JP4086327B2 - 車両駆動ユニットの運転方法および装置 - Google Patents

Description

従来技術
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運転方法および装置に関するものである。
ドイツ特許公開第１９６１９３２４号から、ドライバにより操作可能な操作素子の位置および場合により少なくとも１つの他の運転変数に基づいて、ドライバの希望トルクが形成されるトルク指向機関制御が既知である。ドライバの希望トルクから駆動ユニットのトルクを設定するための目標トルクが導かれ、この目標トルクは、内燃機関の場合、空気供給量、点火角および／または燃料供給量をそれに対応して調節する。乗り心地を改善するために、目標トルクは所定のフィルタ関数を用いてフィルタリングされる。
この場合、動的運転状態において、設定トルクとドライバの希望トルクとが相互に異なっている状況が発生することがある。このような状況においてもまたフィルタリングされかつフィルタリングされた目標トルクができるだけ急速に設定された場合、例えば内燃機関の場合、点火角、空燃比の制御によりおよび／または個々の噴射の遮断により、この急速なトルク設定を行ったときにトルクの経過内にステップ状変化が発生し、このステップ状変化が制御の快適性を損なうことになる。
トルク制御の快適性を改善する手段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により達成される。
内燃機関に対するトルク指向制御装置の基本構成は、ドイツ特許公開第４２３９７１１号（米国特許第５５５８１７８号）から既知である。
欧州特許公開第６３１８９７号から、負荷切換状況を検出しかつそれに続いて加速ペダル位置信号の変化速度を制限することは既知である。この場合においてもまた、上記の問題点が発生することがある。
発明の利点
フィルタリングを開始するときに、実際値を用いて目標値フィルタを初期化することにより、フィルタリングの開始時に、実際値と目標値とが異なっているときに発生する実際値のステップ状経過が有効に防止される。
ドライバの希望トルクが操作素子の操作信号に基づいて形成され、操作信号が少なくとも１つの運転状態において少なくともフィルタリングされかつフィルタリングされた値の関数として駆動ユニットの少なくとも１つの出力パラメータの制御により設定されるトルク指向機関制御と関連して使用することがとくに有利である。
例えば、点火角および／または燃料供給量の制御により目標値の急速な設定が行われるとき、とくに有利性が得られる。この場合、フィルタリングの開始時に、トルクのステップ状変化は発生しない。
その他の利点は、実施態様に関する以下の説明ないし従属請求項から明らかである。
図面
本発明を、図面に示す実施態様により以下に詳細に説明する。図１は、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を備えた機関制御装置の全体回路図を示す。図２に、本発明によるフィルタリングを実行するためのマイクロコンピュータのプログラムを略図で示した流れ図が示されている。図３は、本発明の方法の作用を表わす時間線図を示す。
実施態様の説明
図１は制御ユニット１０を示し、制御ユニット１０は、図示されていない少なくとも１つのマイクロコンピュータを含む。制御ユニット１０は、入力ライン１２、１４、１６ならびに１８ないし２２と結合され、これらの入力ラインを介して、図示されていない駆動ユニットとくに内燃機関の制御を実行するための運転変数が供給される。入力ライン１２は、対応の測定装置２４から操作度ｗｐｅｄ、例えばドライバにより操作可能な操作素子とくに加速ペダルの位置を表わす信号を供給し、入力ライン１４は、対応の測定装置２６から機関回転速度ｎｍｏｔを表わす信号を供給し、入力ライン１６は、対応の測定装置２８から負荷（例えば吸気質量流量ｍｈｆｍ）を表わす信号を供給する。さらに入力ライン１８ないし２２が設けられ、入力ライン１８ないし２２を介して対応の測定装置３０ないし３４から、駆動ユニット例えば内燃機関を制御するために評価される運転変数を表わすその他の値、例えば機関温度、吸気温度、吸気圧力等が供給される。
