JP2010121625A - 内燃機関の回転数制御のための電子制御アセンブリ - Google Patents

Abstract

【課題】制御ユニット（４）で内燃機関の実際回転数（ｎ_Ｉｓｔ）と目標回転数（ｎ_Ｓｏｌｌ）の差が決定され、この差に基づいて目標トルクが決定され、目標トルク（ｎ_Ｓｏｌｌ）を実トルク（Ｔ_Ｒｅａｌ）に変換するために制御ユニット（４）がエンジン制御器（６）に接続されており、こうして生じる実際回転数（ｎ_Ｉｓｔ）が制御ユニット（４）にフィードバックされる、自動化トランスミッションを装備した自動車の内燃機関の回転数の制御のための電子制御アセンブリにおいて、回転数の迅速な適応制御を可能にすること。
【解決手段】制御ユニット（４）を、ファジイ論理アルゴリズムを後置したＰＩＤコントローラとして形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、制御ユニットで内燃機関の実際回転数と目標回転数の差が決定され、この差に基づいて目標トルクが決定され、目標トルクを実トルクに変換するために制御ユニットがエンジン制御器に接続されており、こうして生じる実際回転数が制御ユニットにフィードバックされる、自動化トランスミッションを装備した自動車の内燃機関の回転数制御のための電子制御アセンブリに関する。

自動化トランスミッションを備えた自動車では通常、発進及びシフト操作時にトランスミッションで変速比の切り替えをなるべく迅速かつ快適に行うことができるように、トランスミッションの領域で制御アセンブリが使用される。この場合特にドライブトレインの振動やがたつきに関する車両運転者の知覚が重要である。その場合慣用の手法は、発進操作又はギヤチェンジの際に内燃機関のパラメータを制御することによってドライブトレインの振動を的確に抑制するために、制御アセンブリによりエンジン制御に介入することである。

バス系統を介して互いに連絡するトランスミッション制御器とエンジン制御器からなるこのような電子制御アセンブリはドイツ特許公開ＤＥ１００２５５８６Ａ１により公知である。この場合トランスミッション制御器はエンジン制御器から実際量、例えば内燃機関の実際回転数及び実際トルクを受領し、逆にパラメータ、目標回転数及び第１の目標トルク並びに調整量をエンジン制御器に伝送することができる。ギヤチェンジ及びこれに伴うオートマチッククラッチの連結操作の際に、エンジン制御器の内部に配置され、第２の目標トルクを与える回転数コントローラと協動して、エンジン制御器の決定論理により内燃機関の回転数の急速な変化をトルク制御によって補償しようとする。

このようなアセンブリの欠点は、これによって実現される内燃機関の制御が制御精度及び速度に関して不十分であり、しかも短い時間間隔で再校正を行わなければならないことである。

ドイツ国特許公開公報ＤＥ１００２５５８６Ａ１

そこで本発明の課題は、高い制御性能と高い速度を有する、内燃機関の回転数の制御のための制御アセンブリ及びその操作方法を提供することである。

この課題は装置技術的観点からは、請求項１の上位概念とその特徴との組合せに基づいて解決される。方法技術的観点からは、請求項４の上位概念とその特徴との組合せに基づいて課題の解決が行われる。それに続く従属請求項はそれぞれ発明の有利な発展形態を示す。発明の実施のためのコンピュータプログラム製品及びその記憶のためのデータ媒体については請求項９及び１０が挙げられる。

本発明は、内燃機関の回転数の迅速な適応制御を可能にするために、制御ユニットをＰＩＤコントローラ及び後置のファジイ論理アルゴリズムとして構成するという技術的学説を包含する。その場合自動車のエンジン制御器が設定する目標トルクはＰＩＤ制御により、かつファジイ論理アルゴリズムの中で決定され、その際アルゴリズムで個別ステップ、即ちファジイ化、ルールに基づく推論及び非ファジイ化が行われる。ＰＩＤコントローラとファジイ論理の共存的協動によって、内燃機関の回転数を適応させるための非常に正確な適応制御が実現される。従ってこの制御は高い迅速性を特徴とする。

本発明の実施形態によれば、制御ユニットはバス系統を介してエンジン制御器と連絡するトランスミッション制御器の一部である。制御ユニットをトランスミッションの制御器に組み込むことによって、トランスミッションの他のパラメータも制御することができる非常にコンパクトな系をこの領域に形成することができる。さらにバス系統によりエンジン制御器に接続することによって迅速かつ確実なデータ伝送が可能である。

本発明をさらに発展させて、トランスミッションは自動化マニュアルトランスミッションとして構成されている。自動化マニュアルトランスミッションで本発明に基づくシステムを使用すれば、この種のトランスミッションのシフト操作で快適性の大幅な改善が得られる。

本発明の有利な実施形態によれば、ファジイ化に関連して内燃機関の実際回転数と目標回転数の差が所定の帰属度で少なくとも３つのあいまい量に割り当てられる。ちょうど３つのあいまい量「ＯＫ」、「Ｎｅｇａｔｉｖｅ」及び「Ｐｏｓｉｔｉｖｅ」に当該の帰属度で割当を行えばさらに好都合である。それによってファジイ論理アルゴリズムの入力量をこのアルゴリズムにより十分な精度で処理することができ、同時に計算費用は十分に見合う範囲内に留まる。

