(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正常運転状態と、正常運転状態よりも効率が低下された運転状態を有し、前記効率が低下された運転状態は、正常運転よりもトルク余裕値が大きな運転状態、正常運転よりも充填量が高い運転状態、正常運転よりも点火角が遅れた運転状態のうちのいずれかの運転状態である、内燃機関の制御方法において、
内燃機関が前記効率が低下された運転状態にある場合であっても、ブレーキ増幅器の圧力貯蔵器の負圧が所定の目標値よりも小さいときには、前記トルク余裕値を低減する工程、前記充填量を低減する工程、前記点火角を進める工程のうちのいずれかの工程により内燃機関の前記効率を増大させて、吸気管負圧を大きくすることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項２】
前記効率の増大が吸気管圧力と周囲圧力との間の偏差の関数であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
吸気管圧力の周囲圧力からの偏差またはこれから導かれた値が、積分され、かつ目標値と比較されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
内燃機関の前記効率が、吸気管圧力と周囲圧力との間の偏差とくにこの偏差の積分の関数として、充填量を少なくしかつ吸気管負圧を大きくしてブレーキ力増幅器の圧力貯蔵器が真空にされるように改善されることを特徴とする請求項２または３に記載の方法。
【請求項５】
積分結果がブレーキペダルスイッチ信号の関数として補正されることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項６】
積分結果が圧力貯蔵器内の圧力に対応し、およびこの圧力がきわめて低いときに効率が増大されることを特徴とする請求項３記載の方法。
【請求項７】
希望の圧力ができるだけ急速に設定されるように閉ループ制御回路により効率改善が行われることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
効率の改善においてアイドル目標回転速度が高くされることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
アイドル運転に入ってから所定の時間が経過した後にはじめて効率改善が行われることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
モデルにより特性値から計算された圧力貯蔵器内の圧力の代わりに、差圧センサにより測定された圧力貯蔵器と周囲圧力との間の差圧が効率改善のために使用されることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
正常運転状態よりも効率が低下された運転状態で内燃機関を運転する制御ユニットを備え、前記効率が低下された運転状態は、正常運転よりもトルク余裕値が大きな運転状態、正常運転よりも充填量が高い運転状態、正常運転よりも点火角が遅れた運転状態のうちのいずれかの運転状態である、内燃機関の制御装置において、
前記制御ユニットは、前記効率が低下された運転状態にある場合であっても、ブレーキ増幅器の圧力貯蔵器の負圧が所定の目標値よりも小さいときには、前記トルク余裕値を低減する工程、前記充填量を低減する工程、前記点火角を進める工程のうちのいずれか工程により内燃機関の前記効率を増大させて、吸気管負圧を大きくする手段を備えていることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関の制御方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
