JP4057663B2 - Method and apparatus for controlling vehicle drive unit - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は自動車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。
【0002】
【従来の技術】
欧州特許第447393B1号(米国特許第5209203号)から内燃機関のトルク制御方法および装置が既知であり,この場合,車両駆動列内の振動を減衰させるために内燃機関の点火角が変化される。車両の車輪回転速度と内燃機関のエンジン回転速度との間の差に基づき,この差を減少させる方向に内燃機関の点火角を変化させることが提案されている。発生する振動に関して支配的なエンジントルク変数が十分には考慮されていないので,このような制御装置は作動点に対する著しい依存性を示している。
【0003】
ドイツ特許公開第4239711号から,測定されたエンジン回転速度ならびに内燃機関に供給される空気量に基づいて内燃機関により発生される燃焼トルクを計算することが既知である。さらにこの場合,内燃機関の制御のために所定のエンジントルク変化の関数として点火角を変化させることが記載されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
車両の駆動列内の振動を回避するのに最適な制御方法およ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】
車両駆動ユニットの制御方法および装置において,駆動ユニットにより与えられるトルクは,車両の駆動列内の振動を低減する方向に調節される。
【0006】
トルクの調節は,駆動ユニットの実際回転速度と,車両の駆動列内のトルク状態に基づいて決定されるモデル回転速度との比較に基づき行われる。
【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は内燃機関の制御装置の全体ブロック回路図を示す。この場合,多シリンダ内燃機関が10で示され,多シリンダ内燃機関10は吸気系統12ならびに出力軸14を備えている。吸気系統12内にとくに,内燃機関への空気供給量(空気供給質量,空気供給容量,吸気管圧力)を測定するための測定装置16が設けられ,この測定装置16から内燃機関を制御するための電子式制御ユニット20へライン18が出ている。出力軸14の範囲内に内燃機関10の回転速度を測定するための測定装置22が図示され,この測定装置22から制御ユニット20へライン24が通じている。制御ユニット20は,内燃機関および/または車両のその他の運転変数を測定するための測定装置30ないし32からのその他の入力ライン26ないし28を有している。このような運転変数は,たとえばエンジン温度,車両速度,加速ペダル操作度(ドライバ希望),変速機段,他の制御ユニット(変速機制御,駆動滑り制御)からの制御信号等である。少なくとも1つの出力ライン34を介して制御ユニット20は内燃機関10の点火角を制御する。さらに,制御ユニット20は燃料供給量を調節するためのその他の出力ライン36ならびに場合により内燃機関への空気供給量を調節するための出力ライン38を有している。
【0009】
制御ユニット20は,当業者には既知の,ここには詳細に示されていない,点火角,燃料噴射および/または内燃機関への空気供給量を制御するための機能を実行する。さらに,制御ユニット20は駆動列内の振動を回避するための以下に示す制御器を含んでいる。
【0010】
出力軸14の弾性により,とくに内燃機関が定トルク運転から加速運転に移るときに振動が発生し,この振動は車両に伝達されて乗心地および自動車の走行性能に著しい影響を与えることがある。
【0011】
車両の駆動列(エンジン,出力軸,積載荷重)を質量−ばね系(2質点振動系)とみなした場合,振動は入力側トルク(エンジントルク)ならびに出力側トルクの関数として表現される。出力側トルクは,入力側回転速度および出力側回転速度の間の(適切に重みづけされた)差および駆動列の入力角と出力角との間の(適切に重みづけされた)差の和として近似的に表現される。
【0012】
この知見に基づき,エンジンにより与えられるトルクを加速トルク(=エンジントルク−負荷トルク)から導かれるモデル回転速度と実際回転速度との差の関数として調節する制御器が適切であることがわかっている。この場合,加速トルクはモデルにより計算されたトルク(燃焼トルク)とシミュレートされた負荷との差から計算される。
【0013】
それに応じて,本発明による制御器は図2に記載の構造を示している。
【0014】
