(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくともドライバの希望に基づいて駆動ユニットのトルクに対する目標値または駆動ユニットの出力に対する目標値を形成するステップと、
最大許容トルクまたは最大許容出力を少なくとも前記ドライバの希望に基づいて決定するステップと、
前記最大許容トルクまたは前記最大許容出力と、それぞれの目標値とを比較する比較ステップと、
目標値を前記最大許容トルクまたは前記最大許容出力に制限するために、比較ステップにおいて前記目標値が前記最大許容トルクまたは前記最大許容出力を超えたと判別された場合には、前記最大許容トルクまたは前記最大許容出力を、それぞれの目標値として出力するステップと、
前記駆動ユニットの制御により前記目標値を調整するステップと、
を含む車両駆動ユニットの制御方法。
【請求項２】
少なくとも１つの目標値が、内燃機関の充填量の調節により設定される目標トルク値または目標出力値であることを特徴とする請求項１記載の方法。
【請求項３】
充填量経路に対する目標値が、目標値を形成する値と最大許容値との間の最小値選択が行われることにより最大許容値に制限されることを特徴とする請求項２記載の方法。
【請求項４】
少なくとも１つの目標値が燃料供給量および点火角のようなクランク軸と同期する調節に対する目標トルク値または目標出力値であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
目標値が最大許容値と比較され、目標値が最大許容値を超えたとき、目標値として最大許容値が出力されることを特徴とする請求項４の方法。
【請求項６】
目標値が最大許容値から導かれた値を下回ったとき、制限が解除されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
機関牽引トルク制御が作動しているとき、制限の作動が解除されていることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
燃料供給量に対する目標値と、追加調節を考慮して点火角経路に対する目標値とが決定され、
この場合、点火角に対する目標値が最大許容値を超えたときに制限が開始され、
燃料供給量に対する目標値が所定の値を下回ったときに制限が解除されることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
さらに他の最大許容トルクまたは最大許容出力が駆動ユニットの計算された実際トルクまたは計算された実際出力と比較され、
この実際値が許容値を超えたとき、エラー応答が導かれることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
少なくともドライバの希望に基づいて駆動ユニットのトルクに対する目標値または駆動ユニットの出力に対する目標値を決定する手段と、
最大許容トルクまたは最大許容出力を少なくとも前記ドライバの希望に基づいて決定する手段と、
前記最大許容トルクまたは前記最大許容出力と、それぞれの目標値とを比較する比較手段と、
目標値を前記最大許容トルクまたは前記最大許容出力に制限するために、比較手段において前記目標値が前記最大許容トルクまたは前記最大許容出力を超えたと判別された場合には、前記最大許容トルクまたは前記最大許容出力を、それぞれの目標値として出力する手段と、
前記駆動ユニットの制御により前記目標値を調整する手段と、
を備えた車両駆動ユニットの制御方法。
【発明の詳細な説明】
従来の技術
本発明は独立請求項の上位概念に記載の車両駆動ユニットの制御方法および装置に関するものである。
このような方法およびこのような装置がドイツ特許公開第１９５３６０３８号から既知である。この方法および装置においては、駆動ユニットの制御のために駆動ユニットのトルクまたは出力が少なくともドライバにより操作可能な操作要素の位置の関数として電気的に設定される。操作要素の位置ならびに少なくとも機関回転速度に基づいて最大許容トルクまたは最大許容車両が決定され、そのときの運転状態における駆動ユニットのトルクまたは出力はこの最大許容トルクまたは最大許容出力を超えてはならない。回転速度および吸込み空気質量流量のような運転変数から駆動ユニットのそのときに設定されるトルクまたはそのときに設定される出力が決定され、最大許容値がこの設定されたトルクまたは出力と比較され、そして計算されたトルクまたは計算された出力が最大許容トルクまたは最大許容出力を超えたとき、エラー応答が導かれる。このモニタ手段により、ドライバの希望に反して上昇される駆動ユニットのトルク発生が確実に防止されるので、駆動ユニットの運転の安全性が保証される。記載のモニタリングの応答は、実際にエラーが発生した場合においてのみ望ましいものである。さらに、たとえばモニタリングが狭い設定公差に応答する過渡状態においては、エラーが存在しない運転状態が考えられる。このような特性は望ましいものではない。
