JPH05502495A - 内燃機関の運転変数を制御する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 内燃機関の運転変数を開ループ及び／あるいは閉ループ制御する方法及び装置 従来の技術 本発明は請求の範囲独立項の前文に記載の内燃機関の運転変数を開ループ及び／ あるいは閉ループ制御する方法及び装置に関するものである。

内燃機関の運転変数を開ループ及び／あるいは閉ループ制御する方法及び装置に おいては、例えば電気的に操作可能なアクチュエータのような開ループないし閉 ループ制御すべき運転変数に間接的あるいは直接的に作用する伝達要素が種々に 使用されている。このような伝達要素によって定められる入力量と出力量の関係 、ないしアクチュエータの場合には電気的な駆動量と運転変数ないし運転変数を 調節する量との関係は特性マツプあるいは特性曲線として表現することができる 。その場合、この特性マツプあるいは特性曲線は特性マツプないし特性曲線に可 変的に作用する影響を受けるので、運転変数の開ループ及び／あるいは閉ループ 制御は通常運転で設定される動作点以外で、場合によっては信号領域周辺部で行 なわれる。それによって最終的には誤った開ループ及び／あるいは閉ループ制御 が行われる結果となり、特に開ループ及び／あるいは閉ループ制御の安定性、精 度及び／あるいは動特性に悪い影響を与えてしまう。

この種の影響は、例えばアクチュエータの場合にはアクチュエータの特性曲線な いし特性マツプがアクチュエータの巻線温度に関係することに表れる。駆動信号 値が同じなときアクチュエータが冷えている場合にはアクチュエータの巻線はア クチュエータが温まっている場合に比べて電流が大きいので、駆動信号値が同じ なとき運転変数ないし運転変数を調節する量の値は異ったものになる。

バッテリー電圧が変動したり、空気供給量を制御するアクチュエータの場合には アクチュエータによって制御できない漏れ空気量が変化したりあるいは周囲気圧 に変化があると同様な作用がもたらされる。

従ってＤＥ　−０５３４１５１８３には、内燃機関への空気供給量を制御するア イドリング回転数制御に使用される所定の特性曲線を備えた電磁アクチュエータ に関して、アクチュエータ特性曲線の値を適応させる手段が記載されている。

この適応により、アクチュエータによって調節される量に関し制御器によって計 算された目標値と測定された実際値との比較が行われ、その比較結果に従ってほ ぼ線形に形成されている特性曲線の分校部で互いに独立して脚点（オフセット適 応）と勾配（勾配適応）の調節が行われる。誤った適応を防止し、適応過程を促 進するために、ＤＥ　−０３３４１５１８３においては互いに関連するオフセッ ト適応と勾配適応の開始条件が記載されている。

しかし、同公報に記載されているオフセット適応は、個々の動作点において特性 曲線の補正を行うことしかできない。従ってアクチュエータの特性曲線に及ぼす 影響が急速に変化する運転状態においては、適応特性は満足できるものではない 。

この種の運転状態において、急速な補正用に設定されたオフセット適応は常時動 作する。それによってこの運転状態においては内燃機関の回転円滑度が望ましく ないものになる恐れがある。脚点を適応することなく勾配の適応が繰り返される ことによって開ループないし閉ループ制御装置に誤動作が発生するので、機能上 の理由から強化された開始条件の元において行なわれる勾配の適応によって始め て、特性′曲線は変化した状態に適合され、それによって適応過程と内燃機関の 回転特性が安定化される。

圧力制御される装置、すなわち供給すべき噴射量を決定するために必要な負荷情 報を吸気管内の圧力を示す信号に基づいて得る装置に公知のアクチュエータの特 性曲線の適応を適用することは不可能である。特に部分負荷領域からアイドリン グ状態へ移行する場合には、圧力信号に基づいて決められる負荷値は大きくなり 過ぎる。というのは圧力信号からは複数の動作サイクル後でなければ正確な負荷 信号が得られないからである。この過渡領域において適応を行っても誤りがあり 、望ましくない運転状態に移行する結果になる。

従って本発明の課題は、内燃機関の運転変数の開ループないし閉ループ制御を変 化する運転状態によりよく適合させることのできる手段を提供することである。

これは、伝達要素ないしアクチュエータの特性マツプないし特性曲線を適応する ことによって達成される。その場合、特性マツプないし特性曲線の少なくとも１ つの領域が特性マツプないし特性曲線外部にあるアクチュエータ固有の所定の回 動点（Ａ）を中心に回動される。その際にアクチュエータに関する従来技術から 知られている脚点適応と勾配適応が同時に実施される。

特性マツプないし特性曲線の適応は、特性マツプないし特性曲線外部にある回動 点（Ａ）の長期間適応を行ないアクチュエータ固有の条件に適合させることによ り更に改良される。

