(57)【要約】装置、特に内燃機関の少なくとも１つの制御パラメータ値を特性マップベースで取得する方法を提供する。特性マップ（４）内で装置の駆動パラメータに依存して、駆動パラメータ領域全体にわたって制御パラメータ値を送出する支点が定義され、特性マップの駆動パラメータのカバー範囲が複数の支点を有する第１の部分領域と第２の部分領域とに分割され、第１の部分領域の境界が超過されたときには制御パラメータ値はまず外挿により取得され、そののち第２の部分領域の支点へアクセスすることにより取得される。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
装置、例えば内燃機関の少なくとも１つの制御パラメータ値を特性マップベースで取得する方法において、
特性マップ（４）内で装置の駆動パラメータに依存して、駆動パラメータ領域全体にわたって制御パラメータ値を送出する支点を定義し、
特性マップの駆動パラメータのカバー範囲を複数の支点を有する第１の部分領域と第２の部分領域とに分割し、
第１の部分領域の境界が超過されたときには制御パラメータ値をまず外挿により取得し、そののち第２の部分領域の支点へアクセスすることにより取得する
ことを特徴とする制御パラメータ値を特性マップベースで取得する方法。
【請求項２】
第１の部分領域の最後の支点から所定の距離に達したとき、値を第２の部分領域の支点からの外挿により取得する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
各部分領域に装置の個別の駆動モードを割り当てる、請求項１または２記載の方法。
【請求項４】
燃料が燃焼室内へ噴射される内燃機関に対して、個別の駆動モードを作業サイクルごとの噴射回数によって区別する、請求項３記載の方法。
【請求項５】
特性マップは内燃機関の回転数および負荷に依存する噴射パラメータ値を含む、請求項４記載の方法。
【請求項６】
噴射パラメータ値は噴射量および／または噴射角を含む、請求項５記載の方法。
【請求項７】
所定の駆動状態に達したときに駆動モードを変更する、請求項３から６までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、装置、特に内燃機関の少なくとも１つの制御パラメータ値を特性マップベースで取得する方法に関する。特性マップにおいては、装置の駆動パラメータに依存して、駆動パラメータ領域全体にわたって制御パラメータ値を送出する支点が定義されている。
【０００２】
装置、特に内燃機関に対しては、以前から、制御パラメータを特性マップへ格納し、その時点の動作点に対する種々の入力量（例えば回転数、負荷、駆動温度、オイル温度）に依存して最適な制御パラメータ値を得ることが知られている。
【０００３】
複数の個別の駆動モードが設けられ、そのいずれかを選択することによって駆動される内燃機関では、ふつう駆動モードごとにそのモードに最適化された固有の特性マップが準備されている。駆動モードが変更されるとこれに対応する特性マップも切り換えられ、それ以降の駆動では切り換えられた特性マップへのアクセスが行われる。これは当該の駆動モードが続くかぎり続く。こうした駆動モード変更の例は、化学量論モードまたは種々のリーンバーンモードで走行するガソリン機関である。このような内燃機関では通常３つの駆動モード、すなわち化学量論噴射、均一噴射および層状給気噴射が知られている。
【０００４】
複数の駆動モードが存在する他の内燃機関はディーゼル機関である。ここでは燃料は高圧蓄積器から噴射される（コモンレール噴射システム）。作業サイクルごとに噴射燃料量をほぼ任意に個別噴射装置へ分割することができる。これについては予噴射、主噴射、後噴射が行われる。噴射過程をこのように構成することのフレキシビリティにより、この内燃機関ではそれぞれ作業サイクルごとに噴射量を噴射装置へ分割するきわめて多様な駆動モードが得られる。ただし各駆動モードに対して固有の特性マップを用意しなければならないので、駆動制御装置の必要メモリスペースはきわめて大きくなる。また内燃機関の制御構造を最新の内燃機関モデルへ適合化させるアプリケーションにも多数の特性マップが必要となり、コストは看過できないものとなる。
