(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の負荷センサ及びその他のセンサ手段、評価装置を備え、前記第１の負荷センサは、高度依存主負荷信号を送出し、前記その他のセンサ手段の出力信号から、高度に依存しない副負荷信号が形成され、前記評価装置は、予め設定できる条件下で、前記主負荷信号及び副負荷信号を相互に比較するようにした高度適応負荷検出装置において、比較結果は、積分器内で時間に依存して可変である時定数を用いて積分され、得られた積分値に基づいて高度適応が行われるようにし、該高度適応は、高度適応領域を外れた場合、前記積分器の時間に依存して可変である時定数が、予め設定できる調整の速度乃至ランプを介して、迅速に高度適応の学習が行われる側の限界値の方に連続的に調整されるようにし、前記高度適応領域内に再び入った場合、前記時間に依存して可変である時定数は、第２の調整可能な調整の速度乃至ランプを介して緩慢な高度適応が行われる側の時定数の方に調整されるようにしたことを特徴とする負荷検出装置。
【請求項２】
評価装置は、内燃機関の制御装置であり、第１の負荷センサは、空気量測定器であり、その他のセンサ手段は、少なくとも一つの回転数センサ及び絞り弁センサを有している請求項１記載の装置。
【請求項３】
第２の調整の速度乃至ランプは、第１の調整の速度乃至ランプよりも急傾斜である請求項１記載の装置。
【請求項４】
積分器の、時間に依存して可変である時定数は、高度適応が実行されない時間に依存して設定される請求項１〜３迄の何れか１記載の装置。
【請求項５】
高度適応領域を外れた場合、最後に学習された記憶値を読出し、後続の評価のために使用する先行各請求項の何れか１記載の装置。
【請求項６】
妥当性検査を行い、主負荷信号と副負荷信号とを比較して、両信号間の偏差が大きすぎる場合にエラー指示を行う先行各請求項の何れか１記載の装置。
【請求項７】
積分器の出力信号を、妥当性検査し、この信号が所定の領域内にない場合にエラーとして検出する先行各請求項の何れか１記載の装置。
【請求項８】
積分器の出力信号を、直接又は適切な制限を介して高度適応係数として使用する先行各請求項の何れか１記載の装置。
【請求項９】
高度適応係数(fdkha)を、絞り弁-高度適応又は排気ガス帰還率の適合のために使用する請求項８記載の装置。
【発明の詳細な説明】
従来技術
本発明は、第１の負荷センサ及びその他のセンサ手段、評価装置を備え、第１の負荷センサは、高度依存主負荷信号を送出し、その他のセンサ手段の出力信号から、高度に依存しない副負荷信号が形成され、評価装置は、予め設定できる条件下で、主負荷信号及び副負荷信号を相互に比較するようにした高度適応負荷検出装置に関する。
内燃機関の負荷の検出のため、通常、熱線式空気量測定器又は熱フィルム空気量測定器を用いて吸入空気量が検出される。
内燃機関での、所定の作動領域内では、吸入空気の脈動が発生し、この吸入空気の脈動により、空気量測定器により供給される測定値にエラーが生じることがある。このエラーは、例えば、全負荷の近傍の領域内で逆流が生じたり、空気量測定器が流動方向を識別できなかったり、流れから外れた空気を間違って吸入空気として検出したりした場合に生じる。
逆流が発生している最中にも、信頼性の高い負荷検出が可能であるためには、例えば、内燃機関の回転数及び絞り弁角度に基づいて、第２の負荷信号、いわゆる副負荷信号を検出することもできる。制御装置によって、逆流が発生し得る作動状態であることが検出された場合、内燃機関の制御のために、主負荷信号でなくて、副負荷信号が利用される。しかし、副負荷信号は、高度適応する必要がある。と言うのは、副負荷信号は、主負荷信号とは異なって、吸入空気の濃度に依存せず、従って、高度にも依存しないからである。
副負荷信号に対して、その様に高度適応が行われない場合には、内燃機関乃至内燃機関により駆動される車両が、標準高度に相応しない高度になると直ぐに、主負荷信号と副負荷信号との切り換えの際、負荷が飛躍的に変化してしまう。
現在使用されているシステムの場合、逆流領域内で、主負荷信号が、回転数依存特性曲線を介して制限されており、この制限の際、高度補正もされている。