ＤＥ−０５３６３１２８３には電子アクセルペダルに関連して内燃機関の絞り弁 を制御するこの種のアクチュエータが記載されている。

本発明の利点 本発明により、変化する運転状態に急速に適合させた場合内燃機関の運転特性を 悪化調節させることのない伝達要素ないしアクチュエータの特性マツプないし特 性曲線の適応が行なわれる。というのはアクチュエータの特性曲線について従来 技術で知られているようにオフセットと勾配を別々に適応することが行なわれず 、特性曲線ないし特性マツプのパラメータが変化する運転状態に適合されるだけ だからである。

本発明をアイドリング回転数制御のアクチュエータに用いる場合には、再始動モ ードのように難しい運転領域においても満足の行く運転特性が得られる。

特性マツプないし特性曲線外部にある回動点（Ａ）の長期間適応によって回動点 を変化するアクチュエータ固有の条件に適合させることができる。他の実施例に おいては、好ましくは適応された回動点から診断の目的のためにアクチュエータ に関する情報を得ることができる。

本発明の他の利点は、以下に述べる実施例の説明から明らかである。

図面 以下、図面に示す実施例を用いて本発明の詳細な説明する。

第１図は、アクチュエータ特性曲線の適応を行なうアイドリング回転数制御の例 を用いた制御装置の一般的な概略ブロック図を示し、第２図には、特性曲線と特 性曲線適応の効果が図示されている。第３図は特性曲線の適応を行なう詳細なブ ロック回路図を示し、第４図には特性曲線の適応をコンピュータによって行うた めのフローチャートが示されている。

第５図には特性曲線の線図を用いた回動点及び勾配の適応が示されており、第６ 図は回動点及び勾配適応に関する実施例がブロック回路図の形で概略図示されて いる。第７図にはコンピュータプログラムの形で回動点及び勾配適応を実施する フローチャートが示されている。

実施例の説明 第１図にはアクチュエータの特性曲線を適応させる手段を有する内燃機関の運転 変数を開ループ及び／閉ループ制御する制御装置がアイドリング回転数制御装置 を例にして概略ブロック図として示されている。その場合、特に制御ユニット１ ２と、適応ユニット１４と、記憶ないし計算ユニット１６を有するコンピュータ ユニット１０が設けられている。

制御ユニット１２には、入力線１８〜２ｏを介して測定装置２２〜２４によって 検出された不図示の内燃機関ないし自動車の運転パラメータが入力される。この 運転パラメータは運転変数の開ループ及び／あるいは閉ループ制御に必要な従来 技術から知られているパラメータである。アイドリング回転数制御の場合には、 特に回転数、エンジン温度、バッテリ電圧、負荷検出信号、アイドリング状態信 号などである。

制御ユニット１２は供給される運転パラメータから回転数の目標値をめ、それを 実際に測定された回転数実際値と比較して、その差から、例えば空気量、空気重 量、吸気管内の圧力あるいは絞り弁位置など内燃機関を通過する空気流量を特徴 付ける量の設定値Ｖをめる。この設定値は制御ユニット１２の出力線２６を介し て適応ユニット１４に出力されると共に記憶ないし計算ユニット１６にも出力さ れる。

このめられた量に従って記憶ないし計算ユニット１６により第２ｂ図に対応した 反転特性曲線を示す計算式に従って駆動信号値τが計算され、ないしはテーブル 形式で格納されている反転アクチュエータ特性曲線を用いてアクチュエータの駆 動信号値τがめられる。この駆動信号値はコンピュータユニット１０の出力線２ ８を介して運転変数を間接あるいは直接調節するアクチュエータを駆動する出力 段回路３０へ出力される。

アイドリング回転数制御の実施例の場合には、アクチュエータ３２は絞り弁ある いはバイパス弁など内燃機関への空気供給量あるいは内燃機関への燃料供給】を 調節するアクチュエータであ７て、ディーゼル内燃機関の場合には、コントロー ルロッドである。開ループ及び／あるいは閉ループ制御すべき運転変数ないしそ れを示す信号の量と駆動信号τとの関係を示すアクチュエータ３２のアクチュエ ータ特性曲線は、内燃機関への空気供給量を調節するいわゆる単巻回転アクチュ エータの場合には第２ａ図に示すように形成される。これより第２ｂ図に示す反 転アクチュエータ特性曲線が導き出される。これは記憶及び計算ユニット１６に 例えば計算式として、あるいはテーブル形式で格納される。

アクチュエータ３２によって調節される′運転変数の実際値がアクチュエータ３ ２と接続されている測定装置３４において測定され、導線３６を介してコンピュ ータユニット１０ないし適応ユニット１４へ供給される。内燃機関への空気供給 量を調節するアクチュエータの場合には測定装置３４によって測定された内燃機 関への空気供給量の値Ｑは、現在内燃機関へ供給される空気量、空気重量、吸気 圧及び／あるいは絞り弁位置であって、測定装置３４自体はそれに対応して空気 量センサ、空気重量センサ、圧力センサあるいは絞り弁位置センサとなる。

