(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ユニットの出力設定要素が少なくとも１つの機械式制限ストッパを有し、前記出力設定要素が運転変数の関数として設定値に従って設定され、
当該設定が第１の運転状態において前記少なくとも１つの制限ストッパのそばでの前記出力設定要素の位置から導出された限界値に制限される、当該出力設定要素の制御方法において、
前記限界値の制限がアイドリング制御範囲である第２の運転状態において解除され、
当該解除は、アイドリング制御範囲である第２の運転状態においてのみ、前記出力設定要素が少なくとも１つの機械式制限ストッパに至るまで行われることを特徴とする駆動ユニットの出力設定要素の制御方法。
【請求項２】
第１の運転状態が、加速ペダルが操作される加速運転であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
少なくとも第２の運転状態において、前記設定要素を操作するモータ内を流れる電流が測定され、測定電流が所定の限界値を超えたときに機械式ストッパに到達したものとみなされることを特徴とする請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
少なくとも第２の運転状態が、加速ペダルを放したときまたは所定回転速度を下回ったときあるいはこれら双方のときに達成されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
第１の運転状態においては前記設定値が加速ペダル位置に基づいて与えられ、第２の運転状態においては前記設定値がアイドリング制御器に基づいて与えられることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記出力設定要素の設定を制限するために、それに応じて設定値が制限されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
所定の電流値を超えたとき、この運転状態において許容電流値をもはや超えなくなるように前記出力設定要素の設定が修正されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
前記出力設定要素が下部ストッパに当接しているかぎり、モータ電流が所定の電流値を取るように前記設定要素の設定が修正されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
駆動ユニットの出力設定要素の制御装置であって、前記出力設定要素が少なくとも１つの機械式制限ストッパを有し、前記制御装置が運転変数の関数として設定値に従って出力設定要素を設定する制御ユニットを備え、前記出力設定要素の設定が第１の運転状態において前記機械式制限ストッパのそばでの前記出力設定要素の位置から導出された限界値に制限される、当該出力設定要素の制御装置において、
前記限界値の制限がアイドリング制御範囲である第２の運転状態において解除され、
当該解除は、アイドリング制御範囲である第２の運転状態においてのみ、前記出力設定要素が少なくとも１つの機械式制限ストッパに至るまで行われることを特徴とする駆動ユニットの出力設定要素の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、駆動ユニットの出力設定要素、とくに内燃機関の絞り弁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３９３１４５５号から既知である。ここでは、自動車の駆動ユニットの出力設定要素、とくにその絞り弁が設定値の関数として設定される。出力設定要素は少なくとも１つの機械式制限ストッパを有し、当該制限ストッパはその最小位置（絞り弁が閉じた位置）、すなわち駆動ユニットのアイドリング出力に割り当てられている。既知の方法においては、設定要素は位置制御回路の範囲内で目標位置値の関数として設定され、この目標位置値は加速ペダルが操作される加速運転においては少なくとも加速ペダル位置から形成され、アイドリング制御範囲においては目標アイドリング設定に基づいて形成される。設定要素の範囲内の電気的および／または機械的損傷を回避するために、少なくとも１つの機械式ストッパに割り当てられた設定要素の位置が連続的に測定され、この測定値から設定要素に対する最小設定値が導出される。