(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１００）の制御に関連して今後の負荷信号（ｔＬＰｒ）を予測する方法において、
前記の今後の負荷信号（ｔＬＰｒ）は、実際の主負荷信号（ｔＬ）と、前記の実際の主負荷信号（ｔＬ）よりも先行する実際の補助負荷信号（ｔＬ′）と、クランク角度インターバル（ｗＰｒ）とから求められ、該クランク角度インターバル（ｗＰｒ）は、時間単位またはクランク角度単位で表されるリードイン（導入）特性量（ｗＥＥ）と燃料噴射期間（ｗｔｉ）と計算時間（ｗＢ）とに依存してまえもって与えられることを特徴とする、
内燃機関（１００）の制御に関連して今後の負荷信号を予測する方法。
【請求項２】
前記の今後の負荷信号（ｔＬＰｒ）は、負荷に依存してあらかじめ設定可能なフィルタ定数（ｗＦ）を有する低域通過フィルタにより求められる、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記フィルタ定数（ｗＦ）は、負荷が増加したときには第１の特性曲線部（５１０）から読み出され、負荷が減少したときには第２の特性曲線部（５１２）から読み出される、請求項２記載の方法。
【請求項４】
測定されたスロットルバルブ（１１０）の開放角度（α）と内燃機関の回転数（ｎ）とから、さらに必要に応じて、前記スロットルバルブ（１１０）に対するバイパス導管（１１４）および／または付加的なバイパスバルブを通って流れる空気量（ｑＬＬ）から、回路手段（５００）において前記の実際の補助負荷信号（ｔＬ′）が求められる、請求項１〜３のいずれか１項記載の方法。
【請求項５】
前記の実際の主負荷信号（ｔＬ）は、測定された吸気管圧力（ｐ）および回転数（ｎ）、ならびに空気量測定器（１０６）により捕捉された空気量（ｍ）または実際の補助負荷信号（ｔＬ′）のろ波により求められる、請求項１〜４のいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
前記の実際の補助負荷信号（ｔＬ′）は、吸気温度（Ｔ）と気圧レベルに依存して補正される、請求項１〜５のいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
前記の実際の補助負荷信号（ｔＬ′）は、スロットルバルブ（１１０）の開放角度（α）が小さいときには空気量測定器（１０６）により捕捉された空気量（ｍ）から求められる、請求項１〜６のいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
補正された補助負荷信号（ｔＬＫ′）は、適合調整値（ｄｔＬ）を用いることにより実際の主負荷信号（ｔＬ）に適合調整され、該適合調整は、実際の主負荷信号（ｔＬ）が実際の補助負荷信号（ｔＬ′）から求められるときには省略される、請求項６または７記載の方法。
【請求項９】
前記適合調整値（ｄｔＬ）は、実際の主負荷信号（ｔＬ）と、該適合調整値（ｄｔＬ）が付加されたろ波された補助負荷信号（ｔＬＦ′）との偏差の積分により求められ、前記のろ波された補助負荷信号（ｔＬＦ′）は、補正された補助負荷信号のろ波（ｔＬＫ′）により生成される、請求項８記載の方法。
【請求項１０】
今後の負荷信号（ｔＬＰｒ）から噴射すべき燃料量が求められる、請求項１〜９のいずれか１項記載の方法。
【請求項１１】
今後の負荷信号（ｔＬＰｒ）と噴射すべき燃料量の算出は、同一の噴射過程に対し少なくとも１つの遅れた時点のクランク角度（ｗ）において反復され、該少なくとも１つの遅れた時点のクランク角度（ｗ）においていっそう多い燃料量が求められれば、最初の燃料噴射期間（ｔｉ）が延ばされるかまたは１つの付加的な燃料噴射パルスが送出される、請求項１０記載の方法。
【請求項１２】
求められた燃料量は第１の燃料噴射パルスと第２の燃料噴射パルスとに分割され、第１の燃料噴射パルスはただちにトリガされ、第２の燃料噴射パルスは、今後の負荷信号（ｔＬＰｒ）と噴射すべき燃料量の新たな算出結果に依存して補正され、そのあとでトリガされる、請求項１０記載の方法。
【請求項１３】
内燃機関（１００）の制御に関連して今後の負荷信号（ｔＬＰｒ）を予測する装置において、