例えば、ドイツ連邦共和国特許公開第4322281号公報又はドイツ連邦共和国特許公開第4336813号公報に記載されている内燃機関の負荷検出装置の場合、副負荷信号に対して高度適応を行うことが提案されており、その際、主負荷信号と副負荷信号との差が、確実に逆流が生じることがない駆動条件下で形成され、この差は高度乃至濃度に依存しており、この差に基づいて高度適応が行われる。そのために、ドイツ連邦共和国特許公開第4322281号公報に記載されているように、フィルタリングされた副負荷信号が、同様にフィルタリングされた主負荷信号から減算され、この差から、濃度の変化の大きさを示す高度適応値が形成される。それから、比較結果が、所定の駆動条件下で、積分器に送られて、この積分器で積分される。
この積分器は、二つの異なった時定数で作動する。高度適応、つまり、高度係数の学習が可能な特性曲線領域内では、この学習過程は、主として、積分器の比較的緩慢な時定数で行われる。十分高い学習速度と信号安定度との妥協点が求められる。しかし、高度適応領域から外れた場合には、高度が学習されずに、比較的大きな、高度差がある状態に戻されてしまうことがあるという危険性がある。新たな学習駆動の際、即ち、高度適応領域内に再度入る場合に、比較的速い学習を可能にするためには、短時間、積分器の迅速高度適応時定数に切り換えられる。両時定数間の切り換え基準は、例えば、走行のエンジンブレーキ期間の長さによって制御される。新たな学習後、迅速高度適応時定数が、適用可能な時間の間許容され、続いて、再び緩慢な高度適応時定数に切り換えて戻される。
この様な、ドイツ連邦共和国特許公開第4322281号から公知の、適合のための、二つの固定積分時定数間の切り換えは、場合によっては不利になることがある。更に、公知のシステムは、学習された高度が依然として本当に実際の高度に相当しているのかどうかチェックできないという欠点がある。
本発明の効果
それに対して、請求範囲１の各要件、つまり、比較結果は、積分器内で時間に依存して可変である時定数を用いて積分され、得られた積分値に基づいて高度適応が行われるようにし、該高度適応は、適応領域を外れた場合、前記積分器の時間に依存して可変である時定数が、予め設定できる調整の速度乃至ランプを介して、迅速に高度適応の学習が行われる側の限界値の方に連続的に調整されるようにし、前記適応領域内に再び入った場合、前記時間に依存して可変である時定数は、第２の調整可能な調整の速度乃至ランプを介して緩慢な高度適応が行われる側の時定数の方に調整されるようにした本発明の装置は、実際の状況に比較的最適に適応できるという利点を有している。積分器に可変時定数を導入することによって、起こり得る最大の高度エラーに依存して高度適応を行うことができ、この様にすることによって、実際の高度と推定された高度との間に大きな偏差があっても、実際の状況に非常に迅速に高度適応することができるようになる。
本発明による装置のその他の効果は、従属請求項に記載した手段によって得られる。
図面
本発明の一実施例について、図を用いて、以下、詳細に説明する。その際、図１に詳細に示されているのは、絞り弁の高度適応係数をどの様にして求めるのかについてであり、その際、更に、エラー検出が行われる。図２には、高度適応を行うのに、どの様な条件が満たされる必要があるのかについて示されている。図３には、有効な高度適応を行うのに、どの様な条件が実現されるのかについて示されており、図４には、積分係数の、時間に関する経過特性、並びに、高度適応のための切換条件の、同様に時間に関する経過特性が示されている。
実施例の説明
図１には、フィルタリングされた主負荷信号tlf及びフィルタリングされた副負荷信号tlwkfから、高度適応係数fdkha及び制限された高度適応係数fdkhabが形成される仕方について示す流れ図が示されている。フィルタリングされた主負荷信号は、内燃機関の吸気管内に流入した空気を測定する空気量測定器１０を用いて検出される。空気量測定器１０の出力信号は、前処理回路１１で更に処理され、特に、フィルタリングされる。
副負荷信号は、内燃機関の絞り弁の位置並びに回転数に基づいて形成される。絞り弁の位置は、センサ１２を用いて検出され、回転数は、回転数センサ１３を用いて検出され、各信号の前処理並びに負荷信号への結合は、回路装置１４を用いて行われ、回路装置１４では、副負荷信号のフィルタリングも行われる。
フィルタリングされた主負荷信号tlf並びにフィルタリングされた副負荷信号tlwkfから、ブロック１５で差が形成され、この差は、ブロック１６を介して積分器１７に供給され、その際、この供給は、高度適応の実行条件Bhaが満たされた場合に限って行われる。この条件Bhaは、図２に詳細に示されている。
