JP3782509B2 - 内燃機関のトルク制御方法および装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は内燃機関のトルク制御方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
このような方法ないしこのような装置はドイツ特許公開第２１３９２３０号から既知である。ここでは、エンジンブレーキトルクが高すぎるために少なくとも１つの駆動車輪に好ましくない車輪滑りが発生したとき、エンジンブレーキトルクを低減するためにエンジンへのユーティリティの供給量、とくに絞り弁の対応する制御により空気の供給を増大することが提案されている。この既知のいわゆるエンジン加速トルク制御（ＭＳＲ）においては、ユーティリティ供給量の増大は、車両の駆動車輪において検出された滑り値の関数として行われる。しかしながら、このことは、各車両タイプおよび各エンジンタイプに対して、検出された車輪滑りとユーティリティ供給量の増大量との間の関係が各運転状態において求められなければならないということを意味する。したがって、それに応じて使用方法が複雑となる。さらに、この使用方法が繁雑であることによりユーティリティ供給量の調節精度が悪くなる。
【０００３】
ドイツ特許公開第４２３９７１１号から、供給された目標トルク値を少なくとも内燃機関への空気供給量を調節するように計算により変換しおよび／または内燃機関から伝達されるトルクを所定の目標トルク値に接近させるように計算により変換することが既知である。
【０００４】
ドイツ特許公開第３８１３２２０号（米国特許第５０７２７１２号）から、いわゆる負荷係数が決定されるタンクベント制御が既知である。これはタンクベント弁を介して内燃機関の吸気系統に供給される空気内のガソリンベーパーの量を決定する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
エンジン加速トルク制御において、繁雑さが著しく低減されてトルクの正確な調節を可能にする手段を提供することが本発明の課題である。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
トルクを調節する少なくとも１つの運転パラメータが制御され、エンジンブレーキ運転において少なくとも１つの車輪がブロック傾向にあるときに、少なくとも１つの運転パラメータの制御によりエンジンブレーキ作用を低減するように内燃機関のトルクが上昇される、内燃機関のトルク制御方法において、
上昇すべきトルク値のための目標値が供給され、
このトルク値のための目標値が、少なくともエンジン回転速度を考慮して、内燃機関のトルクを調節する少なくとも１つの運転パラメータのための制御値に変換され、これにより内燃機関から伝達されるトルクが前記目標値に接近するように調節される。
【０００７】
【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。
【０００８】
図１に内燃機関のトルク制御のための制御ユニット１０の全体ブロック回路図が示されている。この場合、本発明によるエンジン加速トルク制御の範囲内で必要なエンジン制御装置の要素のみが図示されている。さらに、エンジン制御装置は燃料供給量測定等のための機能および要素をも含んでいるが、これらは図を見やすくするために図１には示されていない。
【０００９】