実際の主負荷信号（ｔＬ）を発生する手段と、
前記の実際の主負荷信号（ｔＬ）よりも先行する実際の補助負荷信号（ｔＬ′）を発生する手段と、
時間単位またはクランク角度単位で表される燃料リードイン特性量（ｗＥＥ）と燃料噴射期間（ｗｔｉ）と計算時間（ｗＢ）とに依存してクランク角度インターバル（ｗＰｒ）を求める手段と、
前記の実際の主負荷信号（ｔＬ）と実際の補助負荷信号（ｔＬ′）とクランク角度インターバル（ｗＰｒ）とから今後の負荷信号（ｔＬＰｒ）を発生する手段とが設けられていることを特徴とする、
内燃機関（１００）の制御に関連して今後の負荷信号（ｔＬＰｒ）を予測する装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の制御に関連して今後の負荷信号を予測する方法および装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ヨーロッパ特許第０４４９８５１号から、内燃機関へ各サイクルごとに供給される燃料の量を求める方法が知られている。この公知の方法の場合、スロットルバルブ角度と回転数とから定常の吸気管圧力が算出される。回帰方程式を用いることで、今後予期される吸気管圧力が求められる。
【０００３】
内燃機関をできるかぎり最適に制御する目的で、内燃機関のシリンダにおける空気充填量が可能なかぎり精確に判明しているようにすべきである。これにより、その空気充填量に対して精確に適合調整された燃料量を調量することができ、このようにして有害物質放出量が少なく燃料消費が僅かであっても所望の回転トルクを得ることができる。内燃機関のシリンダにおける実際の空気充填量が判明した時点では、そのシリンダに対する燃料調量はすでに完了してしまっていることから、最適な燃料調量は困難になる。換言すれば、燃料調量に対し、たいていは古くなってしまった空気充填量の値が用いられる。吸気サイクルごとの空気充填量が変わらなければ、あるいはほとんど僅かにしか変わらなければ、古くなった空気充填量の値を用いても、最適なまたはほぼ最適な燃料調量を達成できる。しかしながら、空気充填量が著しく変化するような動作状態の場合には、そのつど予期されるべき空気充填量に対して燃料調量を適合調整するほうが好適である。このためには、調合すべき燃料調合量の算出時に、燃料が噴射されるシリンダにおける充填量のできるかぎり精確な予測を可能にする方法が必要とされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
したがって本発明の課題は、内燃機関のできるかぎり最適な制御を可能にすることにある。たとえばシリンダの空気充填量をできるかぎり精確に予測すべきである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明によればこの課題は、今後の負荷信号は、実際の主負荷信号と、前記の実際の主負荷信号よりも先行する実際の補助負荷信号と、クランク角度インターバルとから求められ、該クランク角度インターバルは、時間単位またはクランク角度単位で表される燃料リードイン特性量と燃料噴射期間と計算時間とに依存してまえもって与えられることにより解決される。
【０００６】
【発明の利点】
クランク角度インターバルを考慮に入れたことの利点とは、今後の負荷信号の算出をできるかぎり遅い時点で行えることであり、このことにより高い精度が得られることである。
【０００７】
負荷に依存してまえもって設定可能なフィルタ定数を有する低域通過フィルタにより今後の負荷信号を求めるようにすると、殊に有利である。このフィルタ定数は、負荷が増加したときには第１の特性曲線部から読み出され、負荷が減少したときには第２の特性曲線部から読み出される。このことにより、特に計算時間の著しく節約された空気充填量の予測決定が可能になる。
【０００８】
補助負荷信号は、スロットルバルブ開放角度と内燃機関の回転数とから、さらに必要に応じて、スロットルバルブに対するバイパス導管を通って流れる空気量から求められ、吸気温度と気圧レベルとに依存して補正される。
【０００９】