特性曲線群100にライン24(エンジン回転速度)および18(エンジン負荷)が供給される。出力ライン102はエンジンの燃焼トルクMindを示す値を制御器99にとくに結合段104に供給している。この場合,エンジントルクMindは基本点火角(ノッキング制御等のような修正を有する回転速度/負荷特性曲線の点火角)の調節のときに存在するような燃焼トルクに対応する。結合段104の出力ライン106は加速トルクMbesを示す値を積分器108に供給する。積分器108の出力ライン110はモデル回転速度Nmodを示す値を第2の結合段112に供給する。さらに,この結合段112にはライン24を介して実際回転速度Nistが供給される。モデル回転速度Nmodと実際回転速度Nistとの間の差Ndiffを示す値を伝送する結合段(比較段)112の出力ライン114は,第3の結合段116,フィルタ118および比例制御器120に通じている。比例制御器120の出力ライン122は結合段104に通じている。フィルタ118の出力ライン124は結合段116に通じている。結合段116から比例制御器128に出力ライン126が出て,比例制御器128の出力ライン130は要素132に通じている。要素132の出力ライン134は点火角修正値ΔZWを出力し,点火角修正値ΔZWは修正段136に供給される。修正段136にはさらに,ライン138を介して点火角決定要素140から基本点火角ZWbaseが供給される。点火角決定要素140には少なくともライン18および24が供給される。修正段136の出力ラインは点火角を調節するためのライン34を形成している。
【0015】
特性曲線群100において,供給される運転変数すなわち回転速度およびエンジン負荷(空気供給質量,空気供給容量,吸気圧力)から基本点火角においてエンジンにより発生される燃焼トルクMindが形成される。比較段104において,この燃焼トルクが,比例制御器120によりシミュレートされた駆動ユニットの出力側の負荷トルクと比較され,これから加速トルクMbesが形成される。この加速トルクは積分器108に供給される。この積分器は加速トルクと実際に投入されたギヤ段に対する出力回転速度との間の関係を示している。したがって,積分結果はモデル回転速度Nmodを示し,このモデル回転速度は,比較段112において,測定されたエンジンの実際回転速度Nistと比較される。この比較から形成された回転速度差Ndiffは比例制御器120を介して比較段104にフィードバックされる。比例制御器120は,2質点系振動モデルから導かれる,エンジン回転速度と出力回転速度との差と,負荷トルクとの間の関係をシミュレートする。この場合,比例定数は対応する次元を有している。比例制御器120の出力値は駆動列の出力側に存在する負荷トルクを示し,この負荷トルクは比較段104においてエンジンにより発生される回転トルクから差し引かれて加速トルクを形成する。
【0016】
車両が定トルク運転にあってドライバが加速ペダルを操作することにより急に加速運転を導入したとき,負荷トルクが小さい場合には大きな燃焼トルクMindが発生され,これにより大きな加速トルクMbesが発生する。この加速トルクは積分器108の遅延作用によりモデル回転速度Nmodに変換される。モデル回転速度Nmodと実際回転速度Nistとの間の差Ndiffから,変動する負荷トルクが比例部分120によりシミュレートされ,移行過程が終了した後はシミュレートされた負荷トルクは燃焼トルクに対応し,したがって加速トルクは0となりかつモデル回転速度は実際回転速度にほぼ等しくなる。この場合に,車両出力軸のねじりの変化を特徴とする移行状態が終了する。
【0017】
純粋な振動成分を分離するために、比較段112において形成された回転速度差Ndiffから、低域フィルタ118によりフィルタリングされて、回転速度差信号内の等値成分Noffが求められる。低域フィルタにより形成された等値成分Noffは比較段116において信号から差し引かれ、この結果ライン126を介して回転速度差の変動すなわち純粋な振動のみが比例制御器128に供給される。フィルタ118および比較段116によるフィルタリングはまた高域フィルタに対応する。比例制御器128はとくに比例成分を示し、比例成分は回転振動を低減するために必要なトルク変動ΔMARを回転速度差から形成する。この場合もまた、比例制御器の比例定数は計算により回転速度をトルク値に変換するために必要な次元を有している。トルク修正ΔMARは、好ましい実施態様においては、とくに特定の表を示す要素132において調節すべき点火角に対する修正値ΔZWに変換されかつ修正段136において修正値ΔZWによりたとえば加算、減算または掛算により基本点火角に対し修正が行われる。修正点火角ZWは最後に出力ライン34を介して調節され、ここでモデル回転速度と実際回転速度との回転速度差は明らかに低減される。
【0018】
駆動列に振動が発生したときの制御器99の作用が図3および図4に示されている。この場合,図3は制御器のない車両の挙動を示し,図4には制御器を有する同じ車両の挙動が示されている。
