(57)【要約】【課題】自動車用内燃機関／駆動伝達系を制御するための装置を提供する。【解決手段】本発明は、燃焼プロセスの、複数のサブシステム（５０〜５７）に割り当てられる、プロセス制御変数を調整する、自動車用内燃機関／駆動伝達系を制御するための装置に関する。本発明によれば、燃焼プロセスを行うための情報が格納されており、検出された状態及びシステム変数（８０）に応じて、制御装置（１０）の少なくとも１つの予め定義された値（１２、１４、１６、１８）に応じて燃焼プロセスのプロセス制御変数を決定し、これらに対応する定義されたインターフェースユニット（３０〜３７）を介して複数のサブシステム（５０〜５７）に該変数を出力する、最適化ユニット（２０’）が設けられ、複数のサブシステム（５０〜５７）への燃焼プロセスの分散は、論理及び物理的要件に応じて行われる。【選択図】図３
2007024046.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
燃焼プロセスのプロセス制御変数を調整し、複数のサブシステム（５０〜５７）にそれを割り当てる、自動車用内燃機関の制御装置において、
前記燃焼プロセスを行うための情報が格納し、検出された状態及びシステム変数（８０）に応じて、及び制御装置（１０）の少なくとも１つの予め定義された値（１２、１４、１６、１８）に応じて前記燃焼プロセスの前記プロセス制御変数を決定し、これに対応する定義されたインターフェースユニット（３０〜３７）を介して前記複数のサブシステム（５０〜５７）に該変数を出力する最適化ユニット（２０、２０’）を設け、
前記複数のサブシステム（５０〜５７）への前記燃焼プロセスの分散が、物理的要件に応じて行われる装置。
【請求項２】
前記サブシステム（５０〜５７）が、燃料噴射システム（５１）、点火システム（５３）、空気量測定システム（５２）、不活性ガス測定システム（５０）、及び／又は少なくとも１つのプロセス制御システム（５４、５５、５６、５７）を有することを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記空気量測定システム（５２）が、可変バルブ制御を行うことを特徴とする請求項２に記載の装置。
【請求項４】
第１のプロセス制御システム（５７）が、重心制御（６４）及び液圧制御（６５）を行うことを特徴とする請求項２又は３に記載の装置。
【請求項５】
第２のプロセス制御システム（５５）が、可変圧縮プロセス（６３）及び／又は高圧過給プロセス（６６）を遂行することを特徴とする請求項２〜４のいずれか一項に記載の装置。
【請求項６】
前記プロセス制御変数が、効率レベル、圧縮レベル、チャージ圧力、及び燃焼制御プロセスを設定することを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の装置。
【請求項７】
前記状態及びシステム変数（８０）が、機関回転速度と、冷却水温度と、周囲圧力と、排気ガス温度とを有することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の装置。
【請求項８】
前記制御装置（１０）の前記少なくとも１つの予め定義された値が、運転者設定トルク（１２）、機関設定トルク（１４）、トランスミッション設定トルク（１６）、及び／又はブレーキ設定トルク（１８）を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか一項に記載の装置。
【請求項９】
前記インターフェースユニット（３０〜３７）の定義が、それぞれ、電気定格と、通信プロトコルと、伝送されるデータの仕様とを有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか一項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の前段に記載の、自動車の内燃機関や駆動伝達系を制御するための装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
機関制御ユニット用の現在のソフトウェアの機能コアは、要求されるトルク値をもとに制御され、諸機能を用いて点火角度に介入することにより及び混合気の形成に影響を及ぼすことによりトルク要件が達成される。この場合、たとえば、運転者設定トルク、機関設定トルク、トランスミッション設定トルク、ブレーキ設定トルク、空気調節コンプレッサトルクなどを有する調整された統一トルクが、制御装置により、たとえば、空気の質量流量、点火角度、噴射量、噴射角度、旋回バルブなどを設定又は調整するアクチュエータ及び作動要素を設定するための設定値に直接変換される。このようにしてトルク値を基準にしたトルク制御が行われる。このトルク制御を実施するために、設定値と実測値の照合を行うことできるよう、現在のトルクの逆算による算出が行われ、これと設定したトルクを比較することがトルク制御のフィードバックループにおいて行われる。
【０００３】
