(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目標トルクが予め設定され、且つ内燃機関により出力されるトルクが前記目標トルクに従って調整されるように構成した内燃機関を制御するための方法において、
前記内燃機関を制御するために予め設定された目標トルクは、前記内燃機関への空気供給が調整され得ないか又は誤って調整され得る場合に、前記内燃機関の出力と関連のある前記内燃機関又は自動車の動作変数の所定の制限値が維持されるように補正するために、前記動作変数の実際値が前記所定の制限値より大きいときには、前記実際値と前記所定の制限値との差を積分器により積分して形成された補正値により前記目標トルクの補正を行い、
補正された目標トルクは、燃料計量供給及び点火角度の少なくともいずれかの調整によって制御され、
前記内燃機関への空気供給を調整する最終の制御素子が設けられていること
を特徴とする内燃機関を制御するための方法。
【請求項２】
前記動作変数が、機関回転数、機関トルク、機関出力又は走行速度であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記制限値が、アイドリング状態及びアイドリングでない状態の少なくともいずれかにおいて設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
燃料計量供給及び点火角度への介入が、前記目標トルクの準備のために前記点火角度の補正によって及び前記目標トルクの準備のために個々のシリンダへの所定数の噴射の停止によって、又はそのいずれかによって実施されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
運転者により予め設定された目標トルク、トランスミッション制御及び牽引力制御のような機能により予め設定された目標トルク、前記内燃機関のアイドリング状態の場合におけるアイドリング時のトルク必要量、及び、制限回転数を維持するための補正トルク量の全てに基づいて、噴射介入及び点火介入のための目標燃焼トルクが設定されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
噴射介入及び点火介入のための前記目標燃焼トルクが、最大回転数の制限又は最大速度の制限を得るために補正されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一つに記載の方法。
【請求項７】
前記内燃機関への空気供給を調整する前記最終の制御素子が、全走行範囲における空気供給の調整のための最終の制御素子であり、前記最終の制御素子が充填のための目標燃焼トルクの準備のために調整されること、
前記目標燃焼トルクが、運転者により予め設定された目標トルク、牽引力制御及び機関ドラグ・トルク制御のような機能によって設定された充填のための目標燃焼トルク、負荷値制限、最大機関回転数制限及び始動トルク制限のような機能、並びに、アイドリング中のトルク必要量によって設定された空気充填のための目標燃焼トルクの全てに基づいて、形成されることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
前記制限値が、運転者の希望又は加速ペダルの位置に依存していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
少なくとも内燃機関への空気供給の部分的調整のための最終の制御素子、
燃料の計量供給のための及び前記内燃機関の点火角度の調整のための手段、
少なくとも一つの予め設定された目標トルクを調整するための手段、
を備えた内燃機関を制御するための装置において、
前記内燃機関を制御するために予め設定された目標トルクを、空気供給を少なくとも部分的に調整する前記最終の制御素子の機能障害がある場合に、前記内燃機関の出力と関連のある前記内燃機関又は自動車の動作変数の所定の制限値が維持されるように補正する手段であって、前記動作変数の実際値が前記所定の制限値より大きい場合に、前記実際値と前記所定の制限値との差を積分器により積分して目標トルクに対する補正値を形成して補正を行う手段と、
燃料計量供給及び点火角度の一方または双方の調整によって補正された前記目標トルクを制御するように構成された前記目標トルクを制御するための手段と
