(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリンダにはそれぞれ、それぞれのシリンダに配置されている点火プラグ（５０）に対して点火火花を発生するための点火コイル（４０）が配属されているという複数のシリンダを備えた内燃機関のノック調整のための方法であって、
回転数発生器（２０）の信号によって、どのシリンダにおいてピストンが上死点にあるかを求め、
位相発生器（３０）の信号によって、どのシリンダが膨張行程にあるかを求め、
回転数発生器信号が存在していてかつ位相発生器信号が存在している場合には各シリンダに対して個別にノック調整信号を発生し、
それぞれのシリンダにおけるそれぞれの上死点で点火火花を発生するダブル点火を活性化可能であるという形式の方法において、
ダブル点火が活性化されているときに位相発生器に障害がある場合には、シリンダ個別ではない措置であるノック調整緊急ストラテジーを使用し、かつ
ダブル点火が活性化されていないときに位相発生器に障害がある場合には、通常の、シリンダ個別のノック調整を使用する
ことを特徴とする方法。
【請求項２】
シリンダ個別ではないノック調整措置のために、固定的に予め設定されている点火角度または差分点火角度を使用する
請求項１記載の方法。
【請求項３】
シリンダ個別ではないノック調整措置として、ノック燃焼を検出するためにすべてのシリンダに対して１つの決まったノック検出しきい値を使用する
請求項１記載の方法。
【請求項４】
ノック調整部を備えた内燃機関の構成に対応しているパラメータに依存して、シリンダの数およびノックセンサの数が種々異なっている種々様々な型式の内燃機関に使用することができる、ユニバーサルノック調整に対して使用されるユニバーサル制御装置において、適当な、シリンダ個別ではない措置を選択する
請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
前記パラメータはシリンダの数およびノックセンサの数である
請求項４記載の方法。
【請求項６】
シリンダにはそれぞれ、それぞれのシリンダに配置されている点火プラグ（５０）に対して点火火花を発生するための点火コイル（４０）が配属されているという、複数のシリンダを備えた内燃機関のノック調整のための装置であって、
内燃機関には回転数発生器（２０）が所属しており、該回転数発生器はシリンダの上死点を求めるために用いられ、
内燃機関には位相発生器（３０）が所属しており、該位相発生器は膨張行程にあるシリンダを求めるために用いられ、
回転数発生器（２０）および位相発生器（３０）が正しく機能している場合に、各シリンダに対して個別のノック調整信号を発生し、
それぞれのシリンダにおけるそれぞれの上死点で点火火花を発生するダブル点火が行われるようにするための装置が存在している形式の装置において、
ダブル点火が活性化されているときに位相発生器に障害がある場合には、ノック調整装置はシリンダ個別ではない措置であるノック調整緊急ストラテジーによって作動され、かつダブル点火が活性化されていないときに位相発生器に障害がある場合には、ノック調整装置は通常の、シリンダ個別のノック調整信号を発生する
ことを特徴とする装置。
【請求項７】
ノック調整装置においてシリンダ個別ではない措置として点火制御装置（１０）で、固定的に予め設定されている点火角度または差分点火角度が送出される
請求項６記載の方法。
【請求項８】
ノック調整装置においてシリンダ個別ではないノック調整措置として、すべてのシリンダに対するノック調整のために１つの決まったノック検出しきい値が実現されるようになっている
請求項６記載の装置。
【請求項９】
ノック調整部を備えた内燃機関の構成に対応しているパラメータに依存して、シリンダの数およびノックセンサの数が種々異なっている種々様々な型式の内燃機関に使用することができる、ユニバーサルノック調整に対して使用されるユニバーサル制御装置において、適当な、シリンダ個別ではない措置の選択が行われる
請求項７および８記載の装置。
【請求項１０】
前記パラメータはシリンダの数およびノックセンサの数である
請求項９記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来の技術