この場合、この最小値は、すべての公差（例えば温度ドリフト）を考慮して設定要素がその機械式ストッパに衝当しないように選択される。絞り弁制御の好ましい実施態様においては、正確な機械式ストッパの値と最小設定値との間の差は絞り弁の角度として０．５ないし１°の範囲であり、したがって既知の方法によれば、空気量を最小にする好ましい実施態様においては、最小出力の設定が制限される。とくに小型モータにおけるアイドリング制御運転においては、駆動ユニットのアイドリング出力は十分に広い範囲で低減できない場合、この方法の利用は困難なことがある。この方法は、アイドリング制御範囲において漏れ空気量の割合が高いときにとくに問題となる。この場合、出力設定要素により調節可能ではない空気量（たとえば空気に囲まれた噴射弁内を流れる空気量）は、漏れ空気とみなされる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
少なくとも１つの機械式ストッパが衝当することにより電気的および／または機械的損傷が発生することなく、内燃機関の出力設定要素の設定範囲を拡大可能にする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】
上記課題を達成するため、本発明の駆動ユニットの出力設定要素の制御方法においては、駆動ユニットの出力設定要素が少なくとも１つの機械式制限ストッパを有し、前記出力設定要素が運転変数の関数として設定値に従って設定され、当該設定が第１の運転状態において前記少なくとも１つの制限ストッパのそばでの前記出力設定要素の位置から導出された限界値に制限される。そして、前記の制限が少なくとも１つの第２の運転状態において解除され、前記出力設定要素の設定が前記少なくとも１つの機械式制限ストッパに至るまで行われることを特徴とする。
【０００５】
上記課題を達成するため、本発明の駆動ユニットの出力設定要素の制御装置においては、前記出力設定要素が少なくとも１つの機械式制限ストッパを有し、前記制御装置が運転変数の関数として設定値に従って出力設定要素を設定する制御ユニットを備え、前記出力設定要素の設定が第１の運転状態において前記機械式制限ストッパのそばでの前記出力設定要素の位置から導出された限界値に制限される。そして、少なくとも１つの第２の運転状態において、前記制御ユニットが、前記の制限が解除され且つ前記出力設定要素の設定が前記機械式制限ストッパに至るまで行われるように形成されていることを特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
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。
【０００７】
図１に駆動ユニットの出力設定要素を制御するための制御ユニットが示されている。この場合、制御ユニットは少なくとも１つのマイクロコンピュータ１０を含み、マイクロコンピュータ１０は、出力回路１２および少なくとも１つの出力ライン１４を介して最終段回路１６と結合されている。マイクロコンピュータ１０にはその入力回路１８を介して種々の入力ラインが供給され、すなわち、加速ペダル位置を測定するための測定装置２２から入力ライン２０が、エンジン回転速度を測定するための測定装置２６から入力ライン２４が、設定要素の位置、エンジン温度等のような駆動ユニットないし自動車のその他の運転変数を測定するための測定装置３２ないし３４から入力ライン２８ないし３０が、および最終段回路１６から入力ライン３６が供給される。さらに、最終段回路１６には、２つの出力ライン３８および４０を介して、電気的に操作可能な出力設定要素４２が接続されている。
【０００８】
好ましい実施態様においては、出力設定要素４２として、内燃機関の電気的に操作可能な絞り弁が使用され、当該絞り弁は戻しばねの力に抗して直流モータにより設定される。この場合、直流モータは、接続ライン３８および４０を介して最終段回路１６の接続端に接続されている。当該最終段回路１６は、この実施形態においては、フルブリッジ回路として形成されている。この場合、直流モータはフルブリッジ回路の対角の両端に接続されている。少なくとも１つの測定抵抗により、モータ内を流れる電流が最終段回路１６において求められ、その求められた電流はライン３６を介してマイクロコンピュータ１０に供給される。好ましい実施形態においてはパルス幅変調信号である少なくとも１つの操作信号を介して、フルブリッジ段は、モータしたがって設定要素が前後に回転されまたは所定位置に保持されるように操作される。