スロットルバルブの開放角度が小さいときには、空気量測定器により捕捉検出された空気量からも補助負荷信号を求めることができ、このことにより通常、この動作範囲における精度がいっそう高められる。
【００１０】
主負荷信号はたとえば、測定された吸気管圧力と回転数、空気量測定器により捕捉検出された空気量または補助負荷信号のろ波により求めることができる。
【００１１】
本発明による方法の別の利点は、非定常動作中も定常動作中もこの方法を使用できることにある。その理由は、今後の負荷信号を求める際に、主負荷信号に適合調整された補助負荷信号が用いられるからである。補助負荷信号の適合調整に必要な適合調整値は、主負荷信号と、この適合調整値を附されたろ波された補助負荷信号との偏差の積分により求められる。この場合、ろ波された補助負荷信号は、補正された補助負荷信号のろ波により生成される。
【００１２】
今後の負荷信号を噴射すべき燃料量を求めるために用いると、殊に有利である。有利な実施例の場合、今後の負荷信号と噴射すべき燃料量の算出後に負荷の増加でさえ考慮でき、このことは、同一の噴射過程のための算出が少なくとも１つの遅れた時点のクランク角度において反復されるようにして行われる。遅れた時点での算出に際していっそう大きな燃料量が求められたときには、最初の噴射期間を延ばすことができるし、あるいは１つの付加的な噴射パルスを送出することができる。
【００１３】
さらに別の変形実施例はいっそう融通性があり、この変形実施例の場合、求められた燃料量が第１の噴射パルスと第２の噴射パルスとに分割される。第１の噴射パルスはただちにトリガされる。第２の噴射パルスは、今後の負荷信号と噴射すべき燃料量をさらに新たに求めた結果に依存して補正され、そのあとでトリガされる。このことにより最初に算出された燃料量をさらに小さい値へ補正することもできる。
【００１４】
次に、図面に示されている実施例に基づき本発明を詳細に説明する。
【００１５】
【実施例の説明】
図１には、内燃機関１００とこの内燃機関１００を制御するコンポーネントが略示されている。吸気管１０２を介して内燃機関１００へ空気／燃料混合気が供給され、排気ガスが排気管１０４へ排出される。吸気管１０２中には−吸い込まれる空気の流れる方向で見ると−空気量測定器１０６たとえば熱線形空気量測定器、吸気温度捕捉用の温度センサ１０８、スロットルバルブ１１０、これに設けられておりその開放角度を捕捉するセンサ１１１、圧力センサ１１２、ならびに１つまたは複数の噴射ノズル１１３が取り付けられている。通常、空気量測定器１０６と圧力センサ１１２はどちらか１つが設けられている。スロットルバルブ１１０に対してバイパス導管１１４が導かれており、この導管にはアイドリング調整器１１５が配置されている。スロットルバルブ１１０によってアイドリング回転数の調整が行われるならば、バイパス導管１１４とアイドリング調整器１１５を省略できる。必要に応じて、たとえばエアコンディショナを付加的に挿入接続したときに十分なアイドリング回転数を保証するような付加的なバイパスバルブを設けることができる。排気管１０４中には酸素センサ１１６が取り付けられている。内燃機関１００には、クランク角度センサ１１８と、内燃機関１００の温度を捕捉するセンサ１１９が設けられている。さらに内燃機関１００は、各シリンダ内の空気／燃料混合気を点火するためにたとえば４つの点火プラグ１２０を有している。
【００１６】
既述のセンサの出力信号は中央制御装置１２２へ伝送される。詳細には、この場合に以下の信号が用いられる。すなわち、空気量１０６の信号ｍ、吸気温度を捕捉する温度センサ１０８の信号Ｔ、スロットルバルブ１１０の開放角度を捕捉するセンサ１１１の信号α、圧力センサ１１２の信号ｐ、酸素センサ１１６の信号λ、クランク角度センサ１１８の信号ｗ、ならびに内燃機関１００の温度を捕捉するセンサ１１９の信号ＴＢＫＭである。制御装置１２２はこれらのセンサ信号を評価し、噴射ノズル１１３、アイドリング調整器１１５および点火プラグ１２０を制御する。
【００１７】