制御ユニット１２によってめられた運転変数の目標値あるいは設定値Ｖと測定装 置３４によってめられたこれらの運転変数の実際値Ｑの他に、適応ユニット１４ には所定の測定装置４２〜４４から他の入力線３８〜４０を介して内燃機関の運 転状態に関する情報が供給される。目標値■は、適応ユニット１４と導線２６を 互いに接続する導線２７を介して適応ユニツ１−１４へ供給される。その場合、 上記情報は、特に内燃機関の始動及びアイドリング状態、負荷信号及びバッテリ ー電圧に関する情報である。その場合に測定装置４２〜４４は、制御ユニット１ ２との関連で説明した測定装置２２〜２４と同一にすることができる。

入力信号に従って適応ユニット１４により得られた特性曲線パラメータは、適応 ユニットと記憶ないし計算ユニット１６を接続する導線ないしバス接続線４６を 介して適応ユニット１４から記憶ないし計算ユニット１６へ出力され、記憶ない し計算ユニット１６内に計算式あるいはテーブル形式で格納される反転特性曲線 は、適応ユニット１４から導線４６を介して出力される値に従って調節ないし適 合される。

第１図に示す装置は原理的には、外部の影響により可変な特性曲線を宵するアク チュエータを使用する内燃機関のすべての開ループ及び／あるいは閉ループ制御 装置について使用できるものである。特に本発明は電子エンジン出力装置、すな わち電子アクセルペダルのアクチュエータに使用することができる。

好ましくはこの装置は回転数制御装置に使用することができる。その場合には目 標値Ｖと実際値Ｑは内燃機関の回転数を示す量である。

さらにこの装置と後述の方法は好ましい実施例においては特性マツプを有する伝 達要素に使用することもできる。

第２ａ図と第２ｂ図には、単相モータを有する単巻回転アクチュエータあるいは ２相モータを有する２巻回転アクチュエータについて示されるようなアクチュエ ータ特性曲線の例が示されている。これは特にアイドリング制御のバイパスアク チュエータとして使用される。しかし、本発明は他のタイプの特性曲線にも効果 的に使用することができる。

第２ａ図にはアクチュエータの開口断面によって供給される空気供給量の実際値 Ｑが駆動信号値τに対して図示されている。同図において実線１００はアクチュ エータ３２の特性曲線を示す。右の部分にアクチュエータの動作領域となる直線 状の特性を有する特性曲線の領域が示されている。この動作領域を本発明との関 連において特に考察する。これは数学的には正の勾配Ｓと負の軸受点Ａを有する 直線式として記述できる（点線で示す直線１０１を参照）。

この軸受点Ａは、所定の駆動信号値でアクチュエータを通過する空気量が、仮に τ／Ｑ座標系の原点を特性曲線が通過したとき得られる空気量よりも少なくなる 分を示す値である。従ってこの軸受点はそれぞれのアクチュエータの構造的な点 を示している。

言い替えると、軸受点Ａはτ／Ｑ座標系の垂直軸が特性曲線１００の動作領域の 延長部１０１と交わる交点であり、従って特性曲線の所定の領域（この場合には 直線状の部分）を用いた場合、すなわち特性曲線ないし特性マツプのそれぞれ選 択された領域に基づいて駆動信号値τ＝ゼロとした場合に供給される空気量の仮 想の値である。

軸受点Ａはさらに、アクチュエータ固有ないし内燃機関固有の漏れ空気、すなわ ちアクチュエータによって調節されない供給空気量によってもたらされる変化を 受ける。それによって特性曲線の軸受点Ａがさらに上方へ移動される。

駆動信号値が小さくなる領域については、空気量は水平部分の後に、所定の値、 即ち制御信号が欠落した場合ないしサーボモータが故障した場合に内燃機関の運 転を可能にするいわゆる非常走行断面値に達するまで、再び上昇する。

Ｅガスシステムに関連する所定の特性曲線を有するアクチュエータは、ＤＥ−０ ５３６３１２８３に記載されている。

第２ｂ図には第２ａ図から導き出された反転特性曲線１００′が示されており、 同図においては駆動信号値τが制御ユニット１２によってめられた設定値Ｖに対 して図示されている。この場合の反転された動作領域も勾配Ｓ°と軸受点Ａ“に よって特徴づけられている（点線で示す直線１０１゛を参照）。理想的な場合に は特性曲線を特徴づける量ないしパラメータは量的に一致する。この一致は冒頭 で述べた影響によって乱される。

第３図には適応ユニット１４の実施例が示されている。点線で示すユニット１４ は入力線としてすでに第１図を用いて説明した導線２７と３６を有し、この導線 を介して制御ユニット１２によってめられた設定値Ｖと測定された実際値Ｑが供 給される。

