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JP2000073824A - 内燃機関に対する燃料供給量信号の形成のための電子式制御装置 - Google Patents

内燃機関に対する燃料供給量信号の形成のための電子式制御装置

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JP2000073824A
JP2000073824A JP11243177A JP24317799A JP2000073824A JP 2000073824 A JP2000073824 A JP 2000073824A JP 11243177 A JP11243177 A JP 11243177A JP 24317799 A JP24317799 A JP 24317799A JP 2000073824 A JP2000073824 A JP 2000073824A
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electronic control
control device
internal combustion
combustion engine
intake pipe
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ベルンハルト・メンヒャー
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Robert Bosch GmbH
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    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/30—Controlling fuel injection
    • F02D41/32—Controlling fuel injection of the low pressure type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/04—Introducing corrections for particular operating conditions
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  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内燃機関のスタート時およびスタート後にお
ける燃料供給量信号の形成をさらに改善する。 【解決手段】 電子式制御装置は、内燃機関の吸気管内
圧力に対する尺度を形成するための手段を備え、内燃機
関のスタート時およびスタート後に燃料供給量が上昇さ
れる内燃機関に対する燃料供給量信号を形成する。その
際に、電子式制御装置は、吸気管内圧力に対する尺度の
勾配を形成し、かつ上昇された燃料供給量をこの勾配の
関数として減少させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、吸気管噴射式内燃
機関のスタート時およびスタート後における燃料供給量
信号の形成に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関に対する燃料供給量信号の形成
におけるスタート補正およびアフタスタート補正が、ド
イツ特許第２５２２２８３号から既知である。この補正
は、燃料をリッチにするように作用し、かつスタート後
機関運転のその後の経過において低減制御され、すなわ
ち次第に遮断される。
【０００３】スタート補正およびアフタスタート補正の
必要性は吸気管の燃料貯蔵特性から与えられる。噴射さ
れた燃料は一部凝縮して燃料壁膜となり、燃料壁膜は吸
気管壁に付着している。低い温度および高い吸気管圧力
は凝縮を促進し、高い温度および低い吸気管圧力は壁膜
からの燃料の蒸発を促進する。
【０００４】凝縮は、内燃機関の燃焼室内へ吸い込まれ
る燃料供給量を減少させるように作用する。蒸発はこの
供給量を増大させる。スタート後の温度が低い機関にお
いては一般に凝縮の影響が支配的であり、この影響はた
とえば燃料噴射パルス幅の拡大により補償することがで
きる。壁膜による燃料貯蔵特性に関する基本的な研究が