本発明は、独立請求項に記載の内燃機関のノックを調整するための方法および装置に関する。
【０００２】
内燃機関において、炎前面によってまだ捕捉されていない新しい混合気の自己着火の結果として異常な燃料過程が発生する可能性がある。この過程はノックと称される。ノックが比較的長く持続すると、熱負荷が高められかつ圧力波が発生することにより燃料室の部品が損傷されることになる。
【０００３】
内燃機関のノック傾向に影響力を及ぼす重要なパラメータは点火時期である。燃焼室に存在している燃料空気混合気が早期に点火されると、ノッキング燃焼が発生する。それ故に、内燃機関にノック過程が検出されると後続の燃焼におけるノック過程を抑圧するために、可能な手段として、点火時期が遅れ方向にシフトされる。
【０００４】
遅すぎる点火は効率の低下と結び付いているので、内燃機関において、一方でノック燃焼が生じたかどうかを検出するノック調整が使用される。ノック調整のこの部分はノック検出と称される。他方では、ノック調整において点火角度の位置調整が行われる。この形式のノック調整は例えば国際特許出願ＰＣＴ／ＤＥ９１／００１７０号から公知である。しかし内燃機関のノック感度を低減するために更に別の操作量を変えることもできる。例えば燃料空気混合気、充填、圧縮比および機関作動点のような操作量。
【０００５】
更に、ノック調整をシリンダ個別に行うこと、すなわちノック検出並びに点火角度の位置調整をそれぞれのシリンダに対して別個に行うことが公知である。シリンダの構造上の差異およびノックセンサの不均質な分配およびこれに結び付いているシリンダ固有のノック信号のために、ノック調整にシリンダ固有の差異が生じて、その結果シリンダ固有のノック調整によって効率を同時に最適化した場合にはノック感度が低減されることになる。
【０００６】
点火およびノック調整の同期の基礎となっている信号を供給するい位相発生器に障害が生じると、その時点まではシリンダ固有に実施されたノック調整に新しい要求が課せられる。その際ノック調整は内燃機関の生じうる損傷のため最大限の安全性を以ておよび最大の効率を実現するために最大の精度を以て機能するようにしたい。
【０００７】
発明の利点
本発明の方法および本発明の装置は、ダブル点火の活性化に依存して、ノック調整が種々異なって構成されるという利点を有している。緊急ストラテジーとして、ノック調整に影響を及ぼすシリンダ固有の措置は活性化されない。これは内燃機関の作動時間の期間または新たなスタート後に変化する可能性があるので、本発明の方法および本発明の装置は内燃機関のその都度の運転状態に整合されるようにしても有利である。このようにして、燃焼に対する最大の効率およびノック調整に対する高い安全性を実現することができる。例えば本発明の方法には、位相発生器の障害にも拘わらず、別の措置によって同期を再形成することができたとき、更に最適なノック調整を行うことができることが含まれている。
【０００８】
本発明の実施例から得られる別の利点は、特有の、そこで使用されるシリンダ固有ではない措置に関する。これらはノック検出しきい値の選択によってまたは点火角度の選択によってノック過程の抑圧の際に高い安全性を提供するものである。
【０００９】
本発明の方法および装置を、内燃機関の型式および運転状態に応じて特有のシリンダ固有ではない措置を選択する種々異なったシリンダ固有ではない措置をユニバーサル制御装置内に組み込むようにすれば、本発明は一層改善される。このユニバーサル制御装置は独立請求項の上位概念に相応する種々様々な内燃機関型式に対して使用され、その際制御装置はその都度最も適しているシリンダ固有の措置を選択する。
【００１０】
図面
本発明の実施例が図示されておりかつ以下の記述において詳細に説明する。
【００１１】
その際
図１は点火制御装置およびノック調整部を備えた４シリンダ内燃機関の構成を略示しており、
図２は４シリンダ内燃機関の点火時期の時点を示す時間ビームを略示しており、
図３は位相発生器の障害発生時の本発明の手法を説明するフローチャートを表しており、
図４は別の実施例としてユニバーサル制御装置の手法を説明するフローチャートを表している。
【００１２】
実施例の説明