したがって、上記モニタリングの好ましくない応答を回避する措置を提供することが本発明の課題である。
この課題は独立請求項の特徴部に記載の特徴により達成される。
ドイツ特許公開第１９６１９３２０号から、トルクに関係する機能構成に基づく内燃機関の制御装置が既知である。この場合、ドライバにより操作可能な操作要素の位置から少なくとも機関回転速度を考慮してドライバの目標トルクが形成される。この目標トルクは、充填量設定およびクランク軸同期調節（たとえば点火角）に対する調節装置の範囲内で外部トルク要求および内部トルク要求と結合される。求められた目標トルクは、次にたとえば目標点火角および目標絞り弁位置に変換される。このような機関制御装置が図１および２に示されている。
発明の利点
機関制御がトルク値の代わりに機関出力値を計算するとき、駆動ユニットのトルクに対する少なくとも１つの目標値を最大許容トルクに制限することにより、ないし対応する措置により、モニタリングは、計算された最大許容トルクまたは出力に基づいて、実際にエラーが存在したときにのみ確実に応答しかつエラー応答を導く。これにより、乗り心地および駆動ユニットの有効性が著しく向上される。駆動ユニットのモニタリングにおける公差を計算された最大許容トルクまたは出力に基づいてきわめて狭く与えることができ、これにより実際のエラー状態において機関制御の範囲内でこのエラー状態をきわめて迅速に検出しかつきわめて迅速な対応措置を導くことができることはとくに有利である。
さらに、トルクに関係する機能構成を有する機関制御装置において、充填量経路に対するトルク目標値のみならず、噴射遮断、燃料供給量の調節および／または点火角の調節による迅速調節経路に対するトルク目標値もまた最大許容トルクに制限されることはとくに有利である。これにより、過渡状態および特殊状態においてもまた最大許容トルクの超過、したがってトルクモニタリングの応答が効果的に回避される。同様のことは、出力に関係する機能構成に対しても適用される。
制限の投入および制限の解除の間のヒステリシスが好ましくは迅速調節変数においてあらかじめ与えられていることはとくに有利である。
機関牽引トルク制御（ＭＳＲ）の影響が考慮されることは有利である。機関牽引トルク制御は出力を上昇させることがあるので、機関牽引トルク制御が作動しているときには制限が解除される。これにより、機関牽引トルク機能が不利な影響を受けることはない。これが迅速経路内においてのみ作動しかつＭＳＲが短期間トルクを上昇できることは有利である。
点火角調節を遮断可能なとき、点火角を介して設定すべきトルクの関数として制限を投入し、一方とくに加速ペダル位置に基づいて計算される他方のトルクの関数として燃料供給量に対する制限の解除が行われることはとくに有利である。点火角調節が遮断されているとき、点火角に対する目標値としてその瞬間に調節なしにあらかじめプログラミングされた特性曲線群から設定される基本トルクが形成されるので、このようにして実際トルクは基本値に制限される。これは運転の安全性を向上させるので有利である。
その他の利点が以下の実施形態に関する説明ないし従属請求項から明らかである。
図面
以下に本発明を図面に示す実施形態により詳細に説明する。この場合、図１は内燃機関のための制御装置の全体ブロック回路図を示し、一方図２に駆動ユニットのための制御装置のトルクに関係する機能構成の全体ブロック回路図が示されている。図３は最大許容トルクならびにそれに基づいて構成されたモニタ措置の決定のためのブロック回路図を示す。図４に充填量経路のための目標トルク値の制限が最大許容トルクの関数として示され、一方図５および図６に、迅速調節経路における目標トルクを最大許容トルクに制限するための２つの実施形態が示されている。
実施形態の説明
