(57)【要約】【課題】  内燃機関によりアシストされかじ取り装置の負荷要求の動的補償を可能にする車両内燃機関の運転方法および装置を提供する。【解決手段】  内燃機関（１）によりアシストされるかじ取り装置（５）の負荷要求の動的補償を可能にする車両の内燃機関（１）の運転方法および装置において、かじ取り過程の関数として、内燃機関（１）により出力されるべき出力変数を適合させるための余裕信号が形成される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（１）によりアシストされるかじ取り装置（５）を備えた車両の内燃機関（１）の運転方法において、
かじ取り過程の関数として、内燃機関（１）により出力されるべき出力変数を適合させるための余裕信号が形成されること、
を特徴とする内燃機関の運転方法。
【請求項２】
内燃機関（１）の前記出力変数としてトルクが選択され、且つ前記余裕信号としてトルク余裕が選択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】
前記余裕信号が、かじ取り角加速度の関数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】
前記かじ取り角加速度の増加と共に、前記余裕信号により増加された余裕が形成されることを特徴とする請求項３に記載の運転方法。
【請求項５】
前記余裕信号が、かじ取り角の関数として形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運転方法。
【請求項６】
前記余裕信号が、フル・ストッパに到達する手前の設定かじ取り角において解除され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】
前記余裕信号は、かじ取り角が低減するときに解除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運転方法。
【請求項８】
前記余裕信号の関数として、内燃機関（１）の燃焼室に供給される空気量が適合されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の運転方法。
【請求項９】
前記余裕信号の関数として、内燃機関（１）の燃焼室に供給される燃料量が適合されることを特徴とする請求項１ないし８のいずれかに記載の運転方法。
【請求項１０】
内燃機関（１）によりアシストされるかじ取り装置（５）を備えた車両の内燃機関（１）の運転装置（１０）において、
内燃機関（１）により出力されるべき出力変数を適合させるために、かじ取り過程の関数として余裕信号を形成するための手段（１５）が設けられていること、
を特徴とする内燃機関の運転装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関によりアシストされるかじ取り装置を備えた車両の内燃機関の運転方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関がサーボモータを運転するためのトルクを利用可能に提供することによって車両内燃機関によりアシストされる、サーボステアリングの形式のかじ取り装置が既知である。
【０００３】
さらに、エンジンないし内燃機関の制御システムに、例えば空調装置またはサーボステアリングのような機械駆動補助装置からのそれぞれの実際トルク要求を評価するモデルが記憶されていることが既知である。加速ペダルを介して設定されたドライバの希望トルクの関数として形成された車両駆動トルクが低減されることなく補助装置のトルク要求を満たすために、このように決定された補助装置のトルク要求を用いて、空気供給系内の追加フレッシュ・エアの供給ないし燃料量供給系内の追加燃料の供給を適合させることができる。言い換えると、加速ペダル位置が変わらない場合に、車両駆動トルクを一定に保持することができる。
【０００４】
急激な正の負荷変化がある場合、必要な動特性における必要なトルクを発生可能なように、内燃機関の燃焼室内において燃焼のために必要な対応の酸素量ないし対応の燃料量が燃焼室内において利用可能でなければならない。内燃機関のエンジンが効率最適化運転または排気ガス最適化運転の状態にある場合、空気系ないし燃料系内において使用されている構成要素の慣性のために、燃焼室内における酸素成分ないし燃料成分の急上昇は可能ではない。したがって、燃焼室内における空気比ないし燃料比の予測適合を可能にする、トルク余裕の形式のいわゆる余裕信号が早期に形成される。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の課題は、内燃機関によりアシストされるかじ取り装置の負荷要求の動的補償を可能にする車両の内燃機関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】