【０００５】
したがって本発明の課題は、冒頭に言及した形式の装置の少なくとも１つの制御パラメータ値を特性マップベースで取得する方法を提供し、複数の異なる駆動モードが設けられる場合にも必要メモリスペースをできるだけ小さくできるようにすることを目的とする。
【０００６】
この課題は、装置、例えば内燃機関の少なくとも１つの制御パラメータ値を特性マップベースで取得する方法において、特性マップ内で装置の駆動パラメータに依存して、駆動パラメータ領域全体にわたって制御パラメータ値を送出する支点を定義し、特性マップの駆動パラメータのカバー範囲を複数の支点を有する第１の部分領域と第２の部分領域とに分割し、第１の部分領域の境界が超過されたときには制御パラメータ値をまず外挿により取得し、そののち第２の部分領域の支点へアクセスすることにより取得して解決される。
【０００７】
本発明は、各駆動モードに対して固有の特性マップを設けるというこれまでのアプローチとは異なり、特性マップ内で複数の部分領域を使用する。１つの部分領域から次の部分領域への交番は従来技術の個々の特性マップ間の切り換えに相応するが、制御パラメータ値はつねに規則的に変化するわけではなく、ジャンプも起こるので、単純に１つの部分領域から次の部分領域へ切り換えることはできない。部分領域の境界で駆動が行われるとこうしたジャンプが生じる。これは装置の均一な制御の障害となる。
【０００８】
本発明では部分領域を超えて外挿を行うことによりヒステリシスが得られ、制御パラメータ値が部分領域の境界で不連続に移行するにもかかわらず、連続的かつ均一かつ障害のない装置の駆動が実現される。動作点が部分領域の境界上に長い時間にわたって存在していても問題ない。部分領域内の制御パラメータ値は通常のように支点を評価し場合により適切な補間を行うことによって取得される。
【０００９】
本発明は部分領域内の支点では通常の補間を行い、部分領域の境界の支点、すなわち他の部分領域に接する支点では、当該の支点をベースとして外挿を行う。外挿により部分領域間の移行は明確に区別され、特性マップを格納したメモリが最適に利用される。
【００１０】
２つの部分領域間の移行のために設けられているヒステリシスは、基本的には、部分領域に基づいて外挿を行うことによって達成される。装置の安定した駆動特性をもたらす特に大きなヒステリシスは、部分領域の交番後にもとりあえず１回は外挿を行うことにより得られる。したがって有利には、第１の部分領域の最後の支点からの所定の距離に達すると、値は第２の部分領域の支点からの外挿により取得される。
【００１１】
部分領域の数は基本的には自由に選択可能であり、当該分野の技術者は装置の駆動特性に相応にこれを選択することができる。内燃機関に対して特に有利には、各部分領域に１つずつ個別の駆動モードが割り当てられる。部分領域と駆動モードとが一義的に対応することにより、全ての駆動モードに対して唯一の特性マップを設けるだけで充分である。
【００１２】
特に有利には、本発明の方法は、燃料が直接に燃焼室へ噴射され、作業サイクルごとの噴射回数によって駆動モードが区別されるタイプの冒頭に言及した内燃機関において使用される。高圧蓄積器を有する直接噴射型の前述のディーゼル機関はこうした内燃機関の１つである。
【００１３】
燃料が直接に燃焼室へ噴射される直接噴射型の内燃機関では、燃料量が内燃機関の駆動制御の重要なパラメータとなる。その他の重要なパラメータは噴射時点である。したがって特に有利には、特性マップは内燃機関の回転数および負荷に依存して噴射パラメータ値（噴射量および／または噴射角）を有する。
【００１４】
前述のような特性マップの部分領域と内燃機関の駆動モードとの１：１の対応関係により、有利には、制御構造を内燃機関モデルに適合化するアプリケーションを特に簡単に実現することができる。このとき内燃機関を制御して、前述の所定の駆動状態、すなわち部分領域の境界に達したときに、同時に駆動モードの交番を行うことができる。少なくとも１つの制御パラメータ値を取得するために、つねにそのつどの駆動モードに対応する特性マップへのアクセスが行われる。
【００１５】
