JP4498808B2 - 内燃機関を制御するための制御装置およびその初期化方法 - Google Patents

Description

本発明は、制御装置により制御される内燃機関の始動を特に迅速に実行可能なように制御装置の初期化を可能にする方法に関するものである。

本発明は、始動要求確率測定手段および始動要求測定手段を備えた、制御装置、特に車両の内燃機関内の制御装置にも関するものである。
本発明は、さらに、制御装置、特にマイクロプロセッサで実行可能なコンピュータ・プログラムに関するものである。

今日の通常の制御装置、特に自動車制御装置は、スイッチを入れた後に初期化過程を実行する。この初期化過程において、例えば、制御装置の作業メモリ内に制御プログラムがロードされ、その後に、記憶領域内に記憶されている値が作業領域内にロードされ、データ・ラインを介して制御装置と結合されているセンサから値が読み込まれ、および／または読み込まれた値が妥当性検査を受ける。

このような初期化は数百ミリ秒の時間を要する。例えば点火キーを操作することによる始動要求によってこの初期化が開始された場合、内燃機関の本来の始動は初期化の時間だけ遅れることになる。

最新の内燃機関においては、制御装置の初期化は、内燃機関と制御装置との同期化も含む。内燃機関の始動のために内燃機関の現状に関する情報が存在しなければならないので、この同期化は必要である。例えば噴射装置および点火装置を正しく操作可能にするために、少なくとも１つのシリンダの位置が測定され且つ制御装置に伝送されることが必要である。１つのシリンダの位置が既知である場合、制御装置は、これから他のシリンダの位置を決定することができる。いわゆる「第１シリンダ検出」においては、このために、「第１シリンダ」と呼ばれるシリンダの位置が測定される。

制御装置の初期化は、典型的には、内燃機関を始動させるためのユーザの要求（始動要求）により行われる。制御装置と内燃機関との必要な同期化は、この場合、例えば内燃機関が起動装置により回転される間に実行される。この場合、適切なセンサにより第１シリンダ検出が実行され、これはクランク軸の２回転を必要とすることがある。それに続いて、燃料の噴射およびそれによりシリンダの燃焼室内に発生した燃料空気混合物の点火が開始される。即ち、これにより、始動要求から内燃機関の本来の始動まで、１秒以上の時間がかかることがあり、これはユーザにより不快感として感じとられる。

ドイツ特許公開第１９８５３４５１号から、特に車両内に設置されている一組のネットワーク構成要素の作動方法が既知である。このようなネットワーク構成要素は、ネットワーク、例えばコントローラ・エリア・ネットワーク（ＣＡＮ）のようなバス系統を介して測定装置と連絡している制御装置である。ネットワーク構成要素の作動開始要求の確率（始動要求確率）、即ち、ネットワーク構成要素の作動開始要求の可能性が高いとき、測定装置は信号を発生する。第１のネットワーク構成要素は、このような信号の関数として、バス系統を介して、その他のネットワーク構成要素を作動させる通知を伝送する。この場合、第１のネットワーク構成要素は、常に作動しているか、または信号入力に信号が存在する場合に、このネットワーク構成要素が作動される前記信号入力を備えていなければならない。始動要求の可能性を検出した場合、全てのネットワーク構成要素が作動される。しかしながら、車両内に存在する器具を取り出すためにのみユーザが運転席ドアを開いた場合、作動されたネットワーク構成要素は所定の時間後に再び非作動とされるので、これは実際に利用されていない。始動要求の可能性が新たに検出されたとき、このときネットワーク構成要素は再び作動される。これにより、実際の運転開始が行われることなく、全ネットワークが作動され且つ再び非作動とされることがある。この場合、不必要なエネルギーが消費される。特に、この方法においては、制御装置と内燃機関との同期化は行われていない。

本発明の課題は、制御装置により制御される内燃機関の始動を、特に迅速に実行可能なように制御装置の初期化を可能にする方法を提供することである。

この課題は、以下のようにして解決される。
車両の内燃機関を制御するための制御装置であって、ドライバが車両の近く又はその中にいるかを検出する検出装置により出力される信号を受け取ると、ドライバが内燃機関を始動する要求を間もなく行う可能性があることを決定する制御装置をその起動から内燃機関を制御可能な状態となるよう初期化する方法において、前記制御装置は、ドライバが内燃機関を始動する要求を間もなく行う可能性があると決定した後で、且つドライバにより行われた内燃機関を始動するという始動要求を受け取る前に、ブレーキをかけていない車両が坂道で自然に移動するような車両の自然移動が防止されているかどうかを検査し、前記車両の自然移動が防止されていない場合、前記車両の自然移動を防止するステップと、内燃機関と駆動車輪との間の力伝達の遮断を確保するステップと、内燃機関が制御装置により制御可能となる内燃機関の少なくとも１つのシリンダの位置へ内燃機関を電動機により動かすステップと、シリンダの位置を検出する手段により検出された前記少なくとも１つのシリンダの位置を表すデータを受け取るステップと、電動機を非作動とするステップと、制御装置を始動要求を待機する待機モードにするステップとが実行される。