を備えることを特徴とする内燃機関を制御するための装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、目標トルクが設定され、且つ内燃機関により出力されるトルクがこの目標トルクに対応して調整されるように構成されている内燃機関を制御するための方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種類の方法及び装置は、ドイツ公報ＤＥ  ４２  ３９  ７１１  Ａ１から知られており、これにおいては内燃機関により出力されるべき機関トルク、特に機関の出力側又はトランスミッションの入力側に存在する機関トルクが目標値として規定される。内部損失及び内燃機関における付加的負荷のトルク必要量を決定することによって、目標燃焼トルクが決定されるが、これは、吸気流量を調整することによって、設定点火角度を補正することによって、及び／又は所定数のシリンダへの燃料の供給を遮断することによって利用可能にされる。吸気流量を調整する最終の制御素子又は内燃機関のアイドリング状態においてアイドリング空気流量を調整する最終の制御素子の機能障害の場合における緊急動作のための手段は記述されていない。
【０００３】
ドイツ公報ＤＥ  ４２  １４  １７９  Ｃ１は、吸気流量に対する最終の制御素子の機能障害の場合における緊急動作を開示している。最終の制御素子の機能が悪影響を受けている場合には、内燃機関の出力は、専ら混合気の組成への介入によって及び／又は点火への介入によって及び／又は少なくとも一つのシリンダへの燃料の供給の制御された遮断によって、現在の負荷仕様に対応する値に設定される。トルク方式で動作する制御システムにおける緊急動作についての情報は与えられていない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
吸気流のための最終の制御素子の機能障害の際に、この種類の制御システムにおける緊急動作のための手段を提示することがこの発明の課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
目標トルクが設定され、且つ内燃機関により出力されるトルクがこの目標トルクに対応して調整される。内燃機関により出力されるべきトルクは、少なくとも燃料計量供給及び／又は点火角度の調整によって、内燃機関への空気供給が調整され得ないか又は誤って調整され得る場合には内燃機関と関連のある内燃機関又は自動車の動作変数が少なくとも一つの所定値に制限されるような方法で制御される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
この発明は次に図面に示された実施例について更に詳細に説明される。
【０００７】
図１には内燃機関（図示されていない）を制御するための制御装置１０が示されており、この制御装置１０は、出力線１２により、最終の制御素子１４を介して内燃機関のシリンダへの燃料の計量供給を制御し、出力線１６により内燃機関（図示されていない）の点火角度を調整するための手段（制御素子）１８を制御し、そして出力線２０により、少なくとも内燃機関のアイドリング時に、最終の制御素子２２を介して内燃機関への吸気流量を制御する。内燃機関の及び／又は自動車の動作変数は、適当な測定装置２８乃至３０により検出されて、線２４乃至２６を介して制御装置１０に供給される。制御装置１０は、内燃機関を制御するために、通信システム３２、例えばＣＡＮ母線システムを介して別の制御装置３４、望ましくはＡＢＳ／ＴＣＳ制御装置及び／又はトランスミッション制御装置に接続されている。
【０００８】
通信システム３２を介して、内燃機関により出力されるべき目標トルクが制御装置（単数又は複数）３４から制御装置１０に伝達される。これは、例えば自動変速装置のための制御装置から、変速装置出力において目標出力トルクを準備するために伝達され、ＡＢＳ／ＴＣＳ制御装置から駆動車輪の少なくとも一つに過度の滑り傾向があるときに規定の出力トルクを準備するために伝達されることができ、又はこれは、加速ペダルを操作する運転者により設定された目標値であってもよい。制御装置１０はこの目標トルク値を、前述の従来の技術から知られるように、場合によっては、線２４乃至２６により供給された動作変数、例えば機関回転数、機関温度、負荷の状態などを考慮して、最終の制御素子２２の調整値に、機関回転数と空気流量の関数として決定される点火角度の補正値に、及び／又は、場合によっては遮断されるべき個々のシリンダへの噴射の数の決定に、変換する。噴射されるべき量はその場合機関回転数及び空気流量の関数として各シリンダに対して個別に決定される。
【０００９】
最終の制御素子２２が運転者の希望の関数として全動作範囲にわたって電気的に調整可能であるようなこの種類の制御システムの外に、別の実施例においては、最終の制御素子２２は単に、アイドリング制御の範囲内で内燃機関のアイドリング状態における空気の供給を左右するように構成されている。この場合には、内燃機関への空気の供給は、運転者によって機械的接続による加速ペダルを通して調整され、他方、出力されるべき機関トルクに対する目標値は、望ましくは駆動車輪が回転する傾向があるときに、通信システム３２を通してＡＢＳ／ＴＣＳ制御装置から伝達される。
