(57)【要約】【課題】制御装置の削減を可能にするエンジンの運転方法および装置を提供する。【解決手段】操作装置（１）の操作度の関数としてエンジン回転速度に対する第１の目標値が設定され、操作装置（１）の操作が存在しない少なくとも１つの第１の運転状態において、制御装置（５）により回転速度に対する第２の目標値に制御される、エンジンの運転方法において、操作装置（１）の操作が存在するエンジンの少なくとも１つの第２の運転状態において、制御装置（５）により、第１の目標値の関数として形成される、回転速度に対する第３の目標値に制御される。【選択図】  図１
2006266260.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
操作装置（１）の操作度の関数としてエンジン回転速度に対する第１の目標値が設定され、操作装置（１）の操作が存在しない少なくとも１つの第１の運転状態において、制御装置（５）により回転速度に対する第２の目標値に制御される、エンジンの運転方法において、
操作装置（１）の操作が存在するエンジンの少なくとも１つの第２の運転状態において、制御装置（５）により、第１の目標値の関数として形成される、回転速度に対する第３の目標値に制御されること、
を特徴とするエンジンの運転方法。
【請求項２】
操作装置（１）の操作度が、特性曲線（１０）により回転速度に対する第１の目標値に変換されることを特徴とする請求項１に記載の運転方法。
【請求項３】
回転速度に対する第３の目標値が、第１の目標値および第２の目標値の和として形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の運転方法。
【請求項４】
回転速度に対する第３の目標値が、第１の目標値に等しく形成されることを特徴とする請求項１または２に記載の運転方法。
【請求項５】
第３の目標値が、第２の目標値により下方に制限されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の運転方法。
【請求項６】
操作装置（１）の操作が妥当であると検出されたときにのみ少なくとも１つの第２の運転状態が存在することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の運転方法。
【請求項７】
操作装置（１）の操作度の関数としてエンジン回転速度に対する第１の目標値を設定する第１の設定手段（１０）を備え、操作装置（１）の操作が存在しない少なくとも１つの第１の運転状態において回転速度に対する第２の目標値に制御する制御装置（５）を備えた、エンジンの運転装置（１５）において、
回転速度に対する第３の目標値を第１の目標値の関数として形成する第２の設定手段（７５）が設けられていること、および
操作装置（１）の操作が存在するエンジンの少なくとも１つの第２の運転状態において制御装置（５）が第３の目標値に制御すること、
を特徴とするエンジンの運転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの運転方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
操作装置の操作度の関数としてエンジン回転速度に対する第１の目標値が設定され、この場合、操作装置の操作が存在しない少なくとも１つの第１の運転状態において、制御装置により回転速度に対する第２の目標値に制御される、エンジンの運転方法が既知である。
【０００３】
特にボート・エンジンにおいて、加速ペダルの操作度の関数としてボート・エンジンの回転速度に対する第１の目標値を設定することが既知である。加速ペダルの操作が存在しないボート・エンジンの第１の運転状態、例えばアイドル運転状態においては、アイドリング制御装置により回転速度に対する第２の目標値に制御される。操作装置の操作が存在する第２の運転状態において、特にアイドル運転状態以外においては、第２の制御装置によりボート・エンジンの回転速度に対する第１の目標値に制御される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、制御装置の削減を可能にするエンジンの運転方法および装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明によれば、操作装置の操作度の関数としてエンジン回転速度に対する第１の目標値が設定され、操作装置の操作が存在しない少なくとも１つの第１の運転状態において、制御装置により回転速度に対する第２の目標値に制御される、エンジンの運転方法において、操作装置の操作が存在するエンジンの少なくとも１つの第２の運転状態において、制御装置により、第１の目標値の関数として形成される、回転速度に対する第３の目標値に制御される。