【０００９】
通常の直流モータ（ＤＣモータ）を使用する代わりに、他の実施形態においては、電気整流子モータ、回転調整器、ステップモータ等が使用され、この場合も同様に、本発明による解法の上記の利点が達成される。さらに、本発明による解法の適用は、出力設定要素としての絞り弁に限定されず、少なくとも１つの機械式制限ストッパを有する、駆動ユニットのあらゆる出力設定要素においてもまた同様に使用可能である（たとえば噴射ポンプの制御棒）。
【００１０】
マイクロコンピュータ１０は、入力ライン２０ないし３６を介して、出力設定要素の制御に必要な運転変数、したがって駆動ユニットの出力の設定に必要な運転変数を受け取る。この場合、好ましい実施形態において、アイドリング制御範囲外においては、出力設定要素は少なくとも加速ペダル位置の関数として設定され、一方アイドリング範囲においては、出力設定要素は所定のエンジン回転速度に調節するように設定される。この場合、好ましい実施形態においては、加速ペダルが操作されていないときにアイドリング制御範囲が存在する。更に、たとえば、走行速度および／またはエンジン回転速度が代替形態または補足形態としてアイドリング制御を作動させる所定のしきい値を下回ったとき、アイドリング制御範囲を検出するような他の基準を設けてもよい。
【００１１】
好ましい実施形態においては、アイドリング制御範囲外において、加速ペダル位置、および場合により、エンジン回転速度、ギヤ段位置等のような他の運転変数に基づいて出力設定要素に対する設定目標値が形成される。このとき、この設定目標値は、たとえばＰＩＤ動作を有する制御器を備えた位置制御回路の範囲内で、この設定値と実際位置との間の差の関数として制御される。好ましい実施形態においては、アイドリング制御範囲において、出力設定要素を設定するための設定値がアイドリング回転速度制御器の出力信号に基づいて決定される。アイドリング回転速度制御器は、エンジン温度、バッテリ電圧等のような運転変数の関数として与えられる目標値および実際回転速度の関数として、所定の制御方式（たとえばＰＩＤ）に従って、実際回転速度を目標回転速度に調節する方向に出力信号を形成する。この出力信号は、アイドリング回転速度制御器に後続して設けられる出力設定要素４２の位置制御回路に対する設定値を示している。
【００１２】
他の有利な実施形態においては、位置制御回路のほかに、回転モーメント制御回路、負荷制御回路、空気容積または空気質量制御回路等が使用され、これらの範囲内において出力設定要素は設定される。
【００１３】
さらに、マイクロコンピュータ１０は、少なくとも１つの機械式ストッパ、好ましくは設定要素のアイドリング・ストッパにおける設定要素の現在位置を測定するための手段、および上記の従来の技術の欄における記載の従来技術から既知のような設定要素４２を設定するための設定限界αminを形成するための手段を含んでいる。
【００１４】
本発明により、正常運転（部分負荷、全負荷、惰行運転）に対しこの限界が保持され、これにより下部機械式ストッパへの動的衝当およびこれにより発生の可能性がある機械的および／または電気的損傷（たとえばモータと絞り弁との間に挿入されているギア装置の損傷）が排除される。アイドリング制御範囲においては、設定要素の設定範囲はこの下部機械式ストッパまで拡大され、この場合、設定要素のサーボモータ内を流れる電流が連続的にモニタリングされる。この手段により、アイドリング制御範囲において、設定要素は正常運転の所定の限界以下に設定可能である。設定要素が機械式ストッパに当接したときに明らかに上昇するモータ電流をモニタリングすることにより、アイドリング範囲内の制御がモニタリングされる。モータ電流が許容限界以上に上昇した場合、設定要素の設定は、モータ電流が許容限界以下に低下するように調節される。これは、電流制御の範囲内のみでなく、アイドリング制御範囲における設定要素の設定のために実際の最小値を与えることによっても行うことが可能である。このように、設定要素は常に機械式ストッパまで設定することが可能であり、この場合、アイドリング制御は正常運転の学習された限界とは無関係に、現在の最小位置に設定することが可能である。