少なくとも１つのマイクロコンピュータを含む制御ユニット１０は、出力ライン１２を介して、エンジンへの空気供給量を調節するための設定要素１４を操作する。この設定要素１４は、電気操作絞り弁、絞り弁のバイパス管内の電気操作アイドリング設定器または絞り弁の電気操作アイドリングストッパであってもよい。さらに、制御ユニット１０は出力ライン２０を介して内燃機関の点火角を制御し、また有利な実施態様においては、第２の出力ライン１６を介してタンクベント弁１８を制御する。測定ユニット２４から出ている出力ライン２２を介して、制御ユニット１０に内燃機関の回転速度のための尺度が供給される。測定ユニット２８と接続されているライン２６を介して、制御ユニット１０に、たとえば空気容積流量信号、空気質量流量信号または吸気管圧力信号のような内燃機関の負荷のための尺度が供給される。さらに、制御ユニット１０は入力ライン３０を有し、入力ライン３０は制御ユニット１０をたとえばＡＢＳ／ＡＳＲ制御ユニットのような少なくとも１つの他の制御ユニット３２と結合し、制御ユニット３２は駆動車輪における滑りの関数としてトルク値のための目標値（目標トルク値）を計算しかつライン３０を介してエンジンの制御ユニット１０に供給する。さらに、入力ライン３４ないし３６が設けられ、入力ライン３４ないし３６は測定ユニット３８ないし４０から供給されかつ制御ユニット１０にたとえば排ガス組成、エンジン温度、ノッキング信号等のための尺度のようなその他の運転パラメータを供給する。
【００１０】
加速ペダルを放したエンジンブレーキ運転において、駆動車輪がブロック傾向を示すほど内燃機関のエンジンブレーキトルクが大きいとき、エンジン加速トルク制御（ＭＳＲ）範囲において、ブロック傾向を阻止するために必ずエンジントルクが上昇される。このために、制御ユニット１０に接続された他の制御ユニット３２において求められた車輪滑り値（車両速度と車輪速度との差）に基づきならびに車輪と車道との間の求められた摩擦係数に基づき、目標トルク値ＭＳＯＬＬが求められる。この目標トルク値は、ブロック傾向を低減するために内燃機関から車輪に伝達される駆動トルクないしは内燃機関からクランク軸に伝達されるトルクを示している。この目標トルク値はライン３０を介してとくにＣＡＮのような通信系統を介して制御ユニット１０に伝送される。このとき制御ユニット１０は、供給された目標トルク値から、以下に記載のように、内燃機関への空気供給量を設定するための制御値および点火角を設定するための制御値、またはいずれかの制御値を計算する。ライン１２ないし２０を介して計算値が対応する設定要素に出力され、これにより内燃機関から伝達されるトルクは実質的に供給された目標値に対応している。
【００１１】
さらに、有利な実施態様においては、制御ユニット１０はいわゆるタンクベント制御を含み、タンクベント制御は所定の条件のもとで制御信号により弁を開くことにより、車両のタンクから内燃機関の吸気系統に空気を供給する。このようなタンクベント制御は冒頭記載の従来技術から既知である。
【００１２】
図２は本発明による方法に関する制御ユニット１０の詳細ブロック回路図を示す。
【００１３】
それを介して制御ユニット１０にエンジン回転速度に対する尺度が伝送されるライン２２は、制御ユニット１０の範囲内で、複数の機能ブロック、すなわちアイドリング制御器１００．目標トルク値ＭＩＭＳＲから目標空気質量流量ＱＭＳＲを決定するための特性曲線群１０２、内燃機関の最適効率を考慮して設定される最適点火角ＺＷＯＰＴを決定するための特性曲線群１０４、回転角ＺＷＫＦを決定するための機能要素１０６ならびに最適点火角を設定したときに伝達されるトルクＭＩＯＰＴを決定するための他の特性曲線群１０８に供給される。それを介してエンジン負荷に対応する信号が供給されるライン２６は、特性曲線群１０４、機能要素１０６および特性曲線群１０８に通じている。
【００１４】
図２に示す機能は、有利な実施態様においては、エンジン加速トルク制御が働いているときに所定の目標トルク値の関数として内燃機関への空気供給量を設定することを含む。有利な実施態様においては、この好ましい実施形態は、点火角調節用機能ブロック２００および／またはタンクベント制御用機能ブロック２０２の関数としての調節すべき空気容積流量の修正により補足可能である。
【００１５】