比較点１５０において設定値と実際値の差が形成され、この差値は導線１５２に よってスイッチ１５４を介して積分ユニット１５６へ供給される。スイッチ１５ ４は、導線１５８を介して供給され処理ユニット１６０においてめられた信号に よって起動される。処理ユニット１６０には起動信号を形成するために次のよう な入力量が供給される。アイドリング判別回路１６２からは接続線１６４を介し て内燃機関のアイドリング状態を示す信号が供給される。−力測定ユニット１６ ６によって内燃機関の負荷を示す信号がめられ、接続線１６８、比較スイッチ１ ７０及び接続線１７２を介して処理ユニット１６０へ供給される。さらに内燃機 関の始動状態を検出する検出ユニット１７４が設けられており、この検出ユニッ トは導線１７６を介して処理ユニット１６０と接続されると共に他のスイッチン グユニ、スト１７８とも接続されている。検出ユニット１７４から発生された信 号は処理ユニット１６０において反転処理される。

積分ユニット１５６の第２の入力は、積分ユニツ）　１５６とスイッチングユニ ット１７８を接続する接続線１８０によって形成される。スイッチングユニット １７８はさらに積分ユニット１５６の初期値を格納したメモリ素子１８４と接続 線１８２を介して接続されている。積分ユニット１５６の出力線１８６は制限器 １８８を介してバッテリー電圧補正ユニット１９０へ導かれる。この補正ユニッ ト１９０はさらに導線１９２を介してバッテリー電圧値を検出する測定装置１９ ４と接続されている。ユニット１９０の出力線１９６により適応ユニット１４は 反転アクチュエータ特性曲線の記憶ないし計算ユニット１６と接続される。

適応ユニット１４はスイッチ１５４が閉成された場合に起動される。適応を起動 させるためになけらばならない条件は、適応が実施可能な内燃機関の運転状態に より示される。従って処理ユニット１６０の機能は論理的なアンドゲートに相当 する。

適応を起動させるためには内燃機関は安定したアイドリング状態になければなら ない。これは、測定ユニット１６２によって、例えば絞り弁のアイドリングスイ ッチの閉成とそれに続く所定期間の経過を検出することによってめられる。

さらにユニット１７４によって検出された始動信号を反転処理することを介して 内燃機関の始動の場合が排除される。始動の間は、空気流量を示す量Ｑの信号は 適応には使用することができない。

他の条件は比較スイッチ１７０によって設定される。その場合、測定装置１６６ によって検出された負荷信号は比較スイッチ１７０によって設定された負荷しき い値以下でなければならない。この処置によって、適応は吸気装置の圧力比が臨 界値を越えた運転領域に制限される。圧力比が臨界値を越える場合には、アクチ ュエータの特性曲線は吸気圧と外気圧との圧力差に無関係になる。臨界値を越え る圧力比は、吸気管圧と外気圧の比が所定の値より小さいときに存在する。

上述の３つの条件がすべて同時に存在する場合に、処理ユニット１６０は出力線 １５８を介してスイッチ１５４を閉成することによって適応を起動させる。それ によって後述の方法を圧力制御される装置にも使用することが可能になる。

測定装置１７４によって検出される始動過程の間はスイッチングユニット１７８ が閉成されるので、積分ユニット１５６はメモリ素子１８４に格納されている初 期値にセットされる。

適応が起動された場合には、設定値と実際値から形成される差が導線１５２を介 して積分ユニット１５６へ供給される。積分ユニットは差を積分するので、導線 １８６に現れる出力信号は設定値と実際値の偏差を示す値になる。出力信号は制 限ユニット１８８によって物理的に意味のある値に制限される。

ユニット１９０において積分ユニット１５６の出力信号はバッテリー電圧の関数 としてバッテリー電圧に関係した特性曲線を介してないしはバッテリー電圧に関 係する値と結合させることにより補正される。

適応ユニット１４の出力線に現れる適応値は、後述するようにメモリないし計算 ユニット１６内で処理され反転アクチュエータ特性曲線の補正が行なわれる。

すでに説明したように、第２ａ図の特性曲線１００は多数の領域から形成されて おり、直線状の特性領域は駆動信号値τ０の上方に存在する。

駆動信号τに従ってアクチュエータの位置、従って制御すべき内燃機関の運転変 数の値を定める電流は、アクチュエータ駆動装置の巻線抵抗を介して温度に関係 する。さらに電流はバッテリー電圧にも関係する。

従って温度及びバッテリー電圧の変化によって駆動信号と運転変数の関係が変化 する。このことは、特性曲線１００の動作領域がその勾配に関して少なくとも温 度及び／あるいはバッテリー電圧に関係することを意味している。

それに対して特性曲線１００の軸受点Ａは上述の影響とは無関係である。従って 特性曲線を上述の影響によってもたらされる変化に適合させることは、特性曲線 のこの部分をエンジン固有の所定の軸受点Ａを中心に回動させることによって特 性曲線の直線状部分の勾配Ｓを適合させることによって行われる（第２ａ図の点 線で示す特性曲線１０２ないし第２ｂ図の特性曲線１０２′を参照）。

