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公開番号2025172779
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-11-26
出願番号2025135406,2020084991
出願日2025-08-15,2020-05-14
発明の名称内燃機関の吸気効率を推定し制御する方法
出願人マレッリ・ユーロプ・ソチエタ・ペル・アツィオーニ,MARELLI EUROPE S.P.A.
代理人個人,個人
主分類F02D 45/00 20060101AFI20251118BHJP(燃焼機関;熱ガスまたは燃焼生成物を利用する機関設備)
要約【課題】内燃機関の各シリンダ内に閉じ込められた空気の質量を求める。
【解決手段】少なくとも一つの吸気バルブ5は、制御して吸気バルブ5のリフトを変化させるように駆動される。測定および/または推定物理量を使用する充填モデルに基づいて、吸気マニホールド4内で測定された吸気圧Pと、エンジン回転速度と、リフトHおよび前記リフトHに基づく吸気バルブの閉鎖遅角の関数として推定された、前の動作サイクルにて燃焼によって生成され、シリンダ2内に存在するガスの質量(OFF)と、を少なくとも含む第1群の基準量の各量の値を求める。前記充填モデルに基づいて、エンジン回転速度、吸気バルブのリフトH、および吸気バルブの閉鎖遅角の関数として、各シリンダ2の実内容積を求める。前述の量に基づいて、第1群の基準量、および各シリンダ2内の実容積の関数として各シリンダ2内に閉じ込められた空気の質量mを求める。
【選択図】図2
特許請求の範囲【請求項１】
複数のシリンダ（２）を備える内燃機関（１）の各シリンダ（２）内に閉じ込められた空気の質量（ｍ）を求める方法であって、前記シリンダ（２）のそれぞれは、吸気マニホールド（４）および排気マニホールド（６）に接続され、少なくとも一つのそれぞれの吸気バルブ（５）によって前記吸気マニホールド（４）から新鮮な空気を受け、燃焼によって生成された排気ガスを少なくとも一つのそれぞれの排気バルブ（７）によって前記排気マニホールド（６）へと導入し、
前記少なくとも一つの吸気バルブ（５）は、制御して前記吸気バルブ（５）のリフト（Ｈ）を変化させるように駆動され、
前記方法は、
測定物理量および／または推定物理量を用いる充填モデルに基づいて、前記吸気マニホールド（４）内で測定された吸気圧（Ｐ）と、エンジン回転速度（ｎ）と、前記リフト（Ｈ）および前記リフト（Ｈ）に基づく前記吸気バルブの閉鎖遅角（ＩＶＣ）の関数として推定された、前の動作サイクルにて燃焼によって生成され、前記シリンダ（３）内に存在するガスの質量（ＯＦＦ）と、を含む第１群の基準量の各量の値を求めるステップと、
前記充填モデルに基づいて、前記エンジン回転速度（ｎ）、前記吸気バルブの前記リフト（Ｈ）、および前記吸気バルブの前記閉鎖遅角（ＩＶＣ）の関数として、各シリンダ（２）の実効内容積（Ｖ）を求めるステップと、
前記第１群の基準量、および各シリンダ内（２）の前記実容積（Ｖ）の関数として、各シリンダ（２）内に閉じ込められた空気の前記質量（ｍ）を、関係：
ｍ＝（Ｐ＊Ｖ）－ＯＦＦ
を通じて、求めるステップと、を含む方法。
続きを表示（約 3,200 文字）【請求項２】
前記少なくとも一つの吸気バルブ（５）はまた、制御して吸気バルブ角変位（ＶＶＴｉ）を変化させるように駆動され、および／または前記少なくとも一つの排気バルブ（７）は、制御して排気バルブ角変位（ＶＶＴｅ）を変化させるように駆動され、
第１群の基準量の値を求める前記ステップは、前記吸気バルブの前記リフト（Ｈ）と前記吸気バルブ角変位（ＶＶＴｉ）との両方に基づいて、前記吸気バルブの前記閉鎖遅角（ＩＶＣ）を求めることを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各シリンダの前記実内容積（Ｖ）を求める前記ステップは、
第１マップ（ｆ
ｖ
（ＩＶＣ，ｎ））、第２マップ（ｆ
ｈ
（Ｈ，ｎ））、第３マップ（ｆ
ｐ
（Ｐ，ｎ））によって各シリンダ（２）の前記実内容積（Ｖ）を計算するステップを含み、
前記第１マップ（ｆ
ｖ
（ＩＶＣ，ｎ））は、前記吸気バルブ閉鎖遅角（ＩＶＣ）および前記エンジン回転速度（ｎ）の関数であり、前記第２マップ（ｆ