好ましい実施態様においては、制御ユニット３２はライン３０を介して制御ユニット１０に内燃機関の出力側に伝達すべきトルクのための目標値Ｍ_kupＳＯＬＬを与える。この値Ｍ_kupＳＯＬＬはライン３０を介して計算要素１１０に与えられる。計算要素１１０において、ライン１１２を介して計算要素１１４から供給される損失トルクを考慮して、目標燃焼トルクＭＩＭＳＲが求められる。エンジン回転速度およびエンジン温度の関数として所定の特性曲線から損失トルクを決定することは、冒頭記載の従来技術から既知である。目標継手トルクから目標燃焼トルクを決定するために、計算要素１１０において損失トルクが目標継手トルクに加えられる。この場合、損失トルクは、内燃機関の内部摩擦により消費される、燃焼により発生されるトルクの一部分を示す。代替態様として、目標継手トルクの代わりに目標燃焼トルクが直接他の制御ユニット３２内で形成されかつたとえばＣＡＮのような通信系統を介して制御ユニット１０に伝送される。目標燃焼トルクＭＩＭＳＲは修正要素１１６に供給され、修正要素１１６において目標燃焼トルクが調節された点火角により修正される。これは、以下に説明する特性曲線群１０２が内燃機関の運転を仮定して最適点火角において決定されているからである。したがって、特性曲線群１０４において形成される最適点火角から、エンジン制御装置により設定される点火角ＺＷＫＦが差し引かれる。この基本点火角は、エンジン回転速度、エンジン負荷ならびにノッキング制御、触媒のための保護手段のようなその他の影響等に基づいて形成される。結合段１１８において、基本点火角ＺＷＫＦが最適点火角ＺＷＯＰＴにより差し引かれる。差ｄＺＷＳは特性曲線１２０において点火角効率に変換されかつ点火角効率は修正要素１１６に供給される。修正要素１１６において、目標燃焼トルク値ＭＩＭＳＲが点火角効率により割算されかつ修正された目標燃焼トルク値が特性曲線群１０２において、ライン２２を介して供給された回転速度に応じて目標空気質量流量ＱＭＳＲに変換される。目標空気質量流量ＱＭＳＲはライン１２２を介してスイッチ要素１２６の第１の接続点１２４に供給される。スイッチ要素はスイッチ位置に応じて接続点１２４または第２の接続点１２８のいずれかを特性曲線要素１３０と結合し、特性曲線要素１３０は供給されたそれぞれの目標空気質量流量から設定要素１４に対する操作信号τＳＯＬＬを形成する。この場合、特性曲線要素１３０は本質的に設定要素１４の特性曲線をシミュレートして形成された特性曲線からなっている。
【００１６】
スイッチ要素１２６は通常、接続点１２８を要素１３０と結合する位置にある。エンジン加速トルク制御からの要求がある場合、すなわち加速ペダルを放した状態でエンジンブレーキトルクが高すぎたために少なくとも１つの駆動車輪がブロック傾向を示したとき、スイッチ要素１２６は接続点１２４に切り換わる。この場合、エンジン加速トルク制御の目標トルク値から形成された目標空気質量流量が特性曲線要素１３０に伝送されかつ設定要素１４がライン１２を介してそれに応じて設定される。エンジン加速トルク制御のほかに、スイッチ要素１２６は特性曲線（計算）要素１３０をアイドリング制御器１００と結合する。アイドリング制御器１００は所定の制御方式に従って空気質量流量目標値ＱＬＬを決定し、空気質量流量目標値ＱＬＬは、ライン２２を介して供給された実際のエンジン回転速度が目標値に接近するように設定される。この目標値は、ライン３４ないし３６を介して供給されるエンジン温度、バッテリ電圧等のような運転パラメータから形成される。
【００１７】
好ましい実施態様においては、エンジン加速トルク制御により要求される指示目標エンジントルクもまた、エンジン回転速度を用いて、シリンダ内に流入する空気質量流量のための目標値に換算される。目標空気質量を計算するとき、制御ユニット１０により設定される点火角が、目標空気質量流量を決定するための空気質量流量特性曲線が設定されるときの最適点火角とは完全に区別されるように考慮される。
