(57)【要約】【課題】排気系の触媒または他の構成要素の損傷を回避するために、内燃機関または車両の運転変数の制限機能を最適化する内燃機関の制御方法および装置を提供する。【解決手段】内燃機関または車両の運転変数（Ｎｍｏｔ）が測定され、この運転変数が所定の限界値（Ｎｇｒｅｎｚ）に制限され、この制限が、内燃機関への空気供給量の調節により行われる、車両の内燃機関の制御方法において、運転変数（Ｎｍｏｔ）を限界値（Ｎｇｒｅｎｚ）に制限するために、最初に空気供給量の調節（３６）が行われ、次に点火角の調節（４０）が行われる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関または車両の運転変数が測定され、この運転変数が所定の限界値に制限され、この制限が、内燃機関への空気供給量の調節により行われる、車両の内燃機関の制御方法において、
運転変数を限界値に制限するために、最初に空気供給量の調節が行われ、次に点火角調節が行われること、
を特徴とする車両内燃機関の制御方法。
【請求項２】
限界値と運転変数との間の偏差が小さいときに、点火角係合が行われることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
限界値と運転変数との間の偏差の関数として出力信号が発生され、この場合、この出力信号が小さいときに点火角の調節が開始されることを特徴とする請求項１または２に記載の制御方法。
【請求項４】
運転変数およびその勾配の関数として修正運転変数が形成され、修正運転変数が限界値と比較されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の制御方法。
【請求項５】
運転変数が、エンジン回転速度、修正回転速度、エンジン・トルク、または車両速度であ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制御方法。
【請求項６】
限界値と運転変数との間の偏差の関数として、積分手段により第１の制御変数が、比例増幅手段により第２の制御変数が形成され、これら２つの制御変数が、内燃機関トルクを調節するための合成制御変数を形成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制御方法。
【請求項７】
制限手段が内燃機関のトルクに対する目標値を決定し、且つこの目標値および前記トルクに対するその他の目標変数から、内燃機関を制御するための合成目標変数が形成され、合成目標変数が、空気供給量の調節、場合により燃料供給量の調節により、および許容されたときに、点火角の調節により達成されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の制御方法。
【請求項８】
運転変数に対する大きさを測定し、この運転変数を所定の限界値と比較し、且つこの比較の関数として、運転変数を限界値に制限するように内燃機関を制御する制御ユニットを備えた、車両の内燃機関の制御装置において、
最初に内燃機関への空気供給量の調節のみが行われ、次に点火角の調節が開始されること、
を特徴とする車両の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
コンピュータ上で実行されるとき、請求項１ないし７のいずれかに記載の任意の各々の全てのステップを実行するためのプログラム・コード手段を有するコンピュータ・プログラム。
【請求項１０】
コンピュータ上で実行されるとき、請求項１ないし７のいずれかに記載の任意の各々の全てのステップを実行するための、コンピュータが読取り可能なデータ媒体上に記憶されているプログラム・コード手段を有するコンピュータ・プログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の内燃機関の制御方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の制御に関連して、しばしば、例えば内燃機関または構成要素の保護、または車両走行動力の制限等のために、少なくとも１つの運転変数が所定の最大値に制限される。この例は、回転速度制限、トルク制限、または走行速度制限である。一般に、限界値のできるだけ正確な保持、並びにオーバシュートのない、運転変数の限界値への快適な制御が求められる。この例は、内燃機関の最大回転速度制限に対してドイツ特許公開第１９５０６０８２号から既知であり、この場合、限界値を超える回転速度のオーバシュートを回避するために、絞り弁角が、限界値以下のあるスタート時から開始されて、ステップ状に低減される。
