(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定のアイドリング回転速度に調節するように操作される、電気的に操作可能な、駆動ユニットの出力に影響を与える少なくとも１つの調節装置であって、
アイドリング回転速度のこの調節が、バッテリ電圧の所定値が保持されるように行われる前記少なくとも１つの調節装置を用いた、駆動ユニットのアイドリングの制御方法において、
所定のしきい値を超えた高速エンジン回転速度における実際のバッテリ電圧値を測定する工程と、
当該測定された高速エンジン回転速度における実際の電圧値を、エンジンのアイドリング運転状態における目標バッテリ電圧値として記憶する工程と、
前記所定のしきい値以下のエンジン回転速度における実際のバッテリ電圧値を測定する工程と、
当該所定のしきい値以下のエンジン回転速度における実際のバッテリ電圧値を、前記目標バッテリ電圧値と比較して、これら両者の間の制御偏差から、目標アイドリング回転速度を計算する工程と、
アイドリング運転状態におけるエンジン回転速度を、前記目標アイドリング回転速度に近づけて、十分なバッテリ充電を保証する工程と、を具備することを特徴とする駆動ユニットのアイドリングの制御方法。
【請求項２】
前記目標アイドリング回転速度がアイドリング回転速度制御の範囲内で調節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】
エンジンのスタートフェーズの間はバッテリ電圧の所定値への制御が行われないことを特徴とする請求項１又は２に記載の制御方法。
【請求項４】
所定のアイドリング回転速度に調節するように操作される、電気的に操作可能な、駆動ユニットの出力に影響を与える少なくとも１つの調節装置であって、
アイドリング回転速度のこの調節が、バッテリ電圧の所定値が保持されるように行われる前記少なくとも１つの調節装置を備えた、内燃機関のアイドリングの制御装置において、
前記調節装置は、
所定のしきい値を超えた高速エンジン回転速度における実際のバッテリ電圧値を測定する機能と
当該測定された高速エンジン回転速度における実際の電圧値を、エンジンのアイドリング運転状態における目標バッテリ電圧値として記憶する機能と、
前記所定のしきい値以下のエンジン回転速度における実際のバッテリ電圧値を測定する機能と、
当該所定のしきい値以下のエンジン回転速度における実際のバッテリ電圧値を、前記目標バッテリ電圧値と比較して、これら両者の間の制御偏差から、目標アイドリング回転速度を計算する機能と、
アイドリング運転状態におけるエンジン回転速度を、前記目標アイドリング回転速度に近づけて、十分なバッテリ充電を保証する機能と、を実行することを特徴とする駆動ユニットのアイドリングの制御装置。
【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アイドリング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】
この種類の方法ないしこの種類の装置はドイツ特許公開第３８３２７２７号から既知である。この特許においては、アイドリングにおいて駆動ユニットのアイドリング回転速度は、バッテリ電圧が所定値に制御されるように制御される。この場合バッテリ電圧が保持される電圧レベルは、調節すべきアイドリング回転速度のバッテリ電圧に関する特性曲線の適切な選択により行われる。この特性曲線によりアイドリング回転速度は、バッテリ電圧が所定の固定目標値に制御されるように調節される。この場合、バッテリの電圧レベルが、バッテリ電圧の測定公差の関数であり、ならびにたとえば発電機の夏運転および冬運転による制御電圧の変動の関数であることは明らかである。したがって、既知の過程によっては、バッテリ充電はアイドリング中に発電機により、すべての運転状態において保証されるものではない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
したがって、上記の欠点を排除した駆動ユニットのアイドリングの制御手段を提供することが本発明の課題である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明による過程は、アイドリングにおいておよびアイドリングに近い運転状態において発電機により十分なバッテリ充電を保証する。さらに、バッテリが充電される電圧レベルが、バッテリ電圧測定における公差および発電機の制御電圧のばらつきに無関係であることは好ましい。
【０００５】
バッテリが充電される目標電圧を、高速回転速度を有する運転範囲において存在する電圧に適合させることはとくに好ましい。なぜならば、この場合、発電機がバッテリの目標電圧を保持し、したがってそれぞれの電気的負荷によるバッテリの充電不足分を補充することができるからである。この運転状態において、すべての負荷が使用されているときでも、バッテリ充電は確実に行われる。