【００１８】
好ましい実施態様においては、調節動作を改善するために、空気調節の補足としてまたはその代替として、エンジンの点火角の調節が行われる。このために点火角調節用機能ブロック２００が使用される。エンジン回転速度およびエンジン負荷から、特性曲線群１０８においていわゆる燃料充填モデルを介して最適点火角における燃焼トルクＭＩＯＰＴが求められる。この値はライン１３８を介して計算要素１４０に供給され、計算要素１４０はライン１４２を介して供給された目標燃焼トルクとおよびライン１３８を介して供給された最適点火角における燃焼トルクとの間の関係を形成する。この関係は点火角の目標効率に対応する。この関係はライン１４４を介して特性曲線要素１４６に供給され、特性曲線要素１４６は目標点火角効率を点火角修正値ｄＺＷに変換する。この修正値ｄＺＷは比較段１４８において、特性曲線群１０４において形成された最適点火角ＺＷＯＰＴにより差し引かれて目標点火角ＺＷＳＯＬＬを形成し、目標点火角ＺＷＳＯＬＬはライン２０を介して設定される。点火角調節は、最適点火角に対応する目標点火角になるまで可能である。点火角を介してさらにトルクを上昇させることは不可能である。点火角調節が空気調節の補足として使用される場合、トルクの要求においてまず点火角調節が行われ、次にこの調節が緩やかな空気調節による十分ではないトルク上昇により補足される。
【００１９】
さらにある実施態様においては、空気調節による点火角調節の補償および点火角の基本点火角への復帰が有利なことがある。
【００２０】
他の有利な実施態様においては、点火角調節が禁止される。このとき目標トルクは燃料充填を介してのみ調節され、一方目標点火角はエンジンの制御ユニットにより形成される基本点火角に対応している。
【００２１】
他の有利な実施態様においては、タンクベント制御用機能ブロック２０２による空気調節の範囲内で、上記の方法の補足として、絞り弁を介して流れる漏洩空気ならびにタンクベント制御の設定信号の関数としての空気調節の修正が行われる。
【００２２】
このために、スイッチ要素１２６の下流側で、存在する目標空気質量流量値がライン１５０を介して分岐されかつ比較段１５２に供給される。ライン１５４を介して供給されたタンクベント弁のための制御信号変数τＴＥＶから特性曲線群１５６（設定要素特性曲線を示す）内で対応する空気質量流量値ＱＴＥＶが形成され、空気質量流量値ＱＴＥＶはライン１５８を介して乗算段１６０に供給される。乗算段１６０において空気質量流量値がライン１６２を介して計算要素１６４から供給された負荷係数により掛算され、またこのようにしてタンクベント弁を介して供給された空気質量流量ＱＴＥＶＭが計算される。空気質量流量ＱＴＥＶＭはライン１６６を介して結合段１６８に供給される。この場合、負荷係数は冒頭記載のように決定される。タンクベント弁を介して供給された空気質量流量は、結合段１６８において、実際の空気質量流量値ＱＩＳＴを形成するために測定装置１３６から測定された空気質量流量値と結合される（加算）。次に、実際の空気質量流量ＱＩＳＴはライン１７０を介して比較段１５２に供給され、比較段１５２において実際の空気質量流量値と目標の空気質量流量値との間の差ΔＱが形成される。この差は絞り弁を介して流れる漏洩空気に対する尺度を形成する。空気質量流量制御器１７２において、差ΔＱから修正値ＱＬＥＣＫが形成され、修正値ＱＬＥＣＫは結合段１７６において目標の空気質量流量ＱＳＯＬＬから差し引かれる。このとき、この結合段、即ち差形成段により形成された目標の空気質量流量ＱＳＴＥＬＬＥＲは設定要素１４の操作のために使用される。
【００２３】