また、車両の内燃機関内の制御装置は、始動要求確率測定手段および始動要求測定手段を備え、上述の初期化方法を実行するためにプログラミングされている。

本発明による方法においては、ドライバにより始動要求が出力される前に既に制御装置は初期化され且つこれにより特に同期化も行われる。したがって、このとき、始動要求の関数として行われる始動は、特に迅速に実行可能である。この場合、ドライバが車両内にいるとき直ちに、例えば適切なセンサにより始動要求確率、即ち、ドライバが内燃機関を始動する要求を間もなく行う可能性が検出される。このとき、点火キーを回すかまたは始動スイッチを操作することにより、本来の始動要求を実行することができる。したがって、始動要求を出力した時点において、制御装置および内燃機関は既に同期化されていることにより、本来の始動過程における時間の節約が行われる。

有利な変更態様においては、設定可能な時間内に始動要求が検出されなかったとき、内燃機関と制御装置との同期化を表わすデータが記憶され、且つ制御装置が非作動モードに切り換えられる。これにより、制御装置は非作動状態とされ、したがって、設定可能な時間内に始動要求が実行されなかったとき、エネルギーを消費しないですむことになる。

制御装置と内燃機関との同期化が、この同期化を表わすデータが記憶されていないときにのみ行われることが有利である。即ち、その間に実際の始動要求が行われることなく始動要求確率が反復して検出されたとき、新たに制御装置と内燃機関との同期化が行われることが阻止される。これにより、電動機の不必要な摩耗および不必要なエネルギー消費が阻止される。

好ましい実施態様においては、始動要求が検出されたときに、制御装置は作動モードに切り換えられる。非作動モードから作動モードへの切換において、内燃機関と制御装置との同期化を表わす記憶データが読み取られる。これにより、内燃機関の始動時に、このとき、制御装置が所定の時間を超えたことに基づいてもはや初期化モード（Ｉｎｉｔモード）になく既に待機モードにあるときもまた、新たな同期化が回避される。

本発明のその他の利点特に本発明による方法は、コスト的に有利なことは明らかである。
本発明の実行がコンピュータ・プログラムの形であることが特に重要である。この場合、コンピュータ・プログラムは、計算装置ないし制御装置、特にマイクロプロセッサで実行可能であり、且つ本発明による方法を実行するために適している。即ち、この場合、本発明はコンピュータ・プログラムにより実行されるので、このコンピュータ・プログラムは、その実行のためにこのコンピュータ・プログラムが適している方法と同様に本発明を表わしている。コンピュータ・プログラムは、記憶要素に記憶されていることが好ましい。記憶要素として、特にランダム・アクセス・メモリ、リード・オンリー・メモリまたはフラッシュ・メモリが使用可能である。

本発明のその他の特徴、適用可能性および利点が、図示されている本発明の実施例に関する以下の説明から明らかである。ここで、説明されまたは図示されている全ての特徴は、それ自体または任意の組み合わせで、特許請求の範囲内のその要約またはその引用とは無関係に、並びに説明ないし図面内のその形式ないし表示とは無関係に、本発明の対象を形成する。

図１に制御装置１０が示され、制御装置１０は、マイクロプロセッサ１２およびバス系統１４を介して、マイクロプロセッサ１２に結合されている記憶要素１６を有している。記憶要素１６は、記憶領域１７および記憶領域１８を有している。記憶領域１７は、例えばリード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）として形成されていてもよく、また記憶領域１８はランダム・アクセス・メモリとして形成されていてもよい。データ・ライン５５を介して、ドア接点スイッチ２２として形成されていてもよい始動要求確率測定手段が制御装置１０に接続されている。ドア接点スイッチ２２の代わりに、運転席占有検出装置、ドライバの存在を検出するための運動センサまたは運転席ドアの解錠過程検出装置（例えば、集中施錠の信号）が使用されてもよい。