図１には、４つのシリンダを有する内燃機関が図示されている。４より多いまたは４より少ない数のシリンダを有する内燃機関も図１と類似に構成されている。図１の内燃機関は点火制御装置１０を含んでいる。点火制御装置は回転数発生器２０および位相発生器３０に接続されている。点火制御装置１０はシリンダ１ないし４にそれぞれ配属されている点火コイル４０を操作する。点火制御装置１０、ひいては点火コイル４０は点火制御線４５を介して１ないし４で示されている点火プラグ５０に接続されており、ここで点火コイル４０はそれぞれ、番号が一致している点火プラグに接続されている。すなわち、点火プラグ１はシリンダ１に、点火プラグ２はシリンダ２に、点火プラグ３はシリンダ３にかつ点火プラグ４はシリンダ４に配属されている。内燃機関には更に、ノック調整装置６０が配属されている。ノック調整装置は点火制御装置１０および１つまたは複数のノックセンサ７０に接続されている。点火制御装置１０およびノック調整装置６０は機関／ユニバーサル制御装置にまとめることができる。更に、ノック調整部は回転数発生器２０および位相発生器３０にも接続されている。ノック調整部は点火に対する角度信号を用意して、ノックの発生が妨げられるようにかつ同時にノック点の近傍での機関の作動が可能になるようにする。
【００１３】
回転数発生器２０はクランク軸の回転数を測定する。更に、マークの存在によって回転数発生器はクランク軸が何時１回転し終えたかを求めることができる。位相発生器３０はカム軸の１回転の終了を測定する。４行程サイクルの経過の期間に、クランク軸は２回回転する、すなわち７２０°を回転する。その際クランク軸が０ないし３６０°の角度領域にあるのかまたはクランク軸が３６０ないし７２０°の角度領域にあるのかは区別することができず、すなわちシリンダがそのとき内燃機関の４行程サイクルのどの行程にあるのかを突き止めることはできない。カム軸は同じ時間空間を１回、すなわち３６０°だけ回転する。従って位相発生器３０の信号を介して、４行程サイクルのどのフェーズに各シリンダがあるのかを突き止めることができる。
【００１４】
４シリンダ内燃機関に対する所属のクランク軸角度を有するシリンダの点火順序を図２の時間ビームに基づいて詳細に説明する。この時間ビームには垂直方向の線分によって所定の時点が示されている。
【００１５】
これらの時点には時間ビームの下に、各時点に相応するクランク軸位置が角度で対応付けられている。時間ビームの上には、それぞれの時点で内燃機関の上死点にあるシリンダが示されている。上死点は以下にＯＴで表すものとする。４行程方法は２回のクランク軸回転を介して行われるようになっているので、ピストンは２回ＯＴ、すなわちピストンの転換点に、１回目は吸気行程の始めにある。このＯＴはオーバラップＯＴと称される。２回目にピストンがＯＴにくるのは働き行程の始めである。このＯＴは燃焼ＯＴと称される。燃焼室にある混合気は燃焼ＯＴにおいてだけ点火されかつ働き行程の間に燃焼される。
【００１６】
回転数発生器２０の信号だけだと、その都度ＯＴにあるいわゆるシリンダ群に対する対応付けしか行うことができない。例えば、４シリンダ内燃機関の場合同時にシリンダ１および４またはシリンダ２および３がＯＴにある。回転数発生器の信号だけでは、シリンダ群のどちらのシリンダが燃料ＯＴにあるのかを捕捉することはできない。
【００１７】
しかし位相および回転数発生器の信号はノック調整に対して重要である。単数または複数のノックセンサ７０によって検出された、内燃機関のシリンダにおける燃料過程の騒音により、ノック調整装置に相応の電気的な信号が供給される。その際点火後の所定の時間ウィンドウ、いわゆる測定ウィンドウ内の騒音が採用される。測定ウィンドウ内の騒音は典型的にはノックの発生を表している。位相および回転数発生器から到来するクロックに基づいて、測定ウィンドウを時間的に正しくセットすることができかつ電気信号を内燃機関のシリンダに割り当てることができる。ノック調整装置６０はメモリ媒体を含んでいる。それには各シリンダに対してしきい値が記憶されている。当該シリンダに対応付けられている、その都度の燃焼過程の積分された騒音信号の、基本騒音信号に対する比がこのいわゆるノック検出しきい値を上回っているならば、ノック調整装置６０は、このシリンダにおける燃焼期間にノックが発生したことを検出する。その際基本騒音信号は、その前に行われた所定数の、例えば１６回の燃焼にわたって集積された騒音信号の平均値から得られる。ノックが検出されるとノック調整装置６０は点火制御装置１０に、後続の燃料の際にノックを抑圧するようにする措置をとる。この場合の措置は殊にシリンダ個別であり、例えばその時ノックを起こしたシリンダに対してのみ遅れ調整が行われる。