発明をさらに発展させて、ルールに基づく推論に関連して最小を形成することによりＩＦ−ＴＨＥＮ制御戦略が行われる。これは、それによって制御を簡単に実行することができる利点がある。

発明の別の有利な実施形態によれば、非ファジイ化に関連して重心法により目標トルクの値が形成される。こうしてファジイ論理アルゴリズムの終りに内燃機関の目標トルクの値が確実に算定される。

本発明に基づく解決策はコンピュータプログラム製品としても実現される。このコンピュータプログラム製品は制御アセンブリのプロセッサで実行されると、本発明の目的である当該の方法段階を行うように、ソフトウエアとしてプロセッサに指示する。

この点に関連して、上記のコンピュータプログラム製品が呼び出し可能に記憶されたコンピュータ読取り可能な媒体も発明の目的に属する。

次に発明を改善するその他の処置を発明の好ましい実施例の説明とともに図に基づき詳述する。

本発明に基づく制御アセンブリの概略ブロック構成図。 本発明に基づく制御アセンブリの内部の演算操作のフローチャート図。

図１に本発明に基づく電子制御アセンブリのブロック構成図が示されている。この電子制御アセンブリではトランスミッション制御器１で実際回転数ｎ_Ｉｓｔと目標回転数ｎ_Ｓｏｌｌの差が形成される。そのために実際回転数ｎ_Ｉｓｔが導線２を経てトランスミッション制御器１に送られ、一方、目標回転数ｎ_Ｓｏｌｌは記憶装置３から呼び出される。またトランスミッション制御器１はＰＩＤコントローラと後置のファジイ論理アルゴリズムからなる制御ユニット４を包含する。この制御ユニット４で実際回転数ｎ_Ｉｓｔと目標回転数ｎ_Ｓｏｌｌから計算された差に基づき、ファジイ論理アルゴリズムによって目標トルクＴ_Ｓｏｌｌが決定され、データバスの形の導線５を経て内燃機関のエンジン制御器６に伝送される。続いてエンジン制御器６に大きな遅れなしに実トルクＴ_Ｒｅａｌが設定される。但しこの実トルクＴ_Ｒｅａｌは締結しているオートマチッククラッチ７によってクラッチトルクＴＫｐｐｌの分だけ減少される。全体として生じるトルクから、フライホイール及びクラッチを含む内燃機関の回転慣性Θ_Ｍｏｔ並びにそれに続く積分によって実際回転数ｎ_Ｉｓｔを決定することができる。この実際回転数ｎ_Ｉｓｔは導線２を経て再びトランスミッション制御器１へ送られる。

図２には、制御ユニット４で行われるプロセスを示すフローチャートが見られる。制御ユニット４の中で、目標回転数ｎ_Ｓｏｌｌと実際回転数ｎ_Ｉｓｔの差からなる入力量ｅから目標トルクＴ_Ｓｏｌｌの形の出力量ｕが４つのステップＳ−１〜Ｓ−４で決定される。第１のステップＳ１で入力量ｅがＰＩＤ制御により比例、積分及び微分の各分に分解される。続くステップＳ２でいわゆるファジイ化が行われ、ここで各分が所定の帰属度により３つのあいまい量に割り当てられる。この場合３つのあいまい量は、台形の特徴を有し「Ｎ」で表される「Ｎｅｇａｔｉｖｅ」と、三角形の特徴を有する「ＯＫ」と、やはり台形の特徴を有し「Ｐ」で表される「Ｐｏｓｉｔｉｖｅ」からなる。入力量ｅの各分はそれぞれ所定の帰属度（％）で３つのあいまい量に割り当てられる。この所定の帰属度に応じて、第３のステップＳ３、いわゆるルールに基づく推論で既定のルールに基づきＩＦ−ＴＨＥＮルール戦略により出力量ｕの計算が準備される。こうして第１及び第２のＩＦ−ＴＨＥＮ条件Ｒ１又はＲ２を例えば
Ｒ１：ｅ＝ＯＫ、ｅの微分＝ＯＫ、かつｅの積分＝ＯＫならば、ｕ＝ＯＫ、又は
Ｒ２：ｅ＝Ｐ、ｅの微分＝ＯＫ、かつｅの積分＝ＯＫならばｕ＝Ｎ
で表すことができる。

この場合前提部の評価の形で各前提部の満足度が計算され、その際帰属度の最小が形成される。それに続いて各前提部の満足度に応じて動作命令の活動度が推定される。続いてこれらの個々の動作命令がＯＲ論理回路により配列される。次のステップＳ４、いわゆる非ファジイ化で重心法

（但し、ｈｉはｉ番目のルールの出力ファジイ集合のグレード、ｕｉは出力ファジイ集合の重心である）
により、ステップＳ３から生じる結果−ファジイ量から明確な出力値ｕが計算される。この出力値ｕは設定すべき目標トルクＴ_Ｓｏｌｌである。