【００１５】
好ましい実施形態においては、本発明による解法は、マイクロコンピュータ１０のプログラムとして実行される。この一例が図２に流れ図として示されている。
【００１６】
ここに示したプログラム部分は、所定の時点において、たとえば１０ないし１００ミリ秒ごとに開始される。プログラム部分がスタートした後、第１のステップ１００において、本発明による解法の実行のために必要な運転変数、すなわち、加速ペダル位置β、エンジン回転速度Ｎmot、アイドリング目標回転速度ＮmotSoll、設定要素の位置αIst、サーボモータ内を流れる電流Ｉ、正常運転において設定要素を設定するための限界値αminならびにその他の運転変数（ギヤ段位置、エンジン温度、バッテリ電圧等）が読み込まれる。それに続く問い合わせステップ１０２において、内燃機関がアイドリング制御範囲内に存在するか否かが検査される。加速ペダルが放されるかまたは絞り弁が所定の位置範囲内にありかつ場合によりエンジン回転速度が所定の限界値を下回っているとき、内燃機関はアイドリング制御範囲内に存在している。内燃機関がアイドリング制御範囲内に存在していないことをステップ１０２が示した場合、ステップ１０４により、設定要素に対する設定目標値αSollが、加速ペダル位置βならびに場合によりその他の運転変数に基づいて決定される。それに続くステップ１０６において、その目標値が、学習された最小値αminに制限される。それに続くステップ１０８において、位置制御の範囲内において設定要素に対する操作信号τが、目標値αSollおよび位置の実際値αIstに基づいて決定される。その後プログラム部分は終了され、所定の時間経過後繰り返される。
【００１７】
内燃機関がアイドリング制御範囲内にあることをステップ１０２が与えたとき、問い合わせステップ１１２により、サーボモータ内を流れる電流Ｉが所定の限界値Ｉ0を超えているか否かが検査される。電流Ｉが制限値Ｉ0を超えていない場合、ステップ１１０により、設定要素に対する設定目標値αSollが、アイドリング回転速度制御器に基づいて、目標エンジン回転速度ＮmotSollおよび実際回転速度Ｎmotの関数として決定される。それに続くステップ１０８において、ステップ１１０において決定された目標値に基づいて、操作信号τが計算される。しかしながら、モータ電流が所定の限界値を超えている場合、設定要素の範囲内の損傷を回避するために、ステップ１１４において、設定要素に対する（ステップ１１０において計算された現在の）設定目標値が所定の値Δだけ上昇される。次に、それに続くステップ１０８において、操作信号値を形成するために、ステップ１１４において形成された目標値が使用される。この場合、ステップ１１０において計算された設定目標値は、電流が制限値Ｉ0を超えているかぎり値Δだけ繰り返し上昇される。
【００１８】
このように、設定要素は、アイドリング制御の範囲内で、実際の機械式ストッパに当接するまで設定可能である。
【００１９】
図２に示す方法のほかに、他の有利な実施形態においては、電流限界値に最初に到達したとき、このとき存在する目標値から導出された限界値が現在のアイドリング制御範囲において限界値として採用され、このとき、ステップ１１０において形成された設定目標値がこの限界値に制限される。電流を常時モニタリングすることにより、新たに限界値を超えたとき、対応する最小値の適合が行われる。したがって、公差の考慮が必要なくなり、これにより設定要素を機械式ストッパに当接するまで常に調節することができる。
【００２０】
図３は本発明による解法の作動方式を時間線図で示している。この場合、図３において、（Ａ）に加速ペダル位置βの時間経過が、（Ｂ）に設定要素の位置αIstならびに設定目標値αSollの時間経過が、（Ｃ）に電流Ｉの時間経過が、および（Ｄ）に回転速度Ｎmotの時間経過が示されている。
【００２１】