本発明を以下に図示の実施例に則して詳細に説明する。図１には高圧蓄積器および噴射装置を有するディーゼル機関の概略的なブロック図が示されている。図２〜図５には図１の内燃機関の所定のシリンダの作業サイクルにおける噴射特性の時間図が示されている。図６には図１の内燃機関の駆動中の特性マップの概略図が示されている。図７には図１の内燃機関で制御パラメータを取得する方法のフローチャートが示されている。図８には回転数一定の駆動フェーズにおける図６の特性マップの走査の例が示されている。図９には図８の走査で得られた制御パラメータ値が示されている。
【００１６】
図１には内燃機関１が概略的に示されている。ここには噴射装置２が設けられており、図示されていない線路およびインジェクタを介して燃料が直接に内燃機関１の燃焼室へ噴射される。噴射装置２は内燃機関１の燃焼室へ通じるインジェクタへ燃料を供給する高圧蓄積器を有している。噴射装置２のインジェクタは内燃機関１のクランクシャフトの回転位置からは独立に駆動されるので、高圧蓄積器から後方では噴射特性の自由な制御が実現される。
【００１７】
内燃機関１および噴射装置２は制御装置３によって制御され、詳細には図示されていない線路を介して当該の制御装置に接続されている。制御装置３は内燃機関の駆動を制御するための特性マップ４および制御コア５を有している。特性マップ４については後述するが、噴射時間の値が内燃機関の回転数および負荷の関数として格納されている。特性マップは複数の支点を有しており、この支点はそれぞれ負荷および回転数の所定の組み合わせに対する噴射量の値を送出する。
【００１８】
もちろん制御装置３は別の特性マップおよび制御素子も有しているが、本発明の制御パラメータ値を特性マップベースで取得する方法にはさほど関係がないので、以下の説明では立ち入らない。
【００１９】
制御装置３はインジェクタをアクティブにする持続時間に関して噴射装置を制御する。その際には前述したように作業サイクルごとに種々の噴射特性を調整することができる。内燃機関１の制御装置３は例えば図２〜図５に示されている噴射特性を実現できる。図２〜図５には噴射特性６として燃料量レートＭＦが時間ｔに関して示されている。
【００２０】
図２にはインジェクタが主噴射７のみを行う第１の駆動モードＭ１が示されている。主噴射７の燃料量８は燃料量レートＭＦを主噴射７の時間ｔにわたって積分することにより得られる。
【００２１】
図３には第２のモードＭ２が示されており、これは主噴射７に先行して予噴射９を行う点で第１のモードＭ１と異なっている。主噴射７では燃料量８が、予噴射９では燃料量１０が送出される。こうした予噴射は通常は燃焼を“ソフトに”進行させ、内燃機関１の動作ノイズを低減するために使用される。
【００２２】
さらなるノイズ低減は図４に示されている第３のモードＭ３によって達成される。ここでは予噴射９に先行して、さらに燃料量１２を燃焼室へ噴射する予噴射１１が付加的に行われている。それ以外の点では第３のモードＭ３は第２のモードＭ２に相応する。
【００２３】
高圧蓄積器から燃料を供給される噴射装置の大きなフレキシビリティは図５の第４のモードＭ４によって得られる。このモードでは燃料量８を燃焼室へ送出する主噴射７、燃料量１０を燃焼室へ送出する予噴射９のほか、主噴射７に続いて燃料量１４を送出する後噴射１３が行われる。後噴射を行うことにより低い回転数でのトルクの上昇が達成される。
【００２４】
内燃機関１の駆動中、図示の各モードＭ１〜Ｍ４のうちいずれか１つがつねに行われている。したがって制御装置３は適切なモード切り換えのために制御コア５から特性マップ４へアクセスし、内燃機関１がつねに各モードＭ１〜Ｍ４のうち最も有利なモードで動作するように制御する。このとき制御コア５はモードを選択するため、または主噴射７の燃料量８を求めるために特性マップ４へアクセスする。このことは図６に概略的に示されている。
【００２５】
図６には回転数ＮおよびトルクＴＱＩに関して展開された特性マップ４のベースが示されている。特性マップ４のハッチング領域には燃料量８のそのつどの値を送出する支点が存在している。特性マップ４を３次元で解釈する際には、支点はこの図の平面に対して垂直方向に延在するベクトルとなり、その長さが燃料量８を表すことになる。図６には示されていない支点は特性マップ４のハッチング領域全体にわたって分布している。分布状態は通常は均等であるが、そうでなくてもよい。所定の駆動領域、特に低い回転数において、高い支点密度を設けることもできる。