特許文献１では、車両用の電子システム及び動作機能用のシステム層について記述している。上述した電子システムは、動作シーケンスにおいて制御タスクを行うための第１の構成要素と、制御タスクを行うために構成要素の間の相互作用を調整する第２の構成要素とを有する。第１の構成要素は、動作機能及び基本機能を使用して制御タスクを行う。電子システムは基本機能が基本層内で組み合わせられるような形で設計され、第２の構成要素の少なくとも２つを有し基本機能に基づいてサポートされるシステム層があり、動作機能を有するシステム層の少なくとも１つのオープンインターフェースが設けられ、システム層は、動作機能がモジュラの形で統合及び／又は使用され得るよう、基本機能を任意の動作機能に連結させる。
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１００４４３１９Ａ１号明細書                  （対応する日本 特表２００４−５０９００２号公報）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、自動車用の内燃機関／駆動伝達系を制御するための装置を提供することにあり、本装置により、複雑な機能の内容を分散して処理することができ、作業の配分に関する設計が可能となる。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、請求項１の特徴を有する、自動車用内燃機関／駆動伝達系を制御するための装置を利用可能にすることにより上記目的を達成する。
【０００７】
本発明の有利な実施形態及び発展形態が、従属請求項に記載されている。
【０００８】
本発明によれば、自動車用の内燃機関／駆動伝達系を制御するための制御装置が、複数のサブシステムに割り当てられる燃焼プロセスのプロセス制御変数を調整する。さらに、本発明にかかる自動車は最適化ユニットを有し、この最適化ユニットは燃焼プロセスを行うための情報が格納されており、検出された状態及びシステム変数に応じて、及び、制御装置の少なくとも１つの予め定義された値に応じて、燃焼プロセスのプロセス制御変数を決定し、これらに対応する定義されたインターフェースユニットを介して複数のサブシステムに該変数を出力する。複数のサブシステムへの燃焼プロセスの分散は、論理的及び／又は物理的要件の関数として実行される。複数のサブシステムにより、内燃機関／駆動伝達系の制御を、インターフェースユニットを介してその全体が最適化ユニットによって制御することが可能になり、閉じられた個々の技術モジュールに分散して処理することが可能となる。その上、本発明による装置により、開発時に情報を交換したり、ノウハウを他に洩らすことなく複数の分散開発が可能になり、それらの開発成果を統合することにより必要とされる技術モジュールを開発することが可能となる。開発された個々の技術は、他のプロジェクトや装置に再使用しやすくなる。その上、本発明による装置により、個々の分野の高度な透明性が可能となり、プロセス全体の制御が容易に理解し得るものとなる。
【０００９】
内燃機関／駆動伝達系を制御するための本発明による装置の１つの改良形態においては、サブシステムは、たとえば、燃料噴射システム、点火システム、空気量測定システム、不活性ガス測定システム、及び／又は少なくとも１つのプロセス制御システムを有する。空気量測定システムは、たとえば吸排気側の双方において可変バルブ制御を行い、行程及び段階に応じて個々に開放され閉じられるバルブの開閉タイミングを制御する。第１のプロセス制御システムが、たとえば、機関や部品の重心位置の制御（center-of-gravity loading）及び機関の液圧制御（medium pressure control (of oil
etc.)）を行う。第２のプロセス制御システムが、たとえば、可変圧縮比プロセス及び／又は高圧過給プロセスを遂行する。
【００１０】
物理的要件は、マイクロプロセッサシステムのような論理モジュール、又は、それぞれシステム内に分散されて存在して相互作用する個々のソフトウェアモジュールの形態のいずれかで実現される。前述の機能は、微分方程式から構成され得るアルゴリズム又は関数モデルで実現されることが好ましい。この場合、実際の車両にならって作られた物理モデルの測定変数が使用される。次いで、これらの測定変数を使用して、システムの閉ループ又は開ループ制御を行う。
【００１１】
内燃機関／駆動伝達系を制御するための本発明による装置のさらなる改良形態においては、プロセス制御変数は、たとえば、効率レベル、圧縮レベル、チャージ圧力、及び燃焼制御プロセスレベルなどの設定のための変数を含む。状態及びシステム変数は、たとえば、機関回転速度、冷却水温度、周囲圧力、及び排気ガス温度を有する。制御装置の少なくとも１つの予め定義された値は、たとえば、運転者設定トルク、機関設定トルク、トランスミッション設定トルク、及び／又はブレーキ設定トルクを有する。最適化ユニットは、制御装置によって調節され利用可能となる設定トルクに応じて、及び状態及びシステム変数に応じて、プロセス制御変数を調整する。その上、最適化ユニットは、内燃機関／駆動伝達系の制御中のそれぞれの時点についてサブシステムの設定形態を予め定義する。