【００１８】
位相発生器３０が原因が分からずに機能しなくなったとき、点火制御装置１０によってもはや、どのシリンダがちょうど燃焼ＯＴにあるのかは検出されなくなる。これにより、内燃機関が機能しなくなるおそれがある。制御装置によってとることができる、内燃機関が機能しなくなるのを回避するための措置はダブル点火である、すなわち各シリンダのそれぞれのＯＴで点火される。これにより、どんな場合でも燃焼ＯＴにおいて点火されることが保証される。しかしダブル点火は位相発生器が機能しなくなることからではなくても別の理由から活性化される可能性がある。
【００１９】
点火制御装置１０の機能に、位相発生器３０の信号がなくともどのＯＴが働き行程に属しているかを検出できるようにする措置をもりこんでおくことはできる。
【００２０】
本発明の第１の実施例が図３にフローチャートの形で示されている。その際位相発生器３０が機能していないものと仮定される。ダブル点火は活性化されているかという質問部７５の答えがノーであれば、方法はシリンダ個別のノック調整部７７に達する。ここで同期は偶然に正しい、すなわち内燃機関は偶然に正しく運転しているか、別の措置によって位相発生器が機能していないにも拘わらず同期をとることができた。
【００２１】
質問部７５がイエスで答えると、すなわちダブル点火が行われていると、シリンダ個別ではない措置７９が活性化される。これはノック調整部に引き続き影響を及ぼす。ノック調整部はこの場合、騒音信号を所定のシリンダのノックとして検出しおよび／またはノック調整部をシリンダ個別に実施することができない。それ故に、位相発生器３０が機能しておらずかつダブル点火が活性化されているときにはシリンダ個別ではない措置が講ぜられなければならない。
【００２２】
その際例えばシリンダ個別ではない措置として、すべてのシリンダに対して一様なノック検出しきい値を予め定めておくことができる。その際ノックが原因で生じる、機関の損傷のために、ノックを確実に検出するしきい値が選択される。その場合にはやむおえず、誤って多すぎるノック燃焼が検出され、このために個々のシリンダの作動がノック限界値から大幅に離れることになる。
【００２３】
別の措置として、ノックが生じない点火角度をすべてのシリンダに予め固定的に同じに与えてしまうことができる。この措置は安全遅れ調整と称される。この形式の固定の点火角度は、負荷、モーメント要求および温度のような機関パラメータに無関係な固定の角度または機関パラメータに依存している固定角度とすることができる。固定の角度は、１つの固定の値でもいいが、差分値、いわゆる差分点火角度から合成されて成るものでもよい。点火角度および差分点火角度は機関パラメータに依存している角度でもいいし、機関パラメータに無関係な角度でもいい。この場合、シリンダ個別でない措置はすべてのシリンダに対してこの差分点火角度を固定的に予め定めることである。この種の固定的な点火角度または差分点火角度は内燃機関の始動の前に固定的に決められておりかつ点火制御装置１０のメモリに格納されている。この措置によって、すべてのシリンダの作動はノック限界値から大幅にはずれることになる。
【００２４】
しかしダブル点火が活性化されないようにしたければ、本発明の方法においてシリンダ個別のノック調整が実施される。それは機関の通常の運転における通常の方法である。
【００２５】
本発明の方法に対する別の実施例が図４にフローチャートの形において示されている。この形式の方法はユニバーサルノック調整において使用することができる。ユニバーサルノック調整はシリンダの数およびノックセンサの数が種々異なっている種々様々な型式の内燃機関に使用することができる。先に述べた例と同様にここでも前提として、位相発生器は機能していない。同じようにまず質問部７５がダブル点火の活性化を質す。ノーであれば、この方法は措置７７、すなわちシリンダ個別のノック調整部７７に行く。
【００２６】
質問部７５の答えがイエスであれば、正しい、シリンダ個別でない措置をとるために内燃機関の特性を引き続き調べることが必要である。
【００２７】
