(57)【要約】【課題】制御パラメータの切換過程において、切換衝撃を有効に回避して制御快適性の著しい改善が達成される、駆動ユニットの運転変数の制御方法および装置を提供する。【解決手段】少なくとも１つの可変パラメータ（Ｐ１，Ｐ２）を有する制御器（２４）が設けられ、制御器が制御偏差（Δ）の関数として可変パラメータを考慮して出力信号（τ）を発生し、切換信号が存在したときに第１のパラメータ値から第２のパラメータ値への切換が行われる、駆動ユニットの運転変数の制御方法において、フィルタ（１０６）が設けられ、該フィルタは、第１のパラメータ値から第２のパラメータ値へ切り換わったときに作動され、且つ切換時点において出力信号の定常経過を形成する値で初期化される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの可変パラメータを有する制御器が設けられ、前記制御器が制御偏差の関数として前記可変パラメータを考慮して出力信号を発生し、切換信号が存在したときに第１のパラメータ値から第２のパラメータ値への切換が行われる、駆動ユニットの運転変数の制御方法において、
フィルタが設けられ、該フィルタは、第１のパラメータ値から第２のパラメータ値へ切り換わったときに作動され、且つ切換時点において前記出力信号の定常経過を形成する値で初期化されること、
を特徴とする駆動ユニットの運転変数の制御方法。
【請求項２】
制御対象の変化が発生したとき、特に、ガソリン直接噴射式エンジンの運転方式の切換、ギヤ段の係合または解放、クラッチの操作、出力の大きい消費機器の投入が存在したとき、前記切換信号が形成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】
前記少なくとも１つのパラメータが、比例制御装置の増幅係数および／または微分制御装置の定数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】
前記比例制御装置の場合、前記少なくとも１つの可変パラメータが、出力信号を形成するために前記制御偏差と乗算されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの制御方法。
【請求項５】
第１のパラメータ値から第２のパラメータ値への切換時に、前記制御器の出力信号内における急変の高さに対応する値が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制御方法。
【請求項６】
前記切換信号が存在したときにフィルタが初期化され、フィルタは前記急変の値を表わす信号で初期化され、且つ前記フィルタの出力信号は、この時点以降、指数関数的に０に収斂することを特徴とする請求項４または５に記載の制御方法。
【請求項７】
平滑化された出力信号を形成するために、前記フィルタの出力信号が前記出力信号から差し引かれることを特徴とする請求項４、５または６に記載の制御方法。
【請求項８】
前記制御器が、アイドル回転速度制御装置であ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制御方法。
【請求項９】
前記出力信号が、前記制御器の一部の出力信号または前記制御器の全部の出力信号であ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方法。
【請求項１０】
前記制御器の出力信号が、内燃機関の制御目標値、特に目標トルクに重ね合わされることを特徴とする請求項１ないし９のいずれかに記載の制御方法。
【請求項１１】
微分制御装置の場合、回転速度信号の時間微分および／または制御偏差の時間微分が、切換可能な定数を用いて形成されることを特徴とする請求項１ないし１０のいずれかに記載の制御方法。
【請求項１２】
少なくとも１つの切換可能なパラメータを有し、運転変数を調節する出力信号を発生する少なくとも１つの制御器を含む制御ユニットを備え、少なくとも１つの切換信号が存在したときに第１のパラメータ値から第２のパラメータ値への切換を行う切換手段を備えた、駆動ユニットの運転変数の制御装置において、
前記制御器がフィルタを含み、フィルタは、切換信号が存在したとき、パラメータの切換時における出力信号の変化に対応し且つ切換時点において制御出力信号の定常経過を形成する値で初期化されること、