たとえばＳＡＥ−Ｐａｐｅｒ８１０４９４から知ること
ができる。
【０００５】さらに、最新式機関制御においては過渡補
償（ＵｅＫ（なお、Ｕｅはドイツ語のＵウムラウトを表
す。））が使用される。この過渡補償は、種々の運転状
態間の過渡時における燃焼室内の混合物組成に及ぼす壁
膜効果の影響を補償するものである。したがって、絞り
弁を開いたときに壁膜質量の上昇が発生し、そして絞り
弁を閉じたときに壁膜質量の減少が発生する。
【０００６】それに対応して、壁膜からの燃料流れの影
響を補償するために、絞り弁を開いたときに噴射弁を介
しての燃料供給量がさらに上昇され、絞り弁を閉じたと
きに燃料供給量は著しく減少される。
【０００７】この過渡補償は暖気された機関に適合して
行われる。既知の機関制御においては、スタート後の最
初の数秒間の時間範囲内にさらに好ましくない大きな混
合物適合エラーが発生することがわかっている。
【０００８】したがって、スタート／アフタスタート補
正による燃料供給量信号の増大の影響により、ある条件
下では燃料／空気混合物の明らかなオーバーリッチ化も
また観察された。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】内燃機関のスタート時
およびスタート後における燃料供給量信号の形成をさら
に改善することが本発明の課題である。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記課題は、内燃機関の
吸気管内圧力に対する尺度を形成するための手段を備え
た、内燃機関のスタート時およびスタート後に燃料供給
量が上昇される内燃機関に対する燃料供給量信号の形成
のための電子式制御装置において、前記電子式制御装置
が、前記吸気管内圧力に対する尺度の勾配を形成し、か
つ上昇された燃料供給量を前記勾配の関数として減少す
ることを特徴とする本発明の内燃機関に対する燃料供給
量信号の形成のための電子式制御装置により解決され
る。
【００１１】本発明は、燃料の明らかなオーバーリッチ
化が、一方で吸気管圧力の勾配によりおよびさらに温度
の影響により決定される壁膜の著しい離脱に起因すると
いう知見に基づいている。
【００１２】海抜０メートルにおいては、スタート前に
燃焼室内に約１０００ｍｂａｒの大気圧が作用してい
る。機関の定常アイドリングにおいては、典型的には吸
気管内に約３００ｍｂａｒの圧力が設定される。
【００１３】この圧力低下は、存在する壁膜から燃料を
蒸発させる。蒸発速度は、圧力勾配の上昇および壁膜温
度および吸気温度の増大と共に上昇する。
【００１４】本発明により、機関運転の最初の数秒間に
おけるスタート／アフタスタート・リッチ化に対しそれ
ぞれ、圧力勾配および温度の関数である乗算によるリー
ン化補正が重ね合わされる。
【００１５】したがって、本発明による教示は、機関が
まだ完全に冷えてなくかつ大きな圧力勾配を有するとき
にスタート後発生することがある過大な壁膜離脱を考慮
している。したがって、とくに高温スタートにおける燃
料／空気混合物の著しいオーバーリッチ化が抑制される
ことが有利である。これはとくに未燃炭化水素の放出を
低減しかつ傾向として燃費を低下するように働く。
【００１６】さらに、この機能を遮断することにより通
常発生の可能性のある急激なリッチ化に基づくトルクの
急変を防止するために、スタート後にリーン化補正を定
常的に低減制御することが有利である。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施形態を図面に
より説明する。図１の参照番号１は、センサ装置２、設
定要素３および電子式制御装置４を備えた内燃機関を表
わす。
【００１８】この場合、センサ装置２は、たとえば回転
速度ｎ、機関により吸い込まれる空気量ｍｌ、機関温度
Ｔｍｏｔ、出力設定要素たとえば絞り弁のアイドリング
設定ＬＬのためのセンサ、ならびに場合により吸気管圧
力、吸気温度等のためのその他のセンサを含む。アイド
リングは、たとえばアイドリング接点スイッチまたはド
ライバの希望を介して検出され、および加速ペダルポテ
ンショメータを介して決定することができる。
【００１９】これらの信号から、制御装置４は、内燃機
関１の設定要素３に対する操作信号、とくに燃料噴射弁
の操作のための燃料供給量信号ｔｉを形成する。図２は
本発明による燃料供給量信号ｔｉの形成を示す。