目標空気質量流量を形成するときに絞り弁を介して流れる漏洩空気を考慮することはまた空気質量流量制御器を使用することにより行われ、空気質量流量制御器は目標設定値ＱＳＯＬＬと実際の空気質量流量ＱＩＳＴとの間の差を制御する。さらに、空気質量流量測定器１３６は絞り弁を介して流れる空気質量流量および場合によりアイドリング設定器のみを決定し、タンクベント弁を介して流れる空気質量流量は決定しない。したがって、実際の空気質量流量はタンクベント弁から流入する空気質量流量を測定された空気質量流量に加算することにより修正される。
【００２４】
他の有利な実施態様においては、タンクベント弁からの空気質量流量を考慮する必要はなく、この場合、エンジン加速トルク制御装置の調整の間にタンクベント弁の開放は停止される。
【００２５】
空気質量流量値に基づく図示の実施態様のほかに、有利な実施態様においては、空気容積流量値または吸気管圧力値に基づく機能の計算が行われている。
【００２６】
上記の本発明による方法の好ましい実行は、制御ユニット１０のマイクロコンピュータのためのプログラムの範囲内で行われる。
【００２７】
上記の本発明による方法により、エンジン加速トルク制御により要求されるトルクの正確な変換がとくに多くの繁雑さを必要とすることなく実行可能である。
【００２８】
【効果】
本発明によれば、エンジンブレーキトルクが高すぎるために少なくとも１つの駆動車輪がブロック傾向にあるとき内燃機関から伝達されるエンジントルクの正確な調節が可能となる。
【００２９】
この場合、種々の車両タイプおよびエンジンタイプへの適合において、使用上非常な複雑さがないことはとくに有利である。
【００３０】
さらに、対応する要求に迅速に応答するために、空気供給量を増大するほかに点火角の調節が行われることはとくに有利である。この点火角調節は、空気供給量の調節と組み合わせられて、内燃機関から伝達すべきトルクを正確に決定することを可能にする。
【００３１】
場合により、タンクベント制御の作用がエンジントルクに考慮されることはさらに有利である。
【００３２】
内燃機関への空気供給量を調節するためにアイドリング制御を実行する電気的に操作可能な設定要素を使用可能であるので、「電子式加速ペダルを有しない」通常のエンジン制御装置に対しても、本発明による方法が適用可能であることは有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法を示したエンジン制御ユニットの全体ブロック回路図である。
【図２】本発明による方法の一実施例のための全体ブロック回路図である。
【符号の説明】
１０ 制御ユニット
１２、１６、２０、２２、２６、３０、３４……３６、１２２、１３８、１４２、１４４、１５０、１５４、１５８、１６２、１６６、１７０、１７４ ライン
１４ 設定要素
１８ タンクベント弁
２４ 測定ユニット（エンジン回転速度）
２８ 測定ユニット（エンジン負荷）
３２ 他の制御ユニット（ＡＢＳ／ＡＳＲ）
３８……４０ 測定ユニット（運転パラメータ）
１００ アイドリング制御器
１０２、１０４、１０８、１２０、１３０、１４６、１５６ 特性曲線群（特性曲線要素）
１０６ 機能要素
１１０、１１４、１４０、１６４ 計算要素
１１６ 修正要素
１１８、１６８、１７６ 結合段
１２４、１２８ 接続点
１２６ スイッチ要素
１３６ 空気質量流量測定器
１４８、１５２ 比較段
１６０ 乗算段
１７２ 空気質量流量制御器
２００ 点火角調節用機能ブロック
２０２ タンクベント制御用機能ブロック
ｄＺＷ 点火角修正値
ｄＺＷＳ 基本点火角と最適点火角との差
ＭＩＭＳＲ 目標燃焼トルク値
ＭＩＯＰＴ 燃焼トルク値（最適点火角における）
Ｍ_kupＳＯＬＬ 目標継手トルク値（出力側）
ＭＳＯＬＬ 目標トルク値（内燃機関から車輪へのトルク）
ＱＩＳＴ 実際空気質量流量
ＱＬＥＣＫ ΔＱからの修正値
ＱＬＬ 目標の空気質量流量（アイドリング制御）
ＱＭＳＲ 目標の空気質量流量（エンジン加速トルク制御）
ＱＳＯＬＬ 目標の空気質量流量（ＱＬＬまたはＱＭＳＲ）