こうして本発明に基づく電子制御アセンブリと当該の方法によって、区間パラメータ及び目標値ｎ_Ｓｏｌｌの変化に対して安定した、故障の起こりにくい内燃機関回転数制御を作り出すことが可能である。

１ トランスミッション制御器
２ 導線
３ 記憶装置
４ 制御ユニット
５ 導線、バス系統
６ エンジン制御器
７ オートマチッククラッチ
ｎ_Ｓｏｌｌ 目標回転数
ｎ_Ｉｓｔ 実際回転数
Ｔ_Ｓｏｌｌ 目標トルク
Ｔ_Ｒｅａｌ 実トルク
Ｔ_Ｋｐｐｌ クラッチトルク
Θ_Ｍｏｔ フライホイールとクラッチを含む内燃機関の回転慣性
ｅ 入力量
ｕ 出力量
Ｓ１ ステップ１：ＰＩＤ制御
Ｓ２ ステップ２：ファジイ化
Ｓ３ ステップ３：ルールに基づく推論
Ｓ４ ステップ４：非ファジイ化

Claims (10)

1. 制御ユニット（４）で内燃機関の実際回転数（ｎ_Ｉｓｔ）と目標回転数（ｎ_Ｓｏｌｌ）の差が決定され、この差に基づいて目標トルク（Ｔ_Ｓｏｌｌ）が決定され、目標トルク（Ｔ_Ｓｏｌｌ）を実トルク（Ｔ_Ｒｅａｌ）に変換するために制御ユニット（４）がエンジン制御器（６）に接続されており、こうして生じる実際回転数（ｎ_Ｉｓｔ）が制御ユニット（４）にフィードバックされる、自動化トランスミッションを装備した自動車の内燃機関の回転数の制御のための電子制御アセンブリにおいて、
   回転数の迅速な適応制御を可能にするために、制御ユニット（４）がファジイ論理アルゴリズムを後置したＰＩＤコントローラとして形成されていることを特徴とする電子制御アセンブリ。
2. 制御ユニット（４）がトランスミッション制御器（１）の一部であり、トランスミッション制御器（１）がバス系統を介してエンジン制御器（６）に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の電子制御アセンブリ。
3. トランスミッションが自動化マニュアルトランスミッションとして形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の電子制御アセンブリ。
4. 制御アセンブリの下記のステップ、即ち
   − 制御ユニット（４）により実際回転数（ｎ_Ｉｓｔ）と目標回転数（ｎ_Ｓｏｌｌ）の差を計算し、計算された差に基づき目標トルク（Ｔ_Ｓｏｌｌ）を決定するステップ、
   − 目標トルク（ＴＳ_ｏｌｌ）を自動車のエンジン制御器（６）に伝送するステップし、
   − エンジン制御器（６）により目標トルク（Ｔ_Ｓｏｌｌ）に基づいて実トルク（Ｔ_Ｒｅａｌ）を設定するステップ、
   − 生じる実際回転数（ｎ_Ｉｓｔ）を検出し、これを制御ユニット（４）に伝送するステップ、
   を備えた自動車の内燃機関の回転数の制御方法において、
   目標トルク（Ｔ_Ｓｏｌｌ）の決定がＰＩＤ制御並びに個別ステップ、ファジイ化（Ｓ２）、ルールに基づく推論（Ｓ３）及び非ファジイ化（Ｓ４）からなるファジイ論理アルゴリズムによって行われることを特徴とする方法。
5. ファジイ化（Ｓ２）の範囲内で実際回転数（ｎ_Ｉｓｔ）と目標回転数（ｎ_Ｓｏｌｌ）の差を所定の帰属度で少なくとも３つのあいまい量に割り当てることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. ちょうど３つの量「ＯＫ」、「ｎｅｇａｔｉｖｅ」及び「ｐｏｓｉｔｉｖｅ」に当該の帰属度で割当を行うことを特徴とする請求項５に記載の方法。
7. ルールに基づく推論（Ｓ３）の範囲内で、最小を形成することによりＩＦ−ＴＨＥＮルール戦略を行うことを特徴とする請求項４から６のうちのいずれか一項に記載の方法。
8. 非ファジイ化（Ｓ４）の範囲内で、目標トルクの値を重心法により形成することを特徴とする請求項４から７のうちのいずれか一項に記載の方法。
9. 請求項４から８のうちのいずれか一項に記載の方法により操作することができる請求項１から３のうちのいずれか一項に記載のアセンブリのためのコンピュータプログラムにおいて、
   実際回転数（ｎ_Ｉｓｔ）と目標回転数（ｎ_Ｓｏｌｌ）の差を形成し、ファジイ論理アルゴリズムにより目標トルク（Ｔ_Ｓｏｌｌ）を決定するためのルーチンが、ソフトウエアに保存された該当する制御命令に変換されているコンピュータプログラム。
10. 請求項９に記載のコンピュータプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記録媒体。

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