データ・ライン５６を介して、例えば点火スイッチ２１として形成されている始動要求測定手段が制御装置１０に接続されている。
制御装置１０は、カム軸３１およびクランク軸３３を有する内燃機関３０を制御する。カム軸３１およびクランク軸３３にそれぞれ回転角センサ３２および３４が設けられ、回転角センサ３２および３４は、データ・ライン５３、５４を介して制御装置１０に結合されている。内燃機関３０に、制御装置１０により制御可能な電動機３６が接続され、電動機３６は、起動装置または始動充電発電機として形成されていてもよい。

さらに、内燃機関３０に自動クラッチ６２および自動変速機６０が設けられ、自動クラッチ６２および自動変速機６０は、データ・ライン５７、５８を介して制御装置１０に結合されている。内燃機関３０に、自動クラッチ６２の代わりに自動化クラッチが、および自動変速機６０の代わりに自動化変速機が設けられていることもまた考えられる。自動化クラッチおよび自動化変速機は、例えば電気油圧式で操作可能な手動切換変速機に対して使用される。

制御装置１０の初期化が、図２のきわめて概略の流れ図に示されている。
図２に示されている制御装置１０の初期化および同期化方法は、ステップ１００からスタートし、ステップ１００において、制御装置１０は第１の非作動モード（Ｉｎａｋｔｉｖ Ｉ）にある。

本発明による方法は、始動要求確率が検出されたとき既に、即ちドライバが実際に点火キーの回転またはスタータ・スイッチの操作により始動要求を出力する前に既に、制御装置１０が初期化され且つ内燃機関３０と同期化されるように設計されている。

このために、ステップ１０２において、ドライバがいるかどうか、およびこれにより始動要求確率、即ち、ドライバが内燃機関を始動する要求を間もなく行う可能性が推測可能かどうかが検査される。これは、例えば、ドア接点スイッチ２２からデータ・ライン５５を介して制御装置１０に伝送される信号の評価により行われる。この場合、ドライバが運転席ドアを開けたときに、始動要求確率、即ち、ドライバが内燃機関（３０）を始動する要求を間もなく行う可能性が存在することから出発される。しかしながら、例えば、実行された運転席ドアの解錠過程に関する信号が評価されてもよい。同様に、運転席が占有されているかどうかを特定するエアバッグ制御装置の情報が評価されてもよい。始動要求確率をより正確に決定するために、種々の測定装置からの複数の信号の組み合わせを使用することもまた考えられる。

ステップ１０２において、始動要求確率、即ち、ドライバが内燃機関を始動する要求を間もなく行う可能性が検出された場合、制御装置１０は、ステップ１０４において、Ｉｎｉｔ（初期化）モードに切り換わり、Ｉｎｉｔモードにおいて制御装置１０の初期化が開始される。この初期化は、例えば、マイクロプロセッサ１２の初期化（特定のレジスタ内容の読取りおよびセット）、記憶要素１６の記憶領域（例えば、記憶領域１７）内に記憶されているコンピュータ・プログラムの解読の開始、制御装置の自動テストの実行、または制御装置と結合されているセンサ（２１、２２、３２、３４）の機能性検査または制御装置１０と結合されているアクチュエータの機能性検査を含む。

ステップ１０６において、車両が自動変速機６０を利用可能であるかどうかが検査される。これが肯定（ｙ）の場合、ステップ１０８において、自動変速機６０が駐車位置にあるかどうかが検査され、駐車位置にあることにより、駆動車輪はロックされているので、車両の自動転がりが防止されている。即ち、駆動車輪はロックされているので、ブレーキをかけていない車両が坂道で自然に移動するような車両の自然移動が防止されている。これが肯定（ｙ）のとき、ステップ１１０において、内燃機関３０と制御装置１０との同期化が行われる。同期化を実行するために、制御装置１０は、電動機３６、例えば起動装置または始動充電発電機を作動させ、これにより、即ち、電動機３６の作動により内燃機関３０が回転される。この場合、ステップ１１０において、センサ３２、３４を介して測定されたカム軸角および／またはクランク軸角の関数として、第１シリンダの位置が検出される（第１シリンダ検出）。この場合、クランク角の２回転が必要となることがある。同期化が行われた場合、制御装置１０はステップ１１２においてＳｔａｎｄ−Ｂｙ（待機）モードに切り換わる。

自動変速機６０がステップ１０８において駐車位置にない場合（ｎ）、制御装置１０はステップ１０８から直接待機モードに切り換えられる。即ち、これにより、車両は運動可能なので、同期化は実行されない。ここで実際に始動要求が行われた場合、制御装置１０は確かにさらに内燃機関３０と同期化されなければならないが、その他の初期化、例えば種々のプログラムのロードおよび自動テストは既にステップ１０４において実行されている。したがって、この場合においても、始動過程の短縮が達成される。