高度適応のための条件が満たされない場合、ブロック１５で形成された差は積分器へ供給されず、その動作は、ブロック１６での切換によって行われる。その際、積分器１７には、高度適応のためのΔ-ファクタDFDKHAが供給されるか、又は、ゼロに切り換えられ、その際、切換の条件は、ブロック１８で設定され、つまり、エンジンブレーキ時フューエルカットオフBsaの検出の場合、且つ、絞り弁-高度適応係数fdkha＜１という条件下では、ゼロに切り換えられるようにされている。
積分器１７の時定数zintは、以下説明する関数で適切に変えられる。即ち、エンジンブレーキ時フューエルカットオフBsaの条件が検出され、且つ、絞り弁-高度適応係数fdkha＜１である場合、ブロック１９を介して係数１が積分器１７に供給される場合、時定数zintは１が乗算され、つまり、変えられない。それに対して、エンジンブレーキ時フューエルカットオフが検出されないか、又は、高度適応係数fdkha＜１でない場合、ブロック１９で切り換えられて、積分器１７に、絞り弁-高度適応時定数zdkhaxが供給される。この絞り弁-高度適応時定数は、正の方向で作用するΔ-時定数(DZDKHAP)又は負の方向で作用するΔ-時定数(DZDKHAN)から形成される。どちらのΔ-時定数が供給されるのかは、ブロック２０で、高度適応条件が満たされるか満たされないかに依存する。高度適応条件が満たされる場合、正のΔ-時定数が別の積分器２１に供給される。ブロック２２では、ブロック２１での積分結果に基づいて、高度適応時定数が、緩慢な高度適応値ZDKHA又は迅速な高度適応値ZDKHASに制限される。ブロック２２の出力側には、既述の、絞り弁-高度適応可変時定数zdkhaxが出力される。
積分器１７の出力側には、係数fdkhaが形成され、この係数は、絞り弁高度適応係数として使用される。積分器１７の出力信号から、ブロック２３で、下限値FDKHAU並びに上限値FDKHAOに制限することによって、制限された高度適応係数fdkhabが得られる。下限値は、高度適応係数の下限値を示し、上限値は、高度適応係数の上限値を示す。
ブロック２４では、絞り弁-高度適応係数fdkhaが、高度適応係数の妥当性のある上限値FDDKHOよりも大きいかどうか検査し、高度適応係数の妥当性のある下限値FDDKHAUよりも小さいかどうか検査する。この妥当性のある上限値及び下限値は、通常のように、制御装置のメモリ内に記憶されている固定値である。
ブロック２４で検査された条件が満たされた場合、OR段２５の出力側において、条件Bplausが満たされており、その条件Bplausが満たされているということは、絞り弁-高度適応係数に対して妥当性のない値として検出される。
この条件は、R-S-フリップ-フロップ２６のセット入力側SEに供給され、その出力側には、負荷検出に対するエラー信号Eleが送出される。このフリップ-フロップ２６のリセット入力側Rには、OR段２５の出力信号がブロック２７で否定されて供給される。ブロック２７の出力側からは、正常-報知で終了の診断関数の条件が、送出される。
高度適応条件Bhaは、図２に示された様にして求められる。その際、アイドリングでの絞り弁角度wdkblが、ブロック２８で、副負荷高度適応の場合の絞り弁角度の下限値WKWAUNよりも大きいかどうか検査される。更に、ブロック２８で、アイドリングでの絞り弁角度wdkblが、副負荷高度適応の場合の絞り弁角度の上限値WKWANよりも小さいかどうか検査される。
これら両検査の各結果は、それぞれ、AND-ゲート２９の入力側に供給され、AND-ゲート２９には、更に主負荷センサのエラーに関する情報Elm、絞り弁ポテンシオメータのエラーに関する情報Edk、及びスタート条件Bstが供給されている。
ターボチャージャを有している内燃機関の場合、各条件、即ち、チャージ圧力制御の操作量Bldr並びにチャージ圧力制御の制御量Bldsから、AND-段３０において、別の信号が形成され、この信号は、同様にAND-段２９に供給される。Elm、Edk、Bstに関する情報並びにAND-段３０の出力信号は、それぞれ否定されて、AND-段２９に供給される。