を特徴とする駆動ユニットの運転変数の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、駆動ユニットの運転変数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
最新の自動車駆動ユニット用制御装置においては、駆動ユニットの運転変数を設定目標値に制御する制御器が種々使用される。このような制御器に対する１つの例は、駆動ユニットのアイドリングにおける回転速度を設定目標値に制御するアイドル回転速度制御装置である。他の例は、内燃機関内を通過する空気流量、排気ガス組成、トルク等を制御する制御器である。即ち、ドイツ特許公開第３０３９４３５号（米国特許第４４４１４７１号）は、制御特性を改善するために、制御器の少なくとも１つのパラメータを可変に形成するように設計されているアイドル回転速度制御装置を示す。開示されているこの実施態様においては、制御器の比例部分が制御偏差の値の関数として適合される。
【０００３】
少なくとも２つの値の間での切換として少なくとも１つの制御パラメータの適合が行われた場合、制御の快適性を損なうことがある、意に反した切換衝撃が発生する。
【０００４】
発明の利点
少なくとも２つの値の間での少なくとも１つの制御パラメータの切換過程において制御器の出力信号をフィルタリングすることにより、切換衝撃が有効に回避されるので、制御快適性の著しい改善が達成される。
【０００５】
切換がトルクに変動を与えることなく行われ、即ち、駆動ユニットのトルク内に急変経過が発生しないことが特に有利である。この結果、乗り心地が著しく改善される。この利点は、制御器の比例部分においてのみならず微分部分においても得られる。
【０００６】
切換時に使用フィルタが切換直前に存在した制御器の出力信号で初期化されたとき、乗り心地に関して顕著な利点が得られる。
【０００７】
以下に詳細に記載の方法は、アイドル回転速度制御装置の出力が、目標トルクの関数として駆動ユニットのトルクが調節される前記目標トルクを変化させる、トルク指向の機関制御構成の範囲内で使用されたとき、顕著な利点を示す。以下に記載のフィルタを使用することにより、制御パラメータの切換時においてもトルクに変動を与えない目標トルク経過が達成される。この利点は、特にガソリン直接噴射式内燃機関において得られ、ガソリン直接噴射式内燃機関においては、運転方式の切換時およびそれに関連する１つまたは複数の制御パラメータの切換時においても、トルクに変動を与えないトルク経過および／または目標トルク経過が得られる。
【０００８】
その他の利点が実施態様に関する以下の説明ないし従属請求項から明らかである。
【０００９】
以下に本発明を図面に示す実施態様により詳細に説明する。
【００１０】
実施態様の説明
図１は、駆動ユニットを制御する電子式の制御ユニット１０を示し、制御ユニット内に少なくとも１つの運転変数を制御する制御器が設けられている。好ましい実施態様においては、この制御器はアイドル回転速度制御装置である。他の実施態様においては、空気流量制御装置、負荷制御装置、トルク制御装置、排気ガス組成制御装置等であってもよい。図１に目標値形成段１２が示され、目標値形成段１２は、入力ライン１４−１８を介して、制御ユニット１０に供給された少なくとも１つの運転変数の関数として、制御されるべき運転変数に対する目標値Ｓｏｌｌを形成する。アイドル回転速度制御装置の好ましい実施態様においては、目標値形成に使用される変数は、機関温度、例えば空調装置のような補助消費機器の運転状態等である。さらに、制御ユニット１０に、入力ライン２０を介して、制御されるべき運転変数の実際値Ｉｓｔを示す信号が供給される。目標値および実際値は比較段２２において相互に比較される。目標値と実際値との間の偏差は、制御偏差Δとして制御装置２４に供給される。この制御器は、少なくとも１つの可変パラメータを有し、好ましい実施態様においては、制御器は、比例部分、微分部分および積分部分からなり、この場合、比例部分および／または微分部分が可変である。
【００１１】