制御ユニットは、出力ライン３６、３８、４０を介して、内燃機関の種々の出力パラメータを設定するための図示されていない設定装置に結合されている。例えば、制御ユニット１０は、ライン３６を介して、内燃機関への空気供給量を制御するための電気操作式絞り弁を操作する。同様に、ライン３８および４０を介して、点火角および燃料供給量が制御される（とくに空燃比の調節および／または個々の噴射の遮断）。
トルク指向制御構成において、操作素子の操作度から、また場合によりその他の変数から、ドライバの希望トルクが導かれる。所定の運転状況において、例えば負荷切換（内燃機関の惰行運転から牽引運転への移行）を行うとき、操作素子（ダッシュポット）をリセットするとき、および／または惰行運転において燃料遮断が発生するときないし燃料供給を復帰するとき、ドライバの希望トルクはフィルタリングされる。ドライバの希望トルク（フィルタリングされているかまたはフィルタリングされていない）から、場合により（例えば駆動滑り制御等からの）その他の目標トルクを考慮して目標トルクが導かれ、目標トルクは、空気供給量の制御により、および実際トルクを考慮して点火角の設定および／または燃料供給量の調節により、設定される。ある実施態様においてはさらに、少なくとも点火角が急跳防止（アンチジャーク）制御および／またはアイドリング制御により調節され、これらの制御は、実際トルクをドライバの希望トルクとは無関係に調節する。
とくに動的運転状態において、実際トルクは、ドライバの目標トルクと正確に一致しないことがある。このような状況においては、ドライバの希望トルクがフィルタリングされ、かつこのフィルタリングされたトルクが、（例えば点火角および／または燃料供給量を介して）できるだけ急速に設定された場合、実際トルクにステップ状変化が与えられ、このステップ状変化がドライバに不快な乗り心地を与えることがある。これは、ドライバの希望トルクおよび実際トルクが一致せずかつ点火角がこれらの両方の値に基づいてそれらの間の偏差を低減するように設定されることによるものである。
フィルタリングを開始するときに、フィルタが実際トルクを用いて初期化されると、このような好ましくない特性は有効に回避される。これは、作用している実際トルクがまずドライバの希望トルクとして出力され、これにより、最初の時点においては目標値と実際値との間に偏差が発生せず、したがって、いかなる係合も行われずかつトルクのいかなるステップ状変化も発生しないことを意味する。その後の時間の経過において、トルク変化は、フィルタリングされたドライバの希望トルクの経過に適合される。
好ましい実施態様においては、実際トルクとして、急跳防止機能の係合および／またはアイドリング制御により補正された実際トルクが使用される。しかしながら、この補正を行わなかったときにおいても、本質的に不利な影響を与える特性は現われず、したがって、いくつかの実施態様においては、実際トルクにこの補正を行わなくてもよいことがわかっている。
この方法を実行するとき、フィルタの使用開始時に、目標トルクないしドライバの希望トルクのステップ状の経過が発生する。
図２に、上記の方法を実行するための制御ユニット１０のマイクロコンピュータのプログラムを略図で示した流れ図が示されている。この場合、個々の要素は上記の機能を実行するプログラムを示す。
１００において、例えば特性曲線群および／または表および／または計算ステップにより、操作度ｗｐｅｄおよび機関回転速度ｎｍｏｔの関数として、ドライバの希望トルクＭＦＡＲが形成される。ドライバの希望トルクＭＦＡＲは、操作度、従ってドライバの希望に対応する内燃機関の目標トルクを示す。ドライバの希望トルクを決定するための具体的な方法は、冒頭記載の従来技術から既知である。とくに、アイドリング制御により設定される最小トルクを考慮してもよい。
さらに１０２において、内燃機関の実際トルクＭｉｉｓｔを表わす信号が、機関回転速度ｎｍｏｔおよび機関負荷（ここでは吸気質量流量ｍｈｆｍ）の関数として、同様に特性曲線群、表または所定の計算ステップにより形成される。この場合、冒頭記載の従来技術からも既知のように、他の運転変数、とくにその時点の点火角設定ならびに場合によりその時点の燃料供給量の設定が考慮されてもよい。
ドライバの希望トルクのほかに、一般に、その他の目標トルク、例えば駆動滑り制御の低減トルク、切換過程の間の変速機制御の目標トルク、回転速度、速度を制限するための制限トルク等が存在する（ライン１８ないし２２参照）。最小値選択段および／または最大値選択段１０４および１０６により、それぞれ適切なトルクが選択される。この場合、好ましい実施態様においては、空気供給量（緩速係合）を設定するための目標トルクＭｉｓｏｌｌ＿ｌおよび点火角および／または燃料供給量（急速係合）を設定するための少なくとも１つの目標値Ｍｉｓｏｌｌがそれぞれ決定される。
