JP2012163095A - Method and device for adapting drive state of internal combustion engine - Google Patents
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Abstract
Description
本願発明は、請求項1に記載の、内燃機関の駆動状態を変化させるための方法に関する。さらに本発明は、請求項9に記載の、本方法の使用法と、請求項10に記載の、本方法を実行するための装置と、請求項11に記載の、そのための制御装置とに関する。 The present invention relates to a method for changing the driving state of an internal combustion engine according to claim 1. The invention further relates to the use of the method according to claim 9, the device according to claim 10 for carrying out the method and the control device therefor according to claim 11.
内燃機関の使用は、好適には、機関の使用目的に調整された最適な駆動領域内で行われる。一般的な最適な駆動領域は、たとえば、駆動時の燃料消費が最小限に抑えられているということによって際立っている。内燃機関の駆動状態はそれゆえ、好適にはこの最適な駆動領域に留められる。しかし、用いられる燃料・空気混合気の燃焼の質と、ひいては駆動状態は、たとえば燃料組成、吸気温度、燃料の質、シリンダ内の残留ガス含有量などのような、一貫して一定に保たれることのできない数多くの駆動条件に依存する。 The use of the internal combustion engine is preferably carried out in an optimum driving range adjusted for the intended use of the engine. A typical optimum driving range is distinguished by, for example, that fuel consumption during driving is minimized. The drive state of the internal combustion engine is therefore preferably kept in this optimum drive region. However, the combustion quality of the fuel / air mixture used, and thus the driving conditions, is kept consistent and constant, such as fuel composition, intake air temperature, fuel quality, residual gas content in the cylinder, etc. Depends on a number of drive conditions that cannot be achieved.
それゆえ機関駆動中に、最適な駆動領域を離れるかもしれない。最適な駆動領域を離れれば、たとえば機関のノッキングのような望ましくない現象が時々起きる。そのような前提の下で、最適な駆動領域を離れたことを認識できる方法が知られている。機関の損傷を避けるために、ノッキングをできるだけ速やかに止めることが重要である。それゆえ、既知の内燃機関の駆動時には、たとえば特許文献1に開示されているような、ノック制御の方法とアンチノック装置とが用いられる。 Therefore, the optimum drive region may be left during engine operation. If the optimum driving range is left, undesirable phenomena such as engine knocking sometimes occur. Under such a premise, there is known a method capable of recognizing that the optimum drive region has been left. It is important to stop knocking as quickly as possible to avoid engine damage. Therefore, at the time of driving a known internal combustion engine, for example, a knock control method and an anti-knock device as disclosed in Patent Document 1 are used.
ノッキングが起きると、記述された方法に従えば、耐ノッキング領域への点火角の遅角調整が行われ、その後すぐに、元々の駆動点でのノッキングを止めるために、カタログから少なくとも1つの措置が導入される。ある措置が望まれる目的に至らないことが確認され、元々の駆動点でのノッキングが存続している場合、当該措置は上述のカタログから削除され、カタログからのそれに続く代替措置がテストされる。既知の方法の目的は、元々の駆動状態に戻し、かつノッキング現象なしに内燃機関をさらに作動させることである。 When knocking occurs, according to the described method, the ignition angle is retarded to the anti-knocking region and, immediately thereafter, at least one measure from the catalog to stop knocking at the original driving point. Is introduced. If it is determined that a measure does not achieve the desired purpose and knocking at the original drive point continues, the measure is deleted from the catalog and the subsequent alternative measures from the catalog are tested. The purpose of the known method is to restore the original driving state and further operate the internal combustion engine without knocking phenomenon.
内燃機関の駆動状態は、既知の方法に従えば、一時的に変化させられ、ノッキングの原因を取り除くために試みがなされ、かつ当該方法の経過が成功した場合には元々の駆動状態に戻される。この方法には、駆動条件の持続的な変化が顧慮されないという欠点がある。それゆえ、元々の駆動状態でのノッキングの停止に成功せず、記述された方法が成果に至らないことが考えられ得る。元々の駆動状態の回復は、変化した駆動条件の下では不可能である。従って機関は、ノッキングしたままあるいは場合によっては最適ではない駆動領域で性能を落としてさらに作動するか、あるいはスイッチを切らなくてはならない。 The driving state of the internal combustion engine is changed temporarily according to a known method, an attempt is made to eliminate the cause of knocking, and if the method is successful, it is restored to its original driving state. . This method has the disadvantage that persistent changes in driving conditions are not taken into account. Therefore, it can be considered that knocking is not successfully stopped in the original driving state and the described method does not lead to results. Recovery of the original driving state is not possible under changed driving conditions. The engine must therefore be further operated or switched off while knocking or in some cases in a non-optimal driving range.
それゆえ本願発明の課題は、駆動条件の一時的なあるいは持続的な変化に反応できる方法を提供することである。そのように駆動される内燃機関は、たとえ駆動条件が持続的に変化していて、かつ元々の駆動状態の回復が不可能であっても、最適に作動するはずである。その上、本方法を実行するために決定された装置と、それに適した制御装置とが提供されることになる。 It is therefore an object of the present invention to provide a method that can react to temporary or persistent changes in drive conditions. An internal combustion engine so driven should operate optimally even if the driving conditions are continuously changing and the original driving state cannot be restored. In addition, a device determined to carry out the method and a control device suitable for it will be provided.