【０００３】
回転速度制限の他の形態が、ドイツ特許公開第３３１９０２５号に開示されている。ここでは、回転速度を限界値に制限するために、限界値を超えたとき、点火角が調節され、および／または、空気／燃料混合物が噴射時間の対応の適合によりリーン化される。
【０００４】
例えば、絞り弁による空気供給量の調節による制限の形態は、ある適用においては、制御対象の不感時間に基づき、および／またはトルクの急激な除去に基づいて、特に運転変数を限界値に制御させるときに振動傾向に導く。制限操作変数として点火角調節を利用した場合、点火角が遅れ方向にシフトされるために排気ガスはきわめて高温となるので、場合により、排気系の範囲内の触媒および／または他の構成要素を損傷させることがある。したがって、制限機能の最適化の要求が存在する。
〔発明の利点〕
上記のような目的の競合は、最初に、例えば限界値またはこれから導かれた値に到達したとき、空気供給量への係合が行われ、この間においては点火角の調節は開始されていないことにより回避される。制限されるべき運転変数が限界値に近づいた場合、制限されるべき運転変数の限界値への急速且つ振動のない制御のために点火角の調節が開始される。これにより、点火角の調節の作動範囲が減少するために、排気ガスはもはや高温とはならず、他方で十分な動特性は存在していることが達成される。
【０００５】
触媒および／または他の構成要素に対する損傷の危険が低減されることは有利である。
さらに、それに続く点火角の調節により限界値への緩やかな制御が可能となるので、開示された方法により乗り心地に影響がないことが有利である。この場合、制御対象の不感時間に基づく、ないしはトルクが急激に除去されることによる振動傾向は著しく低減されているということが特に有利である。
【０００６】
その他の利点が実施態様の以下の説明ないし従属請求項から明らかである。
以下に本発明を図面に示されている実施態様により詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１は、入力回路１２、マイクロコンピュータ１４、および出力回路１６からなる制御ユニット１０の全体図を示す。これらの構成要素は、バス系統１８により相互に結合される。ここで、制御ユニット１０は、内燃機関を制御するための電子式エンジン制御装置を示し、この場合、当業者に既知のエンジン制御機能が使用される。以下に記載の内燃機関ないし車両の運転変数の制限方法に関して、制御ユニット１０に、ここでは入力回路１２に、入力ライン２０を介して測定装置２２から、制限されるべき運転変数が供給され、以下に記載の実施態様においては、エンジン回転速度Ｎｍｏｔを表わす信号が供給される。
【０００８】
実際に記述されていない他の入力ライン２４−２８を介して、内燃機関および／または車両の他の運転変数が、測定装置３０−３４から制御ユニット１０に供給される。これらの運転変数は、内燃機関を制御するための制御ユニット１０により実行される機能に対して必要な運転変数、例えば加速ペダル位置、エンジン温度、排気ガス組成、供給空気質量、吸気管圧力等である。
【０００９】
出力回路１６を介して、内燃機関の出力パラメータを調節するための操作変数が制御ユニット１０から出力される。内燃機関の実施態様においては、内燃機関の出力パラメータは、主として、空気供給量、点火角位置、および燃料供給量である。図１に、これが、空気供給量を制御するための出力ライン３６、燃料供給量を制御するための出力ライン３８、および点火角を制御するための出力ライン４０により記号で示されている。
【００１０】
以下に記載の内燃機関および／または車両の運転変数の制限方法は、マイクロコンピュータ１４内においてプログラムとして実行され、プログラムは、入力変数の関数として、運転変数を制限するように内燃機関を制御するための出力変数を決定する。このような運転変数の制限プログラムは、本発明の独立の対象を示す。以下においては、回転速度制限に基づく制限方法が示される。しかしながら、記載の方法は、他の運転変数を有する他の実施態様において、例えば走行速度制限、トルク制限等と組み合わせて使用される。この場合、冒頭記載の利点は、回転速度制限においてと同様に達成される。