ｈ
（Ｈ，ｎ））は、前記吸気バルブリフト（Ｈ）および前記内燃機関回転速度（ｎ）の関数であり、前記第３マップ（ｆ
ｐ
（Ｐ，ｎ））は、前記吸気圧（Ｐ）および前記エンジン回転速度（ｎ）の関数である、請求項１または請求項２に記載の方法。
【請求項４】
各シリンダ（２）の前記実内容積（Ｖ）は、関係：
Ｖ＝ｆ
ｖ
（ＩＶＣ，ｎ）＊ｆ
ｈ
（Ｈ，ｎ）＊ｆ
ｐ
（Ｐ，ｎ）
によって計算される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記第１群の基準量はさらに、前記吸気マニホールド（４）内で検出された温度（Ｔ）、および前記エンジンの冷却液の温度（Ｔ
Ｈ２Ｏ
）を含み、
各シリンダ（２）内に閉じ込められた空気の前記質量（ｍ）を求める前記ステップは、前記第１群の基準量、および各シリンダ（２）内の前記実容積（Ｖ）の関数として、各シリンダ（２）内に閉じ込められた空気の前記質量（ｍ）を、関係：
ｍ＝［（Ｐ＊Ｖ）－ＯＦＦ］＊ｆ
１
（Ｔ，Ｐ）＊ｆ
２
（Ｔ
Ｈ２Ｏ
，Ｐ）
を通じて、計算するステップを含み、
ｆ
１
（Ｔ，Ｐ）およびｆ
２
（Ｔ
Ｈ２Ｏ
，Ｐ）は、前記充填モデルに属する既知の関数である、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
単一の自由度（γ）により前記リフト（Ｈ）と吸気バルブ開放進角（ＩＶＯ）および前記吸気バルブ閉鎖遅角（ＩＶＣ）との両方を定めるように、制御して前記吸気バルブのリフト則を変化させることで吸気バルブリフト調整器（５０）によって前記吸気バルブ（５）を駆動するステップをさらに含む、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
駆動する前記ステップは、
関係：
ＩＶＯ（Ｈ）＝ＩＶＯ
ｈｍａｘ
－Δｉｖｏ（Ｈ）
によって前記吸気バルブ開放進角（ＩＶＯ）を求めるステップと、
関係：
ＩＶＣ（Ｈ）＝ＩＶＣ
ｈｍａｘ
－Δｉｖｃ（Ｈ）
によって前記吸気バルブ閉鎖遅角（ＩＶＣ）を求めるステップと、を含み、
ＩＶＯ
ｈｍａｘ
は、最大リフトに対応する前記吸気バルブ開放進角であり、Δｉｖｏ（Ｈ）は、制御されたリフト（Ｈ）に基づく吸気バルブ開放進角の変動であり、
ＩＶＣ
ｈｍａｘ
は、前記最大リフトに対応する前記吸気バルブ閉鎖遅角であり、Δｉｖｃ（Ｈ）は、前記制御されたリフト（Ｈ）に基づく吸気バルブ閉鎖遅角の変動である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記吸気バルブ開放進角（ＩＶＯ）と前記吸気バルブ閉鎖遅角（ＩＶＣ）の両方が、前記リフト（Ｈ）だけでなく前記吸気バルブ角変位（ＶＶＴｉ）にも基づくように、制御して前記吸気バルブ角変位（ＶＶＴｉ）を変化させることで吸気バルブ位相調整器（５１）によって前記吸気バルブ（５）をさらに駆動するステップと、
排気バルブ開放進角（ＥＶＯ）と排気バルブ閉鎖遅角（ＥＶＣ）の両方が、前記排気バルブ角変位（ＶＶＴｅ）に基づくように、制御して前記排気バルブ角変位（ＶＶＴｅ）を変化させることで排気バルブ位相調整器（５２）によって前記排気バルブ（７）を駆動するステップと、をさらに含む、請求項２に従属する請求項６に記載の方法。
【請求項９】
駆動するステップは、
前記開放進角（ＩＶＯ）を、関係：
ＩＶＯ（Ｈ）＝ＩＶＯ
ｒｅｆ
－Δｉｖｏ（Ｈ）－ＶＶＴｉ
によって求めるステップと、
前記吸気バルブ閉鎖遅角（ＩＶＣ）を、関係：
ＩＶＣ（Ｈ）＝ＩＶＣ
ｒｅｆ
－Δｉｖｃ（Ｈ）＋ＶＶＴｉ
によって求めるステップと、
前記排気バルブ開放進角（ＥＶＯ）を、関係：
ＥＶＯ＝ＥＶＯ
ｒｅｆ
－ＶＶＴｅ
によって求めるステップと、
前記排気バルブ閉鎖遅角（ＥＶＣ）を、関係：
ＥＶＣ＝ＥＶＣ
ｒｅｆ
＋ＶＶＴｅ
によって求めるステップと、を含み、
ＩＶＯ
ｒｅｆ
は、位相調整がない場合の前記吸気バルブ開放進角の基準値であり、ＶＶＴｉは、前記基準値ＩＶＯ
ｒｅｆ
に対応するそれぞれの基準位置に対する前記吸気バルブ位相調整器（５１）の変位角であり、
ＩＶＣ
ｒｅｆ
は、位相調整がない場合の前記吸気バルブ閉鎖遅角の基準値であり、
ＥＶＯ
ｒｅｆ
は、位相調整がない場合の前記排気バルブ開放進角の基準値であり、ＶＶＴｅは、前記基準値ＥＶＯ