【００１０】
図２は、牽引力制御介入を伴った「ドライブ・バイ・ワイヤ（ｄｒｉｖｅ−ｂｙ−ｗｉｒｅ）」システムの例によって制御装置１０の範囲内でこの発明による手順を実施するための概観的ブロック回路図を示している。この場合、駆動車輪がスピンする傾向のあるときの目標トルクＭＳｏｌｌＡＳＲに関する値及び運転者により設定された目標トルクＭＳｏｌｌｆａに関する値が通信システム３２を通して制御装置１０に供給される。機関の出力側で準備されたトルクの測度を示しているこれらの目標値は、接続点１００及び１０２に供給され、又これらの接続点には線１０６及び１０７が損失トルクＭｖｅｒｌの決定のために特性図ブロック１０４から供給される。ここで、目標値は、機関の損失トルクによって、すなわち機関がその損失の補償のために調達しなければならないトルク成分によって補正される。特性図ブロック１０４には機関温度Ｔｍｏｔ及び機関回転数Ｎｉｓｔに関する信号値が線２４及び２６を通して供給される。機関温度及び機関回転数から損失トルクを決定するための手段は従来の技術から知られている。補正された目標値は、機関により発生されるべき燃焼トルクに対する目標値（ＭｖＳｏｌｌＡＳＲ，ＭｖＳｏｌｌｆａ）を示している。
【００１１】
線１１０が接続点１０２から最大値選択段１１２に通じており、この段からは線１１４が最小値選択段１１６に通じている。線１１８は接続点１００から最小値選択段１１６に通じている。最小値選択段１１６の出力線１２０は計算段１２２に通じており、この計算段の出力線は制御装置１０の線１２，１６及び２０を構成している。線１２４が接続線１１０から最小値選択段１２６に通じている。更に、線１２８が線１２０から最小値選択段１２６に通じている。線１３０がアイドリング中の自動車のトルク必要量Ｍｌｌの決定のために特性図ブロック１３２から最大値選択段１１２に導かれている。線２４乃至２６の若干のものが特性図ブロック１３２に通じている。最小値選択段１２６の出力線１３４は最大値選択段１３６に通じており、最大値選択段の出力線１３８は計算段１２２に通じている。線１４０が線１０６から接続点１０８に通じている。更に、線１４２がこの接続点に積分ブロック１４４から導かれており、この積分ブロックの入力線１４６は更なる接続点１４８から導かれている。この接続点には線２４乃至２６の一つ、及び線１５０が導かれており、線１５０は特性図ブロック１５２に接続している。次に、線２４乃至２６の少なくとも一つが特性図ブロック１５２に導かれている。接続点１０８の出力線１５４は切換素子１５６に通じており、この素子には更に線１５８が線１３０から導かれている。切換素子１５６は線１６２を通して制御ブロック１６０によって操作されるが、この制御ブロックには線２４乃至２６の少なくとも一つが導かれている。切換素子１５６の出力線１６４は最大値選択段１３６に通じている。
【００１２】
目標燃焼トルクＭｖＳｏｌｌＡＳＲ及びＭｖＳｏｌｌｆａが接続点１００及び１０２において決定された後、ＴＣＳ動作に対する目標燃焼トルクＭｖＳｏｌｌＡＳＲが最大値選択段１１２においてアイドリング中のトルク必要量と比較される。このトルク必要量は既知の方法で、空気調和システム、トランスミッションのパワーステアリングシステムなどのような負荷の状態の関数として特性図ブロック１３２において決定される。最大値選択段１１２は、内燃機関の停止に導く目標トルクが設定されるのを回避するために二つの値のうちの大きい方を送り出す。この方法で形成された目標燃焼トルクＭｖＳｏｌｌＡＳＲ／ＬＬは最小値選択段１１６に供給され、ここで供給された目標トルク値のそれぞれ小さい方の値が選択される（ＴＣＳが動作していない場合には、目標燃焼トルクＭｖＳｏｌｌＡＳＲは運転者により達成され得る最大の目標燃焼トルクＭｖＳｏｌｌｆａより常に大きい）。線１２０により送られた小さい方の値は充填、すなわち内燃機関への吸気流量を調整するための目標トルクＭｖＳｏｌｌｆｕに対応している。この目標値は計算段１２２において従来の技術から知られている方法で目標燃焼トルクＭｖＳｏｌｌｆｕの準備のために最終の制御素子２２を制御するための操作信号に変換される。
【００１３】