図２には、負荷、燃料噴射、およびシリンダの吸気バルブの開放角度の間の関係が、４つのシリンダを有する内燃機関のためのクランク角度ｗに依存して示されている。ここに示されているのは第４シリンダに対する燃料調量である。下方の実線により第４シリンダの吸気バルブの開放角度が表されており、下方の破線により残りのシリンダの吸気バルブの開放角度が示されている。クランク角度ｗが０゜の場合、第４シリンダの吸気バルブが開き始める。ｗ＝９０゜のとき、第４シリンダの吸気バルブが最大限に開き、ｗ＝１８０゜のとき吸気バルブが再び閉じられる。その後、第２シリンダ、第１シリンダさらには第３シリンダの吸気バルブがこの順序で同じ開／閉サイクルを行い、クランク角度ｗが７２０゜のときに第４シリンダの吸気バルブが再び開き始める。
【００１８】
吸気バルブの開放角度に関する曲線の上方に、第４シリンダのための燃料噴射に関する曲線が示されている。燃料を適正に第４シリンダへ到達させることができるようにする目的で、燃料噴射は、ｗ＝７２０゜で吸気バルブが開き始めるよりもリードイン角度ｗＶだけ手前で完了していなければならない。図示されている実施例の場合、クランク角度が５４０゜のときに噴射が完了しているように、リードイン角度は１８０゜になっている。燃料噴射の開始は、燃料噴射終了よりもクランク角度ｗｔｉだけ手前にある。クランク角度ｗｔｉは、クランク角度に換算された噴射期間ｔｉを表している。図示されている実施例の場合、燃料噴射は約３１５゜付近で始まる。噴射期間ｔｉの算出はセグメントごとに１回行われ、つまりクランク角度１８０゜ごとに行われる。噴射期間ｔｉの算出は噴射開始前に行わなければならないので、第４シリンダにおけるクランク角度７２０゜と９００゜の間のセグメントにおいて取り入れる燃料量の算出は、おそくともクランク角度１８０゜と３６０゜の間のセグメント内で行う必要がある。算出開始は、約２６０゜付近の垂直の破線で記されている。
【００１９】
図２の一番上の曲線により、主負荷信号ｔＬの経過特性が示されている。この主負荷信号ｔＬは、たとえば圧力センサ１１２により生成された信号ｐと回転数ｎとから求めることができるし、あるいは、平均化されろ波された空気量測定器１０６の信号ｍから求めることができる。噴射期間を算出するためには、対応するシリンダ（図２では第４シリンダ）の空気充填量が必要とされる。このシリンダの吸気バルブが閉じる際のクランク角度近傍の所定のクランク角度（図２の第４シリンダでは９００゜での吸気バルブ閉鎖よりも約２０゜手前）における主負荷信号ｔＬは、空気充填量を表すものである。この所定のクランク角度は以下では充填角度と称する。充填角度の精確な値は内燃機関１００の形式に依存し、たとえば経験的に求められる。上述の説明や図２で示したように、噴射期間の算出は充填角度よりもかなり手前で行う必要がある。ただしこの算出のためには、充填角度のところに位置する主負荷信号ｔＬで表される充填量が必要とされる。しかし主負荷信号ｔＬのその後の経過はたとえば運転者の要求に依存するので、これは通常はわからない。算出に際してその算出時点での実際の主負荷信号ｔＬを用いた場合、主負荷信号ｔＬが充填角度到達前に変化したとき（図２の一番上の曲線参照）つまり定常的な動作でなければ、最適な燃料調量が行われなくなる。
【００２０】
本発明による方法により、充填角度のところに位置する負荷信号ｔＬ−これは以下では今後の負荷信号ｔＬＰｒと称する−の近似的な予測が可能になる。その際にたとえば、今後の負荷信号ｔＬＰｒの経過特性に作用を及ぼす主要因、スロットルバルブ１１１の開放角度α、が既知であることと、信号αが信号ｔＬよりもいくらか先行していることが利用される。これに関する詳細は図３に示されている。
【００２１】
図３には、主負荷信号ｔＬ（破線）と補助負荷信号ｔＬ′（実線）がクランク角度ｗ上に示されている。定常動作の場合、ｔＬとｔＬ′の曲線は一致している（左側ないし右端）。負荷が低い方から高い方へ移行すると、ｔＬ′の曲線は曲線ｔＬの曲線よりも著しく急速に上昇し、したがってｔＬ′とｔＬの実際の値からｔＬに対する今後の値を予測することができる。つまり、実際の補助信号ｔＬ′と実際の主負荷信号ｔＬとから今後の負荷信号ｔＬＰｒを求めることができる。
【００２２】