【００２０】ブロック２．１は、燃料供給量信号に対す
る基本値ｒｌを出力する。この基本値ｒｌは、たとえば
１行程ごとに吸い込まれる空気量としてのｍｌとｎとの
商に比例して決定することができる。
【００２１】この基本値は、ブロック２．２ないし２．
５において乗算および加算により補正されて噴射パルス
幅ｔｉを形成する。なお、噴射パルス幅ｔｉにより１つ
または複数の噴射弁が操作される。ブロック２．３…
２．５は既知の補正を含む。したがって、たとえば既知
のスタートリッチ化およびアフタスタートリッチ化が乗
算により与えられる。同様に乗算により空気量ｒｌから
燃料供給量および対応するパルス幅への換算が行われ
る。加算によりたとえばバッテリ電圧の影響を考慮した
補正、および事情によってはまた過渡補償（ＵｅＫ）が
作用する。
【００２２】本発明による係合はブロック２．２におい
て乗算を生じる。ブロック２．６は、スイッチ２．９を
介して本発明による係合を作動および非作動にする。作
動された状態が図に示されている。非作動状態において
は補正値ｆｓｔｖａは値１を有し、したがっていかなる
作用も行わない。作動状態においてはブロック２．７内
で充填量ｒｌの勾配ｇｒａｄｒｌが形成される。勾配ｇ
ｒａｄｒｌの値の関数としておよび場合により機関温度
Ｔｍｏｔの関数としてたとえば特性曲線群２．８への係
合により値ｆｓｔｖａが決定される。この値ｆｓｔｖａ
は１より小さく、したがってｔｉの値が小さくなるよう
に作用しすなわちリーン化するように作用する。
【００２３】図３から図５は、本発明による作用をスタ
ート補正およびアフタスタート補正の時間線図により示
している。図３は、内燃機関運転の最初の数秒間の吸気
管圧力の時間線図を示す。図４は、本発明の作用がない
場合およびある場合におけるリッチ化の時間線図を示
す。図５は、回転速度ｎ、吸気管圧力ｐｓａｕｇおよび
燃料供給量信号の基本値ｒｌのような種々の機関運転パ
ラメータと、本発明による係数ｆｓｔｖａとの相関およ
びシリンダ充填量ないし基本値ｒｌの勾配ｒｌｇａｓと
の相関を示す。値ｒｌｇａｓは、吸気管圧力の経過に対
する尺度を示していることは明らかである。ｒｌｇａｓ
は、他の箇所でｇｒａｄｒｌとして示した値に対応し、
そしてたとえば機関の運転サイクルを考慮してシリンダ
充填量ｒｌから決定することができる。
【００２４】図４に示すように、機関のスタート過程の
間は一般に正常機関運転においてとは明らかに異なる燃
料供給量が供給されなければならないので、全スタート
過程の間は噴射量および噴射タイミングに対し特定の評
価が行われる。この場合、確実なスタートを可能にする
ために、機関温度および燃料温度の関数として異なる要
求が与えられる。上昇された噴射量は、吸気管壁および
シリンダ壁に燃料の膜を形成させるように働きかつ上昇
された燃料要求を機関回転速度の上昇中に低減させる。
係数ｆｓｔがこれに使用される。スタート係数ｆｓｔ
は、最初の噴射パルスの間に壁膜形成のために十分に多
量の燃料を供給するために、噴射すべき燃料供給量の温
度の関数としての適合を可能にする。
【００２５】係数ｆｓｔにより導かれた適合は機関のス
タート過程においてのみ有効である。したがって、スタ
ート終了を検出したとき、スタート適合はリセットされ
る。スタート係数ｆｓｔはこのとき値１をとる。したが
って、係数ｆｓｔは、下限ないし上限回転速度により行
われるスタート検出に直結されている。
【００２６】機関の最初の回転の直後、すなわちスター
ト開始後に、スタート時の多量の供給量は上昇する機関
の回転速度の関数としてスタート終了まで低減制御され
る。アフタスタートの間すなわちスタート終了後の最初
の数秒間はなお上昇されている噴射量が機関温度および
スタート終了後の時間の関数としてさらに低減される。
アフタスタート過程においては係数ｆｎｓが作用する。
機関のスタート過程における要求と同様に、スタート終
了が検出された後においてもなお噴射すべき燃料供給量
のその時点の機関状態への特定の適合が行われなければ
ならない。アフタスタート過程における係合は、壁膜効
果による混合物組成の変化を補償するように働く。この
課題は、アフタスタートにおいては燃焼室内に量論混合
物を達成することを目的として補正係数ｆｎｓをとる。
この場合、高い補正または低い補正は負荷および温度の
関数としての特性曲線群により設定されてもよい。
【００２７】補正係数ｆｎｓは、さらに正常な運転温度