【０００６】
また、本発明によれば、操作装置の操作度の関数としてエンジン回転速度に対する第１の目標値を設定する第１の設定手段を備え、操作装置の操作が存在しない少なくとも１つの第１の運転状態において回転速度に対する第２の目標値に制御する制御装置を備えた、エンジンの運転装置において、回転速度に対する第３の目標値を第１の目標値の関数として形成する第２の設定手段が設けら、操作装置の操作が存在するエンジンの少なくとも１つの第２の運転状態において制御装置が第３の目標値に制御する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によるエンジンの運転方法および本発明によるエンジンの運転装置は、従来技術に比較して、操作装置の操作が存在するエンジンの少なくとも１つの第２の運転状態において、制御装置により、第１の目標値の関数として形成される、回転速度に対する第３の目標値に制御されるという利点を有している。このようにして、制御装置は回転速度に対する第２の目標値への制御のみならず回転速度に対する第３の目標値への制御に対しても使用可能であるので、制御装置が削減可能である。
【０００８】
本発明によれば、さらに有利な改良および改善が可能である。
操作装置の操作度が特性曲線の使用により回転速度に対する第１の目標値に特に簡単に変換可能である。
【０００９】
回転速度に対する第３の目標値が第１の目標値および第２の目標値の和として形成されるとき、他の利点が得られる。この方法は、特に、第２の目標値がエンジンのアイドル回転速度に対する目標値であり、この場合、アイドル回転速度がエンジンの運転条件に応じてそれぞれ変動可能であるときに有利である。ここで、操作装置の非操作に割り当てられている所定の最小値を超えるアイドル回転速度に対する目標値が存在する場合、操作装置の操作において、はじめに、アイドル回転速度に対する実際目標値に対応する操作度が到達されるまで、むだストロークが形成される。回転速度に対する第３の目標値が第１の目標値および第２の目標値の和として形成されるとき、操作装置の操作においてこのむだストロークは消滅する。
【００１０】
回転速度に対する第３の目標値が第１の目標値に等しく形成されるとき、第３の目標値のより簡単な形成が得られる。
第３の目標値が第２の目標値により下方に制限されるとき、好ましくないエンストが阻止可能である。
【００１１】
操作装置の操作が妥当であると検出されたときにのみ少なくとも１つの第２の運転状態が存在するとき、他の利点が得られる。このようにして、操作装置の基礎となる操作が妥当であるのでエンジンのエラー運転が阻止されるときにのみ制御装置により回転速度に対する第３の目標値に制御されることが保証される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１において、符号１５は本発明によるエンジンの運転装置を示す。エンジンは、エンジンにより駆動可能な任意の装置を駆動するために使用可能である。即ち、エンジンは、例えば車両エンジン、ボート・エンジンであってもよいが、消防ポンプのためのエネルギー取得用エンジンであってもよい。以下においては、例として、エンジンによりボートまたは船舶が駆動されるものと仮定する。運転装置１５に、図１においては示されていない、ポテンショメータの形の測定ユニットから、第１の操作装置１、例えば加速ペダルの操作度が供給される。この場合、第１の操作装置１のこの操作度は、第１の設定手段１０に供給され、第１の設定手段１０は、第１の操作装置１の操作度の関数としてエンジン回転速度に対する第１の目標値を設定する。このために、第１の設定手段１０は、例えば第１の操作装置１の操作度をエンジン回転速度に対する第１の目標値に変換する変換ユニットとして形成されていてもよい。