本発明はこの課題を、請求項1に記載の特徴を有する方法に関して解決する。本方法の使用法および本方法を実行するための装置は、独立請求項9と10とに記載され、制御装置は請求項11に挙げられている。有利な構成は、さらなる請求項に記載されている。 The present invention solves this problem with respect to a method having the features of claim 1. The use of the method and the apparatus for carrying out the method are described in independent claims 9 and 10, and the control device is listed in claim 11. Advantageous configurations are set forth in the further claims.
本発明に係る方法に従えば、少なくとも1つのセンサと制御装置を使って内燃機関の駆動状態を変化させ、このためにセンサによって、内燃機関の駆動状態に特徴的なデータを検出し、これらのデータを制御装置に転送し、当該データに基づいて制御装置によって内燃機関の最適な駆動領域を確定し、駆動状態を最適な駆動領域に適合させることが提案される。制御装置が、少なくとも、燃焼プロセスにとって決定的な機関駆動パラメータのために、最適な駆動領域を維持しあるいはそれに到達するために必要な設定値を確定し、機関駆動パラメータの実際値が設定値に制御されることによって、この適合が行われる。 According to the method of the present invention, the driving state of the internal combustion engine is changed using at least one sensor and a control device, and for this purpose, data characteristic of the driving state of the internal combustion engine is detected by the sensor, and these It is proposed to transfer the data to the control device, to determine the optimum drive region of the internal combustion engine by the control device based on the data and to adapt the drive state to the optimum drive region. The controller determines at least the set values necessary to maintain or reach the optimum drive range for the engine drive parameters that are decisive for the combustion process, and the actual values of the engine drive parameters are set to the set values. This adaptation is done by being controlled.
機関駆動パラメータ(たとえば点火時点、燃焼空気比率、点火継続時間、空気の質量流量)が同じであり続ける場合に、機関の燃焼に突然変化が起きたと確認されれば、1つあるいは複数の駆動条件(たとえば燃料組成)が変化したことが推察され得る。しかしながら、駆動条件が変化したならば、考慮される機関駆動パラメータに対して最適な駆動領域も変位する、すなわち、たとえば、燃料組成が変化したことが推察され得る。 If the engine drive parameters (eg, ignition timing, combustion air ratio, ignition duration, air mass flow) continue to be the same, one or more drive conditions can be determined if it is determined that a sudden change in engine combustion has occurred. It can be inferred that the (eg fuel composition) has changed. However, if the drive conditions change, it can be inferred that the optimum drive range for the engine drive parameters considered is also displaced, i.e., for example, the fuel composition has changed.
提案された発明に従えば、たとえば異なる標準燃料によって算出された、あるいは別の駆動条件に調整されている既知の機関特性マップをたとえば考慮して、制御装置は新たな最適な駆動領域を算出する。内燃機関が相変わらず最適な駆動領域で作動すれば、制御装置は現在の最適な駆動領域を維持するであろう。考慮されるべき機関駆動パラメータのための最適な駆動領域を離れたならば、新たな最適な駆動領域に最適化された機関駆動パラメータが算出され、実際値である現在の機関駆動パラメータは、設定値である新たな最適な機関駆動パラメータに更新される。 In accordance with the proposed invention, the control device calculates a new optimal drive range, for example taking into account a known engine characteristic map calculated for example with different standard fuels or adjusted to different drive conditions. . If the internal combustion engine still operates in the optimal drive range, the controller will maintain the current optimal drive range. If the optimal drive region for the engine drive parameter to be considered is left, the engine drive parameter optimized for the new optimal drive region is calculated and the current engine drive parameter, which is the actual value, is set The value is updated to a new optimum engine drive parameter.
制御装置として、たとえば機関制御装置が用いられる。当該機関制御装置は、場合によっては利用可能な機関制御装置を基礎として、相当する機能性が補充されてよく、その結果価格が安くかつアドオン可能なインプリメントが可能である。 For example, an engine control device is used as the control device. In some cases, the engine control device may be supplemented with corresponding functionality on the basis of the available engine control device, so that it can be implemented at low cost and with add-ons.
制御装置は、上で説明された行動方法を変換するために、燃焼プロセスにとって決定的な少なくとも1つの機関駆動パラメータのための設定値を算出する。設定値は、本発明に従えば、現在確定されている駆動状態がすでに最適な駆動領域にある場合、最適な駆動領域が維持され、かつ現在の駆動状態が最適な駆動領域にない場合、機関駆動パラメータの実際値が設定値に制御されることによって、当該駆動状態は直接あるいは徐々に最適な駆動領域に導かれるように、選択される。その利点は、機関駆動パラメータを適合させることによって、内燃機関が最適に駆動され得る使用領域が拡大されることである。持続的に変化させられる駆動条件に機関駆動パラメータを持続して適合させることは、従来技術に従えば、手動での操作によってのみ実行可能であった。 The controller calculates a setpoint for at least one engine drive parameter that is decisive for the combustion process, in order to translate the behavior method described above. According to the present invention, the set value is determined when the currently determined drive state is already in the optimum drive region, the optimum drive region is maintained, and the current drive state is not in the optimum drive region. By controlling the actual value of the drive parameter to the set value, the drive state is selected so as to be led directly or gradually to the optimum drive region. The advantage is that by adapting the engine drive parameters, the area of use in which the internal combustion engine can be driven optimally is expanded. Continuously adapting engine drive parameters to continuously changing drive conditions could only be performed by manual operation according to the prior art.