AND-段２９に供給される全ての条件が満たされた場合だけ、AND-段２９の出力側に、高度適応を実行するための条件Bhaが形成される。ターボチャージャのない内燃機関の場合には、高度適応を実行するための条件Bhaは、当然、ターボ特有の条件なしに満たされる。
ブロック３１では、AND-段２９の出力信号から、更に時間診断が実行される。その際、そのAND-段２９の出力信号は、主負荷信号と副負荷信号との比較の際のエラーを検出用の時間診断としての値TDTLTLWと比較される。値TDTLTLWは、診断用の緩衝(Entprell)時間として作用する。
この時間診断の出力は、フリップ-フロップ３２のセット入力側に供給される。このフリップ-フロップのリセット入力側には、初期化条件を示す切換条件Biniが供給される。フリップ-フロップ３２の出力側には、一走行周期内で一回、高度適応が行われたということを示す信号Zleが送出される。
図３には、高度適応が有効であるという条件Bhagの形成の仕方を示す流れ図が示されている。そのために、高度適応実行用の条件BhaがAND-段３３に供給されている。このAND-段３３には、更に、絞り弁-高度適応時定数zdkhaxから形成された値ZDKHA、並びに、負荷検出にはエラーがないことを示す信号(Eleの否定)が供給されている。
もう一つのAND-段３４には、車両速度vfzが限界値VHAよりも大きいかどうかの情報が供給される。更に、高度適応の実行条件が満たされていない(高度適応実行用の条件Bhaの否定)かどうかの情報、並びに、絞り弁高度適応時定数zdkhaxが、エンジンブレーキ検出後の迅速な高度適応時定数ZDKHASと等しいかどうかの情報が供給される。
上述の三つの条件が充足された場合、相応の信号がOR-段３５に供給され、OR-段３５には、更に、空気量測定器のエラー検出に関する情報も供給される。
有効な高度適応が行われるための条件Bhagが満たされているかどうかは、フリップ-フロップ３６の出力で分かる。このフリップ-フロップ３６には、一方では、AND-段３３の出力信号が供給され、他方では、OR-段３５の出力信号が供給されている。その際、フリップ-フロップのセットは、AND-段３３の出力側に正の信号が送出された場合に行われ、リセットは、OR-段３５の出力側に正のパルスが送出された場合に行われる。
図１〜３に示した流れ図を用いて、最適化された高度適応を行うことができ、それと同時に、学習された係数の有効性についての表示が可能であり、エラーを検出することができる。絞り弁-高度適応のために最終的に形成された絞り弁-高度適応係数fdkhaは、副負荷信号tlwを高度に適応させるのに使用される。この適応は、空気量測定器のエラーがなくて、絞り弁センサのエラーが検出されない場合、及び、無負荷運転に関する絞り弁角度wdkblが所定の限界値間に位置している場合に限って行われる。ターボエンジンの場合、更に、チャージ圧力制御の領域も考慮される。
高度適応は、フィルタリングされた負荷信号tlfと補正されてフィルタリングされた副負荷信号tlwkfとの差の積分によって行われる。図１に記載した方法を用いて、積分器の時定数zdkhaxを最適に変えることが出来るようになる。積分器の時定数を変える仕方は、例えば、図４から分かる。積分器の時定数のための初期化値は、標準値ZDKHAである。この値は、緩慢な高度適応時定数である。高度適応条件Bhaが充足されないので、高度適応を行うことが出来ない場合には、積分器の時定数zdkhaxは、ゆっくりと、例えば、レートDZDKHAPで、増大する。従って、直ぐ次ぎの高度適応を速く高度適応することができるようになる。それにより、高度適応出来ずに集積されたエラーを出来る限り速く補償することができる。
高度適応が行われると、つまり、高度適応条件Bhaが満たされると、時定数zdkhaxは、再び迅速に、例えば、レートDZDKHANで小さくされる。と言うのは、集積されたエラーの補償後は、通常の、つまり、緩慢な、高度適応時定数ZDKHAで高度適応されるべきであるからである。こうすることによって、両負荷信号間、つまり、主負荷信号と副負荷信号との間の短時間の差異(動的な場合には典型的に生ずる)によって、高度係数fdkhaがずれることがないようにすることができる。