空気供給量に対する目標値Ｍｉｓｏｌｌ＿ｌは、１０８において、機関回転速度、機関負荷、空気圧力、吸気温度、設定装置の位置等のような運転変数（ライン１４ないし２２参照）を考慮して設定装置に対する操作信号に変換され、操作信号は、出力ライン３６を介して設定装置に出力される。１つの実施例が冒頭記載の従来技術から既知である。
目標トルクＭｉｓｏｌｌの形成のための点火角および／または燃料供給量の設定は、１１０により、計算による実際トルクＭｉｉｓｔを考慮して、とくに目標トルクと実際トルクとの間の偏差の関数として行われる。この方法に対してもまた、冒頭記載の従来技術が実施例を提供し、この場合、点火角および／または燃料供給量の決定のために、図２に示されていないその他の変数が評価される。対応の制御信号はライン３８ないし４０を介して出力される。
好ましい実施態様においては、更にいわゆる急跳防止機能が設けられ、この急跳防止機能は、回転速度の変動量の関数として、変動を低減するように制御信号を形成し、この制御信号は、少なくとも点火角を設定するための目標トルクＭｉｓｏｌｌに、例えば加算により重ねられる。この機能による実際トルクの対応する変化は、ある実施態様においては、１０２において実際トルクＭｉｉｓｔを計算するときに考慮される。同様に、アイドリング制御により、少なくとも目標トルクＭｉｓｏｌｌは、実際回転速度を目標回転速度に近づけるように補正される前記アイドリング制御に対しても適用される。
以下に記載の運転状況以外においては、ドライバの希望トルクは、ドライバにより設定された動特性を用いて、点火角および／または燃料供給量ならびに空気供給量を制御することにより設定される。この場合、少なくとも動的運転状態において、ドライバの希望トルクおよび実際トルクが一致しないことがある。
車両の走行性を改善するために、少なくとも１つのフィルタ１１２、例えば低域フィルタが設けられ、フィルタ１１２は、ドライバの希望トルクが急に変化しかつそれに対応して実際トルクが急に変化して、乗り心地に対して好ましくない車両の運転特性、例えば検出可能な駆動列の振動が、その間に発生する特定の運転状況においてのみ、作動される。フィルタによりこのような振動を低減ないし抑制することができる。このような運転状況は、例えば負荷の切換（内燃機関の惰行運転から牽引運転への移行）、加速ペダルのきわめて急速なリセットおよび／または惰行運転における燃料供給の遮断ないし復帰である。このような運転状況が検出された場合、フィルタが作動される。これらの運転状況以外においては、フィルタは作動されない。念のために、これらの状況の各々に対する実施態様に応じて、それぞれ固有のフィルタが設けられていること、またはこれらの状況の各々に対して、固有のフィルタ定数が与えられていることを付記しておく。実施態様に応じてそれぞれ、前記運転状況の１つにおいてのみ、またはこれらの任意の組合せにおいてのみ、フィルタリングが行われる。
前記の運転状況のいずれかが検出された場合、フィルタは、記号で示した入力Ｉを介して、作動される（初期化される）。このときに実際トルクとドライバの希望トルクとが異なっている場合、急速係合１１０を介して、目標トルクを急速設定することにより目標トルクはステップ状に変化され、これによりフィルタの意図した作用とは逆の特性が発生する。
したがって、フィルタを作動させるとき、フィルタそれ自体は、計算された実際トルクのその時点の値を用いて初期化される（記号で示した入力ＩＶ参照）。この場合、実際トルクに急跳防止機能および／またはアイドリング制御の補正が行われる。特性の本質的な不利な影響が発生しない他の実施態様においては、この補正は省略できる。フィルタリングが行われる運転状況の発生は、１１６、１１８および１２０において決定される。これらの運転状況の少なくとも１つが発生したとき、ＯＲ結合１１４を介して、対応の作動信号がフィルタ１１２に伝送される。１１６において、例えば、０トルク特性曲線を超えたとき（絞り弁位置が回転速度の関数としての制限値を超えたとき）、すなわち惰行運転から牽引運転への移行が検出されたとき、負荷切換が検出される。１１８において、操作度ｗｐｅｄないしドライバの希望トルクＭＦＡＲの負の変化を所定の制限値と比較することにより、加速ペダルの急速なリセットが検出され、これがドライバの希望トルク（いわゆるダッシュポット）をフィルタリングに導く。１２０において、加速ペダルを放したとき、既知のように、機関回転速度をしきい値と比較することにより、燃料供給の遮断および復帰が検出される。