【０００６】
その他の利点が以下の実施例の説明から明らかである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明を以下に図面に示した実施態様により詳細に説明する。
【０００８】
図１に制御ユニット１０が示され、制御ユニット１０は出力ライン１２を介して、アイドリングを調節する、好ましくは内燃機関の吸気装置１６内に設けられた絞り弁１８を調節する調節装置１４に接続されている。入力ライン２０は制御ユニット１０をバッテリ電圧ＵBを測定する測定装置２２と接続している。他の入力ライン２４は制御ユニット１０をエンジン回転速度を測定する測定装置２６と接続している。この場合、バッテリ電圧は原則として制御ユニット１０の供給電圧を測定することにより評価される。これにより、バッテリ電圧測定の中に不明の典型的なライン損失および接点抵抗が含まれ、これらの影響は本発明による過程によりバッテリ電圧の制御の際に低減されまたは遮断される。さらに入力ライン２８ないし３０が設けられ、入力ライン２８ないし３０は制御ユニット１０を測定装置３２ないし３４と接続し、測定装置３２ないし３４はエンジン温度、付属負荷の状態などの駆動ユニットないし車両のその他の運転変数を測定する。入力ライン２０は制御ユニット１０において比較装置３６に通じており、比較装置３６にはさらに記憶装置４０からライン３８が入り込んでいる。記憶装置４０にはライン２０からスイッチ４３を介してライン４２が入り込んでいる。比較装置３６の出力ラインはスイッチ４８に通じ、スイッチ４８の第２の入力は記憶装置５０から出ているライン５２と結合されている。スイッチ４８の出力ラインは積分装置５６に通じ、積分装置５６の出力ライン５８は特性装置６０に通じており、特性装置６０内には表または特性曲線が記憶されている。特性装置６０の出力ライン６２は目標値形成装置６４に通じ、目標値形成装置６４には入力ライン２８ないし３０が入り込んでいる。目標値形成装置６４の出力ライン６６は他の比較装置６８に通じ、比較装置６８には第２の入力ラインとして入力ライン２４が入り込んでいる。比較装置６８の出力ライン７０は制御装置７２に通じ、制御装置７２の出力ラインはライン１２で示されている。
【０００９】
ライン２４からしきい値装置７６にライン７４が通じ、しきい値装置７６の出力ライン７８はスイッチ８０に通じている。スイッチ８０に第１の記憶装置８２からライン８４が入り込み、また第２の記憶装置８６からライン８８が入り込んでいる。スイッチ８０の出力ライン９０は積分装置５６の積分定数を調節するように働く。スイッチ４８を操作するためにライン７８からスイッチ４８にライン９２が通じている。ライン９２からスイッチ４３にライン４４が通じている。スイッチ４３、４８および８０はエンジン回転速度に従属してスイッチ作動される。エンジン回転速度がしきい値装置７６内にあらかじめ与えられた回転速度しきい値以下になった場合にスイッチ４３、４８および８０は実線で示した位置にあり、回転速度しきい値を超えた場合に破線で示した位置にある。この場合好ましい実施態様においては、アイドリング制御装置はとくに走行ペダルが放されたときのエンジンのアイドリングおよびアイドリングに近い運転において作動する。
【００１０】
現在通常行われている低速アイドリング回転速度においても、たとえばシート過熱、後面ガラス過熱およびヘッドライトのような多くの電気負荷が挿入されているときバッテリが放電されるという現象がみられる。この放電によるバッテリ電圧の低下が回避されるように、バッテリ電圧が低すぎる場合にはアイドリング回転速度が上昇される。
【００１１】
このために、図１に示す好ましい実施態様により、測定装置２２により測定されたバッテリ電圧ＵBが、好ましくは信号をフィルタリングした後に比較装置３６において、記憶装置４０内に記憶されているバッテリ電圧の所定の目標値ＵBSollと比較される。バッテリ電圧の目標値と実際値との間の差が低速回転速度において閉じられたスイッチ４８を介して積分装置５６に供給されかつそこで積分される。積分装置５６の出力ラインはまたバッテリの充電不足分に対する尺度をも形成する。この充電不足値は特性装置６０内の実験的に決定された特性曲線ないし表を介してアイドリング回転速度のための目標値に変換されかつ目標値形成装置６４に供給される。目標値形成装置６４はバッテリ電圧の関数である目標回転速度値および運転変数の関数である目標回転速度値を従来技術から既知の過程に従って形成しかつ調節すべき回転速度を表わす値を比較装置６８に供給する。比較装置６８において目標回転速度が実際回転速度と比較されかつ制御偏差がライン７０を介して、比例、積分および／または微分部分を有する制御器であることが好ましい制御装置７２に伝達される。制御装置７２は調節装置１４を、実際回転速度を目標回転速度に近づける方向に制御する。
【００１２】
この場合積分装置５６は記憶装置８２から与えられる積分定数を用いて動作する。