そこでこの方法はまず質問部８６に行って、シリンダ数が奇数個であるかどうかが質問される。内燃機関のシリンダ数が奇数である、すなわち質問部８６の答えがイエスであれば、ダブル点火はシリンダ数が奇数の場合、一方の点火が実際にこのシリンダの燃焼ＯＴにあり、他方の点火がこの時期においてオーバラップＯＴで行われるように作用し、その際この時期において別のシリンダは燃焼ＯＴにはない。しかしノック調整、従って測定ウィンドウの調整設定は引き続き個別点火の周波数によって行われる。内燃機関が正しく回転しているにも拘わらず、位相情報が欠けているため点火とノック調整の測定ウィンドウとの同期は不確かであり、すなわち測定ウィンドウが燃焼ＯＴ後にセットされているかどうかは不確かである。それ故に安全遅れ調整に移行されなければならない。
【００２８】
質問部８６の答えがノーである、すなわちシリンダ数が偶数であれば、シリンダ群の一方のシリンダがちょうどオーバラップＯＴにあるとき、第２のシリンダはちょうど燃焼ＯＴにある。何故なら、シリンダ群のシリンダの点火角度は常に３６０°クランク角だけ相異している。このときはダブル点火が行われるようになっていても、シリンダ数が偶数の場合燃焼と測定ウィンドウとの間の同期は正しい。
【００２９】
次いで、この方法は、システムが１つまたは複数のノックセンサを含んでいるかどうかの次の質問部９０に行く。システムに複数のノックセンサが属していればこの場合も、すべてのシリンダに対して安全遅れ調整を行うという措置８８がとられる。ここでは種々のノックセンサから騒音が受信される。位相情報を欠いている場合には、ノック調整の評価路とノックセンサとの対応付けはできないので、すべてのシリンダに対する安全遅れ調整が必要である。
【００３０】
システム中に１つのノックセンサしか存在していなければ、方法は措置９２をとることになる。すなわち、すべてのシリンダに対して唯一のしきい値を用いたノック検出。既に分かっているように、シリンダ数が偶数の場合、ノックセンサの測定ウィンドウは点火に関連して正しくタイミング制御することができる。この測定ウィンドウと、唯一のノックセンサに対する対応付けも保証されている。従ってノック検出を引き続き実施することができるが、シリンダ群の所定のシリンダに対する対応付けは可能ではないので、すべてのシリンダに対して１つのノック検出しきい値が使用される。この１つのノック検出しきい値が、通常のノック調整の際に使用されるシリンダ固有のノック検出しきい値に代わって使用される。これは一般に、シリンダ固有のしきい値の最小値をなすものである。というのは、最大の安全性を以てノックが検出されるようにすべきだからである。
【００３１】
従って実施例の本発明の方法において、ダブル点火を活性化せずとも、シリンダ固有のノック調整が実施されかつダブル点火が実施されている場合には、内燃機関およびノック調整システムの構成に応じて、安全遅れ調整措置をとるかまたはすべてのシリンダに対する１つのノック検出しきい値を利用することができる。これら２つの措置はシリンダ個別には動作しない。措置安全遅れ調整を実施していてもはやノック検出が実施されずかつ点火角度の基本的な遅れ調整が実施される間に、すべてのシリンダに対する１つのノック検出しきい値を用いたノック検出によって、状況によっては燃焼効率を一層高めることになるノック調整を更に実施することができる。しかしすべてのシリンダに対して１つのノック検出しきい値というノック検出措置を実現することができないような機関型式のものであれば、高い効率の実現よりも、安全遅れ調整によるノックしない燃焼の確実な実現の方を選択すべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  点火制御装置およびノック調整部を備えた４シリンダ内燃機関の略図である。
【図２】  ４シリンダ内燃機関の点火時期の時点を示す時間ビームの略図である、
【図３】  位相発生器の障害の際の本発明の手法を説明するフローチャートである。
【図４】  別の実施例としてユニバーサル制御装置の手法を説明するフローチャートである。
【図１】
0004340014.tif 000002
【図２】
0004340014.tif 000003
【図３】
0004340014.tif 000004
【図４】
0004340014.tif 000005