に到達するまえに中立値１にリセットされる。アフタス
タートは次第に暖気運転に移行し、暖気運転においては
係数ｆｗｌが作用する。暖気運転の終了後、係数ｆｓ
ｔ、ｆｎｓおよびｆｗｌはそれぞれ値１を有している。
【００２８】図３は、機関のスタートの際およびスター
ト直後の吸気管圧力線図１、２を示す。スタート前は吸
気管内に約１０００ｍｂａｒの大気圧がかかっている。
機関が回転したとき絞り弁が閉じているアイドリングに
おいては約３００ｍｂａｒの吸気管圧力値が形成され
る。曲線１、２の勾配すなわち傾斜は、壁膜からの蒸発
に著しく影響を与え、かつ本発明によりスタート時およ
びアフタスタート過程で燃料供給量信号の形成において
考慮される。曲線が急であればあるほど壁膜からの燃料
の蒸発はそれだけ強くなる。
【００２９】本発明により、このリーン化するように作
用する燃料供給量信号の補足補正によりこの効果が考慮
される。吸気管圧力曲線が急であればあるほど、特性曲
線群２．８から得られる補足係数は小さくなる。
【００３０】この補正の作用が図４の線１および２によ
り示される。これらの線は、係数ｆｓｔｖａによる補足
補正を有する補正係数の値に対応する。なお、係数ｆｓ
ｔｖａは常に１より小さいかまたは１に等しい。この場
合、図３における勾配が急なほどより強くリーン化作用
補正が行われる。図３の曲線１に図４の曲線１が対応す
る。同様に、番号２を有する曲線がそれぞれ対応する。
【００３１】補足的にリーン化する補正は、機関運転の
最初の数秒間においてのみ作用すべきである。図６は遮
断条件の実施形態を示す。したがって、補正はたとえば
スタート終了後所定の遅延時間経過後に遮断される。こ
の場合、スタート終了は、始動スイッチを操作したのち
に最初に回転速度しきい値に到達したことにより定義さ
れる。このためにブロック４．１が使用される。ブロッ
ク４．２内の所定の遅延時間ｔｖは１ないし３秒である
ことが好ましい。
【００３２】代替形態として、スタート後最初の数秒間
内にアイドリングが切り離されたとき、この機能が遮断
される。アイドリングの切離しは、たとえばブロック
４．３におけるアイドリングスイッチの開成により特定
してもよい。これは、典型的にはドライバが加速ペダル
を操作したときである。次に、絞り弁を開くことにより
吸気管圧力は上昇し、ないしは吸気管圧力の低下が緩や
かにされる。このときは本発明による補足補正は必要で
はない。
【００３３】機関の停止時間ｔａｂｓｔが所定のしきい
値「ｔａｂｓｔのしきい値」を超えているとき、この機
能は投入されない。この場合は、それに対応して既知の
スタート補正の外乱となる壁膜離脱が存在しないからで
ある。
【００３４】さらに、急激な遮断を行うことによるトル
クの急変を回避するために、補足補正が常時は非作動と
されていることが有利である。この常時の非作動は、遮
断されたときに係数ｆｓｔｖａが常に値１とされること
により達成することができる。
【００３５】これが図７により表わされている。遮断条
件が存在しないかぎり、スイッチ５．２および５．３は
図示の位置にあり、したがって、係数ｆｓｔｖａは常時
ブロック２．２において噴射時間形成に作用している。
これに対し遮断条件が満たされたとき、スイッチ５．２
および５．３が操作され、そして係数ｆｓｔｖａがブロ
ック５．１に供給される。ブロック５．１はその入力信
号を処理して恒常的に値１にする。すなわち、ブロック
５．１の出力にはじめは入力信号が存在する。時間の経
過と共に出力信号は恒常的にたとえば指数関数（ｅ−関
数）に従って値１に導かれる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の技術的周辺を示した機能ブロック線図
である。
【図２】本発明による燃料供給量信号ｔｉの形成を示し
た一実施形態のブロック線図である。
【図３】本発明による作用を示すスタート補正およびア
フタスタート補正の時間線図のうちの１つであり、内燃
機関運転の最初の数秒間の吸気管圧力の時間線図であ
る。
【図４】本発明による作用を示すスタート補正およびア
フタスタート補正の時間線図のうちの１つであり、本発
明の作用がない場合およびある場合におけるリッチ化の
時間線図である。
【図５】本発明による作用を示すスタート補正およびア
フタスタート補正の時間線図のうちの１つであり、回転
速度ｎ、吸気管圧力ｐｓａｕｇおよび燃料供給量信号の