【００１２】
内燃機関／駆動伝達系を制御するための本発明による装置のさらなる改良形態においては、インターフェースユニットの定義は、それぞれ、「物理層」の仕様である電気定格、通信プロトコル、及び伝送されるデータの仕様、たとえばデータフォーマット、解像度、データ転送率などを有する。インターフェースの定義により、同じ機能を使用する上述したインターフェースで、異なるシステムユニットを操作することが可能となり、これにより、既存システムの構造を変更することなく、構成要素が交換可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態に関し、図面を用いて説明する。
【００１４】
図１において、自動車用内燃機関／駆動伝達系を制御するための本発明による装置が、制御装置１０と、複数の定義されたインターフェースユニット３０〜３４を含む最適化ユニット２０と、複数のサブシステム５０〜５４を有する。燃焼プロセスの実行に関係する情報が、最適化ユニット２０内に格納される。最適化ユニット２０は、制御装置１０の少なくとも１つの予め定義された値に応じて、及び検出された状態及びシステム変数に応じて、燃焼プロセスのプロセス制御変数を決定し、これに対応して定義されたインターフェースユニット３０〜３４を介して複数のサブシステム５０〜５４にプロセス制御変数を出力する。複数のサブシステム５０〜５４への燃焼プロセスの分散は、物理的要件に応じて行われる。図１よりさらに明らかなように、示されているサブシステム５０〜５４は、たとえば、シリンダ内への燃料の噴射を行う燃料噴射システム５１と、ノックコントロールや最適なタイミングでスパークプラグを用いて点火を行う点火システム５３と、インテークマニフォールドに流れる空気流量を測定する空気量測定システム５２と、不活性ガスの量を測定してこれらのガスを循環させるための排気ガス再循環システム５０と、各プロセスを実行するためのプロセス制御システム５４とを有する。
【００１５】
図２において、最適化ユニット２０は、諸機能を起動、実行、及び／又は制御するのに使用される、たとえば、効率レベル（η）、圧縮レベル（ε）、チャージ圧力を設定し、燃焼を制御するためのプロセス制御変数を調整する。諸機能は、たとえば、内燃制御６０と、点火制御６１と、可変バルブ制御（ＥＨＶＳ）６２と、可変圧縮機能（ＮＡＭＩ）６３と、重心制御６４と、液圧制御６５と、高圧過給機能６６と、モデルに基づくトランスミッション制御６７と、追加の電気駆動装置又はハイブリッド駆動装置用のパワー制御機能６８とを有する。最適化ユニット２０は、制御装置１０の少なくとも１つの予め定義された値に及び検出された状態及びシステム変数に応じて、サブシステム５０〜５４にプロセス制御変数を出力する。制御装置１０の少なくとも１つの予め定義された値は、最適化ユニット２０に出力される前に、制御装置１０によって調節され組み合わせられ得る、たとえば、運転者設定トルク１２と、機関設定トルク１４と、トランスミッション設定トルク１６と、ブレーキ設定トルク１８とを有する。内燃機関／駆動伝達系の制御を分散及び／又は分割するために、最適化ユニット２０は、たとえば、機関回転速度、機関油温度、冷却水温度、周囲圧力、排気ガス温度などの状態及びシステム変数を評価し、それぞれの時点についてサブシステム５０〜５４の設定形態を予め定義する。
【００１６】
要件によっては、異なる数のサブシステム５０〜５４を統合することができる。サブシステム５０〜５４の統合は、伝送媒体及びその仕様（ＥＴＫ、ＲＳ２３２、ＣＡＮなど）に加えて、データフォーマット、解像度、データ転送率などを有する設定値及び実測値の記述に関係する、正確なインターフェースの定義によって行われる。インターフェースの定義により、同じ機能を使用する上述したインターフェースユニット３０〜３４で、異なるサブシステム５０〜５４を操作することが可能となり、これにより、既存システムの構造を変更することなく、構成要素が交換可能となる。その上、個々のサブシステム５０〜５４は、この構造により互いに閉じられたものとなる。
【００１７】