【0019】
図3aはドライバにより与えられるトルクMの時間曲線を示し,一方図3bにはエンジン回転速度Nの時間曲線が示されている。時点t0までは車両は定トルク運転であると仮定する。時点t0においてドライバは加速ペダルを存在することによりトルクを上昇し,時点t1までトルクは上昇する。この間に回転速度は上昇し,ここでとくに時点t0の直後に回転速度の著しい振動が認められる。時点t1においてドライバは加速ペダルを放すことにより再び定トルク運転に戻したとする。これによりエンジン回転速度は徐々に低下し,この場合もまた同様に振動が認められる。
【0020】
一方同様な図で示した図4においては,時点t0の直後においてエンジン回転速度の振動は著しく低減されている。時点t1の直後の挙動に対しても同様に振動が著しく低減されている。したがって,本発明による制御器を使用することにより駆動列の振動が著しく低減され,場合により完全に解消され,したがって車両の乗心地および走行性能が著しく改善される。
【0021】
好ましい実施態様においては,制御器はプログラムの範囲内での計算により作動される。この場合,上記のように作動するこのプログラムは,入力軸の位置に同期して(角度同期)ランされる。この結果実際のトルク修正値が求められ,これにより振動は正確に補償される。モデル回転速度を形成するために簡単かつ迅速に計算するモデル(車両積分器108,負荷トルクのシミュレータ120)が使用されるので,振動の補償が可能となるのである。
【0022】
内燃機関により発生される燃焼トルクに基づく制御計算のほかに,他の有利な実施態様においては,内燃機関の範囲内で発生する他のトルクすなわちクランク軸に存在するトルクが使用される。
【0023】
点火角を調節するほかに,有利な実施態様においては,点火角修正に加えてまたはその代わりとして,トルク修正値に基づき力の供給量および/または空気供給量が調節され,これにより振動が低減される。
【0024】
さらに,本発明による制御器は内燃機関における使用に限定されず,有利な実施態様においては,駆動状態が変動して同様な駆動列振動が発生するたとえば電動機のような同様なトルク値が利用される場合においても使用可能である。
【0025】
【効果】
本発明による制御器は内燃機関の駆動列内の振動を回避する。この制御器は作動点に無関係でありしたがってより安定な制御および制御器のより簡単な設計が可能であることはとくに有利である。
【0026】
振動が,エンジン回転速度の,駆動ユニットのトルクから得られるモデル回転速度との比較により抑制されることはとくに有利である。これにより,調節されるトルクしたがってドライバ希望それ自身が共に考慮される。
【0027】
モデル回転速度を決定するための簡単なモデルが使用可能であることはとくに有利である。
【0028】
定トルク運転から加速運転に移り変わるときのいわゆる荷重衝撃が発生したとき,この制御器はとくに有利な特性を示す。
【0029】
制御器の簡単な構造により,コンピュータにおいて低い計算負荷で計算を実行することが可能である。この場合,実行される計算プログラムは角度に同期してランされる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は内燃機関の制御装置の全体ブロック回路図である。
【図2】本発明による制御器のブロック線図である。
【図3】本発明による制御器がない場合のトルク−時間曲線(図3a)および回転速度−時間曲線(図3b)である。
【図4】本発明による制御器がある場合のトルク−時間曲線(図4a)および回転速度−時間曲線(図4b)である。
【符号の説明】
10 多シリンダ内燃機関
12 吸気系統
14 出力軸
16 測定装置(空気供給量)
18,24,26……28,36,38,102,106,110,114,122,126,130,134 ライン
20 電子式制御ユニット
22 測定装置(エンジン回転速度)
30……32 測定装置(エンジンおよび/または車両の運転変数)
99 制御器
100 特性曲線群
104,112,116 結合段
108 積分器
118 低域フィルタ
120,128 比例制御器
132 要素
136 修正段
140 点火角決定要素
Mbes 加速トルク
Mind エンジンの燃焼トルク
Ndiff 回転速度差
Nist 実際回転速度
Nmod モデル回転速度
Noff 回転速度差信号の等値成分
ZWbase 基本点火角
ZW 修正点火角
ΔMAR トルク変動(トルク修正)
ΔZW 点火角修正値[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an automobile drive unit control method and apparatus.