簡単な場合、変換ユニットは特性曲線として形成されていてもよく、特性曲線に入力変数として操作装置１の操作度が供給され且つ特性曲線は第１の操作装置１のこの操作度を出力変数として回転速度に対する第１の目標値に変換する。ここでの例として第１の設定手段１０とみなされる特性曲線は、例えば試験台上において適切に決定されてもよい。この場合、例えば第１の操作装置１の操作度０にエンジン回転速度に対する第１の目標値のための値０が割り当てられてもよい。この場合、第１の操作装置１の操作度０は、第１の操作装置１が操作されていない場合に対応する。例えば値１００％を表わす終端ストッパまでの第１の操作装置１の全操作に、このとき、エンジン回転速度に対する第１の目標値のための所定の最大値が割り当てられていてもよい。ここで、特性曲線１０の線図は、例えば線形に設定されてもよい。この場合、特性曲線１０は試験台上における決定を必要とすることなく、単に計算仕様として設定されてもよい。さらに、運転装置１５に第３の設定手段３０からエンジン回転速度に対する第２の目標値が供給されている。この場合、第１の操作装置１の操作度が存在しない、即ち第１の操作装置１の操作度が０に等しい少なくとも１つの第１の運転状態にエンジンが存在しているとき、運転装置１５の制御装置５により、エンジン回転速度に対するこの第２の目標値に制御されるべきである。これは、例えばエンジンのアイドル運転状態の場合である。この場合、第３の設定手段３０は、当業者に既知のように、投入された、例えばラジオまたは空調装置のような消費機器または付属装置の運転の関数として、並びにエンジンの摩擦損失の関数として第２の目標値を設定する。
【００１３】
この場合、回転速度に対する第２の目標値は、例えばエンジン冷却水温度の関数として当業者に既知のように設定されてもよい。
ここで、本発明により、第１の操作装置１の操作が存在する、即ち第１の操作装置１の操作度が０に等しくない、特に０より大きいエンジンの少なくとも１つの第２の運転状態において、制御装置５により、第１の目標値の関数として形成されるエンジン回転速度に対する第３の目標値に制御するように設計されている。回転速度に対する第３の目標値の設定ないしは形成のために第２の設定手段が設けられている。
【００１４】
以下に、第１の目標値の関数として回転速度に対する第３の目標値を形成ないしは設定するための２つの例を説明する。
２つの例は、運転装置１５により実行可能である。このために、運転装置１５は、符号７５により示されている第２の設定手段を含む。第２の設定手段７５は、図１の例においては加算要素２０および第１の制御スイッチ２５を含む。加算要素２０に、一方で第３の設定手段３０から回転速度に対する第２の目標値が、他方で特性曲線１０の出力端における回転速度に対する第１の目標値が供給されている。加算要素２０は、第１の目標値および第２の目標値を加算し、且つその出力端にこのようにして形成された和を出力する。第１の制御スイッチ２５は、切換位置に応じてそれぞれ、加算要素２０の出力端または特性曲線１０の出力端を、後続する第２の制御スイッチ５０の第１の入力端１００と結合する。ここで、第１の制御スイッチ２５は、第１の制御ユニット３５により操作される。この場合、第１の制御ユニット３５による第１の制御スイッチ２５の操作は、例えば適用に応じて行われる。ここで、第１の制御スイッチ２５は、適用に応じてそれぞれその切換位置に投入されている。即ち、第１の制御スイッチ２５は、例えば第１のボート・エンジンに対しては常に、第１の制御スイッチ２５が加算要素２０の出力端を第２の制御スイッチ５０の第１の入力端１００と結合する切換位置に存在可能である。第２のボート・エンジンに対しては、第１の制御スイッチ２５は常に、第１の制御スイッチ２５が特性曲線１０の出力端を第２の制御スイッチ５０の第１の入力端１００と結合する切換位置に存在可能である。第１の制御ユニット３５は、行われる適用に応じてそれぞれプログラミングされ且つそれに対応して第１の制御スイッチ２５を操作する。このようにして、運転装置１５は、異なる適用に対して、例えば異なるボート・エンジンに対して、運転装置１５の構造が変化される必要なく使用可能である。それぞれの適用の関数としての第３の目標値の異なる設定は、第１の制御スイッチ２５の対応の操作によってのみ行われる。これは、エンジン制御内の運転装置１５の製作および実行における費用を節約する。