図１に多気筒内燃機関１０のための制御装置が示されている。その制御装置は電子式制御装置１２を含み、その電子式制御装置１２は少なくとも１つのマイクロコンピュータ１４、入力ユニット１６および出力ユニット１８から構成されている。入力ユニット１６、出力ユニット１８およびマイクロコンピュータ１４は、相互間のデータ交換のための通信バス２０を介して相互に結合されている。入力ユニット１６に入力ライン２２，２４，２８および３０が供給されている。この場合、ライン２２は加速ペダル位置βを測定するための測定装置３２から、ライン２４は機関回転速度ｎｍｏｔを測定するための測定装置３４から、ライン２８は供給空気質量流量ｈｆｍを測定するための測定装置３８から、およびライン３０は少なくとも１つの他の制御装置４０、たとえば駆動滑り制御ＡＳＲ、変速機制御ＧＳおよび／または機関牽引トルク制御ＭＳＲのための制御装置から出ている。空気質量流量を測定するために、実施形態に応じてそれぞれ、空気質量流量計、空気容積流量計または呼気管圧力または燃焼室圧力を測定するための圧力センサが設けられている。上記の運転変数のほかに、制御ユニットは、機関温度、走行速度等のような機関制御に必要な他の変数を測定する。出力ユニット１８に出力ライン４２が接続され、その出力ライン４２は内燃機関の呼気系統４６内に配置されている電気操作式絞り弁４４に通じている。さらに、出力ライン４８，５０，５２，５４等が示され、これらの出力ラインは内燃機関１０の各シリンダに燃料を計量供給するための設定装置と結合され、ないしは各シリンダにおける点火角の調節のために使用される。
図２に、内燃機関制御のトルクに関係する機能構成の基本的特徴がブロック回路図で示されている。好ましい実施形態においては、ブロック回路図に示されている要素はマイクロコンピュータのプログラムの部分であり、この場合、ブロックは、表、特性曲線、特性曲線群および／または計算ステップを有する特定のプログラム部分を示している。
入力ライン２２，２４および２８は、ドライバの希望トルクｍｉｐｅｄを求めるための要素１００に供給される。ドライバの希望トルクｍｉｐｅｄはライン１０２を介して要素１０４および１０６に供給され、その要素１０４および１０６にはさらにライン３０がそれぞれ供給されている。要素１０４および１０６は、供給されたドライバの希望の目標トルク値ならびに外部調節ｍｉｅｘｔ（たとえばＡＳＲ，ＧＳ，ＭＳＲ）および内部調節ｍｉｉｎｔ（たとえば回転速度制限、走行速度制限）に基づいて機関制御のために与えるべき目標トルク値ｍｉｌｓｏｌおよびｍｉｓｏｌの選択のために使用される。選択された目標値は、ライン１０８ないし１１０を介して計算ユニット１１２および１１４に供給される。計算ユニット１１２は、供給された目標から、少なくとも機関回転速度および空気質量流量（実際フレッシュガス充填量）に基づいて点火角の補正および／または燃料噴射遮断および／または混合物組成の調節を計算する。同様に、計算ユニット１１４は、供給された目標値から少なくとも機関回転速度および空気質量流量（実際フレッシュガス充填量）に基づいてライン４２を介して絞り弁の操作により調節される充填量を計算する。好ましい実施形態においては、データ交換のために計算要素１１２および１１４がライン１１６を介して結合されている。
図２に示す方法により、内燃機関のトルクに対する種々の調節（ＡＳＲ，ＭＳＲ，変速機制御，ドライバ等による調節）が、吸気管内の絞り弁による充填量の調節（遅い調節）および／または燃料供給量および点火角の調節（速い調節）により補正される。
図１に示した制御装置はその入力変数から内燃機関の出力変数を計算し、これにより計算の範囲内の誤差が内燃機関の過大な駆動出力を形成し、したがって危険な運転状態を形成することがある。したがって、図３に示すように、出力制御のために使用される計算の正確さを検査するように設計されている。これは、冒頭記載の従来技術により行われ、最大許容トルクｍｉｚｕｌが求められ、これが内燃機関の計算された実際トルクｍｉｉｓｔと比較されかつ実際トルクが最大許容トルクを超えたときにたとえば燃料供給の遮断ＳＫＡのようなエラー応答措置が実行される。