好ましい実施形態に従えば、データとしてノック値あるいはそれに依存する数値が算出される。そのために、ノックセンサ、たとえば当該分野に係る、たとえば信号を増幅するためのインテグレータを有する圧電振動センサが用いられる。しばしばすでに存在するセンサが、特許請求される方法を実行するために使用されてよい。本方法は、利用可能な内燃機関に用いるために、価格の安いやり方でインプリメントされ得る。それゆえたとえばノッキングが確認されると、これが、駆動状態を変化させるためのきっかけとして使われる。本発明に係る方法は、機関制御装置にインプリメントされた、ノック制御のための方法を補足し、あるいはそれに代替し得る。 According to a preferred embodiment, a knock value or a numerical value depending on the knock value is calculated as data. For this purpose, a knock sensor, for example a piezoelectric vibration sensor according to the field, for example with an integrator for amplifying signals, is used. Often already existing sensors may be used to perform the claimed method. The method can be implemented in an inexpensive manner for use with available internal combustion engines. Therefore, for example, when knocking is confirmed, this is used as a trigger for changing the driving state. The method according to the invention can supplement or replace the method for knock control implemented in the engine control device.
さらなる可能性は、たとえば点火圧値を検出するための圧力センサを用いることである。機関の駆動状態に特徴的なデータは、この場合点火圧値、すなわち、素早く変化する点火圧の測定された実際値(瞬間の記録)、それに依存する数値、あるいは点火圧の全経過を含む。圧力センサの他に別のセンサも使用されてよく、本方法は、特殊な内燃機関と協働して利用可能なセンサに適応され得る。 A further possibility is to use a pressure sensor for detecting the ignition pressure value, for example. The data characteristic of the engine operating state in this case includes the ignition pressure value, ie the measured actual value (instantaneous recording) of the rapidly changing ignition pressure, the numerical value depending on it, or the entire course of the ignition pressure. In addition to pressure sensors, other sensors may also be used and the method can be adapted to sensors available in cooperation with special internal combustion engines.
内燃機関の駆動状態は、1つあるいは複数の数値に基づいて決定され得る。役立つ数値は、機関回転数、回転モーメント値、点火圧値、点火プロセス中で占める中間圧力、燃焼空気比率λ、点火時点t、点火継続時間、点火圧の経過、点火エネルギー、火花燃焼継続時間、温度などである。このやり方で、本方法は、様々な機関に適応され得、駆動状態はたとえば、すでに存在するセンサが用いられるように、決定される。 The driving state of the internal combustion engine can be determined based on one or more numerical values. Useful values include engine speed, rotational moment value, ignition pressure value, intermediate pressure occupying the ignition process, combustion air ratio λ, ignition time t, ignition duration, ignition pressure elapsed, ignition energy, spark combustion duration, Temperature. In this way, the method can be adapted to various engines, and the driving conditions are determined, for example, such that already existing sensors are used.
たとえば燃料組成のようなそれぞれの駆動条件に依存する、機関の最適な駆動領域は、内燃機関の使用目的から結果として生じる規準値に適合される。最適な駆動領域として、たとえば効率領域が、駆動条件に依存して予め設定される。各駆動条件のために、たとえば燃料消費が最小限である駆動点が存在する。燃料消費が所与の最小限の充分近くにある駆動領域が、この場合、効率領域として予め設定され得る。各駆動条件のために、最適な駆動領域が予め設定されている。さらなる例は、駆動時の排出値が所与のインターバル内になくてはならないことによって、効率領域を定義することである。最適な駆動領域を算出するために、とりわけ、たとえば機関特性マップのような経験データが引き合いに出されてよい。 The optimum driving range of the engine, which depends on the respective driving conditions, for example the fuel composition, is adapted to the reference values resulting from the intended use of the internal combustion engine. As an optimal driving region, for example, an efficiency region is set in advance depending on driving conditions. For each drive condition, there is a drive point where, for example, fuel consumption is minimal. A drive area where the fuel consumption is close enough to a given minimum can in this case be preset as an efficiency area. An optimal drive area is preset for each drive condition. A further example is to define the efficiency region by the emission value when driving must be within a given interval. In order to calculate the optimum drive range, experience data such as, for example, an engine characteristic map, among others, may be cited.
本発明に従えば、燃焼プロセスにとって決定的な機関駆動パラメータとして、燃焼空気比率λ、点火時点t、機関回転数、回転モーメント、点火エネルギー、火花燃焼継続時間および/あるいはこれらの機関駆動パラメータの少なくとも1つに依存する数値が用いられ得る。どの機関駆動パラメータが使用されるかは、決定された内燃機関および/あるいは当該内燃機関の特有の使用法に調整されてよい。 According to the invention, the engine drive parameters that are decisive for the combustion process are at least one of the combustion air ratio λ, the ignition time t, the engine speed, the rotational moment, the ignition energy, the spark combustion duration and / or these engine drive parameters. A numerical value depending on one can be used. Which engine drive parameters are used may be adjusted to the determined internal combustion engine and / or the specific usage of the internal combustion engine.