エンジンブレーキ作動中、検出された高度で、つまり、絞り弁角度の高度適応のための高度適応係数fdkhaがfdkha＜１である場合、高度適応係数は、レートDFDKHAで上昇する。こうすることによって、長い山岳走行でのエンジンブレーキ中、つまり、高度適応が可能でない間、高度係数は、比較的小さな高度方向に補正されるようにすることができる。この場合には、粗な評価でしかあり得ないので、値DFDKHAを、極めて小さな勾配の山岳走行(丁度エンジンブレーキ作動(SA)に到達して、高度適応が妨げられる)の場合に、高度適応係数の正確な高度適応が行われるように調整することは有意義である。
制限されていない係数を付加的に閾値検出することは、負荷信号-副負荷信号-高度適応の妥当性検査のために使用される。下限値FDDKHAUを下回る、乃至、上限値FDDKHAOを上回る場合、高度適応エラーとして検出され、負荷検出におけるエラーの条件Eleが充足される。その原因としては、ホットフィルム空気量測定器のエラーのある主負荷信号tlf又はエラーのある副負荷信号tlwkfであることがあり、例えば、絞り弁ポテンシオメータ又はバイパス調整器が故障している場合である。
内燃機関の制御装置で高度適応を実行する方法は、結局のところ、積分器に対して適用し得る二つの時定数を用いて作動し、この積分器で、主負荷信号と副負荷信号との偏差が、高度適応の際に生ずる。これらの時定数は、上方及び下方で制限されており、実際に有効な時定数に対する限界値は、制御装置のメモリ内に記憶されている。
高度適応領域内での長い走行時間後は、この方法は、緩慢な高度適応時定数で作動する。高度適応領域を外れた場合には、予め設定可能なランプを介して、連続的に、時定数が速い限界値の方に調整される。従って、高度適応領域外で長くなればなる程、迅速な高度適応時定数で作動する。
制御装置によって、高度適応領域内に再び入ったことが検出されると、積分器の時定数は、再び適用可能な別のランプを介して緩慢な高度適応時定数の方向に調整される。このランプは、明らかに迅速な高度適応時定数の方向よりも急速に加えられる。時定数の可能な時間経過特性については、図４に示されている。
時定数の、このような調整によって、時定数は、内燃機関が高度適応領域外の状態である時間に依存する。高度適応領域外の比較的大きな時間成分によって、相応の走行プロフィルの場合、比較的大きな高度の差の進行、それと結び付いた比較的大きな高度エラーが生じる。この高度エラーは、依然として補正されない。と言うのは、高度適応領域が予め設定されていないからである。そのために、高度適応が可能であると即座に迅速な高度適応を行う必要がある。その際、新たな高度適応では、迅速な高度適応時定数によって、直ぐに新たな高度の所望の速い学習が行われる。
制御装置によって、高度適応領域を外れたことが検出されると、最後に学習された、高度係数の値が記憶され、そして読出され、副負荷信号の後続の補正のために使用される。高度適応領域外の長い走行時間の場合、相応の走行プロフィルで、つまり、道路の相応の長い上り下りで、高度の差が元に戻され、その差は、学習されない。その際、正しい高度情報を指示する関数の場合、誤差関数になってしまうことがある。と言うのは、関数経過の際に算出された高度係数は、実際の高度に相応しないからである。この理由から、付加的に、妥当性フラグが挿入される。つまり、学習され、記憶された高度係数が依然として正しいかどうか、指示される。内燃機関が、長時間、高度適応領域外である場合、指示(FLAG)がリセットされる。内燃機関が高度適応領域外である時間の尺度として、時定数に対する各限界値と、実際に有効な各時定数との間の比較を行なうことができる。
この指示は、通常の様に、緩慢な時定数が使用された場合にセットされる。これは、実際の高度が正しく学習された場合である。更に、内燃機関が高度適応領域内にあり、負荷検出の際エラーが発生していないという前提である。高度適応領域から外れた場合、指示(FLAG)は、時定数が、その急速な高度適応限界値に変えられる迄、セットされ続ける。この時点は、その際、最大の可能なエラーが、許容し得ない作動状態を惹き起こさないように選定される。
検出された無負荷走行の場合、又は、低い走行速度の場合に、高度適応領域を外れたならば、FLAGがセットされる。と言うのは、この場合には、高度変化は予期されないからである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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