、積分ユニット１５６ないしその出力信号は特性曲線の変化を示す値を表す。と いうのはその出力信号はアイドリング状態において設定値Ｖと実際値Ｑの偏差か ら導き出される実際の変化に従って形成されたものであるからである。

従って、特性曲線に作用する変化に関する情報を表し場合によってバッテリー電 圧に従って補正される積分ユニットの出力信号は、特性曲線を上述の影響に適合 させるために必要な特性曲線勾配の変化量に相当する。

従って反転アクチュエータ特性曲線の特性曲線勾配は、積分ユニットの出力信号 に従って補正され、特性曲線はエンジン固有の所定の軸受点Ａを中心に回動され る。

第４図は、第３図のブロック回路図を用いて説明された本発明を明瞭にする。

プログラム部分の開始後にステップ２００において、内燃機関の始動状態がある かがチェックされる。存在する場合にはステップ２０２に従って装置は初期化さ れる。初期化においては好ましくは積分ユニットが初期値に設定される。その後 このプログラム部分が終了され、新たに開始される。

ステップ２００において始動段階が終了したこと、すなわち内燃機関が始動状態 以外にあると判断された場合には、ステップ２０４において内燃機関が安定なア イドリング状態にあるかどうかが調べられる。そうでない場合には、安定なアイ ドリング状態に達するまでステップ２００と２０４が繰り返される。

安定なアイドリング状態が検出された場合には、制御ユニット１２はステップ２ ０６において入力信号から制御すべき運転変数の設定値■を計算する。ステップ ２０８において、特性曲線の適応を実施するための上述の条件が存在するかどう かが調べられる。否定の場合にはステップ２１０において上述の反転特性曲線の 式に従って駆動信号値τが計算され、ないしは特性曲線が記憶されている場合に は読み出されて、プログラム部分が終了され、新たに開始される。

ステップ２０８において適応条件が満たされたことが検出された場合には、ステ ップ２１２において制御すべき運転変数の設定値Ｖと測定された実際値Ｑの差が 計算される。

その後に、この値の差が所定の数値範囲内にあるかどうかを検査する判断ステッ プを設けることもできる（ステ・ツブ２１３）。

そうである場合には、適応は行われず、ステップ２１０に進む。

こうすることによって小さい偏差に対して適応が行なわれ従って適応が定常的に 行われることを防止することができる。

ステップ２１３にさらに、差値が時間的に一定であるかどうかを検査する判断ス テップを含めることもできる。変化の影響が短期間である場合に誤ってアクチュ エータ特性曲線に対して適応が行なわれることを防止するために、適応の前提と して設定値Ｖと実際値Ｑの差が所定の期間にわたって一定でなければならないと いう条件を設けることもできる。否定された場合にはステップ２１０へ進む。

必須ではないが、設けた方が好ましいステ・ツブ２１３の次にステップ２１４に おいて差が積分される。積分結果は次にステップ２１６で制限されて、積分結果 は最大値ないしは負の値の積分結果である場合には最小値への制限が行われる。

制限された積分結果はステップ２１８において、例えばノく・ソテリー電圧に関 係する値を用いた乗算により補正されるので、ステップ２１８の後積分値は上述 の変化作用の影響を表す値となる。その場合、ステップ２１８後得られる積分値 はステップ２２０において反転特性曲線の新しい勾配値と見なされる。

その後ステップ２２２において、所定の軸受点Ａ′、すなわち回動点とステップ ２１４〜２１Ｂによってめられた積分値に相当する新しく形成された勾配Ｓ゛と に基づき反転特性曲線の上述の式に従って駆動信号値τが計算される。特性曲線 がテーブル形式で格納されている場合には、ステップ２２２において特性曲線の 値が新しいパラメータに従って適合され、駆動信号値τが制御器の出力信号に従 って読み出される。

その後プログラム部分が終了され、新たに開始される。

本発明の考え方は、更にエンジン固有の軸受点ないし回動点を変化する漏れ空気 比に適合させる場合にも効果的に使用することができる。

各アクチュエータは、個々の部材の製造許容誤差によっであるいは調節処理の結 果としてそのアクチュエータを特徴とする特性曲線を有する。特性曲線ないし特 性マツプ外部にあるアクチュエータ固有の回動点を中心に回動させることによる 上述の勾配適応によって、コンピュータに記憶されている駆動信号を形成する特 性曲線をある点で適合させることができる。従って勾配適応は必ずしも完全にア クチュエータ固有の条件を考慮するものではない。アクチュエータの駆動点が例 えば勾配適応の基礎になる基準点外部にある場合には、さらに所定の駆動点と実 際に調節された駆動点の間に偏差が存在する。記憶された特性曲線をアクチュエ ータ固有の条件に完全に適合させることは、特性曲線ないし特性マツプ外部に存 在する回動点を勾配適応と関連させて長期間適応させることによって得られる。