【００１１】
制限機能のほかに、制御ユニットは、同様にマイクロコンピュータのプログラムにより、その他のエンジン制御機能をも実行する。即ち、例えば内燃機関のトルクは、加速ペダル位置およびその他の運転変数の関数として、操作変数の適合のもとに調節される。
【００１２】
回転速度を制限するために、エンジン回転速度またはエンジン回転速度から導かれた変数（例えば、いわゆる修正回転速度）が最大回転速度と比較される。この場合、修正回転速度は、修正回転速度が最大回転速度を超えたとき、実際回転速度が間もなく最大回転速度を超えることが想定可能なように、測定エンジン回転速度およびその勾配から導かれる。即ち、制限されるべき実際変数が最大値を超えた場合、制限器の増幅器を介して空気供給量への係合が行われ、特に絞り弁が閉じられる。この過程の間は、点火角係合は行われない。制限されるべき変数（エンジン回転速度または修正回転速度）が最大回転速度に到達するか、ないしはそれを超えた場合、好ましい実施態様においては、個々のシリンダへの噴射が遮断される。空気供給量を調節するための操作信号を形成する変数が所定のしきい値より小さくなるか、および／または限界値と実際回転速度との間の差が所定の帯域内にある場合、点火角係合が開始され、また点火角調節による、したがって高い精度および動特性による回転速度の限界値への制御が行われる。この実施態様においては、噴射の遮断は行われなくてもよい。
【００１３】
実施態様に応じてそれぞれ、上記の制限過程を開始させるために、最大回転速度限界値が修正回転速度値と比較されるか、または最大回転速度値から導かれた回転速度限界値が実際エンジン回転速度と比較される。いずれの場合も、この方法を選択することにより、排気ガスの加熱および／または制御における振動が効果的に回避される。
【００１４】
上記のように、好ましい実施態様においては、制限機能がマイクロコンピュータ１４のプログラムとして実行される。このプログラムが図２に系統図により示される。ここで、図２に示されている系統図の個々の要素は、プログラム部分またはプログラム・ステップを示し、一方、結合ラインは情報の流れを示している。
【００１５】
図２に示した系統図は、エンジン回転速度を制限するための好ましい実施態様を示す。他の実施態様においては、制限は、同様に、トルク、車両速度等を制限するために使用される。
【００１６】
最初に、所定の、またはドライバにより調節可能な回転速度限界値Ｎｇｒｅｎｚが、ブロック１００において設定される。回転速度限界値Ｎｇｒｅｎｚは結合位置１０２に供給され、結合位置１０２において、この限界値が修正回転速度Ｎｐｒａｅｄと比較される。ここで、修正回転速度は、ブロック１０４において、エンジン回転速度Ｎｍｏｔの関数として決定される。一実施態様は、エンジン回転速度を、エンジン回転速度の勾配から導かれた係数だけ増大するように構成されている。結合位置１０２において決定された、限界値回転速度と修正回転速度との間の偏差Δが、積分手段１０６、比較手段１０８並びに増幅手段１１０に供給される。積分定数Ｉは、メモリ１１２から積分手段１００に供給される。この場合、積分定数は固定設定されるかまたは運転変数の関数である。積分定数は、例えば回転速度または回転速度偏差の関数であり、この場合、回転速度偏差がより小さくなるとき、または回転速度がより高くなるとき、より大きな定数が設定されている。それに対応して、比例係数Ｐがブロック１１４において決定され且つ増幅手段１１０に供給される。この場合もまた、係数は固定設定されているか、または運転変数の関数であり、例えば、回転速度の関数であるかまたは回転速度偏差の関数である。
【００１７】