車両が自動変速機６０を有していない場合、フローはステップ１０６からステップ１０７に分岐される。ステップ１０７において、電気式のサイド・ブレーキ７０が作動されているかどうかが検査される。これが肯定（ｙ）の場合、フローはステップ１１１に分岐される。しかしながら、これが否定（ｎ）の場合、ステップ１０９において、電気式のサイド・ブレーキ７０の作動が制御装置１０により開始される。

ステップ１１１において、自動クラッチ６２が切り離されているかどうかが検査される。これが肯定（ｙ）の場合、フローはステップ１１０に分岐される。否定（ｎ）の場合、ステップ１１３において、制御装置１０により自動クラッチの切離しが開始され、それに続いて、フローはステップ１１０に分岐される。クラッチの切離しは、車両が動き出すことなく内燃機関３０を始動可能にするために必要である。

図３に、図２の方法の続きが示されている。
ステップ１１２において、制御装置１０は待機モードにある。ステップ１１４において、設定可能な時間が経過したかどうか（ｔｉｍｅ−ｏｕｔ）が検査される。この時間が経過した後には、もはやユーザによる始動要求が考慮される必要がないように設計されている。

この時間がまだ経過していない場合、ステップ１１６において、例えば点火スイッチ２１の操作による始動要求が存在するかどうかが検査される。始動要求が存在しない場合、フローは再びステップ１１４に戻される。しかしながら、始動要求が存在する場合、ステップ１１８において制御装置１０は作動され、これにより、内燃機関３０の運転は操作および制御可能となる。このために、例えば、これに対して設けられている特性曲線群がロードされ、対応するコンピュータ・プログラムが解読され、センサを介して伝送された値が評価され、存在するアクチュエータが適切に操作される。

ステップ１１４において、設定可能な時間が経過した場合、ステップ１１５において、ステップ１１０において行われた同期化を表わすデータが、制御装置１０の記憶領域１８内に記憶される。このとき、ステップ１１７において、制御装置は、不必要なエネルギーを消費しないために、第２の非作動モード（Ｉｎａｋｔｉｖ ＩＩ）に切り換わる。次に、ステップ１１９において、始動要求が存在するかどうかが検査される。このステップ１１９は、始動要求が検出されるまで実行される。始動要求が存在する（ｙ）場合、ステップ１２１において、ステップ１１５において記憶されたデータが再び読み取られ、ステップ１１８において、制御装置１０の作動によりこの方法が継続される。

ステップ１１７から得られた制御装置１０の第２の非作動モード（Ｉｎａｋｔｉｖ ＩＩ）は、ステップ１００に示されている第１の非作動モード（Ｉｎａｋｔｉｖ Ｉ）とは、内燃機関３０が第２の非作動モードにおいて既に制御装置１０と同期化され且つ対応するデータが記憶されていることにより異なっている。したがって、制御装置１０が第２の非作動モード（Ｉｎａｋｔｉｖ ＩＩ）にある間に始動要求が存在する場合、新たな同期化はもはや行われる必要はない。

それに続いて、ステップ１２０において、内燃機関３０は始動され、且つその運転は制御装置１０により操作および制御される。これは、ステップ１２２において、例えば点火キーを位置０に回すことによる遮断要求の存在が検出されるまで行われる。

遮断要求が存在する場合、内燃機関３０は遮断され、制御装置１０は、ステップ１００において、再び第１の非作動モード（Ｉｎａｋｔｉｖ Ｉ）に切り換えられる。次に、ここから、本方法は図２において既に説明されたように継続される。

制御装置および制御装置により制御される内燃機関の全体略略図である。 本発明による方法の概略流れ図の第１の部分である。 図２の概略流れ図の第２の部分である。

符号の説明

１０ 制御装置
１２ マイクロプロセッサ
１４ バス系統
１６ 記憶要素
１７ 記憶領域（ＲＯＭ）
１８ 記憶領域（ＲＡＭ）
２１ 始動要求測定手段（例えば、点火スイッチ）
２２ 始動要求確率測定手段（例えば、ドア接点スイッチ）
３０ 内燃機関
３１ カム軸
３２ 回転角センサ（カム軸）
３３ クランク軸
３４ 回転角センサ（クランク軸）
３６ 電動機
５１−５９ データ・ライン
６０ 自動変速機
６２ 自動クラッチ
７０ 電気式のサイド・ブレーキ

Claims (11)