今後の負荷信号ｔＬＰｒを求めるために、簡単な吸気管モデルが基礎として用いられ、これは負荷に依存するフィルタ定数を有する１次の低域通過フィルタによって表現される。実際のクランク角度がｗであるとき、今後のクランク角度ｗ＋ｗＰｒのときに生じる今後の負荷信号ｔＬＰｒは式
tLPr = tL(w+wPr) = tL(w) + (tL'(w)-tL(w)) * (1-exp(-wPr/wF))
にしたがって予測される。
【００２３】
この場合、ｗＰｒは予測角度であって、つまり今後のクランク角度−この角度に対し今後の負荷信号ｔＬＰｒが予測され通常これは充填角度である−と、目下のクランク角度ｗとの差である。予測角度ｗＰＲを求めることについての詳細は、図６ならびにこの図に関する説明個所に示されている。ｗＦで表されたフィルタ定数を求めることについての詳細は、図５ならびにこの図に関する説明個所に示されている。
【００２４】
図４には、本発明による方法の基本的な流れを表すフローチャートが示されている。第１のステップ４００で予測角度ｗＰｒが求められる。図６に示された概略図には、これが詳細にはどのようにして行われるかが示されている。ステップ４００にはステップ４０２が続き、このステップにおいて補助負荷信号ｔＬ′が求められる。図５に示されているように、スロットルバルブ開放角度α、回転数ｎ、および必要に応じてバイパス導管１１４および／または付加的なバイパスバルブを通って流れる空気量ｑＬＬに依存して、特性曲線領域部から補助負荷信号ｔＬ′が求められる。ステップ４０２にはステップ４０４が続く。ステップ４０４において、目下の主負荷信号ｔＬが求められる。目下の主負荷信号ｔＬはたとえば、測定され１つのクランク角度セグメントについて平均化された空気量ｍを１次の低域通過フィルタによってろ波することにより行える。これに対する代案として、目下の主負荷信号ｔＬを吸気管圧力ｐと回転数ｎから求めることもできるし、あるいは補助負荷信号ｔＬ′のろ波により求めることもできる。ステップ４０４にはステップ４０６が続き、このステップにおいて負荷に依存するフィルタ定数ｗＦが求められる。さらにこの次にステップ４１０が続く。ステップ４１０において、ステップ４００〜４０８において求められた量から、前述の式にしたがってクランク角度ｗ＋ｗＰｒに対する今後の負荷信号ｔＬＰｒ＝ｔＬ（ｗ＋ｗＰｒ）が求められる。いっそう高い精度を得る目的で前述の式は通常、補助負荷信号ｔＬ′に関して多少変形された形で用いられる。これについての詳細は、図７およびこの図に関する説明個所に示されている。ステップ４１０でこのフローチャートの過程が終了する。
【００２５】
図５には、補助負荷信号ｔＬ′を求めて補正しろ波するためと、フィルタ定数ｗＦを求めるためのブロック図が示されている。スロットルバルブ１１０の開放角度αに関する信号、回転数ｎに関する信号、ならびにバイパス導管１１４および／または付加的なバイパスバルブを通って流れる空気量ｑＬＬに関する信号がブロック５００へ供給される。これらの入力量からブロック５００により補助負荷信号ｔＬ′が求められ、出力側からこの信号が供給される。これは特性曲線領域部からの読み出しおよび／または計算により求められる。ブロック５００の出力側は、結合点５０２の第１の入力側と接続されている。結合点５０２の第２の入力側へは、内燃機関１００により吸気温度Ｔに依存する補正係数ＦＴが供給される。結合点５０２の出力側は、結合点５０４の第１の入力側と接続されている。結合点５０４の第２の入力側へは、高さに依存する補正係数ＦＨが供給される。結合点５０４の出力側は、低域通過フィルタ５０６の第１の入力側と接続されている。低域通過フィルタ５０６の第２の入力側にはクランク角度ｗに関する信号が供給され、これはたとえばクランク角度センサ１１８により生成されるかまたは回転数ｎと時間とから算出される。クランク角度ｗは、低域通過フィルタ５０６の独立変数を成している。低域通過フィルタの場合には、独立変数として時間の選定されることが多い。この実施例の場合、時間に同期してではなくクランク角度に同期して方法シーケンスが経過するので、クランク角度ｗを低域通過フィルタ５０６の独立変数として選定すると、数学的な特性表現が簡単になる。したがって、低域通過フィルタ５０６のフィルタ定数も時間ではなくクランク角度ｗＦである。フィルタ定数ｗＦは、第３の入力側を介して低域通過フィルタ５０６へ供給される。低域通過フィルタ５０６は、定常動作状態でしか負荷を正確に表さない補正された補助負荷信号ｔＬＫ′から、動的な動作状態であっても負荷を正確に表すろ波された補助負荷信号ｔＬＦ′を生成する。ろ波された補助負荷信号ｔＬＦ′は、低域通過フィルタ５０６の出力側で取り出せる。低域通過フィルタ５０６は次の式で表すことができる。