【０００６】
本発明によれば、内燃機関によりアシストされるかじ取り装置を備えた車両の内燃機関の運転方法において、かじ取り過程の関数として、内燃機関により出力されるべき出力変数を適合させるための余裕信号が形成される。
【０００７】
また、本発明によれば、内燃機関によりアシストされるかじ取り装置を備えた車両の内燃機関の運転装置において、内燃機関により出力されるべき出力変数を適合させるために、かじ取り過程の関数として余裕信号を形成するための手段が設けられている。
【発明の効果】
【０００８】
上述のように、本発明による方法および本発明による装置は、従来技術に比較して、かじ取り過程の関数として、内燃機関により出力されるべき出力変数を適合させるための余裕信号が形成されるという利点を有している。このようにして、かじ取り装置による急激な正の負荷要求変化がある場合に対しても、一定の加速ペダル位置において一定の駆動トルクを発生するために必要な余裕を形成することができる。即ち、このようにして乗り心地が向上される。
【０００９】
本発明の方法は更に、有利な改良および改善が可能である。
余裕信号がかじ取り角加速度の関数として形成されるとき、それは特に有利である。このようにして、かじ取り装置の負荷要求変化の動特性を余裕信号の形成のために簡単且つ正確に考慮することができる。
【００１０】
この場合、かじ取り角加速度の増加と共に余裕信号により増加された余裕が形成されるとき、それは有利である。このようにして、増加したかじ取り角加速度の条件下で動的に上昇されたかじ取り装置の負荷要求を、適切な余裕により考慮することができる。
【００１１】
余裕信号がかじ取り角の関数として形成されるとき、他の利点が得られる。このようにして、かじ取り装置による負荷要求の動的変化とかじ取り装置の位置との関数関係が余裕の形成において考慮されるので、余裕をより正確にかじ取り装置による負荷要求の動的変化に適合させることができ且つ乗り心地がさらに向上される。
【００１２】
余裕信号がフル・ストッパに到達する手前の設定かじ取り角において解除されるとき、他の利点が得られる。このようにしてフル・ストッパに到達する直前に内燃機関に対するかじ取り装置の負荷要求の全補償が既に再び静的に行われるので、余裕信号を介しての動的補償は必要ではないことが考慮される。
【００１３】
余裕信号はかじ取り角が低減するときに解除されると、それは同様に有利である。かじ取り装置の負荷変化が低減されるこの場合においても、余裕は必要ではないからである。
本発明の一実施例が図面に示され且つ以下にこれを詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
図１において、参照符号１は車両の内燃機関を表わす。内燃機関１はエンジン２０を含む。エンジン２０は、例えばオットー・サイクル・エンジンとしてまたはディーゼル・エンジンとして形成されていてもよい。以下においては、例として、エンジン２０は、オットー・サイクル・エンジンとして形成されているものと仮定する。エンジン２０に、給気系２５を介してフレッシュ・エアが供給される。給気系２５内におけるフレッシュ・エアの流れ方向が矢印により表わされている。この場合、図１に示されているように、給気系２５内に、例えば排気ガス・ターボチャージャの圧縮機３０が配置されていてもよく、圧縮機３０は供給フレッシュ・エアを圧縮する。給気系２５内において、圧縮機３０のフレッシュ・エア流れ方向下流側に、エンジン２０の燃焼室（図１には示されていない）内に供給される空気量を調節するための絞り弁３５が配置されている。さらに、絞り弁３５の位置は制御ユニット１０により操作される。噴射弁４０を介して、燃料がエンジン２０の燃焼室内に噴射され、この場合、噴射されるべき燃料質量および噴射時期は、同様に制御ユニット１０により設定される。図１に示すように、燃料の噴射は、噴射弁４０を介してエンジン２０の燃焼室内に直接行われる。代替態様として、噴射弁４０は、絞り弁３５と燃焼室の吸気弁（図１には示されていない）との間のいわゆる吸気管内に配置されていてもよい。この場合には、吸気管噴射が存在する。エンジン２０の燃焼室内に存在する空気／燃料混合物は点火プラグ９０により点火され、点火プラグ９０の点火時期は、同様に制御ユニット１０により設定される。空気／燃料混合物の燃焼において発生する排気ガスは排気系４５内に排出される。排気系４５内における排気ガスの流れ方向が同様に矢印により表わされている。図１に示されているように、排気系４５を給気系２５と結合する排気ガス再循環通路５０が設けられているように設計されていてもよい。排気ガス再循環通路５０内における再循環排気ガスの流れ方向が、図１において同様に矢印により表わされている。排気ガス再循環通路５０は、図１に示すように、図１には示されていない燃焼室の排気弁と排気ガスの流れ方向下流側に配置されているタービン６０との間の排気系４５から分岐し且つ圧縮機３０と絞り弁３５との間の給気系２５内に流入している。