(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の回転モーメントに対する目標値が与えられ、当該目標値が内燃機関の充填量に対する目標値に変換され、前記内燃機関への空気供給を調節することにより、実際充填量および実際モーメントを前記目標値に近づけるように目標充填値が設定され、目標モーメント値から前記充填目標値を計算するとき前記内燃機関の少なくとも点火角設定が考慮される、車両の内燃機関の制御方法において、
前記目標モーメント値から前記目標充填値を計算するとき、混合物組成の設定又は遮断シリンダの数あるいはこれら双方をさらに考慮し、
点火角と混合物組成と燃焼シリンダの数とのうちの少なくとも１つに対する基本値を形成し、当該基本値が、外部からの係合または制限が作用していないときに内燃機関の現在の作業点に応じて設定される値であり、
前記基本値の、前記内燃機関がその値において最高効率を示す最適値に対する偏差から、所定の効率特性曲線に基づき、前記目標モーメントに対する補正値を決定し、
前記補正値ないしその効率の値で前記目標モーメントを除算して、補正された目標モーメントを取得し、
所定の特性曲線群から、前記補正された目標モーメントおよびエンジン回転速度の関数として前記目標充填値を決定する
ことを特徴とする、車両の内燃機関の制御方法。
【請求項２】
エンジン回転速度の関数として最小充填値が決定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
惰行運転において燃料供給が遮断されているとき、惰行運転以外の運転状態における最小充填値とは異なる最小充填値が与えられ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】
最小充填値および計算された目標充填値から目標充填値が選択されることを特徴とする、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
内燃機関への空気供給が目標充填値に基づいて設定されることを特徴とする、請求項１〜４のうちのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
内燃機関の回転モーメントに対する目標値を求め、前記内燃機関の少なくとも点火角設定を考慮して前記目標値を目標充填値に変換し、空気供給を調節することにより目標モーメント値を設定するように前記目標充填値を調節する制御ユニットを備えた、車両の内燃機関の制御装置において、
前記制御ユニットが、
前記目標モーメント値から前記目標充填値を計算するとき、混合物組成の設定又は遮断シリンダの数あるいはこれら双方をさらに考慮し、
点火角と混合物組成と燃焼シリンダの数とのうちの少なくとも１つに対する基本値を形成し、当該基本値が、外部からの係合または制限が作用していないときに内燃機関の現在の作業点に応じて設定される値であり、
前記基本値の、前記内燃機関がその値において最高効率を示す最適値に対する偏差から、所定の効率特性曲線に基づき、前記目標モーメントに対する補正値を決定し、
前記補正値ないしその効率の値で前記目標モーメントを除算して、補正された目標モーメントを取得し、
所定の特性曲線群から、前記補正された目標モーメントおよびエンジン回転速度の関数として前記目標充填値を決定する
ことを特徴とする、車両の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
エンジン回転速度の関数として最小充填値が決定されることを特徴とする、請求項６に記載の制御装置。
【請求項８】
惰行運転において燃料供給が遮断されているとき、惰行運転以外の運転状態における最小充填値とは異なる最小充填値が与えられることを特徴とする、請求項６又は７に記載の制御装置。
【請求項９】
最小充填値および計算された目標充填値から目標充填値が選択されることを特徴とする、請求項６〜８のうちのいずれか１項に記載の制御装置。
【請求項１０】