【００２６】
特性マップ４は４つの部分領域Ｔ１〜Ｔ４を有しており、これらはそれぞれ駆動モードＭ１〜Ｍ４に対応する。図６では各部分領域はハッチングによって区別されている。各部分領域は移行領域１５〜１８で相互に区切られている。すなわち移行領域１５でモードＭ２，Ｍ３に対応する部分領域Ｔ２，Ｔ３が分離されており、移行領域１６でモードＭ２，Ｍ４に対応する部分領域Ｔ２，Ｔ４が分離されており、移行領域１７でモードＭ３，Ｍ４に対応する部分領域Ｔ３，Ｔ４が分離されており、移行領域１８でモードＭ１，Ｍ２に対応する部分領域Ｔ１，Ｔ２が分離されている。黒い太線で示されている移行領域１５〜１８には支点は存在しない。
【００２７】
内燃機関１の駆動中は移行領域１５〜１８のいずれかの近傍または周囲でも均一な内燃機関１の動作が達成されるようにするために、移行領域１５〜１８ではヒステリシスが用いられる。これについて図７のフローチャートに則して説明する。
【００２８】
まずステップＳ０で内燃機関が定義された部分領域すなわち所定のモード（例えば第３の部分領域Ｔ３および第３の駆動モードＭ３）で始動される。ステップＳ１で燃料量８の値が部分領域の内部での支点の補間により取得される。補間とは、ここでは回転数ＮおよびトルクＴＱＩが正確に１つの支点に存在する場合に当該の支点から送出された燃料量８の値が正確に使用されることであると解されたい。内燃機関は駆動モードＭ３で駆動されるので、２回の予噴射９，１１が行われ、主噴射７は特性マップ４の第３の部分領域Ｔ３から送出される燃料量が燃料量８となるまで続く。
【００２９】
燃料量８の値が取得された後、ステップＳ２で動作点が移行領域に存在するか否かが問い合わされる。この問い合わせは、内燃機関の駆動ダイナミクスがその時点での動作点を超えて回転数ＮおよびトルクＴＱＩの展開を示す方向にその時点でアクティブとなっているモードの部分領域の別の支点が存在するか否かを検査することにより行われる。支点が存在しない場合には移行領域で駆動が行われていることになる。そこが移行領域ではなかった場合（応答がノーであった場合）には、プロセスはステップＳ１へ戻る。
【００３０】
これに対してそこが移行領域であった場合（応答がイエスであった場合）にはステップＳ３へ進行し、第３の部分領域Ｔ３の支点へのアクセスにより外挿が行われ、主噴射７の燃料量８の値が取得される。
【００３１】
外挿の後、ステップＳ４でヒステリシス距離Ｈが所定の閾値ＳＷを上回っているか否かが問い合わされる。ここではその時点でアクティブな駆動モードに対応する部分領域の最後の支点からの距離が所定の閾値ＳＷを上回っているか否か、つまり移行領域での駆動がまだ行われているか否かが検査される。行われていない場合（応答がノーであった場合）には、プロセスは第２のステップＳ２へ戻る。
【００３２】
ヒステリシス距離Ｈが閾値ＳＷを上回っていた場合、すなわちその時点でアクティブなモードの部分領域の最も近い支点からの所定の最小距離が超過されていた場合（応答がイエスであった場合）には、プロセスはステップＳ５へ進行し、駆動モードの交番が行われる。ここでは回転数ＮおよびトルクＴＱＩに関連して最も近い支点を有するモードが選択される。ヒステリシス距離Ｈの閾値が超過されることにより、当該の問い合わせによる導入すべき駆動モードの決定について、一義的な結果が得られる。
【００３３】
ステップＳ５で駆動モードひいてはこれに対応する部分領域が選択された後、プロセスは再びステップＳ１へ戻り、特性マップ４の新たな部分領域において補間により燃料量８が求められる。補間が不可能な場合にはステップＳ３で前述のプロセスと同様に外挿を行ってもよい。
【００３４】
ヒステリシス距離Ｈの閾値ＳＷを選択することにより、いずれの場合にも新たな部分領域の支点がそれまでの部分領域の支点よりも近くに位置することが保証される。
【００３５】
図８、図９には図７に則して説明したプロセスフローの詳細が示されている。図８は図６の特性マップ４の一部であり、一定の回転数のもとでの２つの駆動モードの交番の走査を示している。図９の曲線は燃料量８をトルクＴＱＩの関数として示している。