図３から明らかなように、自動車用内燃機関／駆動伝達系を制御するための本発明による装置の示されている例示的実施形態は、制御装置１０と、複数の定義されたインターフェースユニット３１〜３７を含む最適化ユニット２０’と、複数のサブシステム５１〜５７とを有する。燃焼プロセスの実行に関係する情報が、最適化ユニット２０’内に格納される。最適化ユニット２０’は、インターフェースユニット３１を介して、たとえば「内燃制御」機能６０を行う燃料噴射システム５１と通信する。インターフェースユニット３２を介して、最適化ユニット２０’は、「可変バルブ制御」機能６２を行う２つの制御ユニット７１、７２を有する点線で示される空気量測定システム５２と通信する。インターフェースユニット３３を介して、最適化ユニット２０’は、たとえば「点火制御」機能６１を行う点火システム５３と通信する。インターフェースユニット３４を介して、最適化ユニット２０’は、「トランスミッション制御」機能６７を行う２つの制御ユニット７３、７４を有する、点線で示されたプロセス制御システム５４と通信する。インターフェースユニット３５を介して、最適化ユニット２０’は、「可変圧縮」機能６３及び「高圧過給」機能６６を行う２つの制御ユニット７５、７６を有する、さらなるプロセス制御システム５５（点線で示されている）と通信する。インターフェースユニット３６を介して、最適化ユニット２０’は、２段階過給圧の可変制御などの「パワー制御」機能６８を行う２つの制御ユニット７７、７８を有する、さらなるプロセス制御システム５６（点線で示されている）と通信する。インターフェースユニット３７を介して、最適化ユニット２０’は、たとえば機関や各コンポーネントの「重心制御」機能６４及び機関内部の「液圧制御」機能６５を行う、さらなるプロセス制御システム５７と通信する。図１についての記載と同様に、最適化ユニット２０’は、制御装置１０の少なくとも１つの予め定義された値に及び検出された状態に応じて、及びシステム変数に応じて、燃焼プロセスのプロセス制御変数を決定し、これに対応して定義されたインターフェースユニット３０〜３７を介して、サブシステム５０〜５７にプロセス制御変数を出力する。上述した機能に加えて、上述したサブシステム５０〜５７は、センサ信号の読取り、作動要素及び／又はアクチュエータの作動及び設定、及び作動要素及び／又はアクチュエータの現在位置の問い合わせなどの基本機能を行う。
【００１８】
サブシステム５１〜５７、及びサブシステム５２、５４、５６、及び５７の制御ユニット７１〜７８は、たとえば、自動車の連続生産に使用するために完全に開発されたユニット、又は自動車内の内燃機関／駆動伝達系の制御装置の開発及び／又は最適化に使用され得る、いわゆる高速システムプロトタイピング制御ユニットであり得る。つまり、本発明による装置は、自動車の連続生産にも、自動車の開発及び最適化にも使用され得る。その上、様々な組合せも可能である。たとえば、サブシステム５１、５３、５５及び５６は、完全に開発された連続生産ユニットであり、サブシステム５２、５４及び５７は、まだ完全には開発されていないユニットであり得る。サブシステム５２及び５４においては、制御ユニット７２及び７３は、既に完全に開発されたか又はわずかに修正された連続生産ユニットであり、制御ユニット７１及び７４は、高速システムプロトタイピング制御ユニットであり得る。
【００１９】
センサーによって測定されたプロセス制御変数やエンジンの特性値（８０）などは、他のコントロールシステムから最適化ユニット２０’に入力される。
【００２０】
内燃機関／駆動伝達系を制御するための本発明による装置により、定義されたインターフェースユニットを介して、閉じられた個々の技術モジュール及び統一プロセス制御に分割することが有利に可能となる。その上、本発明による装置により、個々の技術モジュールの作業を配分して開発し（同時エンジニアリング）、ノウハウを他に洩らすことなく、複数の開発団体を統合することが可能となる。最適化ユニットは、たとえば制御ユニット内のソフトウェアモジュールとして実施され得るので、機関制御ユニット内に独立した燃焼方法を格納することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】自動車用内燃機関／駆動伝達系を制御するための装置を示す概略ブロック図である。
【図２】図１に示されている最適化ユニットの操作方法を示すブロック図である。
【図３】内燃機関／駆動伝達系を制御するための装置の例示的実施形態を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２２】
１０  制御装置
１２  運転者設定トルク
１４  機関設定トルク
１６  トランスミッション設定トルク
１８  ブレーキ設定トルク
２０、２０’  最適化ユニット
３０〜３７  インターフェースユニット
５０  排気ガス再循環システム、サブシステム
５１  燃料噴射システム、サブシステム
５２  空気量測定システム、サブシステム
５３  点火システム、サブシステム
５４、５５、５６、５７  プロセス制御システム、サブシステム
６０  内燃制御
６１  点火制御
６２  可変バルブ制御（ＥＨＶＳ）
６３  可変圧縮機能（ＮＡＭＩ）
６４  重心制御
６５  液圧制御
６６  高圧過給機能
６７  トランスミッション制御
６８  パワー制御機能
７１、７２、７３、７４、７５、７６、７７、７８  制御ユニット
【図１】
2007024046.tif 000003
【図２】
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【図３】
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