ＱＳＴＥＬＬＥＲ 目標の空気質量流量（ＱＬＥＣＫによる修正後）
ＱＴＥＶ 空気質量流量（タンクベント弁）
ＱＴＥＶＭ 空気質量流量（ＱＴＥＶ×負荷係数）
ＺＷＫＦ 基本点火角
ＺＷＯＰＴ 最適点火角
ＺＷＳＯＬＬ 目標点火角
ΔＱ 実際の空気質量流量と目標の空気質量流量との間の差
τＳＯＬＬ 設定要素への操作信号
τＴＥＶ タンクベント弁の操作信号

Claims (7)

1. エンジンブレーキ運転において少なくとも１つの車輪がブロック傾向にあるときに、エンジンブレーキ作用を低減するように内燃機関の前記トルクを上昇させる、内燃機関のトルクのための目標値（ＭｋｕｐＳＯＬＬ）が供給され、
   内燃機関の前記トルクが前記目標値に接近するように、前記目標値が、エンジン回転速度を利用して、内燃機関への空気供給量のための目標値（ＱＳＯＬＬ）に変換され、
   内燃機関への空気供給量のための目標値（ＱＳＯＬＬ）が、電気的に操作可能な空気供給量の調節用の設定要素（１４）によって設定される、内燃機関のトルク制御方法において、
   内燃機関への空気供給量のための目標値（ＱＳＯＬＬ）が、内燃機関に流れる漏洩空気（ＱＬＥＣＫ）の関数およびタンクベント弁を介して供給される空気（ＱＴＥＶ）の関数の少なくともいずれかにより調節されること、
   を特徴とする内燃機関のトルク制御方法。
2. トルクのための目標値（ＭｋｕｐＳＯＬＬ）が、点火角（ｄＺＷＳ）の調節を考慮しかつエンジン回転速度を利用して、内燃機関への空気供給量のための目標値（ＱＳＯＬＬ）に変換されることを特徴とする請求項１のトルク制御方法。
3. トルクのための目標値（ＭｋｕｐＳＯＬＬ）が、エンジン回転速度およびエンジン負荷から導かれた最適燃焼トルク（ＭＩＯＰＴ）との比較により修正点火角（ｄＺＷ）に変換され、これにより設定点火角をエンジントルクの上昇方向に修正することを特徴とする請求項１のトルク制御方法。
4. トルク上昇が行われる運転状態の間は、前記タンクベント弁の開放が禁止されていることを特徴とする請求項１のトルク制御方法。
5. 少なくとも１つの駆動車輪のブロック傾向におけるエンジン加速トルク制御の範囲内で、トルクの上昇が、エンジンブレーキ運転においてエンジンブレーキトルクが高すぎることに基づいて行われることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかのトルク制御方法。
6. 空気供給量のための目標値（ＱＳＯＬＬ）が、空気質量流量、空気容積流量または吸気管圧力のための目標値であることを特徴とする請求項１のトルク制御方法。
7. エンジンブレーキ運転において少なくとも１つの車輪がブロック傾向にあるときに、エンジンブレーキ作用を低減するように内燃機関の前記トルクを上昇させる、内燃機関のトルクのための目標値（ＭｋｕｐＳＯＬＬ）が供給され、電気的に操作可能な空気供給量の調節用の設定要素（１４）と、電気的に制御可能なタンクベント弁（１８）とを制御する制御ユニット（１０）であって、内燃機関のトルクのための目標値（ＭｋｕｐＳＯＬＬ）を、エンジン回転速度を利用して、内燃機関への空気供給量のための目標値（ＱＳＯＬＬ）に変換する手段（１０２）と、内燃機関への空気供給量のための目標値（ＱＳＯＬＬ）を、設定要素（１４）の制御によって設定する手段（１３０）と、を含む制御ユニット（１０）を備えた内燃機関のトルク制御装置において、
   制御ユニット（１０）が、内燃機関への空気供給量のための設定された目標値（ＱＳＯＬＬ）を、内燃機関に流れる漏洩空気（ＱＬＥＣＫ）の関数およびタンクベント弁（１８）を介して供給される空気（ＱＴＥＶ）の関数の少なくともいずれかにより調節する手段（２０２）を更に含むこと、
   を特徴とする内燃機関のトルク制御装置。

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