【００１３】
エンジン回転速度が所定のしきい値を超えたとき、しきい値装置７６は対応する信号を発生する。好ましい実施態様においては、約３０００ｒｐｍの回転速度値が好ましい値であることがわかっている。しきい値装置７６の信号により、スイッチ８０、４８および４３が切り換えられる。積分装置５６はこの運転状態において記憶装置８６内に記憶されている積分定数を用いて積分を行い、この積分定数は好ましい実施態様においては記憶装置８２内の値より大きい値として記憶されている。高速エンジン回転速度の場合、積分装置５６には制御偏差の代わりにスイッチ４８を介して値−Ａ好ましくは−１が記憶装置５０からライン５２を介して供給される。このために、積分装置５６に負の制御偏差すなわち目標値より大きいバッテリ電圧を表わす制御偏差が存在することになる。この結果積分装置５６はその積分状態ないしは出力信号を低減し、これがバッテリ電圧の関数である目標回転速度を低減させることになる。
【００１４】
さらに、高速回転速度でかつ測定装置２６から測定されたエンジン回転速度がしきい値装置７６内に与えられているしきい値を超えたとき、スイッチ４３が閉じられかつバッテリ電圧が記憶装置４０たとえば低域フィルタに供給される。高速回転速度の場合、記憶装置内に常にバッテリ電圧ＵBが記憶される。回転速度しきい値を下回ったときスイッチ４３が開かれ、このとき存在するバッテリ電圧が記憶されてこれが目標値としてバッテリ電圧制御に使用される。
【００１５】
従来技術とは異なり、バッテリ電圧の制御のための目標値として固定された所定の値が与えられるのではなく、高速回転速度の場合には、存在するバッテリ電圧値が与えられることになる。この回転速度しきい値は、その回転速度のときに発電機が需要に応じてその最大電流を供給可能なように選択される。この運転状態においては、すべての負荷が挿入されたときでもバッテリは確実に発電機により充電される。さらにこの運転状態においては、バッテリ電圧のための尺度として使用される制御ユニットの供給電圧は、バッテリが放電されているときでも発電機の制御器によりほぼ確実に所定の値（たとえば１４Ｖ）に保持される。好ましい実施態様においては、３０００ｒｐｍの回転速度しきい値が適切であることがわかっている。バッテリ電圧目標値を調節することにより、車両に固有のバッテリと制御ユニットとの間の電圧降下が排除され、したがってアイドリングにおけるバッテリ電圧の制御が改善される。
【００１６】
エンジンが高速回転速度で運転される場合、このとき発電機はバッテリを再び充電する状態にあり、したがって改めてアイドリング状態を発生させてさらにアイドリング回転速度を上昇させる必要はないので、積分装置５６は記憶装置８６内に記憶されている時定数を用いてゆっくり制御される。
【００１７】
上記の実施態様を補足して、エンジンのスタート後はバッテリの回復時間が必要なので、バッテリ電圧の制御は所定の待機時間の経過後に初めて開始される。この待機時間は好ましい実施態様においては２０ないし３０秒である。
【００１８】
上記の実施態様のほかに、バッテリ電圧目標値を測定するために、他の好ましい実施態様においては、高速エンジン回転速度でエンジンを運転しているとき所定サイクル時間ごとにバッテリ電圧を走査しかつ記憶し、この場合バッテリ電圧目標値として好ましくは最後の実際値が選択されるように設計してもよい。他の好ましい実施態様においては、前のバッテリ電圧測定値または所定時間だけさかのぼったバッテリ電圧測定値の平均値を新しい目標値として使用してもよい。
【００１９】
図２に本発明による過程の好ましい実施態様の流れ図がコンピュータプログラムとして示されている。プログラム部のスタート後第１のステップ１００において、内燃機関のスタートフェーズが行われているかどうかが判定される。この判定は所定のスタート終端回転速度を超えるとスタートするカウンタの関数として行われ、この場合カウンタが所定のカウント状態を超えたときに上記の機能が開始される。内燃機関がスタートフェーズにある場合、ステップ１０２により積分装置および記憶装置が所定の値で初期化されてプログラム部が終了する。上記の機能が開始されると、ステップ１０４において、処理すべき運転変数、たとえばバッテリ電圧ＵB、エンジン回転速度Ｎistならびにそれの関数としてアイドリング回転速度目標値が決定されるその他の運転変数が読み込まれる。続いて判別ステップ１０６において、エンジン回転速度が所定の限界値Ｎ0より上に存在するかどうかが判定される。判別が肯定の場合、エンジンはより高い回転速度で駆動されかつバッテリ電圧の目標値に到達させることができる。したがってステップ１０８において、積分装置５６の積分定数ＩLBZが値Ｉ1に設定され、制御偏差ΔＵBが値−Ａ好ましくは−１に設定され、ならびに測定されたバッテリ電圧ＵBが目標値ＵBSollとして設定される。それに続いてステップ１１０においてバッテリの充電不足分ＬＢＺが積分定数ＩLBZを用いて制御偏差を積分することにより計算される。