この方法の実際の実行は、上記の機能を表わすプログラムにより行われる。
図３はこの方法の作用を表わす時間線図を示す。この場合、実際トルクＭｉｉｓｔ（実線）およびドライバの希望トルクＭＦＡＲ（破線）が示されている。ここでは負荷切換の運転状況が示されている。
まずドライバの希望が最小値にあり、ペダルは放されているとする。機関は車両によりドラグ（逆駆動）されるので、実際トルクは負である。時点Ｔ１において、ドライバがペダルを操作し、ドライバの希望トルクが上昇したとする。時点Ｔ０において（図は正確な寸法で示されていない）、負荷切換が検出される。これにより、フィルタは、実際トルクのその時点の値（この場合０）を用いて初期化される。その後に、ドライバの希望トルクおよび実際トルクのフィルタリングされた過程が続く。時点Ｔ０において、上記の方法によりドライバの希望トルクのステップ状経過が与えられるが、一方で、実際トルクの経過にはステップ状変化がない。
上記の方法は、ドライバの希望の目標トルクのフィルタリングと結合してのみ使用される。対応する方法は、加速ペダルの操作信号（絞り弁位置に対する目標値）、出力目標値、目標負荷値、目標回転速度値等と結合して使用され、この場合、初期化は、対応の実際値、すなわち絞り弁位置、実際出力等を用いて行われる。

Claims (8)

1. 目標値が設定されかつ該目標値に対応する実際値が算出され、前記目標値が、少なくとも１つの運転状況においてフィルタリングされる車両駆動ユニットの運転方法において、
   前記フィルタリングを開始するときに、算出された実際値を用いて前記フィルタリングの初期化が行われること、
   前記少なくとも１つの運転状況が、負荷切換、加速ペダルの急速なリセット、および惰行運転における燃料供給の遮断または復帰の少なくともいずれかの状況であり、前記フィルタリングの開始が、前記少なくとも１つの運転状況の検出のときに発生されること、
   を特徴とする車両駆動ユニットの運転方法。
2. 前記目標値がドライバの希望の目標トルクであり、この目標トルクが点火角および燃料供給量の少なくともいづれかの制御により設定されることを特徴とする請求項１の方法。
3. 前記実際値が実際トルクであることを特徴とする請求項１または２の方法。
4. 前記フィルタリングが、少なくとも１つの低域フィルタにより行われることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかの方法。
5. 前記フィルタリングの初期化において、前記目標値が前記実際値と正確に一致しないとき、前記目標値にステップ状変化が発生することを特徴とする請求項１ないし４のいずれかの方法。
6. 前記実際値において、急跳防止機能、およびアイドリング制御のような機能の少なくともいずれかの機能による補正が考慮されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかの方法。
7. 前記少なくとも１つの運転状況の他に、前記目標値のフィルタリングが行われないことを特徴とする請求項１ないし６のいずれかの方法。
8. 駆動ユニットを制御するために目標値を設定しかつ該目標値に対応する実際値を算出する制御ユニット（１０）と、少なくとも１つの運転状況において前記目標値をフィルタリングする制御ユニット（１０）の一部としてのフィルタ（１１２）とを備えた車両駆動ユニットの運転装置において、
   制御ユニット（１０）が、前記少なくとも１つの運転状況が存在したときに、算出された実際値を用いてフィルタ（１１２）を初期化する手段を有すること、
   前記少なくとも１つの運転状況が、負荷切換、加速ペダルの急速なリセット、および惰行運転における燃料供給の遮断または復帰の少なくともいずれかの状況であり、前記フィルタリングの開始が、前記少なくとも１つの運転状況の検出のときに発生されること、
   を特徴とする車両駆動ユニットの運転装置。

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