【００１５】
したがって、第２の設定手段７５は、第１の目標値の関数として回転速度に対する第３の目標値を設定し、即ち上記の例により第１の目標値および第２の目標値からの和としてまたは第１の目標値それ自身の形で設定する。
【００１６】
第２の制御スイッチ５０は、その切換位置に応じてそれぞれ、その入力端１００、即ち第２の設定手段７５の出力端を、またはその第２の入力端１０５、即ち固定値メモリ５５の出力端を、最小値選択要素６０の第１の入力端８０と結合する。ここで、固定値メモリ５５は、エンジン回転速度に対する第２の目標値のための最小許容値より小さいかまたは等しい固定設定値を含む。この場合、第２の目標値のための最小許容値、したがって固定設定値５５内に記憶されるべき値もまた、例えば試験台上において適切に決定されてもよい。ここで、第２の目標値のための最小許容値は、最小許容値に対応する回転速度においてはエンジンの失速またはエンストが確実に阻止されるが、これより低い回転速度値に対してはエンストがもはや阻止されないように決定されるべきである。簡単にし且つ製作費を節約するために、固定値メモリ５５内に記憶されている値は０に等しく設定されてもよい。値０は、確実に第２の目標値のための最小許容値を下回っている。第２の制御スイッチ５０は第２の制御ユニット４０により操作される。この場合、第２の制御ユニット４０は、エンジンがいずれの運転状態に存在するかを検査する。このために、第２の制御ユニット４０に第１の操作装置１の操作度が供給されている。第２の制御ユニット４０は操作装置１の操作度を評価する。第１の操作装置１が操作されていないことを第２の制御ユニット４０が特定した場合、第２の制御ユニット４０は、エンジンの少なくとも１つの第１の運転状態を検出し、且つ固定値メモリ５５の出力端１０５を最小値選択要素６０の第１の入力端８０と結合するように第２の制御スイッチ５０を操作する。固定値メモリ５５の出力端１０５は、第２の制御スイッチ５０の第２の入力端に対応する。しかしながら、第１の操作装置１の操作が存在し、即ち第１の操作装置１の操作度が０に等しくないことを第２の制御ユニット４０が特定したとき、第２の制御ユニット４０は、エンジンの少なくとも１つの第２の運転状態を検出し、且つ第２の設定手段７５の出力端を最小値選択要素６０の第１の入力端８０と結合するように第２の制御スイッチ５０を操作する。
【００１７】
さらに、第２の制御ユニット４０に、図１に破線で示されているように、第２の操作装置４５、例えばブレーキ・ペダルの操作度もまた供給されているように設計されていてもよい。この場合、この操作度は、図１には示されていない、例えばポテンショメータにより当業者に既知のように測定される。ここで、第２の制御ユニット４０は、第２の操作装置４５の操作度に基づき、第１の操作装置１の操作度が妥当であるかどうかを検査する。第１の操作装置１の操作度が妥当である場合、第１の操作装置１の操作度が０に等しくなく、特に０より大きいと仮定して、第２の制御ユニット４０は、第２の設定手段７５の出力端を最小値選択要素６０の入力端８０と結合するように第２の制御スイッチ５０を操作する。第１の操作装置１の操作度が０に等しくなく、特に０より大きいが、第２の制御ユニット４０により妥当であると検出されなかった場合、第２の制御ユニット４０は、固定値メモリ５５の出力端を最小値選択要素６０の第１の入力端８０と結合するように、第２の制御スイッチ５０を操作する。第１の操作装置１の操作度が０に等しく、即ち第１の操作装置１の操作が存在しない場合、第２の制御ユニット４０は、第２の操作装置４５の操作度とは独立に、固定値メモリ５５の出力端を最小値選択要素６０の第１の入力端８０と結合するように第２の制御スイッチ５０を操作する。したがって、第１の操作装置１の操作度ないしは操作が妥当であると検出されたときにのみ、第２の制御ユニット４０により少なくとも１つの第２の運転状態が存在すると検出される。最小値選択要素６０に、第２の入力端８５を介して、エンジン回転速度のための最大許容値が最大値設定メモリ７０から供給される。エンジン回転速度のためのこの最大許容値は、例えば試験台上において適切に決定されてもよい。