第５図には、第２図で用いられた内燃機関への空気供給量を調節するアイドリン グアクチュエータの特性曲線が示されている。図において水平軸には駆動量、す なわちアクチュエータないしアクチュエータを流れる電流のパルスデューティ− 比が図示されており、垂直軸は調節された空気量ないし空気重量を示す。特性曲 線（実線）は、動作領域において基準点τｒｅｆとＱ　ｒｅｆに対して回動点Ａ を中心に回動することによって適合されている。

適合されていない特性曲線の場合には、特性曲線が基準点に関して適応されてい る場合でも、任意の駆動点τにおいてはアクチュエータによって実際に調節され た空気量ないし空気重量と記憶された特性曲線に従って設定される空気量ないし 空気重量には偏差が検出される。回動点を適応することによって更に特性曲線を 適合させるために、以下のように処理が行われる。偏差が検出された場合には、 回動点が変化される（新しい回動点Ａ（新））。これは偏差を拡大する方向へ特 性曲線の動作領域を平行移動させることを意味している（特性曲線３００）。そ の後勾配を上述のように適応させることによって、特性曲線は駆動点τにおいて アクチュエータ固有の条件に適合される（特性曲線３０２）。それによってアク チュエータ固有の条件を考慮した特性曲線が最終的に記憶される。アクチュエー タの駆動期間の間にアクチュエータにはそれほど頻繁に変化が生じないので、回 動点適応は勾配適応に比べて長期間の適応と言える。

第５図に示す、空気量ないし空気重量を増大させる方向への回動点適応の他に、 他の状況においては同様に低下、すなわち回動点を下方へ移動させることも行う ことができる。

上述の方法は第２ｂ図に示す反転特性曲線に所定の作用を与える。さらに後述の 実施例も同様に反転特性曲線に適用される。

第６図には勾配適応に関連して回動点適応を実施する第１の実施例が概略ブロッ ク回路図の形で示されている。

なお、第３図で出てきている部材には同一の参照符号が付されている。その機能 については第３図の説明を参照することができる。

適応ユニット１４には本実施例においてはさらに導線４０１を介して導線３６と 接続される他のスイッチング素子４００が設けられている。スイッチング素子４ ００は接続線４０２を介して開始手段４０４によって操作することができる。他 の導線４０６によってスイッチング素子４００がメモリ素子４０８の入力と接続 されている。メモリ素子４０８の出力は、メモリ素子４０８と結合点４１２を接 続する導線４１０を形成している。結合点４１２には第２の入力として導線４１ ４が設けられ、結合点の出力線４１６゜によって結合点４１２は他の結合点４１ ８と接続される。結合点４１８は第２の入力線として導線４２０を有する。結合 点４１８は出力線４２２によって計算素子４２４と接続されている。

導線４１４は計算素子４２４の出力線を形成し、一方導線４２６は計算素子４２ ４と適応ユニット１４自体の出力線となる。導線４２０によってスイッチング素 子４２８は結合点４１８と接続される。スイッチング素子４２８の他方の端部は 導線４３０を介してメモリ及び計算ユニット４３２と接続される。スイッチング 素子４２８は導線４３４を介して開始手段４３６と接続され、この開始手段によ って操作することができる。メモリ及び計算ユニット４３２には導線１５２、導 線３６及び４１０並びに導線４３８が接続されており、導線４３８は適応ユニッ ト１４の出力線１９６から分岐している。

計算ユニット１６には適応ユニット１４の２つの出力線４２６と１９６及び導線 ２７が接続されている。第１の結合点４４０において導線２７と４２６が結合さ れる。結合点４４０の出力線４４２は結合素子４４４を介して導線１９６と接続 されている。結合素子４４４の出力線は計算ユニット１６の出力線２８となる。

全体を見やすくするために第３図においては、開始手段４０４と４３６にスイッ チング素子４００ないし４２８の開閉を行わせる所定の情報を供給する導線は略 されている。しかし当業者は後述の説明から容易に対応する関係を得ることがで きる。

勾配適応が起動された場合、すなわちスイッチ１５４が閉成された場合に空気量 ないし空気重量の目標値と実際値との差が所定の値を下回った場合には、開始手 段４０４によってスイッチング素子４００が閉成され、空気量ないし空気質量の その時の実際値が基準値Ｑ　ｒｅｆとしてメモリユニット４０８に伝送される。

このように格納される基準値に対して特性曲線の勾配が適応によって適合される 。

回動点Ａの適応は以下の基本的な考え方に基づいている。勾配適応を有する回動 点適応の前に格納された空気量ないし空気重量の基準値は勾配適応を有する回動 点適応の終了後に特性曲線の要素として存続しなければならない。さらに新しい 駆動点に関して特性曲線の適合を行わなければならないので、実際に供給される 空気量ないし空気重量は適応された特性曲線を介して設定された基準点及び駆動 点に対応する。