好ましい実施形態における最大許容トルクの決定およびトルクモニタリングのために選択された方法が図３に示されている。以下に示す図と同様に、この図においてもまた図を見やすくするためにブロック回路図が選択された。好ましい実施形態においては、上記の機能が機関を制御する制御ユニットのマイクロコンピュータのプログラムとして示されている。少なくとも１つの特性曲線群２００において、入力変数である加速ペダル位置βおよび機関回転速度ｎｍｏｔに基づき最大許容トルクｍｉｚｕｌが読み取られる。好ましい実施形態においては、これは所定の特性曲線群に基づいて行われる。特性曲線群内に、特定の回転速度において許容可能なペダルの最大トルク要求が、たとえばアイドリング制御のようなトルク上昇機能を考慮して記憶されている。特性曲線群から読み取られた値は、冒頭記載の従来技術に示されているように、ここには図示されていない低域通過フィルタによりフィルタリングされる。これは、特性曲線群から求められた値が負の勾配を有するときにのみ作動する。
他の有利な実施形態においては、機関回転速度および加速ペダル位置の関数として２つの特性曲線群が設けられ、この場合、最大許容トルクは両方の特性曲線群の和の値として形成される。この場合、一方の特性曲線群においては、スタートと、最大許容トルクを上昇させる、目標回転速度以下の回転速度におけるアイドリング制御とが考慮される。このとき、フィルタリングは他方の特性曲線群の値に対してのみ行われる。
このようにして求められた許容トルクｍｉｚｕｌは、最大値選択段ＭＡＸに供給され、その最大値選択段ＭＡＸにおいて所定の固定値ｍｄｉｍａｘと比較される。この値は最大設定可能トルクを示す。この値ｍｄｉｍａｘは、走行速度制御装置が作動しているとき（ＦＧＲ＿ｅｉｎ）に出力される。走行速度制御装置の作動が解除されているとき、最大値選択段の対応入力に値０が存在する。供給トルク値（ｍｉｚｕｌ，ｍｄｉｍａｘまたは０）のより大きい値が最大許容トルクｍｉｚｕｌとしてそれ以後において使用される。このようにして、走行速度制御運転においては、加速ペダルを放したときに最大許容トルクはそれほど小さくはなくかつエラー応答に応答しないことが保証される。最大許容トルクｍｉｚｕｌは、図４ないし図６に示すように、目標トルクを制限するために使用される（「出力Ａ」）。
この最大許容目標トルクから実際トルクが得られる。上位のモニタレベルにおいて、実際トルクｍｉｉｓｔは許容トルクｍｉｍａｘと比較される。
この許容トルクは許容目標トルクと同様に計算される。このような計算の一例が冒頭記載の従来技術に記載されている。この計算が計算ステップ２０３において実行される。最大許容トルクｍｉｍａｘは一般に、制限のために使用される許容トルクｍｉｚｕｌより大きい。ここで、（２０３において行われる）フィルタリングは、吸気管時定数、位置制御遅れおよびトルク上昇機能（たとえばダッシュポット）を考慮すべきである。
実際トルクｍｉｉｓｔが最大許容トルクｍｉｍａｘを超えた場合（比較段２０４）、検出されたエラーを制御するために、場合により遅れ時間が経過した後に燃料供給の遮断ＳＫＡが開始される。実際トルクｍｉｉｓｔは、２０５において少なくとも機関回転速度ｎｍｏｔおよび空気質量流量ｈｆｍに基づいて計算される。
図４に充填量経路に対する目標トルク値ｍｉｌｓｏｌの制限が示されている。好ましい実施形態においては、これは調整装置１０４において行われ、その調整装置１０４において、ドライバにより導かれたペダルトルクｍｉｐｅｄが、最大値選択段ＭＡＸにおいてトルクを上昇させるたとえばＭＳＲのような外部調節および／または内部調節と比較される。次に、最大値が、最小値選択段ＭＩＮにおいてトルクを低減させるたとえばＡＳＲ、回転速度制限および走行速度制限等のような外部調節および／または内部調節と比較される。この最小値選択段ＭＩＮにはさらに最大許容トルクｍｉｚｕｌが供給される。その都度、これらの目標トルクの最小値が選択されかつ充填量経路に対する目標トルク値ｍｉｌｓｏｌとして出力される。すべてのトルク要求が最大許容トルクを超えた場合、この最大許容トルクが充填量経路に対する目標値として出力される。このようにして、充填量経路に対する目標トルク値ｍｉｌｓｏｌが最大許容トルクｍｉｚｕｌに制限される。