少なくとも1つの機関駆動パラメータのために、制御装置は設定値を予め設定する。当該設定値は、必要な場合に、所与の値領域に限定されてよい。容認できない調節から機関を保護するために、あるいは排出規定を守るために、たとえば点火時点tのような決定された機関駆動パラメータは定義された境界内にあるはずなので、限定された値領域は合理的であり得る。容認できない調節とは、たとえば、ノッキング燃焼を確実に引き起こすであろう、早すぎる点火時点であろう。排出規定はたとえば、産業用に使用される固定の大型ガス機関において、特別な役割を果たす。 For at least one engine drive parameter, the control device presets a set value. The set value may be limited to a given value region if necessary. In order to protect the engine from unacceptable adjustments or to comply with emission regulations, a limited range of values is reasonable because the determined engine drive parameters, for example the ignition time t, should be within defined boundaries. Can be An unacceptable adjustment may be, for example, a premature ignition point that will certainly cause knocking combustion. Emission regulations play a special role, for example, in stationary large gas engines used for industrial purposes.
本発明の好ましい実施形態に従えば、確定されるべき設定値のための、所与の値インターバルが、内燃機関の駆動状態に依存して確定される。決定された駆動状態では、大きな値インターバルを可能にすることが合理的であるかもしれないが、一方他の駆動状態にとっては、より小さな値インターバルが適している。設定値のために大きな値インターバルが容認されるならば、大きなインクリメント(設定値と現在の実際値との差)で実際値の変化が行われ得る。これはとりわけ、ノッキングが確認された場合に合理的である。それから内燃機関は危険領域で作動し、駆動状態は即刻変化させられるべきである。この関連において注目すべき、決定を行う数値は、たとえば点火時点である。機関がノッキングし始めたら、点火時点の所与の設定値のためのインターバルは大きく選択され得、点火時点はすぐに、はるかに遅い値に確定される。それによって変化インクリメントは大きくなる。機関が危険領域を離れ、新たな設定値が確定されれば、微調節が始まってよく、それゆえ点火時点を変化させるためのはるかに小さいインクリメントが選択され得、点火時点は徐々によりゆっくりと、早める方向に変化させられる。制御のこの第2段階において、設定値のための小さな値インターバルが予め設定され、機関駆動パラメータの実際値が漸次複数のステップで、一連の設定値に制御される。 According to a preferred embodiment of the invention, a given value interval for the set value to be determined is determined depending on the driving state of the internal combustion engine. In the determined driving state, it may be reasonable to allow a large value interval, while for other driving states a smaller value interval is suitable. If a large value interval is allowed for the set value, the actual value can be changed in large increments (difference between the set value and the current actual value). This is especially reasonable when knocking is confirmed. Then the internal combustion engine should operate in the danger zone and the driving state should be changed instantly. A noteworthy numerical value in this connection is, for example, the ignition timing. Once the engine begins to knock, the interval for a given set point of ignition time can be chosen large, and the ignition time is immediately established at a much slower value. This increases the change increment. If the engine leaves the danger zone and a new setpoint is established, a fine adjustment may begin, so a much smaller increment can be selected to change the ignition timing, which is gradually and slowly It can be changed in a faster direction. In this second stage of control, a small value interval for the set value is preset, and the actual value of the engine drive parameter is controlled to a series of set values in multiple steps gradually.
内燃機関の駆動状態が、すでに現在の駆動条件に適合された最適な駆動領域内にあると確認されると、設定値は非常にわずかにあるいはまったく変化され得ず、インターバルは非常に小さく選択される。このやり方で、制御プロセスは最適化される。その上これによって、内燃機関の効率が最適化されることにもなり、しかも増大する摩耗あるいは別のリスクを予防する。 If it is determined that the internal combustion engine drive condition is already within the optimal drive range adapted to the current drive conditions, the setpoint cannot be changed very slightly or at all, and the interval is chosen very small. The In this way, the control process is optimized. Moreover, this also optimizes the efficiency of the internal combustion engine and prevents increased wear or other risks.
機関駆動パラメータ、特に点火時点tおよび/あるいは燃焼空気比率λの設定値を確定するために、機関特性マップが引き合いに出されてよい。そのような機関特性マップは、特に燃料パラメータに依存する。それゆえ機関特性マップは、様々な標準燃料によって算出され得る。これについてたとえば、契約上保証された燃料も使用されてよい。すなわち、異なる組成を有する異なる燃料によって算出された機関特性マップが利用され得る。駆動状態が変化する場合に、様々な機関特性マップによって、設定値を速やかに見つけることができ、1つの設定値あるいは一連の設定値に漸次制御することができる。このやり方で、駆動状態の、目指す適合が行われ、各々の既知の経験データが一緒に考慮され得る。順番に措置をテストする試行錯誤法ではなく、それぞれの内燃機関についての正確な知識に基づく綿密な制御が重要である。 In order to determine the engine drive parameters, in particular the set point of the ignition time t and / or the combustion air ratio λ, an engine characteristic map may be referenced. Such engine characteristic maps depend in particular on fuel parameters. Therefore, the engine characteristic map can be calculated with various standard fuels. For this, for example, contractually guaranteed fuels may also be used. That is, engine characteristic maps calculated with different fuels having different compositions can be used. When the driving state changes, the set value can be quickly found by various engine characteristic maps, and can be gradually controlled to one set value or a series of set values. In this way, a targeted adaptation of the drive state is made and each known experience data can be considered together. Close control based on accurate knowledge of each internal combustion engine is important, not trial and error testing of the measures in turn.
本方法は、様々な内燃機関、特にガス機関あるいはより特有にガス・オットー機関にも適用され得る。ガス機関の場合には、用いられる燃焼ガスの組成が時間の経過で変化することが普通の現象である。本発明に係る方法によって、各ガス組成のために、機関の最適な駆動領域が動的に調節され得る。 The method can also be applied to various internal combustion engines, in particular gas engines or more specifically gas otto engines. In the case of a gas engine, it is a common phenomenon that the composition of the combustion gas used changes over time. With the method according to the invention, the optimum driving range of the engine can be adjusted dynamically for each gas composition.