ステップ１０６においてエンジンが高速回転速度で運転されていないことが検出されたとき、ステップ１１２により積分定数ＩLBZが値Ｉ2に設定される。記憶されている目標値ＵBSollと測定されたバッテリ電圧ＵBとの差から制御偏差ΔＵBが形成される。それに続いてステップ１１０において充電不足分ＬＢＺが計算される。それに続くステップ１１４において、バッテリ電圧の関数であるアイドリング回転速度目標値ＮSollBが充電不足分ＬＢＺの関数として実験的に決定された、リニアであることが好ましい付属の特性曲線により決定される。それに続いてステップ１１６において、目標アイドリング回転速度ＮSollが、バッテリ電圧ならびにその他の運転変数の関数として特性曲線、特性曲線群または表から決定される。ステップ１１６に続きステップ１１８において、アイドリング運転状態が存在する場合に対し、調節装置１４、即ち絞り弁１８を操作することにより目標アイドリング回転速度が制御される。その後プログラム部が終了する。
【００２０】
図３は本発明による過程を時間線図で示している。この場合図３ａにおいて、内燃機関のアイドリング状態を表わす信号が示されている。時点Ｔ0においてこの信号はアイドリング状態から非アイドリング運転状態に変わり、一方時点Ｔ3において非アイドリング状態からアイドリング状態への変換が行われる。図３ｂはエンジン回転速度（実線）ならびに目標回転速度ＮSollB（破線）を時間に関して示し、一方図３ｃにおいてはバッテリ電圧（ＵB、実線）ならびに目標バッテリ電圧（ＵBSoll、破線）の時間に関する経過が示されている。
【００２１】
時点Ｔ0まではバッテリ電圧は値ＵB1に制御されているものとする。これは目標回転速度ＮSollBにより達成される。時点Ｔ0において内燃機関のアイドリング状態が切り離される。エンジン回転速度は図３ｂに示すように上昇する。時点Ｔ1において回転速度は限界回転速度Ｎ0を超える。時点Ｔ0とＴ1との間では、バッテリはエンジン回転速度の上昇により充電され、バッテリ電圧も僅かに上昇するものと仮定する。この時間範囲においては回転速度が低すぎるために適合過程が行われないので、バッテリ電圧の目標値ＵBSollは一定のままである。これに対し、時点Ｔ0とＴ1との間の目標アイドリング回転速度ＮSollBはバッテリ電圧の目標値と実際値との間の偏差に応じて計算される。目標バッテリ電圧と実際バッテリ電圧との間の偏差が上昇するために、時点Ｔ0とＴ1との間では目標アイドリング回転速度は低下することになる。エンジン回転速度がしきい値Ｎ0を超える時点Ｔ1において、バッテリ電圧目標値の適合過程が開始される。おそらく使用されることになるフィルタ定数のためにバッテリ目標値ＵBSollは時点Ｔ2の前にバッテリ電圧の実際値ＵB2に到達する。時点Ｔ2においてエンジン回転速度が限界値Ｎ0を再び下回ったとき、時点Ｔ2において存在するバッテリ電圧値が目標値として記憶される。時点Ｔ1とＴ2との間ではバッテリ電圧目標値ＵBSollは測定されたバッテリ電圧値ＵBに接近し、一方充電不足分は減少するので目標回転速度値ＮSollBはさらに低下される。この場合、時点Ｔ2とＴ3との間ではバッテリ電圧の目標値と実際値との間で相互に偏差がないので、エンジン回転速度の目標値ＮSollBは時点Ｔ2の値のままである。時点Ｔ3において内燃機関は再びアイドリング運転状態に入り、したがってこのときエンジン回転速度ＮIstは所定の目標値ＮSollBに制御される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による過程を実現するアイドリング運転制御装置の好ましい実施態様の図である。
【図２】本発明による過程の実現をコンピュータプログラムとして示した流れ図である。
【図３】本発明による過程を説明する、回転速度およびバッテリ電圧の典型的な経過の時間線図である。
【符号の説明】
１０  制御ユニット
１２、２０、２４、２８、３０、３８、４２、４４、４６、５２、５８、６２、６６、７０、７４、７８、８４、８８、９０、９２  ライン
１４  調節装置
１６  吸気装置
１８  絞り弁
２２、２６、３２、３４    測定装置
３６、６８  比較要素
４０、５０、６０、８２、８６  記憶装置
４３、４８、８０  スイッチ
５６  積分装置
６０  特性装置
６４  目標値形成装置
７２  制御装置
７６  しきい値装置
ＩLBZ、Ｉ1、Ｉ2  積分定数
ＬＢＺ  充電不足分
ＬＬ  アイドリングの状態信号
Ｎ  エンジン回転速度
ＮIst  実際エンジン回転速度
Ｎ0  限界エンジン回転速度
ＮSollB  目標エンジン回転速度
ＵB  バッテリ電圧
ＵBSoll  目標バッテリ電圧
ΔＵB  制御偏差
【図１】
0004156043.tif 000002
【図２】
0004156043.tif 000003
【図３】
0004156043.tif 000004