【００２６】
tLF'(w2) = tLF'(w1) + (tLK'(w2)-tLF'(w1)) * (1-exp((w1-w2)/wF))
この場合、ｗ１とｗ２は順次連続するクランク角度を表す。
【００２７】
次に、どのようにしてフィルタ定数ｗＦを求めるかを説明する。
【００２８】
結合点５０８の第１の入力側はブロック５００の出力側と接続されており、つまりこの第１の入力側へ補助負荷信号ｔＬ′が供給される。結合点５０８の第２の入力側へは信号ｄｔＬが供給される。信号ｄｔＬは、主負荷信号ｔＬとろ波された補助負荷信号ｔＬＦ′の間の差に関する尺度を成しており、補助負荷信号を主負荷信号へ適合調整させるために用いられる。これについての詳細ならびに信号ｄｔＬを求めることについての詳細は、図７およびこの図に関する説明個所に示されている。結合点５０８において信号ｔＬ′とｄｔＬとが加算され、出力側から供給される。結合点５０８の出力側は特性曲線部５１０の入力側、特性曲線部５１２の入力側、さらには結合点５１３の第１の入力側と接続されている。結合点５１３の第２の入力側には主負荷信号ｔＬが加わる。結合点５１３により、第１の入力側に加わる信号から第２の入力側に加わる信号が減算され、出力側からその差が供給される。結合点５１３の出力側は選択段５１４の入力側と接続されている。
【００２９】
特性曲線部５１０には、負荷が上昇した場合に対するフィルタ定数ｗＦが格納されている。特性曲線部５１２には、負荷が減少した場合に対するフィルタ定数ｗＦが格納されている。特性曲線部５１０の出力側はスイッチ５１６の接点Ａと接続されており、特性曲線部５１２の出力側はスイッチ５１６の接点Ｂと接続されている。さらに、スイッチ５１６は第３の接点Ｃを有しており、この接点は選択的に接点Ａまたは接点Ｂと接続可能である。スイッチ５１６は選択段５１４により制御される。選択段５１４により負荷の上昇が検出されると（選択段５１４の入力側に加わる信号がゼロより大きい場合）、接点ＡとＣが相互接続されるように選択段によりスイッチ５１６が制御され、つまり接点Ｃは特性曲線部５１０の出力側と接続される。これに対して、負荷が減少している（選択段５１４の入力側に加わる信号がゼロよりも小さい）ことが選択段５１４により検出されると、接点Ｂと接点Ｃとが相互接続されるように選択段によりスイッチ５１６が制御され、つまり特性曲線部５１２の出力側が接点Ｃと接続される。このようにして、負荷の上昇と減少に対するフィルタ定数ｗＦがそれぞれ異なる特性曲線部から読み出されることが保証される。スイッチ５１６の接点Ｃは低域通過フィルタ５０６の第３の入力側と接続されており、つまり接点Ｃに加わるフィルタ定数ｗＦは低域通過フィルタ５０６の第３の入力側へ供給される。このほかに、さらに別の適用事例に対するフィルタ定数ｗＦも用意されている（図７参照）。
【００３０】
図６には、予測角度ｗＰｒの算出についての略図が示されている。この場合、予測角度ｗＰｒの算出が必要である。それというのは、今後の空気充填量の予測つまりは今後の負荷信号ｔＬＰｒの予測は、精度の理由からできるかぎり後で行うべきだからであり、できるかぎり遅れた時点ないしクランク角度というのは、殊にリードイン角度ｗＶと噴射期間ｔｉに依存しておりしたがって一定ではないからである。図６にはクランク角度ｗに関する軸が示されており、この軸上には予測角度ｗＰｒの算出との関連で重要である事象が記されている。この算出は、充填角度−これに対し今後の負荷信号ｔＬＰｒを予測することになる−から出発して逆算することにより行われる。予測角度ｗＰｒの第１の構成成分は、燃料のリードイン特性量とシリンダへの空気／燃料混合気の取り込みから成り、これをｗＥＥと称する。