内燃機関への空気供給が目標充填値に基づいて設定されることを特徴とする、請求項６〜９のうちのいずれか１項に記載の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は車両の内燃機関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】
ドイツ特許公開第４２３９７１１号には、車両の内燃機関の制御方法および装置が記載されており、この制御方法及び装置においては、ドライバおよび／または他の開ループおよび閉ループ制御装置から、内燃機関により発生すべき回転モーメントに対する目標値が供給される。この目標値は、現在の作業点に対して適応される基本点火角の、内燃機関が最高効率を有する最適点火角からの偏差を考慮して、設定すべきシリンダ充填量（空気充填量）に対する目標値に変換される。このとき、この充填目標値は、実際のエンジン負荷およびエンジン温度のような運転変数を考慮して、内燃機関への空気供給を調節する電気操作式絞り弁に対する目標位置値に変換される。絞り弁の対応操作によるこの目標値の設定により、充填量したがってモーメントが目標値に近づけられる。さらに、少なくともある運転状態において目標値を設定するために、点火角が調節され、および／または所定数のシリンダが遮断され、すなわちシリンダへの燃料供給が遮断される。
【０００３】
さらに、国際特許出願第Ａ９５／２４５５０号から、目標モーメントを設定するために空気／燃料混合物を変化させることが既知である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
充填量を調節することのみにより実際モーメントを目標モーメントに調節することを可能にする方法及び装置を提供することが本発明の課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の車両の内燃機関の制御方法は、内燃機関の回転モーメントに対する目標値が与えられ、当該目標値が内燃機関の充填量に対する目標値に変換され、内燃機関への空気供給を調節することにより、実際充填量および実際モーメントを目標値に近づけるようにこの目標充填値が設定され、および目標モーメント値から充填目標値を計算するとき内燃機関の少なくとも点火角設定が考慮される。そして、本発明の制御方法は、目標モーメント値から目標充填値を計算するとき、混合物組成の設定又は遮断シリンダの数あるいはこれら双方がさらに考慮されることを特徴とする。
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の車両の内燃機関の制御装置は、内燃機関の回転モーメントに対する目標値を求め、少なくとも内燃機関の点火角設定を考慮して当該目標値を目標充填値に変換し、空気供給を調節することにより目標モーメント値を設定するように当該目標充填値を調節する制御ユニットを備える。そして、本発明の制御装置は、前記制御ユニットが目標充填値を計算するとき、混合物の設定又は遮断シリンダの数あるいはこれら双方をさらに考慮することを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
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。
【０００８】
図１に制御ユニット１０が示され、該制御ユニット１０は記号で示した出力ライン１２、１４および１６を介して、内燃機関への空気供給（絞り弁１７）、燃料供給（混合物組成および／または遮断）および点火角を制御する。さらに、制御ユニット１０に入力ライン１８、２０ならびに２２ないし２４が供給され、有利な実施形態においては、これらのラインはバスシステム（たとえばＣＡＮ）にまとめられている。この場合、入力ライン１８は、少なくとも１つの他の制御ユニット２６、たとえば駆動滑り制御、エンジン牽引モーメント制御、伝動装置制御等の制御ユニットから制御ユニット１０に供給され、これらの制御ユニットにより形成された、内燃機関から出力すべき回転モーメントに対する目標モーメントを伝送する。他の入力ライン２０は、ドライバにより操作可能な操作要素２８、好ましくは加速ペダルから制御ユニット１０に通じ、操作要素の操作度βを伝送する。