実行される制御方式に基づき、制御器２４は、制御偏差の関数として少なくとも１つの出力信号τを形成し、出力信号τは、調節要素２６を操作するために制御ユニットから出力される。上記の例においては、各々の部分は制御出力信号を形成し、これらの制御出力信号は合わされて（例えば、加算されて）出力信号τを形成する。アイドリング制御の好ましい実施態様においては、調節要素２６は電動式絞り弁またはバイパス弁を示し、この弁は、実際値が目標値に近づくように内燃機関への空気を調節する。ディーゼル・エンジンまたはガソリン直接噴射式エンジンにおいては空気ではなくて燃料が出力信号により調節されるので、調節要素は燃料供給量を調節する調節装置を示す。補足態様として、設計に応じてそれぞれ、同様に実際値を目標値に近づけるように寄与する点火角を制御するために、他の出力信号が発生されてもよい。
【００１２】
制御器２４の種々の部分は、その値が可変であるパラメータ、例えば増幅係数を有している。図１に示されている例においては、２つのパラメータ値ないしパラメータ値セット２８および３０が設けられ、これらのパラメータ値は、切換手段３２を介して制御器２４に供給される。好ましい実施態様においては、切換可能なパラメータは、比例制御装置の増幅係数および／または微分部分の増幅係数である。切換手段３２は、切換信号形成段３４内で形成される切換信号が存在したときに切り換えられ、この信号は同様に制御器２４に供給される。ガソリン直接噴射式内燃機関と関連するアイドリング制御の好ましい実施態様においては、内燃機関の運転方式が、例えば均質燃焼運転から絞られていない運転ないしリーン混合物を用いた運転へ、およびその逆方向へ切り換えられたときに、切換条件が与えられる。２つの運転方式間の切換時に、このとき制御器の第１のパラメータから第２のパラメータへの切換が行われる。これは、運転方式が変化したとき、制御対象の特性（例えば、動特性、振動特性等）の顕著な変化が発生するからである。パラメータ値は種々の要求に適合されている。運転方式の切換のほかに、または運転方式の切換の代わりに、例えばギヤ段が係合または解放されたとき、クラッチが操作されたとき、出力の大きい消費機器が結合されたとき等において、制御対象のこのような変化を発生させる他の運転状態の関数としてもパラメータの切換が行われる。このような運転過程の切換が存在した場合、この結果、切換信号形成段３４により切換信号が発生され、且つパラメータが切り換えられる。
【００１３】
１つまたは複数のパラメータが切り換わったとき、制御出力は急激に変化し、これが車両において衝撃として感じられる。しかしながら、車両において感じられるこのような衝撃を防止するために、制御出力の定常的な経過が望まれる。これは、アイドリング制御装置の出力が特に制御の基礎となる目標値（目標トルク、ドライバの希望）を補正するために使用される、トルク指向の制御構成を有する制御装置において特に当てはまる。
【００１４】
２進切換信号の関数として、１つないし複数の適切な制御パラメータが選択される。好ましい実施態様においては、１つまたは複数のパラメータは増幅係数を示し、制御偏差、および／または回転速度または制御偏差の時間変化が、この増幅係数と乗算される。乗算の範囲内における増幅パラメータ値の変化により、結果の急激な変化が現われるので、切換時において制御出力信号は急激に変化する。この状況を改善するために、フィルタ、好ましくは一次の低域フィルタが設けられ、フィルタは、切換信号が発生した時点（勾配の検出）に初期化される。フィルタの初期値は、切換の前後における制御出力値間の差に対応する値にセットされる。好ましい実施態様においては、フィルタは、切換信号が発生した後に、出力信号が指数関数的に０に収斂するように形成されている。フィルタ出力値が次に制御出力から減算され、これにより、結果として得られた制御出力信号は定常的な時間経過を有している。この手段は、比例部分および／または微分部分において使用される。
【００１５】
図２に、上記の方法を表わすフロー図が示されている。このフロー図は上記の手段を制御ユニット１０のコンピュータ・プログラムとして実行することを示し、且つ制御器２４内の経過を比例部分の例で表わしている。
【００１６】