最新式内燃機関制御装置においては、内燃機関の効率がその他の運転状態においてよりも低下される運転状態が存在する。例えば触媒の急速加熱のときに行われるこの運転状態においては、内燃機関の充填量すなわち内燃機関に対する空気供給量が上昇され、そしてトルクをほぼ一定に保持するために点火角が遅れ方向にシフトされる。この運転状態における効率を低下させる空気供給量の上昇により、吸気管の負圧が低下される。しかしながら、車両ブレーキ力増幅器の圧力貯蔵器に負圧を供給するために、吸気管の負圧が高いことが必要である。したがって、ある実施形態においては、例えば上記のような運転過程の間に複数回ブレーキ操作を行ったとき、吸気管の負圧が低いためにブレーキ力増幅器の確実な作動のための貯蔵器圧力が確保されないことがある。
【０００３】
上記の運転状態において内燃機関の効率を低下させる内燃機関制御装置が、例えばドイツ特許公開第１９６１８８９３号にトルクを基礎とする制御装置の例で記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
不利な状況下においてもブレーキ力増幅器の作動のために必要な負圧が確保されるように内燃機関制御装置を改善することが本発明の課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、少なくとも１つの運転状態において正常運転においてよりも低下された効率で運転される内燃機関の制御方法において、効率が低下された少なくとも１つのこの運転状態において、圧力貯蔵器に対する負圧を調節する内燃機関の特性値の関数として効率を改善する方向に効率が変化されることを特徴とする本発明の内燃機関の制御方法により達成される。
【０００６】
上記課題はまた、少なくとも１つの運転状態において正常運転においてよりも低下された効率で内燃機関を運転させる制御ユニットを備えた内燃機関の制御装置において、前記制御ユニットが、効率が低下された少なくとも１つのこの運転状態において、圧力貯蔵器に対する負圧を調節する内燃機関の特性値の関数として効率が改善される方向に効率を変化させる手段を有していることを特徴とする本発明の内燃機関の制御装置により達成される。
【０００７】
ドイツ特許公開第１９６４７０９２号から、同様な問題点が取り扱われている内燃機関制御装置が既知である。この場合もまた、ブレーキ力増幅器の作動のために十分な吸気管負圧が利用できない運転状態が記載されている。この問題点を解決するために、ブレーキ操作において所定の吸気管負圧が確保されるように内燃機関制御への係合が行われる設計がなされている。ブレーキが操作されない場合は吸気管圧力の確保のための措置は実行されない。しかしながら、ブレーキ力増幅器の作動のためにブレーキ力増幅器の貯蔵器内に十分な負圧が必要なので、考えられるすべての適用例がこの手段で解決されるとはかぎらない。その理由は、貯蔵器内に負圧を形成するために時間が必要とされるからである。
【０００８】
以下に記載の方法は、ブレーキ力増幅器の確実な作動のために必要なブレーキ力増幅器の貯蔵器内の負圧を確保する。ブレーキ力増幅器の貯蔵器内の負圧レベルがブレーキ力増幅器の作動性に不利な影響を与えることが予測されるほど低下されているとき、負圧貯蔵器を真空にするために、場合により必要な内燃機関制御への係合が行われる。
【０００９】
このようにして、内燃機関のスタート直後のあらゆる適用例においてブレーキ力増幅器に対して十分な負圧が確保される。
【００１０】
特定の運転状態における内燃機関の効率低下がブレーキ操作の間においても保持可能であること、とくに内燃機関の運転に対して重要な触媒加熱措置が継続して実行可能であることがとくに有利である。ブレーキ力増幅器の負圧の確保のためのこの効率低下の不利な影響は、ブレーキ力増幅器の圧力貯蔵器内の負圧レベルがきわめて大幅に低下したときにはじめて発生する。これは、一般に、効率を低下させる運転状態の間にブレーキが複数回操作されたときにはじめて発生する場合である。これに関して、圧力貯蔵器内にできるだけ急速な負圧上昇を形成するために、できるだけ少ない充填量したがってできるだけ大きい吸気管負圧により効率低下が回復されることが有利である。
【００１１】
負圧貯蔵器の圧力レベルが低下されているとき、空調圧縮機またはかじ取り補助ポンプならびに高度差による負荷上昇のようなその他のあらゆる影響が同様にブレーキ力増幅器の負圧貯蔵器を真空にさせることがとくに有利である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を図面に示す実施形態により詳細に説明する。