入力ライン２２ないし２４は、エンジン回転速度、エンジン負荷（空気質量流量、空気容積流量、絞り弁位置、吸気管圧力等）、エンジン温度、走行速度等のような内燃機関および／または車両の他の運転変数を測定するための測定装置３０ないし３２から制御ユニット１０に通じている。好ましい実施形態においては、制御ユニット１０は少なくとも１つのマイクロコンピュータを備え、該マイクロコンピュータ内で以下に記載の解決策を実現するプログラムが実行される。図１には、図面を見やすくするために、本発明による解決策を実現するために実行されるこれらのプログラムが３つのブロックにまとめられている。
【０００９】
第１のプログラムブロック３４には、操作度βおよび少なくとも１つの制御ユニット２６からの目標モーメント値のほかに、エンジン回転速度、車両速度等のような他の運転変数が供給される（供給ライン２２ａないし２４ａ参照）。このプログラムブロック３４に属するマイクロコンピュータのプログラムにおいて、加速ペダルの操作度βから他の運転変数（少なくともエンジン回転速度）を考慮してドライバに対する目標モーメント値が所定の特性曲線群から求められる。さらに、同様に回転モーメントに対する目標値を求める回転速度制限および／または走行速度制限のような機能が実行される。求められた目標モーメント値または供給された目標モーメント値から、最大値選択および／または最小値選択により現在の目標モーメント値が求められ、これが第２のプログラムブロック３６に供給される。
【００１０】
第２のプログラムブロック３６に、点火角に関する基本値ｚｗｂａｓｅ、混合物設定に関する基本値λｂａｓｅおよび／または遮断シリンダの数に関する基本値ｒｅｄｂａｓｅが供給される。これらの値と、ライン２２ｂないし２４ｂを介して供給されるその他の運転変数との関数として、プログラムブロック３４において得られた目標値ＭＩsollが燃料供給および／または点火角に対する操作量に変換され、並びに目標充填値を求めて内燃機関への空気供給に対する操作量に変換される。
【００１１】
点火角、混合物組成および遮断シリンダの数に関する基本値は所定の特性曲線群３８において形成される。これらの基本値は、現在の作業点における内燃機関の所定の設定を示している。これらの値には駆動滑り制御、制限機能等の外部係合は考慮されていない。したがって、基本値は外部係合または制限機能による係合が存在することなく設定される値である。
【００１２】
この場合、基本点火角は、エンジン回転速度および現在の充填量に基づいて特性曲線群から決定される。同様に、混合物組成および／または個々のシリンダの遮断に対する基本値がそれにより形成される特性曲線群または計算ステップが設けられている。たとえば、定常運転状態においては、燃料消費量および／または有害物質エミッションを改善するために混合物組成が「リーン」の方向にシフトされ、および／または特定の運転状態においては（たとえば定常部分負荷においては）すべてのシリンダを燃焼させなくてもよい。したがって、対応するドライバの出力希望があったときのみすべてのシリンダが投入され、一方定常範囲または低負荷範囲においては、内燃機関の所定数のシリンダのみが作動されるように設計してもよい。これらの対応基本値は、目標モーメント値から操作量を決定するためにプログラムブロック３６のプログラムにより使用される。設定すべき燃料供給および設定すべき点火角の計算例は、［従来の技術］に記載の従来技術から既知である。
【００１３】
この計算には次式で表わされるモーメント・モデルが基礎となっている。
【００１４】
【数１】
Ｍｉ＝ＫＦｍｉｏｐｔ（Ｎｍｏｔ，Ｔｌ）＊ｅｔａｚｗ（ΔＺＷ）＊ｅｔａｌａｍ（λ）＊ｅｔａｒｅｄ（Ｘ）               (１)
ここで、Ｍｉは内燃機関の指示モーメント（高圧モーメント）、ＫＦｍｉｏｐｔは回転速度および負荷の関数（特性曲線群）としてのいわゆる最適モーメント（最適点火角λ＝１およびすべてのシリンダが燃焼されているときの高圧モーメント）、ｅｔａｚｗは点火角の最適点火角からの差の関数としての点火角効率、ｅｔａｌａｍは排気ガス組成の関数としてのλ効率（λ＝１に対しては、＝１）、およびｅｔａｒｅｄは燃焼されているシリンダによる効率（すべてのシリンダが燃焼されているとき、＝１）である。基本値に基づく対応効率はｅｔａｚｗｂａｓｅ、ｅｔａｌａｍｂａｓｅおよびｅｔａｒｅｄｂａｓｅという符号で示す。