図２は、制御器２４を示し、制御器２４に、既に図１に示されているように、制御偏差Δと、切換要素３２を介して選択パラメータＰ１、Ｐ２と、切換信号Ｂ＿ｓとが供給される。切換要素３２により選択された、ある実施態様においては運転変数（例えば、回転速度、制御偏差等）の関数である比例定数（Ｐ１、Ｐ２）が、乗算段１００において、出力信号ｄｍｌｌｒ１を形成するために制御偏差Δと乗算される。この積は、一方のパラメータから他方のパラメータに切り換わったときに急変特性を示す。それに続く減算段１０２において、乗算段１００において形成された値が、前の計算サイクルから発生した出力値（ｄｍｌｌｒ１（ｚ−１））と比較される。出力値（ｄｍｌｌｒ１（ｚ−１））は、メモリ・セル１０４内に中間記憶される。新しい出力値と前の出力値との間の偏差が次にフィルタ１０６、特に低域フィルタに供給される。供給ライン１０８上に勾配切換が存在したときに、このフィルタは初期化される。フィルタ１０６は初期値として値０を有している。初期化は、切換検出段１１０内で切換信号Ｂ＿ｓの切換が検出されたときに行われる。即ち一方のパラメータから他方のパラメータへまたはその逆方向へ切換が行われたとき、フィルタは、減算段１０２内で形成された値で初期化される。減算段１０２内で形成された信号は、切換時における出力信号ｄｍｌｌｒ１内の急変高さに対応する。即ち、切換時点において、フィルタは急変高さの値で初期化される。２つの切換の間において、このときフィルタの出力信号ｄｍｕｍｆｉｌは、初期値から０に指数関数的に収斂する。フィルタの出力信号は、次に減算段１１２において乗算段１００の出力信号ｄｍｌｌｒ１と比較され、特に出力信号ｄｍｌｌｒ１から減算される。これにより制御出力信号ｄｍｌｌｒが発生し、制御出力信号ｄｍｌｌｒの経過は切換過程内で定常的である。この出力信号は、場合により他の制御要素の出力信号を考慮して出力信号τとして出力される。
【００１７】
ある実施態様においては、補足態様または代替態様として、上記の方法が制御器の微分部分に使用される。積分部分はその機能に基づいて一般に定常出力信号経過を有しているので、積分部分には上記の問題はない。
【００１８】
図２に示されている制御器の好ましい実施態様の効果が、図３に時間線図により示されている。ここで、図３ａは切換信号Ｂ＿ｓの時間線図を示し、図３ｂはフィルタの出力信号ｄｍｕｍｆｉｌの時間線図を示し、図３ｃは乗算段の出力信号ｄｍｌｌｒ１の時間線図を示し、図３ｄは制御器ないし制御器部分の出力信号ｄｍｌｌｒの時間線図を示す。
【００１９】
時点ｔ０まで、制御器は第１のパラメータＰ１で作動されているものとする。時点ｔ０において、例えば運転方式の切換によりパラメータの切換が行われたとする。それに対応して、図３ａに示す切換信号Ｂ＿ｓが値ｔｒｕｅ（真値）にセットされる。この結果、図３ｃに示すように、時点ｔ０において出力信号ｄｍｌｌｒ１内に急変経過が発生する。これを補償するために、図３ｂに示すように、時点ｔ０において、フィルタは、乗算段の出力信号内の急変高さに対応する値で初期化される。フィルタ関数に対応して、フィルタ出力信号は時点ｔ０におけるこの値から指数関数的に０に収斂する（図３ｂ）。出力信号ｄｍｌｌｒを形成するためにフィルタ出力信号が乗算段の出力信号から差し引かれるので、図３ｄに示すように、切換過程内でこの出力信号の定常的な経過が得られる。
【００２０】
図２に示す実施態様は、パラメータが切り換わったときに制御出力信号内の急変高さの値で初期化されるフィルタを使用することにより、切換時点における対応する急変を平滑化する一般的な方法の好ましい設計を示している。フィルタ関数の具体的な組込みに関する他の特定の実施態様が一般的な方法の範囲内で同様に考えられ、特に、切換時にフィルタが切換直前の出力値で初期化され且つ制御出力信号それ自体を新たな値に指数関数的に収斂させる方法が考えられ、この場合、フィルタは切換以外の正常運転時には作動していない。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は制御ユニットの全体回路図を示す。
【図２】図２は、フィルタを有する切換可能な比例部分の例で制御器のフロー図を示す。
【図３】図３は、少なくとも１つの制御パラメータが切り換わったときのフィルタの効果が表わされている時間線図を示す。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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