【００１３】
図１は内燃機関制御の流れ図を示す。このような制御の一例がトルク指向制御構成として上記の従来技術から既知である。制御ユニットは図１において符号１０で表わされている。制御ユニット１０に種々の入力ライン１２−１６ないし１８を介して測定装置２０−２４ないし２６から内燃機関および／または車両の運転変数を表わす信号が供給され、これらの運転変数は内燃機関制御の範囲内で評価される。このような運転変数は、例えばドライバにより操作可能な操作要素すなわち加速ペダルの位置、機関回転速度、内燃機関への空気供給量を表わす測定変数例えば実施形態に応じてそれぞれ吸気管圧力または空気供給質量流量を表わす変数、内燃機関の絞り弁の位置、機関温度等、ならびに他の制御装置例えば駆動滑り制御装置の少なくとも１つの係合信号である。内燃機関の出力ないし内燃機関のトルクを制御するために、制御ユニット１０は、対応出力信号により少なくとも燃料噴射、点火および空気供給ないしシリンダ充填を調節する。これらの運転変数を制御する出力値は、制御ユニット内で、好ましい実施形態においては上記の従来技術から既知の機関制御装置３０により、ライン１２−１６ないし１８を介して供給された運転変数の関数として決定される。この機関制御装置３０の具体的な機能に関しては冒頭記載の従来技術が参照される。正常な場合、出力信号は所定のトルクが設定されるように決定され、この場合、内燃機関はできるだけ高い効率で運転する。ある運転状況においては、この効率を低下させることが必要である。このような運転状況は、例えば低温内燃機関のスタート後に必要な触媒の加熱、アイドリング制御の急速トルク上昇係合が形成されなければならないアイドリング状態等である。このために、同様に冒頭の従来技術に記載されているように、対応する運転条件が発生したときにいわゆるトルク余裕値ＭＤＲＥＳが計算され、このトルク余裕値ＭＤＲＥＳはトルクを基礎とする機関制御装置３０内で出力信号を決定するときに考慮される。トルク余裕値ＭＤＲＥＳは、充填量を上昇させると同時に点火角を低減させ、これにより外部に対しては内燃機関のトルクが変化していないようにさせる。トルク余裕値ＭＤＲＥＳを形成するために、図１の流れ図内にトルク余裕形成段３２が設けられ、このトルク余裕形成段３２は、ライン３４−３６を介して供給された、１つの対応運転状態の発生を表わす信号の関数としてトルク余裕値を形成する。これらの信号は、測定装置例えばアイドリングスイッチにより測定されるか、または例えば低温始動の検出および触媒加熱の必要性の検出のために測定値から導かれる。これらの信号の形成は、図１において要素３８−４０により記号で示されている。
【００１４】
充填量の上昇により吸気管内に存在する負圧が低下され、これによりある実施形態においてはブレーキ力増幅器に供給するために使用される内燃機関の負圧貯蔵器内の負圧は十分でなくなる。効率を低下させる機能を実行するにもかかわらず、この貯蔵器内に十分な負圧を確保するために、簡単なモデルにより圧力貯蔵器内の圧力がシミュレートされ、そして貯蔵器内の低すぎる圧力が検出された場合に、トルク余裕値ＭＤＲＥＳが固定値ＭＤＲＥＳＢＫＶにセットされる。この場合、この固定トルク余裕値の大きさは、効率が再び改善され、充填量が低下されかつ吸気管内の負圧が上昇するように決定される。負圧貯蔵器は再び真空にされる。この場合、好ましい実施形態においては、この値は、内燃機関ができるだけ小さい充填量で運転されるように決定される。図１に記憶要素４２が示され、この記憶要素４２はトルク余裕の所定の固定値ＭＤＲＥＳＢＫＶを含んでいる。さらに、貯蔵器内の負圧に対するモデルを含む信号形成段４４が設けられ、この信号形成段４４は、結合４６、４８および５０を介して供給される入力信号（以下で図２により詳細に説明する）の関数として係合信号を形成し、この係合信号は所定の余裕値への切換したがって効率低下をリセットさせる（これが係合信号を実線の位置から破線の位置へ切り換える切換要素５２により記号で示されている）。信号形成段４４が、圧力貯蔵器内の負圧が低下したことが推測される状況を検出した場合、形成されたトルク余裕値ＭＤＲＥＳが切換要素５２の対応制御により記憶要素４２からの固定値にセットされる。これにより、効率は、圧力貯蔵器の改善された真空が可能なように改善される。