本方法を実行するために、好適には、センサと制御装置とを備える装置が用いられる。センサは、内燃機関の駆動状態に特徴的なデータを算出し、このデータを制御装置に転送する。制御装置は、データに依存して、常に内燃機関の最適な駆動領域を算出し、少なくとも、燃焼プロセスにとって決定的な機関駆動パラメータのために、最適な駆動領域を維持しあるいはそれに到達するために必要な設定値を確定し、機関駆動パラメータの実際値を設定値に制御する。 In order to carry out the method, an apparatus comprising a sensor and a control device is preferably used. The sensor calculates data characteristic of the driving state of the internal combustion engine, and transfers this data to the control device. Depending on the data, the control device always calculates the optimal driving range of the internal combustion engine, at least for maintaining or reaching the optimal driving range for engine driving parameters that are critical to the combustion process. Necessary set values are determined and the actual values of the engine drive parameters are controlled to the set values.
本発明に係る制御装置はとりわけ、センサによって伝達された、内燃機関の駆動状態に特徴的なデータから、最適な駆動領域を算出する、適切なアルゴリズムを用いる。しかもこのアルゴリズムは、少なくとも、燃焼プロセスにとって決定的な機関駆動パラメータのために、最適な駆動領域を維持しあるいはそれに到達するために必要な設定値を確定し、機関駆動パラメータの実際値を設定値に制御するために用いられる信号を出力する。このアルゴリズムは、実施形態に応じて、燃焼プロセスの非常に様々な特性変数を算入することができ、かつ所与のすべての経験データを用いることができる。好適にはこのアルゴリズムは、たとえば様々な燃料もしくは様々な燃料組成に調整されていてよい様々な機関特性マップを利用する。 In particular, the control device according to the present invention uses an appropriate algorithm for calculating an optimum driving range from data characteristic of the driving state of the internal combustion engine transmitted by the sensor. In addition, this algorithm determines at least the set values necessary to maintain or reach the optimum drive range for engine drive parameters that are decisive for the combustion process, and to determine the actual values of engine drive parameters. A signal used to control the output is output. This algorithm can account for a wide variety of characteristic variables of the combustion process, depending on the embodiment, and can use all given empirical data. Preferably, the algorithm utilizes various engine characteristic maps that may be adjusted, for example, to different fuels or different fuel compositions.
本発明は、添付の図に基づいて、以下に例示してより詳細に説明される。図に示されるのは以下である。 The invention is explained in more detail below by way of example with reference to the accompanying drawings. The following is shown in the figure.
図1は、図3と関連して、本願発明に係る実施形態に従った、内燃機関の駆動状態を制御するための方法と装置のブロック図を示している。センサ2は、第1ステップS1においてデータを検出し、当該データに基づき、以下により詳細に説明されるように、続くステップの過程で、機関制御機器1によって制御プロセスが行われる。 FIG. 1 shows, in conjunction with FIG. 3, a block diagram of a method and apparatus for controlling the driving state of an internal combustion engine according to an embodiment of the present invention. The sensor 2 detects data in the first step S1, and based on the data, a control process is performed by the engine control device 1 in the course of subsequent steps, as will be explained in more detail below.
表わされた実施形態では、本装置は、機関制御機器1と複数のセンサ2とを備える。センサ2によって伝達されるデータから、機関制御機器1は、駆動状態(Z1)および機関の最適な駆動領域(W)を算出し、所与の機関駆動パラメータを制御し、それによって駆動状態(Z1)は最適な駆動領域(W)に留まるか、あるいは最適な駆動領域(Wn)に導かれる。 In the illustrated embodiment, the apparatus comprises an engine control device 1 and a plurality of sensors 2. From the data transmitted by the sensor 2, the engine control device 1 calculates the driving state (Z1) and the optimal driving range (W) of the engine, controls the given engine driving parameters, and thereby the driving state (Z1). ) Remains in the optimum driving region (W) or is led to the optimum driving region (Wn).
詳しくは表わされていない内燃機関は、表わされている実施形態においては、固定されて駆動されるガス・オットー機関である。センサ2は、表わされているこの実施形態においては、インテグレータを有する圧電振動センサの形状をしたノックセンサ3と、さらに機関回転数センサ4と、点火圧値を測定するために用いられる圧力センサ5と、回転モーメントセンサ6とを備える。 The internal combustion engine not shown in detail is, in the embodiment shown, a fixedly driven gas otto engine. The sensor 2, in the embodiment shown, is a knock sensor 3 in the form of a piezoelectric vibration sensor with an integrator, an engine speed sensor 4 and a pressure sensor used to measure the ignition pressure value. 5 and a rotational moment sensor 6.
ノックセンサは、機関の駆動状態(Z1)に特徴的なデータを算出し、この場合にはデータとしてノック値が検出される。センサ2によって算出されたデータは、データ接続部7を介して、機関制御機器1に伝達される。アルゴリズム8によって、機関制御機器1の伝達されたデータから、ガス機関の現在の駆動状態(Z1)が算出される。 The knock sensor calculates data characteristic of the engine drive state (Z1). In this case, a knock value is detected as the data. Data calculated by the sensor 2 is transmitted to the engine control device 1 through the data connection unit 7. The algorithm 8 calculates the current driving state (Z1) of the gas engine from the data transmitted from the engine control device 1.