[0002]
[Prior art]
A torque control method and apparatus for an internal combustion engine is known from EP 447393 B1 (US Pat. No. 5,209,203), in which the ignition angle of the internal combustion engine is changed in order to damp vibrations in the vehicle drive train. Based on the difference between the vehicle wheel rotation speed and the engine rotation speed of the internal combustion engine, it has been proposed to change the ignition angle of the internal combustion engine in a direction to reduce this difference. Such a control device shows a significant dependence on the operating point, since the dominant engine torque variables are not fully taken into account for the vibrations that occur.
[0003]
From German Offenlegungsschrift 4,239,711 it is known to calculate the combustion torque generated by an internal combustion engine based on the measured engine speed and the amount of air supplied to the internal combustion engine. Furthermore, in this case, it is described that the ignition angle is changed as a function of a predetermined engine torque change for the control of the internal combustion engine.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
It is an object of the present invention to provide an optimal control method and apparatus for avoiding vibrations in a vehicle drive train.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In the vehicle drive unit control method and apparatus, the torque provided by the drive unit is adjusted in a direction to reduce the vibration in the drive train of the vehicle.
[0006]
The torque is adjusted based on a comparison between the actual rotational speed of the drive unit and the model rotational speed determined based on the torque state in the drive train of the vehicle.
[0007]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments shown in the drawings.
[0008]
FIG. 1 is an overall block circuit diagram of a control device for an internal combustion engine. In this case, a multi-cylinder internal combustion engine is indicated by 10, and the multi-cylinder
[0009]
The
[0010]
Due to the elasticity of the output shaft 14, vibration is generated particularly when the internal combustion engine shifts from constant torque operation to acceleration operation, and this vibration is transmitted to the vehicle and may significantly affect the riding comfort and the running performance of the automobile.
[0011]
When a vehicle drive train (engine, output shaft, load load) is regarded as a mass-spring system (two mass vibration system), vibration is expressed as a function of input side torque (engine torque) and output side torque. The output torque is the sum of the (appropriately weighted) difference between the input and output speeds and the (appropriately weighted) difference between the drive train input and output angles. As an approximation.
[0012]
Based on this knowledge, it is known that a controller that adjusts the torque provided by the engine as a function of the difference between the model rotational speed derived from the acceleration torque (= engine torque-load torque) and the actual rotational speed is appropriate. . In this case, the acceleration torque is calculated from the difference between the torque (combustion torque) calculated by the model and the simulated load.
[0013]
Accordingly, the controller according to the present invention shows the structure described in FIG.
[0014]
Lines 24 (engine speed) and 18 (engine load) are supplied to the
[0015]
In the
[0016]
When the vehicle is in a constant torque operation and the driver suddenly introduces the acceleration operation by operating the accelerator pedal, a large combustion torque Mind is generated when the load torque is small, thereby generating a large acceleration torque Mbes. . This acceleration torque is converted into a model rotational speed Nmod by the delay action of the
[0017]
In order to separate pure vibration components, the low-
[0018]
The operation of the
[0019]
FIG. 3a shows the time curve of the torque M applied by the driver, while FIG. 3b shows the time curve of the engine speed N. It is assumed that the vehicle is in constant torque operation until time t 0 . At time t 0 , the driver increases the torque due to the presence of the accelerator pedal, and the torque increases until time t 1 . During this time, the rotational speed increases, and a significant vibration of the rotational speed is observed particularly immediately after time t 0 . It is assumed that the driver returns to the constant torque operation again by releasing the accelerator pedal at time t 1 . As a result, the engine speed gradually decreases, and in this case, vibrations are recognized as well.