【００１５】
切換の決定のために実行される手段を図２の流れ図により詳細に説明する。
測定された吸気管圧力Ｐｓ、またはモデル形成を介して測定された空気質量流量信号から計算された吸気管圧力Ｐｓが、ライン４６を介して信号形成段４４に供給される。さらに、ライン４８を介して周囲圧力Ｐａｍｂを表わす圧力信号が供給される。これらの２つの圧力信号に基づき、貯蔵器内に十分な負圧が存在するか否かが検出される。この場合、圧力貯蔵器内の圧力は以下に記載のような簡単なモデルによりシミュレートされる。
【００１６】
まず、結合段１００において吸気管圧力Ｐｓと周囲圧力Ｐａｍｂとの間の偏差ｐｄｓが形成される。偏差ｐｄｓは他の結合段１０２に供給され、この結合段１０２において偏差ｄｐｓから積分器（定数ＫＩ）１０４の出力信号ＰＤＳ＿ＩＳＴが減算される。この積分器１０４は圧力貯蔵器内の圧力を示す。圧力偏差と積分状態との間の差ｄｐｄｓは乗算段１０６において係数ＤＰＤＳで重みづけされる。なお、係数ＤＰＤＳは近似的に圧力低下のための絞り位置と結合された圧力貯蔵器の時定数を示す。重みづけされた値は積分器１０４への入力信号として使用される。積分器の出力信号ＰＤＳ＿ＩＳＴは圧力貯蔵器内の負圧を示す。この出力信号ＰＤＳ＿ＩＳＴは、結合段１０８において目標値ＰＤＳ＿ＳＯＬＬと比較される。モデル圧力ＰＤＳ＿ＩＳＴがヒステリシス値ＤＰＨＹＳだけ目標圧力を超えている場合、係合信号は発生されず、そして圧力差が積分器の入力から切り離される（切換要素１１０）。この場合、圧力貯蔵器内に十分な圧力が存在し、したがって正常なトルク余裕が形成される。これに対し、実際値が目標値を下回る場合、係合信号が形成され、そしてトルク余裕が場合により０であってもよいより小さい値ＭＤＲＤＳＢＫＶに切り換えられ、したがって、早い点火角およびより小さい充填量により改善された効率を設定することができる。これにより、より小さい吸気管圧力が達成され、そして圧力貯蔵器が再び十分に真空にされる。同時に、このような運転状況において、所定の目標圧力が再び達成されるまで積分器の入力は再び投入される。しきい値スイッチ１１２およびＡＮＤ結合１１４により考慮されるその他の条件として、差信号ｄｐｄｓが０より大きいとき、すなわち測定または計算された吸気管圧力が圧力貯蔵器内のモデル圧力を下回っているときにのみ差信号ｄｐｄｓは積分器１０４の入口に投入される。その理由は、このときにのみ真空にすることが行われるからである。すなわち、積分器１０４は、測定または計算された吸気管圧力が圧力貯蔵器内のモデル圧力を下回りかつ圧力貯蔵器内の実際圧力が目標圧力より小さいときにのみ作動する。それ以外の場合、積分器１０４は停止されかつその値を保持している。
【００１７】
圧力貯蔵器内の圧力がきわめて小さいときに固定トルク余裕に切り換える代わりに、トルク余裕を低減するために、圧力実際値が再び目標値に接近するまでトルク余裕を低減する簡単な制御装置が使用されてもよい。この場合、トルク余裕は実際値と目標値との間の偏差の関数として変化され、ここで、実際圧力が目標圧力にほぼ対応したときに変化は０となる。
【００１８】
モデルを改善するために、負圧貯蔵器からの圧力低下がシミュレートされてもよい。圧力低下は、以下に示す値が貯蔵器内に存在するモデル圧力により重みづけされて積分器の入力信号から減算されることによりシミュレートされる。すなわち、非気密性による僅かな圧力損失をシミュレートするために、継続して作用する一定部分ＤＰＶＥＲＬが、ブレーキ圧力内の変動およびそれによる圧力低下をシミュレートするために、ブレーキスイッチが操作されているかぎり減算される一定のより大きな値が、およびブレーキを操作したときに発生する圧力低下をシミュレートするために、ブレーキスイッチを操作した後にある時間の間のみ減算されるさらにより大きな値が、貯蔵器内に存在するモデル圧力により重みづけされて積分器の入力信号から減算されることにより、圧力低下がシミュレートされる。これらの値を考慮するために、ストップランプスイッチの状態Ｓ＿ＢＬがライン５０を介して供給される。