしで装置２４に転送するように構成されている。しかし制御変更装置３９が信号ＳＧｅＶを受取った場合には、この制御変更装置３９は、動作プロセスｎ中のシリンダ１の排気バルブ１７の基本制御信号Ｇｅを次のように変更する。すなわち所望のトルク見越し量が排気バルブ制御において導出されるように変更する。その後制御変更装置３９は、相応に変更された基本制御信号ＧｅＶを前記装置２４に転送する。
【００９３】
制御変更装置３９は、排気バルブ１７の基本制御信号Ｇｅを多数の開放パラメータの少なくとも１つから変更された基本制御信号ＧｅＶに変更するように構成されている。この場合多数の開放パラメータとは、排気バルブ１７の少なくとも１つの開放角度、排気バルブ１７の開放リフト量、排気バルブ１７の開閉速度などを含んでいる。基本制御信号Ｇｅの変更は、実質的に図２の制御変更装置２６において行われるように、そして図４、図５、図６に基づいて説明したように実施される。制御変更装置３９は、信号ＳＧｅＶの入力のもとで変更された基本制御信号ＧｅＶを送出する。この変更された基本制御信号ＧｅＶが排気バルブ１７に対して使用されるならば、動作プロセスに関連した相応のシリンダ１のトルク寄与度は、トルクに影響する他の全ての設定量、例えば燃料量や点火角度などが不変のままである限り、基本制御信号Ｇｅが不変のまま使用された場合のシリンダトルク寄与度よりも低減される。それに伴って排気バルブの制御においてトルク見越し量が生成される。
【００９４】
特に有利には、あらゆる時点において、エンジンから発せられるトルクが常に目下の要求値となるように、トルクに影響する全てのエンジン設定量の決定が行われる、いわゆるトルク先導形エンジン制御としての内燃機関制御の専らの実施とトルク見越し量発生装置３７との組合せが行われる。
【００９５】
そのようなトルク見越し量発生装置３７の有利な実施においては、トルク見越し量を導出する基本制御信号Ｇｅの変更と同時に他の手段、例えば空気量や燃料量の上昇、または点火角度の適応化などが行われ、それに続いてエンジンから発せられるトルクが維持される。ドライバは、トルク見越し量の導出ないし変更のケースでは何も、つまりエンジン出力や回転数の低下を知覚しない。
【００９６】
基本制御信号ＧｅからＧｅＶへの変更の規模は、制御変更装置３９を用いて所望のトルク見越し量に基づいて求められる。特にＧｅＶは内燃機関の作動状態に依存して制御変更装置３９において決定されるか、事前設定される。さらに制御変更装置３９は、所望のトルク見越し量の規模が、燃費や安定動作に関して設定された優先度に依存して決定されるように構成されている。安定動作に対する優先度の場合には、比較的大規模な見越し量が決定される。それに対して燃費に関する優先度の場合には、比較的小規模な見越し量が決定される。
【００９７】
前述した目的のために、見越し量の所望量に関する情報および/または燃費や安定動作に関する優先度に関する情報、および/または内燃機関制御装置１１とトルク見越し量発生装置３７の間のエンジンの作動量の目下の値に関する情報が交換される（図８に一部示されているようなことなしで）。
【００９８】
見越し量必要性決定装置３８は、内燃機関が相応するシリンダの短期間のトルク寄与度上昇を必要とする作動状態におかれている場合には、必要性を決定し、信号ＳGeVを送出する。トルク見越し量決定装置３８は、そのような作動状態を、内燃機関状態量もしくはそこから導出された特性量に基づいて決定する。そのような作動状態の例としては、アイドリングへの移行もしくは配分されたエンジンブレーキ状態などが挙げられる。なぜならそのような作動状態では通常は最良の安定動作を得るためもしくはショックを回避するために迅速なトルク補正の必要性が生じるからである。
【００９９】
トルク見越し量発生装置３７から送出された信号Ｇｅ及びＧｅＶは、第１実施例の信号Ｇｅと同じように継続処理される。それにより、制御信号ＧｅＶによって設定されたトルク見越し量が可能となり、相応するシリンダのそのように迅速なトルク寄与度の変更に対する必要性が生じた場合には、トルクの上昇も、シリンダ排気バルブの制御の変更によって迅速に実施可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例を示した図である。
【図２】図１の実施例の細部の図である。
【図３】図１による実施例の機能形態を示すためのフローチャートである。
【図４】排気バルブのバルブリフト量特性曲線の調整の可能性に関するダイヤグラムである。
【図５】内燃機関の内部効率を内燃機関の低負荷動作モードにおいて排気バルブ開放時点に依存して示したダイヤグラムである。
【図６】内燃機関の内部効率を内燃機関の高負荷動作モードにおいて排気バルブ開放時点に依存して示したダイヤグラムである。
【図７】さまざまな排気バルブ開放時点の効率をシリンダ内の圧力経過特性上に示したダイヤグラムである。
【図８】本発明の第２実施例の細部を示した図である。
【符号の説明】
１      第１ピストン
２      コンロッド
３      クランク軸
４      クランク軸角度センサ
６      制御ユニット
７      燃焼室圧力検出装置
１１    内燃機関制御装置
１２    マイクロプロセッサ
１３    プログラムメモリ
１４    データメモリ
１５    設定装置
１６    コモンレール
１７    排気バルブ
１９    点火プラグ
２０    燃料噴射バルブ
２２    吸気バルブ
２３    出力装置
２４    内燃機関トルク変更装置
【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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【図６】
0004204225.tif 000007
【図７】
0004204225.tif 000008
【図８】
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