排気ガス再循環通路５０内に排気ガス再循環弁５５が設けられ、排気ガス再循環弁５５の開度は、同様に制御ユニット１０により設定され且つ調節される。排気ガス・ターボチャージャが存在する場合には、図１に示すように排気系４５内にタービン６０が配置され、タービン６０は、排気ガス質量流れにより駆動され且つ圧縮機３０を駆動するために軸６５を介して圧縮機３０と結合されている。制御ユニット１０は、例えばタービン６０のタービン形状を調節することにより、および／またはタービン６０の図１には示されていないバイパスの同様に図示されていないバイパス弁を介して、圧縮機３０の圧縮性能を制御する。さらに、図１に示すように、サーボステアリングの形式の車両のかじ取り装置５が設けられ、かじ取り角は、かじ取り角センサ（図１には示されていない）により測定され且つ制御ユニット１０に伝送される。この場合、かじ取り装置５は、例えばかじ取り補助ポンプを備えた油圧アシスト・サーボステアリングであってもよい。
【００１５】
本発明により、かじ取り装置５のかじ取り過程の関数として、内燃機関により出力されるべき出力変数を適合させるための余裕信号を形成するように設計されている。この出力変数は、例えばトルク、動力、シリンダ充填量、または上記変数のいずれかから導かれた変数であってもよい。以下においては、例として、出力変数はトルクであると仮定する。それに対応して、余裕信号はこのときトルク余裕として形成されている。かじ取り装置５は、内燃機関１から、制御ユニット１０を介して、例えばかじ取り装置５のハンドルにおいてドライバにより行われるかじ取り運動を車両前車輪におけるサーボステアリングによって変換するために必要なトルクを要求する。内燃機関に対するかじ取り装置５のトルク要求ないし負荷要求の急激な正の変化がある場合、車両の駆動トルクを意図なしに急低下させ且つこれにより乗り心地を悪化させることなく、必要な動特性を有する必要なトルクを発生可能なように、エンジン２０の燃焼室内において燃焼のために必要な対応の酸素量ないし対応の燃料量が燃焼室内において利用可能でなければならない。エンジン２０が効率最適化運転または排気ガス最適化運転の状態にある場合、絞り弁３５、排気ガス・ターボチャージャのタービン６０および排気ガス再循環弁５５のような空気系内において使用されている構成要素、ないし噴射弁４０のような燃料系内において使用されている構成要素の慣性のために、酸素成分ないし燃料成分の急上昇は可能ではない。したがって、空気比ないし燃料比の予測適合を可能にするために、余裕信号ないしこの例においてはトルク余裕が早期に形成される。
【００１６】
ここで、本発明により、車両のかじ取り動特性が観察され且つかじ取り動特性の関数として余裕が形成され、この場合、かじ取り補助ポンプがその最大負荷要求の運転範囲に接近したとき、増幅された余裕が形成される。
【００１７】
本発明による方法および本発明による装置を図２の機能図により詳細に説明する。この場合、かじ取り角センサにより決定される、ドライバのかじ取り角運動に基づくハンドルのかじ取り角αの時間線図が提供されることを前提とする。さらに、制御ユニット１０内において、かじ取り装置５の最大可能かじ取り角αｍａｘがわかっているものとする。制御ユニット１０において、かじ取り角αの時間線図から、かじ取り角αの絶対値の一次時間導関数ｄα／ｄｔおよびかじ取り角αの絶対値の二次時間導関数ｄ２α／ｄｔ２が形成される。減算要素７５において、最大可能かじ取り角αｍａｘから実際かじ取り角αが差し引かれる。このようにして形成された差は２つの入力変数の１つとして特性曲線群８０に供給され、特性曲線群８０の他の入力変数は、かじ取り角αの二次時間導関数ｄ２α／ｄｔ２により形成される。特性曲線群８０は、例えば試験台上においておよび／または走行試験において決定されてもよく、また車両駆動トルクの好ましくない急落なしに希望かじ取り角αを変換するために必要な急激な正の負荷変化を形成するために、特性曲線群８０は、このために必要なトルク余裕ないし一般的にはこのために必要な余裕を、かじ取り角αの二次時間導関数ｄ２α／ｄｔ２とおよびかじ取り角αの最大可能かじ取り角αｍａｘからの差との関数として与える。この場合、特性曲線群８０のデータ割当は、増加するかじ取り角加速度に対して、即ち増加するかじ取り角αの二次導関数ｄ２α／ｄｔ２に対して、増加された余裕が余裕信号により形成されるように行われる。この場合、この余裕は、実際かじ取り角αが最大可能かじ取り角αｍａｘ、即ちハンドルのフル・ストッパに接近するときにそれぞれ増加する。このようにして、かじ取り補助ポンプが最大負荷要求の運転範囲に接近したときに増幅された余裕を形成することができる。フル・ストッパに到達する直前、即ち減算要素７５の出口における差が値０に到達する直前に、余裕信号による余裕が再び解除される。このために、フル・ストッパ方向へのドライバのかじ取り運動がフル・ストッパの相対的直前の設定かじ取り角に到達したとき、特性曲線群８０の出力信号は０に低下することになる。フル・ストッパが、例えば４５０°のかじ取り角に存在する場合、設定かじ取り角は、例えばフル・ストッパの手前１０°であってもよい。この場合、設定かじ取り角は、設定かじ取り角に到達したときにかじ取り装置５の負荷要求が本質的に静的に補償されるように選択され、即ちこのときはかじ取り装置５の急激な正の負荷要求変化がもはや存在しないので、余裕はもはや必要ではないからである。