ガス機関の現在の駆動状態Z1は、図2aにおいて点(Z1)として表わされている。表わされているグラフの2つの座標軸は、たとえば機関回転数、機関回転モーメント、燃焼空気比率λ、点火時点、点火継続時間などのような、ガス機関の駆動状態を特徴付ける様々な数値を象徴している。 The current driving state Z1 of the gas engine is represented as a point (Z1) in FIG. 2a. The two coordinate axes of the represented graph symbolize various numerical values that characterize the driving state of the gas engine, such as engine speed, engine speed, combustion air ratio λ, ignition timing, ignition duration, etc. ing.
図3に表わされている機関制御機器1のアルゴリズム8は、さらに、センサ2によって伝達されるデータに依存する最適な駆動領域Wを算出する。この駆動領域は、図2aにおいて、細かく平行線が引かれた円形の領域として表わされている。この駆動領域Wにおいて、ガス機関は最適に作動する。最適な駆動領域Wはその際、最適な駆動点の周りを囲む充分小さな領域である。本件の場合、この領域は、この領域における燃料消費が最小限であると理解され得る。図2aはそれによって、望ましい駆動状況を表しており、最適な駆動領域Wにとって重要な、ガス機関の機関駆動パラメータは、機関制御機器によって正しく適応され、かつそのようにして達成された駆動状態Z1は、最適な駆動領域W内にある。 The algorithm 8 of the engine control device 1 shown in FIG. 3 further calculates an optimal drive region W that depends on the data transmitted by the sensor 2. This drive area is represented in FIG. 2a as a circular area with finely drawn parallel lines. In this drive region W, the gas engine operates optimally. In this case, the optimum driving area W is a sufficiently small area surrounding the optimum driving point. In the present case, this region can be understood to have minimal fuel consumption in this region. FIG. 2a thereby represents the desired driving situation, the engine driving parameters of the gas engine, which are important for the optimal driving range W, being correctly adapted by the engine control device and the driving state Z1 thus achieved. Are within the optimum drive region W.
図1は、駆動状態を変化させるための方法を概略的に表わしている。今記述されたセンサ信号の検出は、図1においてステップS1として表わされている。現在の駆動状態Z1と最適な駆動領域Wの算出は、ステップS2として行われる。次のステップS3において、機関制御機器1のアルゴリズム8が、駆動状態Z1が最適な駆動領域Wにあるかどうかを算出する。もしこれが、図2aに表わされたような場合であれば、機関制御機器1が機関駆動パラメータを一定に保持するか、あるいはほんのわずかだけ微調節することによって、駆動状態Z1は維持されるかあるいはほんのわずかだけ、微調整の意味で修正され、本方法は改めて同じプロセスを開始する。これは、ステップS3からステップS1への戻りとして表わされている。 FIG. 1 schematically represents a method for changing the driving state. The detection of the sensor signal just described is represented as step S1 in FIG. Calculation of the current drive state Z1 and the optimum drive region W is performed as step S2. In the next step S3, the algorithm 8 of the engine control device 1 calculates whether or not the drive state Z1 is in the optimum drive region W. If this is the case as shown in FIG. 2a, is the driving state Z1 maintained by the engine control device 1 holding the engine driving parameters constant or only slightly adjusting it? Or, only slightly, it is modified in the sense of fine tuning and the method starts the same process again. This is represented as a return from step S3 to step S1.
記述された方法を実行するために、機関制御機器1は表わされている実施形態において、機関駆動パラメータとして、点火時点tと燃焼空気比率λとを用いる。今まさに記述されている場合、すなわち駆動状態が最適な駆動領域にある場合においては、機関制御機器1は、点火時点tと燃焼空気比率λのための設定値を不変にさせておく。これら2つのパラメータの制御は、図3においてデータ・制御回線9,10で表わされており、2つの矢印の方向は、制御が行われることを象徴しており、この制御は、対応する機関構成部材あるいは機械構成部材11で行われ、表わされている場合においては、点火時点tを測定し変化させるための装置12と、排ガス測定装置13、もしくは燃焼空気比率λを決定するための装置で行われる。 In order to carry out the described method, the engine control device 1 uses, in the illustrated embodiment, the ignition time t and the combustion air ratio λ as engine drive parameters. In the case just described, that is, when the driving state is in the optimum driving range, the engine control device 1 keeps the set values for the ignition time t and the combustion air ratio λ unchanged. The control of these two parameters is represented by the data / control lines 9 and 10 in FIG. 3, and the directions of the two arrows symbolize that the control is performed. When performed and represented by a component or machine component 11, a device 12 for measuring and changing the ignition time t and an exhaust gas measuring device 13 or a device for determining the combustion air ratio λ Done in
しかしながら、アルゴリズム8が、ガス機関の駆動状態Z1が最適な駆動領域Wの外にあると確認したならば、駆動状態Z1は変化させられかつそれに応じて適合させられなくてはならない。表わされている実施形態では、燃焼にとって決定的な2つの機関駆動パラメータ、一方では点火時点t、他方では燃焼空気比率ラムダが、駆動状態を変化させるために用いられる。点火時点tと燃焼空気比率λのための設定値を調節することによって、制御が行われる。 However, if the algorithm 8 determines that the driving state Z1 of the gas engine is outside the optimal driving range W, the driving state Z1 must be changed and adapted accordingly. In the embodiment shown, two engine drive parameters that are decisive for combustion are used to change the drive conditions, on the one hand the ignition time t and on the other hand the combustion air ratio lambda. Control is performed by adjusting the set values for the ignition time t and the combustion air ratio λ.