状態が１に等しい場合、すなわちブレーキペダルが操作されている場合、これが比較段１１６において検出され、切換要素１１８が閉じられ、そして結合段１２０において上記の第２の値ＤＰＢＲＤが投入される。この信号は他の結合段１２２に供給され、その結合段１２２において圧力損失値ＤＰＶＥＲＬが投入される。この信号は重みづけ段１２４に供給され、その重みづけ段１２４にさらにモデル圧力ＰＤＳ＿ＩＳＴが供給される。重みづけされたモデル圧力は、次に結合段１２６において積分器の入力信号から減算される。これにより、圧力低下が考慮される。結合段１２０にはさらに上記のように他の値ＤＰＢＲＴが供給され、この他の値ＤＰＢＲＴはストップランプスイッチ信号が正のフランクおよび／または負のフランクにあるときに投入される。比較段１２８においてストップランプスイッチ信号のフランクが検出され、そしてこのとき時間カウンタ１３０がスタートされる。時間カウンタ１３０は時間Ｔの間信号を出力し、この信号は所定の値ＤＰＢＲＴを結合段１２０に投入する。ブレーキスイッチを操作した後にこの時間が経過したとき、重みづけ段１３２における重みづけは、値ＤＰＢＲＴがもはや投入されないように調節される。
【００１９】
上記のモデルは簡単であるが、他の実施形態においてはさらに細かく形成されてもよい。使用される値は固定設定され、そして使用例に応じてそれぞれ適用される。モデルにおいては、吸気管圧力と周囲圧力との間の偏差の積分がしきい値を下回ること、および場合によりさらにブレーキスイッチの操作が効率を調節するための積分の調節のために使用されることが特徴である。トルク余裕の補正は、ある実施形態においては触媒加熱機能の場合にのみ実行され、他の実施形態においてはさらに正常なアイドリング制御の場合にも実行される。上記のようなトルク余裕への係合の代わりに、遅れ方向に調節された点火角が早め方向にシフトされることによる点火角の直接調節または充填量の直接調節もまた考えられる。点火角の調節は吸気管の負圧を上昇させるが、充填量の低減と組み合わせてトルクを一定に保持する方向に働き、この措置はトルク余裕への係合それ自身と同様な働きをする。
【００２０】
ある実施形態においては、特定の追加条件においてのみ効率を改善する方向の係合（例えばトルク余裕の低下）を可能にする追加措置が使用されている。このような条件は例えばアイドリング範囲への係合の後のある時間の経過であり、これにより機関の始動を防止することができる。さらに、ある実施形態においては、圧力貯蔵器を真空にするための係合を補償する措置が使用される。このような補償措置に対する例はアイドル目標回転速度の緩やかな上昇であり、これにより、触媒加熱措置のための空気供給流量を一定に保持することができ、かつそれにもかかわらず、点火角を早めたとき、圧力貯蔵器が急速に真空にされるように吸気管圧力を低下させることができる。
【００２１】
モデルを介して計算された真空貯蔵器内の圧力の代わりに、圧力貯蔵器と周囲圧力との間の差圧センサを介して測定された差圧が上記の効率改善係合に使用されてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】ブレーキ力増幅器の貯蔵器内の負圧を確保するための手段が使用されているトルクを基礎とした機関制御の流れ図であって、制御ユニットのマイクロコンピュータのプログラムを表わす流れ図である。
【図２】負圧を確保するための内燃機関制御係合の決定を示す流れ図であって、制御ユニットのマイクロコンピュータのプログラムを表わす流れ図である。
【符号の説明】
１０  制御ユニット
２０，２４，２６  測定装置（運転変数）
３０  機関制御装置
３２  トルク余裕形成段
３８，４０，４４  信号形成段
４２  記憶要素
５２，１１０，１１８  切換要素
１００，１０２，１０８，１２０，１２２，１２６  結合段
１０４  積分器
１０６，１２４  乗算段
１１２  しきい値スイッチ
１１４  ＡＮＤ結合
１１６，１２８  比較段
１２４，１３２  重みづけ段
１３０  時間カウンタ
【図１】
0004454085.tif 000002
【図２】
0004454085.tif 000003