このクランク角インターバルｗＥＥは当業者に周知の方法により定められ、これについてはここでは詳細には説明しない。さらに別の成分ｗｔｉとして、クランク角度に換算された噴射期間ｔｉを考慮する必要がある。しかし噴射期間ｔｉは今後の負荷信号ｔＬＰｒの予測後にはじめて求められるので、先行の噴射における噴射期間ｔｉが利用される。第３の成分として、今後の負荷信号ｔＬＰｒと実際の噴射期間ｔｉの算出に要する、クランク角度に換算された時間を考慮する必要がある。さらに図６には、９０゜つまり１つのセグメントの半分である第４の成分も示されている。この第４の成分は、主負荷信号ｔＬを１つのセグメントについて求めるときには常に考慮しなければならない。主負荷信号ｔＬを著しく変動する信号−たとえば熱線形空気量測定器の出力信号−から求めるときには、平均化を行ったほうがよい。図６に示されている成分ｗＥＥ，ｗｔｉ，ｗＢおよび必要に応じて９０゜の値を加算することにより、予測角度ｗＰｒが得られる。
【００３１】
図７には、今後の負荷信号ｔＬＰｒを生成するためのブロック回路図が示されている。今後の負荷信号ｔＬＰｒの算出は、図３に関する説明個所ですでに述べたのと同じようにして行われ、この場合には部分的にブロック７００で、さらに部分的にはブロック７０２で行われる。この算出は式
tLPr = tL + (tLK'+dtL-tL) * FP
にしたがって行われる。
【００３２】
この場合、係数ＦＰは、
FP = 1-exp(-wPr/wF)
により算出される。
【００３３】
係数ＦＰはブロック７００において算出される。ブロック７００へは予測角度ｗＰｒに関する信号と、フィルタ定数ｗＦに関する信号が供給される。ブロック７００の出力側はブロック７０２の入力側と接続されている。ブロック７０２は、上記の式にしたがって係数ＦＰと別の入力量とから今後の負荷信号ｔＬＰｒを算出し、後続処理のためにこの信号を出力側から供給する。ブロック７０２のさらに別の入力側には主負荷信号ｔＬが加わる。ブロック７０２のこの入力側は結合点７０４の出力側と接続されている。結合点７０４の第１の入力側には、図５の結合点５０４から送出される補正された補助負荷信号ｔＬＫ′が加わる。結合点７０４の第２の入力側は積分器７０６の出力側と接続されている。積分器７０６は出力側から信号ｄｔＬを供給する。積分器７０６の入力側は結合点７０８の出力側と接続されている。結合点７０８の第１の入力側へは主負荷信号ｔＬが供給される。結合点７０８の第２の入力側は結合点７１０の出力側と接続されている。結合点７０８により、第１の入力側に加わる主負荷信号ｔＬから第２の入力側に加わる信号が減算される。結合点７１０の第１の入力側には、図５のブロック５０６からのろ波された補助負荷信号ｔＬＦ′が加わる。結合点７１０の第２の入力側は積分器７０６の出力側と接続されており、つまり結合点７１０の第２の入力側へは信号ｄｔＬが供給される。積分器７０６と両方の結合点７０８および７１０は、ろ波された補助負荷信号ｔＬＦ′と主負荷信号ｔＬを互いに適合調整するために用いられる。このことにより、ろ波された補助信号ｔＬＦ′と主負荷信号ｔＬとが定常動作において一致することが保証される。このことは、今後の負荷信号ｔＬＰｒの予測が、常につまり定常動作中もアクティブ可能であることを前提とする。この適合調整がないとしたら、ろ波された補助負荷信号ｔＬＦ′と主負荷信号ｔＬとが定常動作中に互いに隔たってしまうおそれがあり、その結果、動作状態に依存してこれら両方の負荷信号間で切り換えを行わなければならなくなってしまう。この適合調整の動作はＩ−コントローラの動作に相応し、その際、主負荷信号ｔＬは目標値を成し、信号ｄｔＬは操作量を、ろ波された補助負荷信号ｔＬＦ′と信号ｄｔＬの和は実際値を成す。
【００３４】
今後の負荷信号ｔＬＰｒを算出するためにブロック７０２において用いられる式では、補正された補助負荷信号ｔＬＫ′がもはや変化しないことを前提としていた。つまりスロットルバルブ１１０に関して動的な動作状態はすでに終了しており、スロットルバルブ１１０の開放角度αと回転数ｎは一定であることを前提としていた。この前提は通常の場合、良好な近似で充足される。スロットルバルブ１１０の開放角度αの変化速度が平均的な大きさの値をとり、開放角度αが全体としては著しく変化するような動作状態の場合、補正された補助負荷信号ｔＬＫ′に対し外挿値を用いればたしかに好適であろう。最も簡単な場合にはこの目的で、互いに順次連続する２つのｔＬＫ′−信号を線形に外挿することができる。