表わされている実施形態を説明するために、用いられる燃焼ガスのガス組成が変化してしまい、それゆえ点火時点tおよび燃焼空気比率λがもはや最適な燃焼に適しないという前提から出発する。燃焼ガスの変化は、たとえば炭化水素あるいは不活性ガスの割合などに関する。ガス中のこの構成成分もしくはその割合の変化は、メタン数、燃焼速度、発熱量などに影響する。最適な駆動領域Wはかつてのガス組成に調整されていたが、一方で新たなガス組成は最適な駆動領域Wn(Wnは、「新W」のことである)を必要としている。この場合の初期状況は、図2bに表わされている。駆動状態Z1は、最適な駆動領域Wnの外側にある。 To illustrate the embodiment shown, we start from the premise that the gas composition of the combustion gas used has changed, so that the ignition time t and the combustion air ratio λ are no longer suitable for optimal combustion. The change in the combustion gas relates to, for example, the proportion of hydrocarbon or inert gas. Changes in this component or its proportion in the gas affect the number of methane, the burning rate, the calorific value, and the like. The optimum drive region W has been adjusted to the former gas composition, while the new gas composition requires the optimum drive region Wn (Wn is “new W”). The initial situation in this case is represented in FIG. The drive state Z1 is outside the optimum drive region Wn.
付加的に図解するために、ガス機関がノッキングし始めたと考える。図2bに表わされているように、それによって駆動状態Z1が今や、危険ゾーン、つまり機関がノッキングするゾーンである駆動領域Kに入ってしまう。図1に表わされているように、本方法は、ステップS3からステップS1へとは戻らず、ステップS4へ移行し、アルゴリズム8によって、点火時点tと燃焼空気比率λのための別の設定値が確定される。好適にはこのために、経験データ特に、たとえば最適な点火時点と燃焼空気比率とを、回転数と点火圧とに依存して表わしている機関特性マップが引き合いに出され、アルゴリズム8で用いられる。 For additional illustration, consider that the gas engine has begun knocking. As shown in FIG. 2b, this causes drive state Z1 to now enter a drive zone K, which is a danger zone, that is, a zone where the engine is knocked. As shown in FIG. 1, the method does not return from step S3 to step S1, but proceeds to step S4, where algorithm 8 sets another setting for ignition time t and combustion air ratio λ. The value is confirmed. For this purpose, an engine characteristic map representing empirical data, in particular the optimum ignition timing and combustion air ratio, for example, depending on the speed and the ignition pressure is referred to and used in the algorithm 8. .
ステップS4で新たな設定値を確定する場合、アルゴリズム8は、設定値が所与の値インターバルに留まるかどうかコントロールする。それによって、容認できない調節が行われること、たとえば、排出量が高すぎる駆動をもたらしかねない濃すぎる混合物が用いられることを防ぐ。その上、これらの設定値が存在しなくてはならない所与の値インターバルは、ガス機関の現在の駆動状態Z1に依存する。表わされている場合(図2b参照)においては、Z1はノッキング領域Kにあり、設定値すなわち点火時点tと燃焼空気比率λを変化させる際に大きなインクリメントを達成すべきなので、値インターバルはそれゆえ、大きく選択されている。 When determining a new set value in step S4, the algorithm 8 controls whether the set value remains in a given value interval. This prevents unacceptable adjustments from being made, for example, using a mixture that is too thick which can result in a drive that is too high in emissions. Moreover, the given value interval at which these setpoints must be present depends on the current driving state Z1 of the gas engine. In the case shown (see FIG. 2b), Z1 is in the knocking region K and a large increment should be achieved when changing the setpoint, i.e. the ignition time t and the combustion air ratio λ, so that the value interval is Therefore, it is largely selected.
点火時点tと燃焼空気比率λの実際値を設定値に制御することによって、新たな駆動状態Z2が迅速に達成される。これは、図2cに表わされている。駆動状態Z2は今、ノッキング領域Kの外側にあるが、しかしまだ最適な駆動領域Wn内にはない。制御ステップにおいて、機関駆動パラメータとひいては駆動状態の大きな変化が行われる。設定値のための大きな値インターバルが算出され、それによって大きな変化インクリメントが達成された。 By controlling the actual values of the ignition time t and the combustion air ratio λ to the set values, a new drive state Z2 is quickly achieved. This is illustrated in FIG. The driving state Z2 is now outside the knocking region K, but not yet in the optimum driving region Wn. In the control step, the engine drive parameters and thus the drive state are changed significantly. A large value interval for the set value was calculated, thereby achieving a large change increment.
まさに記述された制御プロセスの枠内において、本方法のステップS5において、2つの機関駆動パラメータのための実際値が設定値に対応するかどうかコントロールされる。そうであればすぐに、ステップS3に戻され、駆動状態Z2が新たな最適な駆動領域Wnにあるかどうかコントロールされる。そうであれば、ステップS1に戻される。本方法は初めから開始する。図2cに表わされた状況においてもなお、Z2が新たな最適な駆動領域Wnにあるようになっていなければ、本方法は再び、ステップS4に達する。設定値は新たに調節される。 Within the framework of the control process just described, in step S5 of the method, it is controlled whether the actual values for the two engine drive parameters correspond to the set values. If so, the process immediately returns to step S3 to control whether or not the drive state Z2 is in the new optimum drive region Wn. If so, the process returns to step S1. The method starts from the beginning. Even in the situation represented in FIG. 2c, if Z2 is not in the new optimum drive region Wn, the method again reaches step S4. The set value is newly adjusted.