この場合、エンジン回転速度のための最大許容値は、例えば、一方で、できるだけ高いエンジン回転速度が設定可能であるが、他方で、エンジンの運転安全性並びに過大な摩耗からの保護が保証されているように決定されてもよい。第２の制御スイッチ５０の出力端に存在するエンジン回転速度に対する目標値を最大許容値に制限することにより、特に特性曲線１０内におけるデータ割付けエラーが阻止され、即ち特性曲線１０のデータ割付けエラーが異常に高いエンジン回転速度を導くことはない。最小値選択要素６０はその両方の入力端８０、８５に存在する変数から最小値を選択し且つこの最小値を後続の最大値選択要素６５の第１の入力端９０に出力する。最大値選択要素６５の第２の入力端９５に第３の設定手段３０の出力、即ちエンジン回転速度に対する第２の目標値が供給される。最大値選択要素６５は、その両方の入力端９０、９５に存在する変数から最大値を選択し、且つこの最大値をエンジン回転速度に対する合成目標値として制御装置５の目標値入力端に出力する。したがって、最大値選択要素６５により、回転速度に対する合成目標値が、この例においてはエンジンのアイドル運転状態に対する目標回転速度に対応する第２の目標値により下方に制限されていることが保証される。最大値選択要素６５による下方へのこの制限により、エンジン運転に対して必要な最小回転速度が保持され、即ち好ましくないエンジンの停止またはエンストまたは失速が阻止されることが保証される。制御装置５に、図示されていない実際値入力端を介して、例えばエンジン回転速度センサにより測定されたエンジン回転速度に対する実際値が供給される。このとき、制御装置５は、当業者に既知のように、制御装置５の実際値入力端に存在するエンジン回転速度に対する実際値を、制御装置５の目標値入力端に存在するエンジン回転速度に対する目標値に追従させることを目的として、即ち回転速度に対する合成目標値と回転速度に対する実際値との間の偏差を最小にすることを目的として操作変数を発生する。操作変数は、内燃機関の場合、例えば、当業者に既知のように、例えば絞り弁または噴射弁の適切な操作により内燃機関への給気量または燃料供給量を調節するように選択されてもよい。
【００１８】
第１の制御スイッチ２５が、加算要素２０の出力端を第２の制御スイッチ５０の第１の入力端１００と結合する切換位置に第１の制御スイッチ２５が存在する場合、これは、回転速度に対する第３の目標値が第１の目標値と第２の目標値との加算により形成されることを意味する。第１の操作装置１の操作が存在しないアイドル運転状態においては、回転速度に対する合成目標値は第２の目標値に対応する。第２の目標値は、少なくともエンジン回転速度に対する最小許容値に対応するが、例えば消費機器または付属機器が投入されているかどうかに応じてそれぞれ、この最小許容値よりも高くなる。このとき、このアイドル運転状態から第１の操作装置１が操作されたことにより、特性曲線１０の出力が０より大きい値に上昇した場合、特性曲線１０の出力は、この合成目標値を上昇させるように回転速度に対する合成目標値に直接作用し、制御装置５によりこの合成目標値に追従制御される。したがって、第１の操作装置１の操作は、第１の操作装置１の操作においてむだストロークが発生することなく直ちに変換される。これに対して、第１の制御スイッチ２５が、特性曲線１０の出力端を第２の制御スイッチ５０の第１の入力端１００と結合する切換位置に存在した場合、前のアイドル運転状態において最後に設定されたエンジン回転速度に対する第２の目標値が特性曲線１０の出力端において達成されるまで、操作装置１の操作により、エンジン回転速度に作用しないむだストロークが実行されるであろう。
【００１９】
このむだストロークは、アイドル運転状態において回転速度に対する第２の目標値が最小許容値に対応するときもまた発生する。
運転装置１５は、エンジンの制御装置５内において、例えばソフトウェアおよび／またはハードウェアにより実行可能である。第１の操作装置１、第２の操作装置４５および／または第３の設定手段３０は、運転装置１５の構成要素であってもよいが、運転装置１５の外部に配置されていてもよい。
【００２０】