[0020]
On the other hand, in FIG. 4 shown in the same figure, the vibration of the engine speed is remarkably reduced immediately after the time t 0 . Similarly, the vibration is significantly reduced for the behavior immediately after the time point t 1 . Thus, by using the controller according to the invention, the drive train vibrations are significantly reduced and in some cases completely eliminated, and therefore the riding comfort and running performance of the vehicle are significantly improved.
[0021]
In the preferred embodiment, the controller is activated by calculation within the program. In this case, the program operating as described above is run in synchronism with the position of the input shaft (angle synchronization). As a result, an actual torque correction value is obtained, and thus vibration is accurately compensated. Since a model (
[0022]
In addition to the control calculation based on the combustion torque generated by the internal combustion engine, in another advantageous embodiment, another torque generated within the range of the internal combustion engine, i.e. the torque present on the crankshaft, is used.
[0023]
In addition to adjusting the ignition angle, in an advantageous embodiment, in addition to or instead of the ignition angle correction, the force supply and / or air supply is adjusted based on the torque correction value, thereby reducing vibrations. Is done.
[0024]
Furthermore, the controller according to the invention is not limited to use in an internal combustion engine, and in an advantageous embodiment, a similar torque value, such as an electric motor, is used in which the drive state varies and a similar drive train vibration occurs. It can be used even when
[0025]
【effect】
The controller according to the invention avoids vibrations in the drive train of the internal combustion engine. It is particularly advantageous that this controller is independent of the operating point and therefore allows a more stable control and a simpler design of the controller.
[0026]
It is particularly advantageous for the vibration to be suppressed by comparing the engine speed with the model speed obtained from the torque of the drive unit. This takes into account both the torque to be adjusted and thus the driver's desire itself.
[0027]
It is particularly advantageous to be able to use a simple model for determining the model rotation speed.
[0028]
This controller exhibits particularly advantageous characteristics when a so-called load impact occurs when switching from constant torque operation to acceleration operation.
[0029]
Due to the simple structure of the controller, it is possible to perform calculations with a low computational load on the computer. In this case, the calculation program to be executed is run in synchronization with the angle.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall block circuit diagram of a control device for an internal combustion engine.
FIG. 2 is a block diagram of a controller according to the present invention.
FIG. 3 shows a torque-time curve (FIG. 3a) and a rotational speed-time curve (FIG. 3b) without a controller according to the invention.
4 shows a torque-time curve (FIG. 4a) and a rotational speed-time curve (FIG. 4b) with a controller according to the invention.
[Explanation of symbols]
10 Multi-cylinder internal combustion engine 12 Intake system 14
18, 24, 26 ... 28, 36, 38, 102, 106, 110, 114, 122, 126, 130, 134
30 ... 32 Measuring device (engine and / or vehicle operating variables)
99
ΔZW Ignition angle correction value
Claims (9)
トルクの調節が、前記駆動ユニットの実際回転速度と、前記駆動列内のトルク状態に基づいて得られるモデル回転速度との比較から導入され、前記モデル回転速度が加速トルクMbesの積分を介して形成されることを特徴とする車両駆動ユニットの制御方法。In a method for controlling a vehicle drive unit, wherein the torque provided by the drive unit is adjusted in a direction to reduce vibration in the drive train of the vehicle
Torque adjustment is introduced from a comparison of the actual rotational speed of the drive unit and the model rotational speed obtained based on the torque state in the drive train, the model rotational speed being formed via integration of the acceleration torque Mbes. It is a control method for a vehicle drive unit according to claim Rukoto.
前記制御ユニットが、実際回転速度と前記駆動列内のトルク状態に基づいて得られたモデル回転速度とに基づいてトルクを調節する制御器を含み、前記モデル回転速度を加速トルクMbesの積分によって形成する積分器が設けられることを特徴とする車両駆動ユニットの制御装置。In a control device for a vehicle drive unit having a control unit that adjusts the torque provided by the drive unit in a direction that reduces vibrations in the drive train of the vehicle,
Wherein the control unit is, in fact seen including a controller based rotational speed and the torque condition of the drive in a column on the basis of the model obtained rotational speed adjusting the torque, by integration of acceleration torque Mbes the model rotational speed A control device for a vehicle drive unit, characterized in that an integrator is provided .
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