回転速度偏差Δまたは積分定数の関数として、積分手段は出力信号を形成し、出力信号は結合位置１１６に供給される。それに対応して、増幅手段１１０は、回転速度偏差Δおよび比例定数Ｐから出力信号を形成し、出力信号は結合位置１１６に供給される。両方の出力信号は相互に結合され、特に加算され、およびトルク制御に対する出力信号として出力される。したがって、修正回転速度が限界回転速度Ｎｇｒｅｎｚを超えたとき、即ち偏差Δが負のとき、修正回転速度を限界回転速度に制御するために、増幅手段１１０内の比例増幅によりトルクの復帰が行われる。図２により形成された出力信号は、好ましくは最小値選択の範囲内で、ドライバの希望の関数としての目標値またはトルクを調節するための他の目標値の代わりに伝送される。回転速度制御のこの過程において、点火角係合は禁止されている。即ち、出力信号により設定されたトルクの形成は、空気供給量、場合により燃料供給量の制御を介してのみ行われ、点火角調節によっては行われない。
【００１８】
信号ｚｗｆｒｅｉを介して点火角係合を開始させるために、回転速度偏差は、比較手段１０８において限界値ａおよび／またはｂと比較される。回転速度偏差が所定の値ａおよびｂの間の帯域内、または他の形態においては上限値以下または下限値以上に存在する場合、対応する信号がＡＮＤ結合１１８に供給される。さらに、比例増幅手段１１０の出力信号が、比較手段１２０においてしきい値Ｓと比較される。出力信号がこのしきい値を下回っている場合、即ちそれがしきい値より小さい場合、ないしは負の値がしきい値より大きい場合、対応する信号がＡＮＤ結合に出力される。この場合、信号ｚｗｆｒｅｉが形成され、したがって、回転速度偏差が所定の帯域内にあり且つ比例増幅手段の出力信号が所定のしきい値より小さいとき、点火角係合が開始される。他の適用においては、点火角係合を開始させるための上記の基準の１つのみが検査される。このとき、他方の基準はなくてもよい。
【００１９】
上記の方法は、修正回転速度と限界値との比較に基づいて作動する。他の実施態様においては、修正回転速度の代わりに、実際測定エンジン回転速度が使用され、この場合、限界回転速度は実際限界回転速度ではなく、これから導かれた、例えば冒頭記載の従来技術のように、例えば回転速度および回転速度勾配の関数として導かれた変数である。
【００２０】
これに関して、点火角調節を開始することは、増幅手段１１０および積分手段１０６の合成出力信号に対応する目標トルク値が、空気供給量の調節、場合により燃料供給量の調節を介してのみならず、点火角の調節を介してもまた変換されることを意味する。
【００２１】
上記の方法を、図３の時間線図により詳細に説明する。ここで、図３ａはエンジン回転速度Ｎｍｏｔ並びに修正回転速度Ｎｐｒａｅｄの時間線図を示し、図３ｂは絞り弁位置αの線図を示し、および図３ｃは点火角ｚｗの時間線図を示す。
【００２２】
図３ａは、限界値Ｎｇｒｅｎｚの方向に上昇するエンジン回転速度の状況を示す。ここで、修正回転速度Ｎｐｒａｅｄが破線で、実際エンジン回転速度Ｎｍｏｔが実線で示されている。この場合、修正回転速度は、エンジン回転速度から、その勾配を考慮して導かれている。時点ｔ１において修正回転速度Ｎｐｒａｅｄが限界値Ｎｇｒｅｎｚを超え、即ち制御ユニットが限界回転速度と修正回転速度との間に負の偏差を検出したとする。これにより、図３ｂに示すように、時点ｔ１以降において、絞り弁位置αのステップ状低減が行われる。それに対応して、回転速度上昇が減速され、これにより、勾配が低下するために、修正回転速度の上昇の減速がさらに大きくなる。時点ｔ１においては、図３ｃが示すように、点火角調節は行われない。時点ｔ２において、修正回転速度Ｎｐｒａｅｄと限界回転速度Ｎｇｒｅｎｚとの間の偏差が所定の範囲内に入ったとする。さらに、図３ｂに示すように、時点ｔ２において、制限制御装置の比例部分が所定の限界値より小さくなったので、時点ｔ２以降において、点火角調節の開始および比較的小さい残存回転速度偏差の解消が、図３ｃに示されているように、点火角を遅らせることにより行われる。
【００２３】
上記のように、記載の方法は、回転速度制限との組み合わせにおいてのみならず、他の運転変数との組み合わせにおいても、運転変数の制限のために、例えばトルクの制限、車両走行速度の制限等のために行われる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】図１は、内燃機関を制御するための制御ユニットの全体図を示す。
【図２】図２には、系統図により、選択された内燃機関の運転変数を制限するための好ましい方法が、回転速度の例で示されている。
【図３】図３には、時間線図により制限作用が示されている。