【００１５】
本発明の解決策による目標充填値の決定、したがって目標モーメント値ＭＩsollからの内燃機関への空気供給の設定が図２に示されている。
【００１６】
図２は、充填目標値を決定するための図１に示した第２のプログラムブロック３６を詳細に示している。この場合、プログラムブロック３６に、目標モーメント値ＭＩsoll、点火角に対する基本値ｚｗｂａｓｅ、混合物組成に対する基本値λｂａｓｅおよび／または遮断シリンダの数に対する基本値ｒｅｄｂａｓｅならびにその他の運転変数として少なくともエンジン回転速度Ｎｍｏｔが供給される。この場合、基本値は特性曲線１００、１０２ないし１０４に供給される。これらのいわゆる効率特性曲線は、これらの基本値の最適値（最適点火角、化学量論的混合物、およびすべてのシリンダが燃焼）からの偏差をモーメント補正値（効率）に変換し、対応基本値においてはモーメントが最適モーメント（最高効率）からこのモーメント補正値（効率）だけ外れている。この場合、これらの効率特性曲線は、個々の値および個々の内燃機関に対して実験的に決定され、ないしは計算されている。このように形成されたモーメント補正値ｅｔａｚｗｂａｓｅ、ｅｔａｌａｍｂａｓｅおよび／またはｅｔａｒｅｄｂａｓｅは、相互に相前後して設けられた除算位置１０６、１０８および１１０において目標モーメントを充填目標値に変換するときに考慮される。したがって、第１の除算位置１０６においては供給された目標モーメント値ＭＩsollとモーメント補正値ｅｔａｚｗｂａｓｅとの商が形成され、この商が除算位置１０８においてモーメント補正値ｅｔａｌａｍｂａｓｅにより除算され、その結果が除算位置１１０において補正値ｅｔａｒｅｄｂａｓｅにより除算される。このように補正された目標モーメントＭＩsollKは特性曲線群１１２に供給される。この特性曲線群にはさらに少なくともエンジン回転速度Ｎｍｏｔが供給される。この特性曲線群は逆関数特性曲線群であり、これを用いてエンジン回転速度および測定充填量から内燃機関の最適モーメントが求められる。供給された値から特性曲線群により目標値ｒｌsoll1が求められ、この目標値ｒｌsoll1は目標モーメントから導かれた目標充填量を表している。この目標充填量を絞り弁により調節することにより内燃機関は目標モーメントＭＩsollを発生する。
【００１７】
目標充填値を決定するために使用される数式は次のように表わされる。
【００１８】
【数２】
0004317272.tif 000002
充填目標値ｒｌsoll1は最大値選択段１１４に供給される。最大値選択段１１４にはさらに、運転状態に応じてそれぞれ異なる特性曲線１１６および１１８から、少なくともエンジン回転速度Ｎｍｏｔの関数として決定された最小充填値ｒｌminのいずれかが供給される。この場合、この最小充填値ｒｌminは、燃料供給を遮断した惰行運転においては、できるだけ大きなエンジンブレーキ・モーメントを考慮して決定され、一方燃料供給遮断のない正常運転においては、この最小充填値ｒｌminは、低回転速度において内燃機関の運転を保持することを考慮して決定される。ｒｌminおよびｒｌsoll1の両方の値のいずれか大きいほうが目標充填値ｒｌsollとしてその先へ供給される。この目標充填値ｒｌsollは、制御１２０の範囲内で絞り弁に対する目標設定値に変換され、この目標設定値は制御ユニットの出力ライン１２を介して行われる絞り弁の対応操作のため設定される。
【００１９】
図２は見やすい形で示されている。したがって、本発明は、補正値の演算順序にも、また具体的な割算演算順序にも拘束されない。目標充填量を逆関数の形で決定する特性曲線群ｆは、内燃機関のモーメントを決定するときにおいてもまた既知の従来技術に従って使用される（数式（１）、ＫＦｍｉｏｐｔ参照）。
【００２０】
モーメントＭｉは、高圧モーメントであり、すなわち燃焼の高圧過程において内燃機関により発生される回転モーメントである。
【００２１】