ｒｅｆ
によって示されたそれぞれの基準位置に対する前記排気バルブ位相調整器（５２）の変位角であり、
ＥＶＣ
ｒｅｆ
は、位相調整がない場合の前記排気バルブ閉鎖遅角の基準値である、請求項７および請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記エンジン（１）が排気ガス内部再循環（ＥＧＲｉ）の状態下で動作する場合、
第１パラメータ（ＴＶＣ）および前記エンジン回転速度（ｎ）の関数である第４マップｆ
ｅ
（ＴＶＣ，ｎ）、第２パラメータ（ＯＶＬ）および前記エンジン回転速度（ｎ）の関数である第５マップｇ
ｅ
（ＯＶＬ，ｎ）、並びに前記リフト（Ｈ）および前記エンジン回転速度（ｎ）の関数である第６マップｈ
ｅ
（Ｈ，ｎ）に基づいて前記シリンダ（２）の燃焼室容積（Ｖｃｃ）を計算するステップをさらに含み、
前記第１パラメータ（ＴＶＣ）は、前記排気バルブ（７）の前記排気バルブ閉鎖遅角（ＥＶＣ）に、またはゼロと、前記排気バルブ（７）の前記閉鎖遅角（ＥＶＣ）と前記吸気バルブ（５）の前記開放進角（ＩＶＯ）に－１を乗算した値との中の最小値と、の間の最大値に代替的に等しく、
前記第２パラメータ（ＯＶＬ）は、吸気曲線と排気曲線との間のオーバラップするステップの持続時間の典型であり、前記排気バルブ閉鎖遅角（ＥＶＣ）と前記吸気バルブ開放進角（ＩＶＯ）の合計として定められる、請求項１から請求項９に記載の方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気処理によって実行される、内燃機関の吸気効率を推定し、制御する方法に関する。
続きを表示（約 1,100 文字）【０００２】
特に、本発明は、内燃機関の各シリンダ内に閉じ込められた空気の質量を求める方法、および内燃機関の少なくとも一つのシリンダの動作を制御し、実行する方法に関する。
【背景技術】
【０００３】
周知のように、ターボチャージャ過給システムを通じて過給される内燃機関は、燃料をそれぞれのシリンダに噴射する複数の燃料噴射装置を備える。シリンダのそれぞれは、少なくとも一つの対応する吸気バルブを通じて吸気マニホールド、および少なくとも一つの対応する排気バルブを通じて排気マニホールドに結合される。
【０００４】
吸気マニホールドは、排気ガスと新鮮な空気、すなわち、新鮮な空気を流すエアクリーナを設けられ、スロットルバルブによって調整された、吸気ダクトを通じた外部環境からの空気、の両方を含むガス混合気を受ける。また、エアフローメータが、吸気ダクトに沿って、好ましくはエアクリーナの下流に配置される。
【０００５】
エアフローメータは、電子制御ユニットに接続され、内燃機関に吸入される新鮮な空気の流量を検出するように設計されているセンサである。内燃機関に吸入される新鮮な空気の流量は、特に、排気マニホールドの排気ダクト下流で所定の空気燃料比を得るためにシリンダへ噴射される燃料の量を決定するために、エンジンの制御に極めて重要なパラメータである。
【０００６】
しかしながら、一般的には、エアフローメータは、非常に高く、また、繊細な部品であり、オイル蒸気および粉塵が付着し得るため、内燃機関に吸入される新鮮な空気の流量の値の測定値が変化する。
【０００７】
したがって、できる限りエアフローメータを使用せず、しかし当該技術部門の性能要求に合致する高い正確性を維持して、内燃機関に吸入される新鮮な空気の流量（すなわち、各シリンダ内に閉じ込められる量）を求める必要性が高まっている。
【０００８】
周知の解決策は、これに関して、特に、ＶＶＨ（可変バルブ高さ）制御技術が利用される、またはＶＶＨとＶＶＴ（可変バルブタイミング）技術の両方が利用される内燃機関の分野において、上述の要求を満足しない。
【発明の概要】
【０００９】
本発明の目的は、内燃機関の各シリンダ内に閉じ込められる空気量を求める方法を提供することであり、これにより、先行技術に関して上述された欠点を少なくとも部分的に解決することができ、また、考慮されている技術部門で特に感じられている前述の要求に対応することができる。
【００１０】
そのような目的は、請求項１に記載の方法を通じて実現される。
（【００１１】以降は省略されています）

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