【図３】
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【国際公開パンフレット】
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【手続補正書】
【提出日】平成15年10月9日(2003.10.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関または車両の運転変数（Ｎｍｏｔ）が測定され、運転変数（Ｎｍｏｔ）が所定の限界値（Ｎｇｒｅｎｚ）に制限され、この制限が、内燃機関への空気供給量の調節により行われる、車両の内燃機関の制御方法において、
運転変数（Ｎｍｏｔ）を限界値（Ｎｇｒｅｎｚ）に制限するために、最初に空気供給量の調節（３６）が行われ、次に点火角の調節（４０）が行われること、
限界値（Ｎｇｒｅｎｚ）と運転変数（Ｎｍｏｔ）との間の偏差の絶対値が上方（ａ、ｂ）に制限され、および／または限界値（Ｎｇｒｅｎｚ）と運転変数（Ｎｍｏｔ）との間の偏差の関数として比例増幅器（１１０）により形成される、内燃機関トルクを調節するための第２の制御変数の絶対値が所定のしきい値（Ｓ）を下回ったとき、点火角の調節（４０）が開始されること、
を特徴とする車両の内燃機関の制御方法。
【請求項２】
運転変数（Ｎｍｏｔ）およびその勾配の関数として、修正運転変数（Ｎｐｒａｅｄ）が形成され、修正運転変数（Ｎｐｒａｅｄ）が限界値（Ｎｇｒｅｎｚ）と比較されることを特徴とする請求項１に記載の制御方法。
【請求項３】
前記運転変数が、エンジン回転速度、修正回転速度、エンジン・トルク、または車両速度であることを特徴とする請求項１または２に記載の制御方法。
【請求項４】
限界値（Ｎｇｒｅｎｚ）と運転変数（Ｎｍｏｔ、Ｎｐｒａｅｄ）との間の偏差の関数として、積分手段（１０６）により第１の制御変数が、比例増幅手段（１１０）により第２の制御変数が形成され、これら２つの制御変数が、内燃機関のトルクを調節するための合成制御変数を形成することを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の制御方法。
【請求項５】
制限手段が内燃機関のトルクに対する目標値を決定し、且つこの目標値およびトルクに対するその他の目標変数から、内燃機関を制御するための合成目標値が形成され、合成目標値が、空気供給量の調節（３６）、場合により燃料供給量の調節（３８）により、および許容されたときに、点火角の調節（４０）により達成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制御方法。
【請求項６】
運転変数（Ｎｍｏｔ）に対する大きさを測定し、運転変数（Ｎｍｏｔ）を所定の限界値（Ｎｇｒｅｎｚ）と比較し、且つこの比較の関数として、運転変数（Ｎｍｏｔ）を限界値（Ｎｇｒｅｎｚ）に制限するように内燃機関を制御する制御ユニット（１０）を備えた、車両の内燃機関の制御装置において、
最初に内燃機関への空気供給量の調節（３６）のみが行われ、次に点火角の調節（４０）が開始され、この場合、限界値（Ｎｇｒｅｎｚ）と運転変数（Ｎｍｏｔ）との間の偏差の絶対値が上方（ａ、ｂ）に制限され、および／または限界値（Ｎｇｒｅｎｚ）と運転変数（Ｎｍｏｔ）との間の偏差の関数として比例増幅手段（１１０）により形成される、内燃機関のトルクを調節するための第２の制御変数の絶対値が所定のしきい値（Ｓ）を下回ったとき、点火角の調節（４０）が開始されることを特徴とする車両の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
コンピュータ上で実行されるとき、請求項１ないし５のいずれかに記載の制御方法の任意の各々の全てのステップを実行するためのプログラム・コード手段を有するコンピュータ・プログラム。
【請求項８】
コンピュータ上で実行されるとき、請求項１ないし５のいずれかに記載の制御方法の任意の各々の全てのステップを実行するための、コンピュータが読取り可能なデータ媒体上に記憶されているプログラム・コード手段を有するコンピュータ・プログラム製品。
【国際調査報告】
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