【００１８】
かじ取り角αが減少する場合、即ちドライバが、ハンドルを再び中立位置の方向に、したがってより低い負荷方向に動かしたときには、余裕は必要ではなく、且つかじ取り装置５に対して、場合により存在する余裕信号は解除される。これは、図２の機能図に示すように、かじ取り角αの一次時間導関数ｄα／ｄｔおよび値０が比較要素７０に供給されることにより形成される。比較要素７０の出力は制御スイッチ８５を操作する。制御スイッチ８５は、値０と特性曲線群８０の出力との間で切換可能である。かじ取り角αの絶対値の一次時間導関数ｄα／ｄｔが０より大きいとき、制御スイッチ８５は、比較要素７０の出力により、制御スイッチ８５が特性曲線群８０の出力を余裕として選択するように操作される。この場合、ドライバはハンドルをフル・ストッパの方向に動かしている。他の場合、即ちドライバがハンドルを動かしていないかまたはハンドルをその中立位置の方向に動かしているとき、即ちかじ取り角αの一次時間導関数ｄα／ｄｔが０に等しいかないしは０より小さいとき、比較要素７０は、制御スイッチ８５を、制御スイッチ８５が値０を余裕として選択するように操作するので、余裕は選択されない。図２に示されている機能図は、かじ取り装置５の動的負荷要求に対する余裕を形成するための手段を形成し、且つ制御ユニット１０内において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。
【００１９】
余裕信号の関数として、制御ユニット１０は、特にオットー・サイクル・エンジンにおいてエンジン２０の燃焼室に供給される空気量の適合を開始する。即ち、例えばトルク余裕の形のかじ取り装置５に対する余裕が、制御スイッチ８５の出力において０に等しくなく設定されている場合、これは燃焼室への空気供給量の上昇により変換可能である。この上昇は、フレッシュ・エア供給量を上昇するための圧縮機３０の圧縮性能の上昇により、燃焼室内により高いフレッシュ・エア成分を達成するための排気ガス再循環弁５５の開口断面積の低減により、および／または絞り弁３５の対応の調節により、即ちフレッシュ・エア供給量を上昇させるための絞り弁３５の開口断面積の上昇により、制御ユニット１０の側から変換可能である。追加態様または代替態様として、制御スイッチ８５の出力における余裕信号の関数としての余裕の変換は、燃焼室に供給される燃料量の適合により実行されてもよい。即ち、例えばトルク余裕の形のかじ取り角装置５に対する余裕が、制御スイッチ８５の出力において０に等しくなく設定されている場合、これは燃焼室への燃料供給量の上昇により変換されてもよい。これは、噴射されるべき燃料量の対応の制御により、および選択されるべき噴射時間により、制御ユニット１０の側から当業者に既知のように実行されてもよい。余裕ないしこの例においてはトルク余裕がトルク一定として変換されるべき場合、これは当業者に既知のように、制御ユニット１０の側からの点火角の遅れ調節によって、空気供給量ないし燃料供給量を同時に上昇させることにより達成可能である。余裕ないし、この例においてはトルク余裕は、このときかじ取り装置５の動的負荷要求を同様に駆動トルクに関してトルク一定として変換するために、制御ユニット１０の側からの点火角の再度の進み調節により形成される。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明を実施可能な内燃機関のブロック回路図である。
【図２】実施例としての本発明による装置並びに実施例としての本発明による方法を示した機能図である。
【符号の説明】
【００２１】
１    内燃機関
５    かじ取り装置
１０    制御ユニット
１５    余裕信号形成手段
２０    エンジン
２５    給気系
３０    圧縮機
３５    絞り弁
４０    噴射弁
４５    排気系
５０    排気ガス再循環通路
５５    排気ガス再循環弁
６０    タービン
６５    軸
７０    比較要素
７５    減算要素
８０    特性曲線群
８５    制御スイッチ
９０    点火プラグ
α      かじ取り角
αｍａｘ  最大可能かじ取り角
【図１】
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【図２】
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