この場合、ドライバが正常加速運転から加速ペダルを戻したとする。時点Ｔ0において、加速ペダルが放されたとする。これに応じて、加速ペダル位置から導出された目標値αSoll（図３の（Ｂ）において破線で示されている）は時点Ｔ0まで低下し、一方モータ電流Ｉはこの時間範囲内においてほぼその限界値の下側にとどまっている。エンジン回転速度Ｎmotは、図３の（Ｄ）に示すように、時点Ｔ0までそれに対応する挙動を示している。本発明による解法を明瞭にするために、時点Ｔ0においてドライバにより設定された目標値αSollが学習された限界値αminより小さい運転状態からスタートするものとする。これにより、アイドリング制御が作動している時点Ｔ0とＴ1との間の時間範囲において、設定要素の位置の実際値αIstは図３の（Ｂ）において実線で示されるように制限される。エンジン回転速度Ｎmotは、加速ペダルを戻したことによる作用のためのＴ0とＴ1との間の時間範囲における低下により、さらに低下する。時点Ｔ1において、本来のアイドリング制御範囲内に入る。これにより、時点Ｔ1以降、図３の（Ｂ）に示すように、下部限界αminが解除される。本発明による解法を図で示すために、アイドリング制御は、時点Ｔ1以降、設定要素に対する目標値αSollをさらに低下することから出発する。設定要素の位置の実際値はそれに追従し、これにより設定要素の設定が限界αminの下側に生じる。時点Ｔ1とＴ2との間において、モータ電流Ｉは急上昇する。時点Ｔ2において、設定要素の機械式下部ストッパαＵＡが当接し、これにより電流Ｉがその限界値Ｉ0を超えたとする。これにより、本発明による目標値の制限が行われ、したがって設定要素は下部機械式ストッパαＵＡに設定される。
【００２２】
上記の説明により、アイドリング制御器の作動の関数として下部限界の解除が行われる。他の有利な実施形態においては、種々の時点において両方の手段が行われ得る。たとえば、アイドリング制御器は、加速ペダルが放され、ないしは設定要素が所定の位置範囲内に到達したときに既に作動させてもよい。このとき、たとえば、エンジン回転速度、目標値等の関数として下部限界が解除され、下部限界の下側で設定を行う方法がアイドリング制御に与えられる。
【００２３】
【発明の効果】
本発明は以上説明したように構成されているので以下の通りの効果を奏する。即ち、ドイツ特許公開第３６３１２８３号（米国特許第４９４７８１５号）から機械式最小ストッパを有する設定要素であって内燃機関への空気供給量の設定要素が既知であるが、本発明の方法により、設定要素の設定範囲は拡大される。この場合、設定要素の機械式ストッパに対する制御の際に発生し得る電気的および／または機械的損傷が回避される。
【００２４】
アイドリング制御範囲においてのみ、すなわちアイドリング制御が作動されているときにおいてのみ設定範囲の拡大が行われることはとくに有利である。これにより、アイドリング制御範囲は、学習された最小設定値を超えて設定要素の機械式制限ストッパまで拡大される。
【００２５】
さらに、この範囲において、設定要素のモータ内を流れる電流をモニタリングすることにより機械式ストッパの当接が確実に検出され、設定要素の対応調節により電気的および／または機械的損傷が回避されることは有利である。
【００２６】
さらに、制御可能な最小空気量を明らかに低減させることができ、これによりアイドリング回転速度の低減及び空気に包囲された噴射弁の使用が可能となり、および／または発生する漏れ空気によるアイドリング回転速度への影響が低減される。
【００２７】
本発明による解法を小容量エンジンに使用することはとくに有利である。
【００２８】
さらに、学習された最小値をアイドリング範囲外で設定要素の設定のための下限界として維持することは有利であり、これにより機械式ストッパの動的衝当およびそれにより発生の可能性がある設定要素の範囲内の機械的および／または電気的損傷が排除される。
【図面の簡単な説明】
【図１】出力設定要素を制御するための制御ユニットのブロック図である。
【図２】制御ユニットの少なくとも１つのマイクロコンピュータに対するプログラムの範囲内の、本発明による解法の流れ図である。
【図３】本発明による解法の作動方式を時間線図で示し、（Ａ）は加速ペダル位置βの時間経過を、（Ｂ）は設定要素の位置αIstならびに設定目標値αSollの時間経過を、（Ｃ）は電流Ｉの時間経過を、および（Ｄ）は回転速度Ｎmotの時間経過をそれぞれ示す。
【符号の説明】
１０  マイクロコンピュータ
１２  出力回路
１４、２０、２４、２８、３０、３６、３８、４０  ライン
１６  最終段回路
１８  入力回路
２２、２６、３２、３４  測定装置
４２  出力設定要素
【図１】
0004044636.tif 000002
【図２】
0004044636.tif 000003
【図３】
0004044636.tif 000004