メモリ及び計算ユニット４３２により基準点と空気量ないし空気重量の測定され た実際値に基づいて基準点並びに新しい駆動点を含む新しい特性曲線の勾配がめ られる。勾配の計算は、公知の特性曲線式を用いて導線１５４に供給される空気 量ないし空気重量の目標値と実際値との差、導線３６を介して供給される空気量 ないし空気重量の測定値と導線４１０を介して供給される基準値との偏差、及び 導線４３８を介して供給される特性曲線の勾配（勾配三角形）に基づいて行われ る。計算された新しい勾配と既知の前の勾配からメモリ及び計算ユニットによっ て相対的な勾配変化（（勾配（新）−勾配（前））／勾配（新））がめられる。

上述の要請を満たしかつ基準点と測定点を含む変化した勾配及び回動点を有する 特性曲線式に基づいて、相対的な勾配変化を用いて新しい回動点が算出される。

その場合、回動点の変化量は、基準点の値とこれまでの回動点の値の合計に相対 的な勾配変化を乗算することにより得られる。

回動点適応を実施するために設定された条件が存在する場合には、開始手段４３ ６によりスイッチング素子４２８が閉成される。回動点適応はアイドリングスイ ッチが閉じた後の時間窓内で実施される。その場合、下方の時間しきい値は、圧 力制御される装置の場合さらに吸気管が充填されることにより空気量ないし空気 重量の測定値が違ったものになるのが防止されるように選ばれ、また時間窓の最 大値は、その前に学習された基準点が有効であるように選ばれる。さらにスイッ チング素子４２８が閉じる前、例えば回動点適応起動より所定時間前に勾配適応 が成功していなければならないので、学習さりかなり大きくし、十分な差を得て 十分な精度が保証されるようにしなければならない。あるいはまた、エンジンブ レーキ条件（アイドリングスイッチの閉成、高い回転数）と上述の条件が存在す る場合に、選択された駆動点において回動点適応を実施することも可能である。

スイッチング素子４２８が閉成されている場合には、導線４２６ないし４１４に 回動点を示す値を出力する計算ユニット４２４は、勾配適応間の相対的な勾配変 化と、基準空気量値ないし空気重量値とそのときの回動点の和、すなわち上述の 計算された必要な回動点変化との積で結合点４１８で形成される積を積分する。

次に上述の勾配適応によって新しい勾配が設定される。

計算ユニット１６において、制御器によって導線２７を介して設定される目標値 と導線４２６を介して出力される回動点を加算することにより、また続いてこの 加算値を導線１９６に供給される特性曲線の勾配で乗算することによって上述の アクチュエータ特性曲線式が形成される。計算ユニット１６から導線２８に目標 値の調節に用いられる駆動信号が出力される。

第７図には、本発明の方法の他の実施例がコンピュータプログラムの形式で概略 図示されている。この実施例は簡単であるので好ましいものである。

第７図に示す要素は、すでに第４図で出てきているものである。これらの部分は 同一の参照符号を有し、同一の機能を満ま たす。従ってその機能については第４図の説明を参照狡とができる。

プログラム部分の開始とステップ２００〜２２０の処理の後に、ステップ５００ において回動点適応を実施するための上述の条件が存在するかどうかが判断され る。その場合、勾配適応が成功裏に終了している場合でステップ２１３で否定の 判断が行われた場合に基準値が格納される。回動点適応を実施するための条件は 、例えば同期カウンタ及びフラグのセットによって判断される。回動点適応を実 施するための条件が存在しない場合には、判断ステップ５００の後ステップ５０ ２が実施され、同ステップで駆動信号値が計算された勾配及び回動点値に基づい て反転特性曲線を介して計算される。ステップ５００において回動点適応を実施 するための条件が存在する場合には、判断ステップ５０４において、現在の回動 点について所定の設定値Δより大きい空気量ないし空気重量の目標値と実際値の 差が存在するかどうかが調べられる。否定の場合には、ステップ５０２に進み、 反対の場合で前述の差が存在する場合にはステップ５０６において、回動点の変 化を示す値を記憶する積分器が所定の値だけ変化される。

その場合、積分器の状態の変化は偏差の符号に従って行われ、好ましい実施例に おいてはこの偏差の大きさに従って行なわれる。その際、特性曲線の移動が偏差 を増大させる結果になるように常に回動点を変化させることが重要である。すな わち、目標値と実際値の偏差が正である′場合に積分状態が増加する。それによ ってまずは比較的大きな偏差が発生するが、この偏差は次に勾配適応によって減 少される。さらにステップ５０８において駆動信号値の計算に利用される回動点 が積分器にセットされる。その後ステップ５０２に従って駆動信号値が計算され 、出力される。