機関はもはやノッキング領域にはないので、表わされている実施形態で用いられる2つの機関駆動パラメータの設定値のための値インターバルは、より小さく選択される。続く制御プロセスは、機関駆動パラメータの微調整である。微調整の第1の目的は、大きなインクリメントによる調整とは違って、危険を逃れるために、望ましくない駆動条件から望ましい駆動条件に駆動状態をできるだけ早急に変化させることではなく、最適な駆動領域Wnを正確かつ直接的に達成することである。このために、設定値のための小さな値インターバルが予め設定され、それによって小さい変化インクリメントが達成される。それゆえ一連の設定値が確定され、当該設定値に機関駆動パラメータの実際値が漸次制御される。それぞれの設定値が達成された後に、次の設定値が新たにあるいは初めて確定される可能性もある。このやり方で、ガス機関の駆動状態は漸次、状態Z3に導かれる。この漸次的プロセスの目標の状態は、図2dに表わされており、駆動状態Z3は再び、最適な駆動領域Wnにある。 Since the engine is no longer in the knocking region, the value interval for the set values of the two engine drive parameters used in the illustrated embodiment is selected to be smaller. The subsequent control process is a fine adjustment of the engine drive parameters. Unlike the adjustment by large increments, the first purpose of the fine adjustment is not to change the driving state from an undesired driving condition to a desired driving condition as quickly as possible in order to avoid danger, but to optimize driving range Wn. Is achieved accurately and directly. For this purpose, a small value interval for the set value is preset, whereby a small change increment is achieved. Therefore, a series of set values is determined, and the actual values of the engine drive parameters are gradually controlled to the set values. After each setpoint is achieved, the next setpoint may be determined anew or for the first time. In this way, the driving state of the gas engine is gradually led to the state Z3. The target state of this gradual process is represented in FIG. 2d, and the driving state Z3 is again in the optimum driving region Wn.
ガス機関は今やさらに作動することができ、元々の駆動状態Z1を回復させる試みをする理由はない。 The gas engine can now operate further and there is no reason to attempt to restore the original drive state Z1.
最適な駆動領域は、ガス組成の変化に続いて最終的に変位した。かつての駆動領域Wは、かつてのガス組成にとって最適であったが、駆動領域Wnは、新たなガス組成にとって最適である。記述された方法はこの変化を顧慮し、動的に変化する駆動条件に依存して機関の駆動を常に最適化する。 The optimum drive area was finally displaced following the change in gas composition. The former drive region W was optimal for the previous gas composition, but the drive region Wn is optimal for the new gas composition. The described method takes this change into account and always optimizes the engine drive depending on the dynamically changing drive conditions.
1 機関制御機器、制御装置
2 センサ
3 ノックセンサ
4 機関回転数センサ
5 圧力センサ
6 回転モーメントセンサ
7 データ接続部
8 アルゴリズム
9 データ・制御回線
10 データと制御
11 機関構成部材あるいは機械構成部材
12 点火時点を測定し変化させるための装置
13 排ガス測定装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Engine control apparatus, control apparatus 2 Sensor 3 Knock sensor 4 Engine speed sensor 5 Pressure sensor 6 Rotation moment sensor 7 Data connection part 8 Algorithm 9 Data and control line 10 Data and control 11 Engine component or machine component 12 Ignition time For measuring and changing gas 13 Exhaust gas measuring device
Claims (11)
少なくとも1つのセンサ(2)によって、前記内燃機関の駆動状態(Z1)に特徴的なデータが検出され、制御装置(1)に転送され、該制御装置(1)によって、データに基づいて前記内燃機関の最適な駆動領域(W)が確定されて、かつ、少なくとも、燃焼プロセスにとって決定的な機関駆動パラメータのために、最適な駆動領域(W)を維持しあるいはそれに到達するために必要な設定値が確定され、前記機関駆動パラメータの実際値が前記設定値に制御されることによって、前記内燃機関の駆動状態(Z1)が最適な駆動領域(W)に適合させられることを特徴とする方法。 In a method for changing the driving state of an internal combustion engine,
Data characteristic of the driving state (Z1) of the internal combustion engine is detected by at least one sensor (2) and transferred to the control device (1), and the internal combustion engine is based on the data by the control device (1). The settings required to maintain or reach the optimum drive range (W) when the optimum drive range (W) of the engine is determined and at least for engine drive parameters that are decisive for the combustion process A value is determined and the actual value of the engine drive parameter is controlled to the set value so that the drive state (Z1) of the internal combustion engine is adapted to the optimum drive region (W). .
前記データに依存する最適な駆動領域(W)を確定し、少なくとも、燃焼プロセスにとって決定的な機関駆動パラメータのために、最適な駆動領域(W)を維持しあるいはそれに到達するために必要な設定値を確定し、実際値を前記設定値に制御する制御装置(1)とを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の方法を実行するための装置。 At least one sensor (2) for detecting data characteristic of the driving state (Z1) of the internal combustion engine;
The optimum drive range (W) depending on the data is determined, and at least the settings necessary to maintain or reach the optimal drive range (W) for engine drive parameters that are critical to the combustion process 10. A device for carrying out the method according to any one of claims 1 to 9, characterized in that the control device (1) determines the value and controls the actual value to the set value.
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