有利な実施形態においては、内燃機関は、常にすべてのシリンダの燃焼の下でまたは化学量論的混合物でのみ駆動される。この場合、対応する補正値は考慮されない。
【００２２】
好ましい実施形態においては、制御ユニット１０は少なくとも１つのマイクロコンピュータを含み、該マイクロコンピュータはプログラムの範囲内で前記の計算を実行する。このようなプログラムの具体例として図３に流れ図が示されている。
【００２３】
プログラムはたとえば数ミリ秒の所定間隔でスタートされる。第１のステップ２００において、値をＭＩsoll、Ｎｍｏｔ、エンジン負荷ｒｌならびに場合によりその他の運転変数が読み込まれる。それに続くステップ２０２において、基本点火角ｚｗｂａｓｅが所定の特性曲線群からエンジン回転速度および負荷に基づいて形成され、一方混合物組成および／または遮断シリンダの数に対する基本値が、運転状態に応じて、ないしはドライバの行動の関数としてそれぞれ決定される。それに続くステップ２０４において、所定の効率特性曲線からモーメント補正値ｅｔａｚｗｂａｓｅ、ｅｔａｌａｍｂａｓｅおよび／またはｅｔａｒｅｄｂａｓｅが決定される。それに続く問い合わせステップ２０６において、惰行運転において燃料供給が遮断されたか否かが検査される。これが肯定の場合、ステップ２０８により第１の特性曲線ｆ１に基づいて最小充填量ｒｌminがエンジン回転速度の関数として決定され、否定の場合、ステップ２１０により第２の特性曲線ｆ２に基づいて決定される。ステップ２０８または２１０に続くステップ２１２において、モーメント補正値の積Ｐが形成される。次のステップ２１４において、目標モーメントと補正値の積との商が決定される。この商は、ステップ２１６において、エンジン回転速度Ｎｍｏｔと共に所定の特性曲線群により充填目標値ｒｌsoll1に変換される。次に、それに続くステップ２１８において、充填目標値ｒｌsoll1および最小充填値ｒｌminから最大値が決定され、目標充填量ｒｌsollとして形成される。それに続くステップ２２０において、この目標充填値ｒｌsollおよびその他の運転変数から、少なくとも１つの制御回路に基づいて絞り弁に対する操作信号τが計算されかつ出力される。
【００２４】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されており、次のとおりの効果を奏する。
【００２５】
目標充填量を計算するとき、内燃機関のそれぞれの作業点における基本点火角設定、基本混合物設定および／または燃焼シリンダの数が考慮されるので、充填量を変化させることのみにより完全に目標モーメントを形成することが可能である。
【００２６】
さらに、目標モーメント値から目標充填値を計算するために使用される特性曲線群は、測定値からモーメントを計算するための既存の特性曲線群に対し逆関数関係にあることはとくに有利である。したがって、特性曲線群のデータを作成するとき、およびそれを求めるとき、追加の費用はきわめて僅かである。
【００２７】
目標充填量を計算するとき、点火角、混合物設定および／または燃焼シリンダの数の基本効率が考慮されることはとくに有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】目標モーメント値に基づく内燃機関の制御のブロック回路図である。
【図２】目標充填量を決定するための制御の詳細ブロック回路図である。
【図３】目標充填値を決定するプログラムの流れ図である。
【符号の説明】
１０  制御ユニット
１７  絞り弁
２６  他の制御ユニット
２８  操作要素
３０、３２  測定装置
３４  第１のプログラムブロック
３６  第２のプログラムブロック
３８  特性曲線群
１００  点火角の基本値の特性曲線
１０２  λの基本値の特性曲線
１０４  遮断シリンダの数の基本値の特性曲線
１０６、１０８、１１０  除算位置
１１２  反転特性曲線群
１１４  最大値選択段
１１６、１１８  特性曲線
１２０  制御
【図１】
0004317272.tif 000003
【図２】
0004317272.tif 000004
【図３】
0004317272.tif 000005