空気流量のこの制御（破線で示されたブロック手段１７０を参照）と並行して燃料の計量供給及び／又は点火角度の調整が与えられる。この目的のために、最小値選択段１１６に類似の最小値選択段１２６において目標燃焼トルクＭｖＳｏｌｌｆｕがＴＣＳ動作における目標燃焼トルクＭｖＳｏｌｌＡＳＲと比較されて、それぞれ小さい方の値が線１３４を通して送られる。最大値選択段１３６において、この値はアイドリング必要値Ｍｌｌｒと比較され、そしてそれぞれ大きい方の値が噴射及び点火を制御するための目標トルク値として計算段１２２に出力される。この計算段１２２において、この目標値は既知の方法で、場合によっては点火角度の補正によって及び噴射パルスの停止によって準備される。最大値選択段１３６はアイドリング中のトルク必要量以下のトルク要求を阻止する。トルク必要量は、空気調整素子における障害のないアイドリング中には（実線で示された切換素子１５６の位置）特性図ブロック１３２のトルク必要量Ｍｌｌによって決定され、又障害のあるアイドリング中には（破線で示された切換素子１５６の位置）線１５４を通して回転数の制限の範囲内で設定される。障害のある又はないアイドリング状態は、この場合加速ペダルの位置、機関回転数などに基づいて制御ブロック１６０によって決定され、そして切換素子１５６はそれに対応して制御される。この場合、運転者がアイドリングを望んでいる場合（加速ペダルのアイドリング位置）において、機関回転数が所定の限界回転数を超えて上昇するときには、少なくとも障害が検出される。アイドリング中の機関回転数を制限するために、目標制限値Ｎｂｅｇはブロック１５２において望ましくは加速ペダルの位置のような動作変数に基づいて読み出され、接続点１４８において実際の回転数と比較され、そして少なくとも実際の回転数が制限回転数より大きい場合には差信号ｄｎが積分ブロック１４４に供給される。この積分ブロックは目標値と実際値との間の差を積分して、制限のためにトルク補正値Ｍｂｅｇｋｏｒｒを形成し、この値を線１４２を通して出力する。この補正値は接続点１０８において目標燃焼制限トルクＭｌｌｂｅｇの計算のために損失トルクと比較され、そして最大値選択段１３６に供給される。この値が最小値選択段１２６の小さい方の値より大きければ、これは噴射停止及び点火のための目標燃焼値として送られる。
【００１４】
これはこの発明による緊急動作を保証する。最終の制御素子２２が機能障害のために開スロットル位置にあるならば、アイドリングでないときでさえも、機能障害のために、運転者により設定された機関トルクよりも大きいトルクが設定される。機関により出力されたトルクの対応する補正は安全な緊急動作を達成するために噴射及び点火を変えることによって保証される。それゆえに、最終の制御素子２２の機能障害の場合には、実際の機関トルクは運転者の希望に依存した所定値に快適且つ安全な方法で制限される。
【００１５】
制御システムが「ドライブ・バイ・ワイヤ」システムでない場合には、破線で囲まれたブロック手段１７０が省略される。最小値選択段１２６に供給される、充填を調整するための目標機関トルクはその場合運転者設定ＭｖＳｏｌｌｆａに対応している。
【００１６】
図３は計算機プログラムとしてのこの発明による手順の実現が略述されている流れ図を示している。
【００１７】
プログラム成分が所定の時点で又はクランク軸の角の関数として始まった後、最初の段階（ステップ）２００において次の計算に必要な動作変数が読み込まれる。これらの変数は、滑り傾向があるときの目標機関トルクＭＳｏｌｌＡＳＲ、運転者により設定された目標トルクＭＳｏｌｌｆａ、機関温度Ｔｍｏｔ、実際の回転数Ｎｉｓｔ、及び場合によっては、加速ペダルの位置、ギヤ位置、更なる負荷の状態のような更なる動作変数である。次の段階２０２において、特性図、特性曲線又は表に基づいて、損失トルクＭｖｅｒｌが実際の回転数及び機関温度の関数として決定され、アイドリング中の必要トルクＭｌｌが望ましくはギヤ位置及び負荷の状態などの関数として決定され、且つ目標制限回転数Ｎｂｅｇが負荷状態、加速ペダル位置、走行速度などのような動作変数の関数として決定される。次の段階２０４において、運転者により設定された目標トルクＭＳｏｌｌｆａ、滑り傾向があるときに設定された目標トルクＭＳｏｌｌＡＳＲ、損失トルク、及びアイドリング中のトルク必要量に基づいて、充填のために調整されるべき目標燃焼トルクＭｖＳｏｌｌｆｕが計算される。この充填のための目標燃焼トルクは次に次の段階２０６において滑り傾向があるときに設定された目標トルクＭｖＳｏｌｌＡＳＲと比較され、その際それぞれ小さい方の値が噴射及び点火のための目標燃焼トルクＭｖＳｏｌｌＥＺＡとして決定される。次の質問段階２０８において、内燃機関が機能障害なしでアイドリング範囲内にあるかどうかが検査される。上に述べられたように、この検査は加速ペダル位置又は絞り弁位置、及び機関回転数に基づいて行われる。機関が障害なしでアイドリング状態にあるならば、段階２１０においてアイドリングトルク必要量Ｍｌｌがアイドリング中のトルク必要量Ｍｌｌｒとして定められ、そして次の段階２１２において噴射及び点火のための調整されるべき目標燃焼トルクＭｖＳｏｌｌＥＺが目標燃焼トルクＭｖＳｏｌｌＥＺＡ及びアイドリング中のトルク必要量Ｍｌｌｒから決定される。その際二つのうちのそれぞれ大きい方の値が噴射及び点火のための目標燃焼トルクＭｖＳｏｌｌＥＺとして定められる。