クランク軸同期調節経路内においてもまた制限が行われる。図５は調整装置１０６の第１の実施形態を示す。まず図４に示す方法に匹敵する最大値選択および／または最小値選択ＭＡＸ，ＭＩＮが、ペダルトルクｍｉｐｅｄ、外部目標トルクｍｉｅｘｔおよび／または内部目標トルクｍｉｉｎｔからクランク軸同期調節経路に対する目標トルクｍｉｓｏｌｖを形成する。求められた目標トルクｍｉｓｏｌｖは次に比較段３００において許容トルクｍｉｚｕｌと比較される。計算された目標トルクｍｉｓｏｌｖが最大許容値ｍｉｚｕｌを超えた場合、比較段３００は論理１信号を出力し、その論理１信号はＡＮＤゲート３０２に供給される。さらに、目標トルクｍｉｓｏｌｖは、比較段３０４に供給され、その比較段３０４において最大許容トルクｍｉｚｕｌから形成された値（ｍｉｚｕｌ−ｍｉｈｙｓｔ）と比較される。この値は、所定のヒステリシストルクｍｉｈｙｓｔだけ低減された最大許容トルクを示す。目標トルク値がこの値を超えた場合、論理１信号がＯＲゲート３０６に出力される。ＯＲゲートの出力は、ＲＳフリップフロップ３０８のリセット入力およびＡＮＤゲート３０２の否定入力に供給される。ＯＲゲート３０６にさらに信号Ｂ＿ｍｓｒが供給され、その信号Ｂ＿ｍｓｒは機関牽引トルク制御が作動しているときに正の信号レベルを有している。ＡＮＤゲート３０２の出力はＲＳフリップフロップ３０８のセット入力Ｓに供給される。フリップフロップ３０８の出力信号Ｑはスイッチング素子３１０に供給され、そのスイッチング素子３１０は対応信号を受け取ったときにスイッチ状態を切り換え、この切り換えた状態においては迅速調節経路に対する目標トルクｍｉｓｏｌとして目標トルク値ｍｉｓｏｌの代わりに最大許容トルクｍｉｚｕｌが出力される。
機関牽引トルク制御が作動していないとき（Ｂ＿ｍｓｒ＝０）に目標トルクｍｉｓｏｌｖが最大許容トルクｍｉｚｕｌを超えた場合、フリップフロップ３０８はＡＮＤゲート３０２を介してセットされる。出力Ｑは「ハイ」レベルに移行し、これによりスイッチ３１０は破線で示すスイッチ位置に切り換わる。目標トルク値がヒステリシス値だけ低減された最大許容トルクを下回った場合、比較段３０４により信号が形成され、この信号がフリップフロップ３０８をリセットし、この場合、同時にＡＮＤゲート３０２を介してセット入力において論理０へのレベル切換が行われる。この結果、フリップフロップ３０８の出力Ｑを介してスイッチ３１０は再び実線の位置に切り換えられる。機関牽引トルク制御が作動している場合（Ｂ＿ｍｓｒ＝１）、ＯＲゲート３０６を介してフリップフロップ３０８のリセット入力が論理１レベルに移行され、一方セット入力においては常にレベル０が存在している。このようにして、スイッチ３１０はその実線位置に保持され、これにより機関牽引トルク制御が作動しているときに迅速調節経路に対する目標トルクｍｉｓｏｌを場合により最大許容トルクｍｉｚｕｌを介してさらに上昇させることができる。
図６に示す好ましい実施形態においては、最小値／最大値選択段ＭＩＮＭＡＸにより求められた目標トルク値ｍｉｓｏｌｖから点火角調節のための目標トルク値ｍｉｓｏｌｚが導かれる。この場合、とくにアイドリング制御ＬＬＲおよびアンチノック機能ＡＲＦの加算補正部分Δｍｉが考慮される。この場合、点火角目標値が切換可能に決定され（スイッチ４００）、これにより特定の運転状態においては点火角に対する目標トルク値形成のための基本として、目標トルク値ｍｉｓｏｌｖではなく基本トルク値ｍｉｂａｓが使用される。この場合、基本トルクｍｉｂａｓは、そのときの内燃機関の運転状態においてあらかじめプログラミングされた点火角設定およびλ設定が考慮されたトルクに対応する。基本トルクは、空気質量流量ｈｆｍ、機関回転速度ｎｍｏｔならびに基本点火角およびλ基本設定のトルク効率に基づいて形成される。両方の目標トルク値の制限方法は図５に記載の方法に対応する。この場合、点火角調節に対する目標トルク値は比較段３００に供給され、したがってこの目標トルク値は制限されるべきか否かの決定のために使用される。これに対し、燃料経路に対する目標トルク値ｍｉｓｏｌｖは比較段３０４に供給され、その比較段３０４は制限の遮断に関する決定を行う。制限基準または遮断基準が満たされている場合、スイッチング素子３１０がそれに対応して操作される。制限するために、両方の目標トルク値ｍｉｓｏｌおよびｍｉｓｏｌｚは最大許容トルクｍｉｚｕｌにより置き換えられる。
本発明がトルクに関する機能構成に対して説明されてきた。対応する方法は出力値に基づく機関制御においても使用される。この場合、上記のトルク値は、回転速度を介してトルクと関係する対応出力変数により置き換えられる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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