1. 車両の内燃機関（３０）を制御するための制御装置（１０）であって、ドライバが車両の近く又はその中にいるかを検出する検出装置（２２）により出力される信号を受け取ると、ドライバが内燃機関（３０）を始動する要求を間もなく行う可能性があることを決定する制御装置（１０）をその起動から内燃機関（３０）を制御可能な状態となるよう初期化する方法において、
   前記制御装置（１０）は、ドライバが内燃機関（３０）を始動する要求を間もなく行う可能性があると決定した後で、且つドライバにより行われた内燃機関（３０）を始動するという始動要求を受け取る前に、
   ブレーキをかけていない車両が坂道で自然に移動するような車両の自然移動が防止されているかどうかを検査し、前記車両の自然移動が防止されていない場合、前記車両の自然移動を防止するステップ（１０７、１０８、１０９）と、
   内燃機関（３０）と駆動車輪との間の力伝達の遮断を確保するステップ（１０８、１１１、１１３）と、
   内燃機関（３０）が制御装置（１０）により制御可能となる内燃機関（３０）の少なくとも１つのシリンダの位置へ内燃機関（３０）を電動機（３６）により動かすステップ（１１０）と、
   シリンダの位置を検出する手段により検出された前記少なくとも１つのシリンダの位置を表すデータを受け取るステップと、
   電動機（３６）を非作動とするステップと、
   制御装置（１０）を始動要求を待機する待機モードにするステップ（１１２）と、
   が実行されることを特徴とする内燃機関を制御するための制御装置の初期化方法。
2. 設定可能な時間内に始動要求が検出されなかったとき（１１４）、少なくとも１つのシリンダの前記の検出された位置を表すデータが制御装置（１０）に記憶され（１１５）、且つ制御装置（１０）が不必要なエネルギーを消費しない非作動モードに切り換えられる（１１７）ことを特徴とする請求項１に記載の初期化方法。
3. 内燃機関（３０）が制御可能となる内燃機関（３０）の少なくとも１つのシリンダの位置へ内燃機関（３０）を電動機（３６）により動かすステップ（１１０）、及びシリンダの位置を検出する手段により検出された前記少なくとも１つのシリンダの位置を表すデータを受け取るステップは、少なくとも１つのシリンダの前記の検出された位置を表すデータが制御装置（１０）に記憶されていないときにのみ行われることを特徴とする請求項２に記載の初期化方法。
4. 始動要求が検出されたときに制御装置（１０）は当該制御装置（１０）が内燃機関（３０）を制御可能にする作動モードに切り換えられ（１１８）、
   制御装置（１０）が非作動モードから作動モードに切り換えられた場合、少なくとも１つのシリンダの前記の検出された位置を表す前記の記憶されているデータが読み取られる（１２１）ことを特徴とする請求項２または３に記載の初期化方法。
5. 運転席ドアが開かれた場合および運転席が占有された場合の少なくともいずれかの場合に、ドライバが内燃機関（３０）を始動する要求を間もなく行う可能性があると決定されることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の初期化方法。
6. 自動変速機が駐車位置にあるとき（１０８）、駆動車輪のロックが確保されていることを特徴とする、車両が自動変速機（６０）を有する請求項１ないし５のいずれかに記載の初期化方法。
7. 車両が自動クラッチ（６２）を有し、内燃機関（３０）と駆動車輪との間の力伝達の遮断は自動クラッチ（６２）が切り離されることにより達成されることを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の初期化方法。
8. 車両が電気式のサイド・ブレーキ（７０）を有し、前記車両の自然移動の防止が電気式のサイド・ブレーキ（７０）の作動により達成されることを特徴とする請求項１ないし７のいずれかに記載の初期化方法。
9. ドライバが車両の近く又はその中にいるかを検出する検出装置（２２）及び内燃機関（３０）を始動させるというドライバの始動要求を検出する手段（２１）を備えた、車両の内燃機関（３０）内の制御装置（１０）において、
   前記制御装置（１０）が請求項１ないし８のいずれかに記載の初期化方法を実行するためにプログラミングされていることを特徴とする内燃機関内の制御装置。
10. 計算装置ないし制御装置（１０）、特にマイクロプロセッサ（１２）で実行可能なコンピュータ・プログラムにおいて、
    前記コンピュータ・プログラムが、マイクロプロセッサ（１２）で実行されるとき、請求項１ないし８のいずれかに記載の初期化方法を実行するために適していることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
11. 前記コンピュータ・プログラムが、記憶要素（１６）、特にランダム・アクセス・メモリ（ＲＡＭ）、リード・オンリー・メモリ（ＲＯＭ）またはフラッシュ・メモリに記憶されていることを特徴とする請求項１０に記載のコンピュータ・プログラム。

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