【００３６】
図８には動作点Ｂ１〜Ｂ９が示されており、これらに図９のデータポイントＤ１，Ｄ２，Ｅ３ａ，Ｅ３ｂ，Ｄ４，Ｄ５，Ｄ６，Ｅ７ａ，Ｅ７ｂ，Ｄ８，Ｄ９が対応する。Ｄで表されているデータポイントは特性マップ４またはその部分領域からの補間によって取得された値であり、Ｅで表されているデータポイントは外挿によって取得された値である。
【００３７】
内燃機関１は図８，図９に示されているフローにおいて、動作点Ｂ１ではじめて駆動される。わかりやすくするために以下では一定の回転数からの動作点の変更を説明する。トルクＴＱＩが上昇したり、高いトルクが要求されたりすることにより、内燃機関は動作点Ｂ１と同様に第３のモードＭ３内に存在する動作点Ｂ２へ達するので、第３の部分領域Ｔ３がアクセスされる。動作点Ｂ２に対して特性マップ４の第３の部分領域Ｔ３からデータポイントＤ２が補間により取得される。
【００３８】
さらなるトルク上昇に基づいて、内燃機関は移行領域１５に位置する動作点Ｂ３に達する。このときステップＳ２での問い合わせからはイエスの結果が導出される。燃料量８は外挿により取得され、外挿されたデータポイントＥ３ａが図９のように生じる。さらにトルクＴＱＩが上昇すると、ヒステリシス距離Ｈが閾値ＳＷを上回り、モード変更１９が行われ、内燃機関は続いて駆動モードＭ２で動作する。付加的な予噴射１１はもはや行われなくなる。
【００３９】
駆動モードＭ２では燃料量８の値が特性マップの部分領域Ｔ２の値へのアクセスから外挿によって取得され、外挿されたデータポイントＥ３ｂが駆動モードＭ２での燃料量８の値を送出する。トルクはさらに上昇し、内燃機関は動作点Ｂ４へ至る。ここでは場合に応じて補間により読み出されたデータポイントＤ４が主噴射７の燃料量８の値を表す。
【００４０】
さらに回転数が上昇すると内燃機関は駆動モードＭ２の動作点Ｂ５，Ｂ６へ達する。これらの動作点は読み出されたデータポイントＤ５，Ｄ６に対応する。トルクＴＱＩがさらに上昇すると、動作点Ｂ７は移行領域１６にかかる。ここでは移行領域１５について説明したのと同様のことが当てはまる。すなわち燃料量８の次の値はデータポイントＥ７ａへの外挿により取得される。ここで外挿のために駆動モードＭ２に対応する部分領域Ｔ２の支点が使用される。
【００４１】
ヒステリシス距離が閾値を上回った時点で（ステップＳ４の問い合わせの応答がイエスだった場合）モードの変更２０が行われる。内燃機関はモードＭ４で駆動され、付加的な後噴射１３が行われる。この駆動モードに相当する主噴射７の燃料量８は部分領域Ｔ４からの外挿により取得され、外挿されたデータポイントＥ７ｂが生じる。さらにトルクが上昇すると内燃機関は動作点Ｂ８，Ｂ９へ達し、燃料量８の値はデータポイントＤ８，Ｄ９によって取得される。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ディーゼル機関の概略的なブロック図である。
【図２】図１の内燃機関のシリンダの噴射特性の時間図である。
【図３】図１の内燃機関のシリンダの噴射特性の時間図である。
【図４】図１の内燃機関のシリンダの噴射特性の時間図である。
【図５】図１の内燃機関のシリンダの噴射特性の時間図である。
【図６】図１の内燃機関の駆動中の特性マップの概略図である。
【図７】制御パラメータを取得する方法のフローチャートである。
【図８】回転数一定の駆動フェーズにおける図６の特性マップの走査の例を示す図である。
【図９】図８の走査で得られた制御パラメータ値を示す図である。
【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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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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2005539174.tif 000015
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