図１の機能図に示す本発明による方法および本発明による装置により、第２の制御スイッチ５０の切換位置に応じてそれぞれ、回転速度に対する合成目標値として、場合によりそれぞれ最小値選択要素６０または最大値選択要素６５により制限されて、１つの同じ制御装置５により、第３の目標値または第２の目標値に制御される。この１つの同じ制御装置５は、例えば既に存在するエンジンのアイドル制御装置であってもよい。したがって、制御装置５の機能性は、制御装置５が、第１の操作装置１の操作の関数として設定された回転速度に対する第３の目標値に、場合により制限された後に制御されるように拡張される。
【００２１】
エンジン回転速度に対する第２の目標値により、第１の操作装置１の操作が第２の制御ユニット４０により検出されない運転状態において、エンジン回転速度が保証される。この場合、エンジン回転速度に対するこの第２の目標値は、第３の設定手段３０により、いずれの場合も決定された回転速度に対する最小許容値より大きいかまたは少なくとも等しく選択されなければならない。
【００２２】
第１の操作装置１の操作が存在するエンジンの少なくとも１つの第２の運転状態においては、負荷とは無関係に第１の操作装置１の操作度のみに基づいて、エンジン回転速度は回転速度に対する第３の目標値により制御される。これにより、制御装置５による回転速度制御は、アイドル回転速度範囲内においてのみならず、回転速度に対する最小許容値と、最大値設定メモリ７０内に記憶されている回転速度に対する最大許容値との間の可能な全回転速度範囲にわたり可能とされる。この場合、回転速度に対する最小許容値は、図１には示されていない最小値設定メモリ内または第３の設定手段３０内に記憶されていてもよい。したがって、第１の操作装置１の操作度に、エンジンの少なくとも１つの第２の運転状態において第３の目標値の形で希望エンジン回転速度が直接割り当てられ、且つ制御装置５を介してこの希望エンジン回転速度に制御される。好ましくないエンジンの失速を阻止するために、アイドル運転状態においてエラーが検出された場合に対してもまた第２の目標値の上昇が行われてもよい。
【００２３】
追加態様または代替態様として、第１の操作装置１の状態とは独立におよび第２の操作装置４５の状態とは独立に、第２の制御ユニット４０の状態が、決定可能な固有値の関数として、第２の制御スイッチ５０が常に第２の入力端１０５を最小値選択要素６０の第１の入力端と接続するように設定されてもよい。したがって、適用に応じて、第１の操作装置１による代替目標回転速度設定が完全且つ確実に非作動とされてもよい。
【００２４】
追加の第２の操作装置４５による第１の操作装置の状態の妥当性チェックは、第２の制御ユニット４０から取り出された機能内で行われてもよい。このとき、第２の制御ユニット４０は、取り出されたこの機能の出力の関数として第２の制御スイッチ５０を操作する。このようにして、第２の制御ユニット４０に一般に少なくとも１つの妥当性チェック機能の出力が供給されてもよく、妥当性チェック機能は、妥当性チェック情報を第２の制御ユニット４０に伝送する。この場合、第１の操作装置１の状態は、エンジンの他の運転変数、例えば空気量信号または負荷信号により当業者に既知のようにその妥当性がチェックされてもよい。特に、第２の制御ユニット４０に異なる妥当性チェック情報を有するこのような複数の妥当性チェック機能の出力が供給されるとき、妥当性チェックの信頼性が上昇可能である。第１の操作装置１の状態は、第２の制御ユニット４０に供給される全妥当性チェック情報がそれぞれ第１の操作装置１の状態が妥当であると示したとき、例えばこの場合に対してのみ妥当であると検出されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による方法および本発明による装置を説明するための機能図である。
【符号の説明】
【００２６】
１，４５    操作装置
５    制御装置
１０    特性曲線（設定手段）
１５    運転装置
２０    加算要素
２５，５０    制御スイッチ
３０    設定手段
３５，４０    制御ユニット
４５    操作装置
５５    固定値メモリ
６０    最小値選択要素
６５    最大値選択要素
７０    最大値設定メモリ
７５    設定手段
８０，８５    最小値選択要素の入力端
９０，９５    最大値選択要素の入力端
１００    制御スイッチの入力端
１０５    制御スイッチの入力端（固定値メモリの出力端）
【図１】
2006266260.tif 000003