基本値ｒｌのような種々の機関運転パラメータと、本発
明による係数ｆｓｔｖａとの相関およびシリンダ充填量
ないし基本値ｒｌの勾配ｒｌｇａｓとの相関を示す図で
ある。
【図６】他の機能（遮断条件）が補足された本発明の実
施形態のブロック線図である。
【図７】他の機能（補足補正の非作動化）が補足された
本発明の他の実施形態のブロック線図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関 ２ センサ装置 ３ 設定要素 ４ 電子式制御装置 ２．１ 燃料供給量信号の基本値形成ブロック ２．２，２．３，２．４，２．５ 乗算および加算ブロ
ック ２．６ スイッチ操作ブロック ２．７ シリンダ充填量ｒｌの勾配形成ブロック ２．８ 特性曲線群 ２．９ スイッチ ４．１ 比較ブロック（機関回転速度） ４．２ 遅延時間ブロック ４．３ アイドリングスイッチ開成ブロック ４．４ 比較ブロック（機関停止時間）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３６４Ｄ (72)発明者 ギュンター・ミューラー ドイツ連邦共和国 70839 ゲルリンゲン, バハシュトラーセ 35

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関の吸気管内圧力に対する尺度を
    形成するための手段を備えた、内燃機関のスタート時お
    よびスタート後に燃料供給量が上昇される内燃機関に対
    する燃料供給量信号の形成のための電子式制御装置にお
    いて、 前記電子式制御装置が、前記吸気管内圧力に対する尺度
    の勾配を形成し、かつ上昇された燃料供給量を前記勾配
    の関数として減少することを特徴とする内燃機関に対す
    る燃料供給量信号の形成のための電子式制御装置。
  2. 【請求項２】 内燃機関の範囲内の温度を測定するため
    の追加手段が設けられ、上昇された燃料供給量が補足し
    て前記温度の関数として減少されることとを特徴とする
    請求項１記載の電子式制御装置。
  3. 【請求項３】 スタート前の内燃機関の停止時間が所定
    のしきい値を超えているとき、前記減少が遮断されるこ
    とを特徴とする請求項１または２記載の電子式制御装
    置。
  4. 【請求項４】 スタート後第１の回転速度しきい値を超
    えたことがスタート終了として遅延時間を開始させかつ
    この遅延時間ｔｖが経過したとき、前記減少が遮断され
    ることを特徴とする請求項１または２記載の電子式制御
    装置。
  5. 【請求項５】 アイドリング運転が切り離されたとき、
    前記減少が遮断されることを特徴とする請求項１または
    ２記載の電子式制御装置。
  6. 【請求項６】 前記遮断後、前記減少が定常的に行われ
    ることを特徴とする請求項３または４記載の電子式制御
    装置。
  7. 【請求項７】 吸気管圧力に対する尺度として吸気管圧
    力それ自身が測定されること、または吸気管圧力に対す
    る尺度が吸込空気量または内燃機関のシリンダ充填量あ
    るいはこれら双方に関する信号から導かれることを特徴
    とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の電子式
    制御装置。
  8. 【請求項８】 吸気管圧力に対する尺度として、燃料供
    給量信号に対する基本値ｒｌ、たとえば吸い込まれた空
    気量ｍｌとｎとの商に比例して決定することができる１
    行程ごとに吸い込まれた空気量が使用されることを特徴
    とする請求項７記載の電子式制御装置。
  9. 【請求項９】 内燃機関の温度に対する尺度として冷媒
    温度または潤滑剤温度あるいは内燃機関の吸気温度が使
    用されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか
    一項に記載の電子式制御装置。
JP24317799A 1998-08-31 1999-08-30 内燃機関に対する燃料供給量信号の形成のための電子式制御装置 Expired - Fee Related JP4252681B2 (ja)

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