【００３５】
今後の負荷信号ｔＬＰｒを、非定常動作中の壁膜の発生と消滅を考慮しながら噴射期間ｔｉを算出するために用いることができる。この場合、以後のクランク角度に対する今後の負荷信号ｔＬＰｒの予測を、上述の予測角度ｗＰｒとして繰り返すことができる。２番目の予測はいっそう小さなクランク角度インターバルにしか及んでいないので、このことによりいっそう高い精度を達成できる。２番目の予測により、最初に求められていた噴射期間ｔｉが短すぎることが判明した場合には、噴射期間ｔｉを延ばすことができるし、あるいは、噴射がすでに完了しているが吸気バルブがまだ閉鎖されていない場合には、付加的な噴射パルスを送出することができる。最初に過度に大きな燃料量が求められた場合でもなお補正できるようにする目的で、以下のことを行うことができる。すなわち、最初に算出された噴射期間が、たとえば２：１の比で、２つの噴射パルスに分割される。長い方のパルスはただちにスタートする。短い方のパルスは、信号ｔＬＰｒの第２の予測後までトリガが見合わされ、この第２の予測に基づき補正される。
【００３６】
有利な実施例として、図５に示されているろ波された補助負荷信号ｔＬＦ′を求める際の変形実施例が考えられる。スロットルバルブ１１０の開放角度αが小さいと、一般的にセンサ１１１は著しく不確かな信号を送出する。したがってこの動作範囲では補正された補助負荷信号ｔＬＫ′の代わりに、空気量測定器１０６により求められたろ波されていない負荷信号が低域通過フィルタ５０６へ供給される。この動作範囲外では図５に示されているようにして行われる。
【００３７】
さらに別の実施例の場合、今後の負荷信号ｔＬＰｒと噴射期間ｔｉの算出が点火に同期して行われる。この場合、図６にしたがって算出された予測角度ｗＰｒが、ｔＬＰｒとｔｉの算出を行うべきセグメントを確定するために利用される。このようにして求められたセグメント内において、算出の開始がまえもって固定的に設定される。
【００３８】
噴射パルスの算出とは異なり、点火角度を算出する際には今後の負荷信号ｔＬＰｒではなく実際の主負荷信号ｔＬが用いられる。
【００３９】
【発明の効果】
本発明によれば、内燃機関のできるかぎり最適な制御が可能になり、たとえばシリンダの空気充填量ができるかぎり精確に予測されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明が使用される技術的な領域を示す図である。
【図２】  負荷と燃料噴射とシリンダの吸気バルブの開放角度との関係をクランク角度に依存して示す図である。
【図３】  主負荷信号と補助負荷信号の経過特性をクランク角度に依存して示す図である。
【図４】  本発明による方法の基本的な流れを示すフローチャートである。
【図５】  補助負荷信号を発生させるためのブロック回路図である。
【図６】  予測角度を求めるためのダイアグラムである。
【図７】  今後の負荷信号を発生するためのブロック回路図である。
【符号の説明】
１００  内燃機関
１０２  吸気管
１０４  排気管
１０６  空気量測定器
１０８  温度センサ
１１０  スロットルバルブ
１１１  スロットルバルブ開放角度捕捉用のセンサ
１１２  圧力センサ
１１３  噴射ノズル
１１４  バイパス導管
１１５  アイドリング調整器
１１６  酸素センサ
１１８  クランク角度センサ
１１９  内燃機関の温度測定用のセンサ
１２０  点火プラグ
１２２  中央制御装置
５０６  低域通過フィルタ
５１０，５１２  特性曲線部
５１４  選択段
７０６  積分器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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