次の段階２１４において、絞り弁位置ＤＫ、点火角度Ｚ及び／又は噴射停止Ｅが既知の方法で噴射及び点火のための目標燃焼トルクＭｖＳｏｌｌＥＺ並びに充填のための目標トルクＭｖＳｏｌｌｆｕに基づいて調整される。その後、プログラム成分は終了され、そして所与の時点又は所与の角度で繰り返される。段階２０８において、機関が機能障害を伴ってアイドリング状態にあることが判明したならば、段階２１６において、目標制限回転数Ｎｂｅｇと実際の回転数Ｎｉｓｔとの間の差デルタ（Δ）が形成され、そしてこの差は次の段階２１８において、場合によっては、実際の値を目標値に近づけるために積分によってトルク補正値Ｍｂｅｇｋｏｒｒに変換される。その結果として、段階２２０において、アイドリング中のトルク必要量Ｍｌｌｒが段階２１８からのトルク補正値Ｍｂｅｇｋｏｒｒ及び損失トルクＭｖｅｒｌの和から計算され、そして手順は段階２１２に続いて、噴射及び点火のための目標トルクの決定が行われる。
【００１８】
制限値が運転者の希望に依存しているならば、一般に機能障害があるときには回転数が又アイドリング状態の外側に制限され、緊急動作が保証される。
【００１９】
上に述べられたように、最終の制御素子２２の機能障害があるときにはこれらの手段によって緊急動作が保証されるが、この緊急動作は少なくとも、機関回転数が所定の制限値に制限されるか又は場合によっては運転者の希望の関数として制限されることを保証するものであり、その際快適且つ安全な制限がトルク計算に基づいて可能にされる。機能障害を検出するための大規模な手段は必要とされない。
【００２０】
機関回転数の好適な制限の代替例として、他の実施例においては出力トルク又は機関出力又は走行速度が類似の方法で制限される。
【００２１】
好適な実施例において記述された、駆動車輪の滑り傾向があるときのトルクの減小の外に又はこれの代替例として、目標トルク値が対応する方法で機関ドラグ・トルク制御によって含められるが、この目標トルク値は、運転者により設定された燃焼トルクと共に、負荷値のための制限トルク、最大速度、及び充填により牽引制御システムの目標燃焼トルクと共に最小値選択の充填を設定するために使用される始動トルク、と共に最大値選択を受けさせられる。
【００２２】
更に、又別の有利な実施例においては、トランスミッション制御により設定された目標機関トルクは、牽引制御システムの目標トルクに最小値選択を受けさせることによって、噴射及び点火に介入するための目標燃焼トルクの決定と関連して使用されることができる。
【００２３】
更に、有利な諸実施例においては、この発明による手順に従っての緊急動作中の機関回転数の制限に加えて、最大回転数又は最大速度の制限は、回転数の最大値と実際の回転数との間の差からアナログ方式で差信号を形成することによって与えられるであろうが、この差信号は積分されて、噴射及び点火の介入のための決定された目標燃焼トルクに接続されるトルク補正値を構成する。
【００２４】
それゆえ、要約すれば、空気の供給を調整する最終の制御素子に又は加速ペダルから絞り弁に通じる機械的接続に機能障害があるときには、内燃機関を制御するために設定された目標トルクは、機関出力に関連のある動作変数の設定制限値が内燃機関のアイドリングの内及び／又は外で守られるような方法で補正される、ということが認められるはずである。トルクの補正は所定数の噴射の停止によって及び／又は設定点火角度の補正によって行われる。
【００２５】
【発明の効果】
この発明による手順は内燃機関への吸気流量を左右する最終の制御素子の機能障害の場合における緊急動作を可能にし、その際快適性及び動作の信頼性が保証される。
【００２６】
特に、緊急動作に対する目標機関トルクの連続的な変化によって快適性の相当な上昇が可能である。
【００２７】
更に、この発明による手順は、内燃機関によって出力されるべき目標機関トルクに基づいて内燃機関の制御を行う制御方法又は制御装置における緊急動作を可能にする。
【００２８】
更なる利点は最終の制御素子における障害検出のための高価な手段が放棄され得ることである。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関のための制御装置の概略的ブロック回路図を示している。
【図２】吸気流量に対する最終の制御素子の機能障害の場合に緊急動作を実施するための制御装置の概略的ブロック回路図を示している。
【図３】流れ図に基づいて計算機プログラムとしてのこの発明による手順の実現を示している。
【符号の説明】
１０：制御装置、１４，１８，２２：最終の制御素子、
２８〜３０：測定装置、３２：通信システム、３４：別の制御装置。
【図１】
0004165664.tif 000002
【図２】
0004165664.tif 000003
【図３】
0004165664.tif 000004