回動点は内燃機関に供給される漏れ空気量を示す値であるので、診断の目的で記 憶されている学習された回動点から漏れ空気量に関する値が得られる。

以上説明した２つの実施例の他に、両実施例を組み合せて使用する好ましい適応 方法も可能である。

ＦｌＯ，２Ｇ （Ｃ〕 要約書 自動車の内燃機関の運転変数を間接あるいは直接的に調節しかつ駆動量と運転変 数あるいはこの運転変数を調節する量の関係を特性曲線あるいは特性マツプの形 で定める電気的に操作可能なアクチュエータのような、入力量と出力量の関係を 特性曲線あるいは特性マツプの形で定める伝達要素を備えた内燃機関の運転変数 を開ループ及び／あるいは閉ループ制御する方法及び装置が提案されている。伝 達要素ないし特性曲線あるいは特性マツプは変化を受ける。これらは特性曲線な いしそれを表す計算式あるい特性マツプの適応によってこれらが変化に適合され る。この適応は、特性曲線あるいは特性マツプの少なくとも１つの領域が特性曲 線の外部にあるアクチュエータないし内燃機関固宵の所定の点を中心に回動され かつこの点が長期間の適応により適応可能であるように行われる。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）運転変数を間接あるいは直接的に調節しかつ開ループ及び／あるいは閉ルー プ制御によって駆動される電気的に操作可能なアクチュエータであって、駆動量 と運転変数あるいはこの運転変数を調節する量の関係を特性曲線あるいは特性マ ップの形で定めるアクチュエータのような、入力量と出力量の関係を特性曲線あ るいは特性マップの形で定める少なくとも１つの伝達要素を介して自動車の内燃 期間の運転変数を開ループ及び／あるいは閉ループ制御し、かつ特性曲線あるい は特性マップが適応により変化する運転状態に適合されることによって開ループ 及び／あるいは閉ループ制御が変化する運転状態に適合される、内燃期間の運転 変数を開ループ及び／あるいは閉ループ制御する方法において、前記適応が、特 性曲線あるいは特性マップの少なくとも１つの領域を特性曲線あるいは特性マッ プ外部にある内燃機関固有の所定の点を中心に回動させるように行われることを 特徴とする内燃機関の運転変数を開ループ及び／あるいは閉ループ制御する方法 。 ２）前記点（Ａ）が、特性曲線ないし特性マップの少なくとも１つの領域に基づ いて入力量ないし駆動量ゼロに対する運転変数の仮想の値によって求められるこ とを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 ３）伝達要素が、内燃機関への空気供給量を調節し好ましくはアイドリング回転 数制御に用いられるアクチュエータであることを特徴とする請求の範囲第１項あ るいは第２項に記載の方法。 ４）特性曲線ないし特性曲線を表現する計算式は少なくとも１つのパラメータ、 特に勾配及び／あるいは軸交点に特徴があり、かつ特性曲線が少なくとも１つの 領域において直線状の特性を有することを特徴とする請求の範囲第１項から第３ 項のいずれか１項に記載の方法。 ５）特性曲線の適応が、アクチュエータにより調節される測定された量と開ルー プ及び／あるいは閉ループ制御によって設定された前記量を表す値に従って特性 曲線を特徴付ける少なくとも１つのパラメータを変化させることによって行われ ることを特徴とする請求の範囲第４項に記載の方法。 ６）前記パラメータが特性曲線の少なくとも１つの領域における特性曲線の勾配 であって、勾配が測定された値と設定された値の差に従って調節されることを特 徴とする請求の範囲第１項から第５項のいずれか１項に記載の方法。 ７）前記適応は、内燃機関の負荷が所定のしきい値を下回ったときに、内燃機関 の始動時以外で内燃機関のアイドリング運転期間においてのみ行われることを特 徴とする請求の範囲第１項から第６項のいずれか１項に記載の方法。 ８）特性曲線を特徴付ける少なくとも１つのパラメータがバッテリー電圧に従っ て補正されることを特徴とする請求の範囲第１項から第７項のいずれか１項に記 載の方法。 ９）運転変数を間接あるいは直接的に調節しかつ開ループ及び／あるいは閉ルー プ制御によって駆動される電気的に操作可能なアクチュエータであって、駆動量 と運転変数あるいはこの運転変数を調節する量の関係を特性曲線あるいは特性マ ップの形で定めるアクチュエータのような、入力量と出力量の関係を特性曲線あ るいは特性マップの形で定める伝達要素と、特性曲線あるいは特性マップを適応 により変化する運転状態に適合させることによって開ループ及び／あるいは閉ル ープ制御を変化する運転状態に適合させる適応ユニットとを備えた内燃機関の運 転変数を開ループ及び／あるいは閉ループ制御する装置において、 特性曲線あるいは特性マップの少なくとも１つの領域を特性曲線外部にある内燃 機関固有の所定の点を中心に回動させるように適応を行なう手段が設けられるこ とを特徴とする内燃機関の運転変数を開ループ及び／あるいは閉ループ制御する 装置。 １０）前記点（Ａ）が、特性曲線ないし特性マップの少なくとも１つの領域に基 づいて駆動量ゼロに対する運転変数の仮想の値によって求められることを特徴と する請求の範囲第９項に記載の装置。 １１）前記適応ユニットが、アクチュエータによって調節される内燃機関の測定 された運転変数と開ループ及び／あるいは閉ループ制御によって設定された運転 変数の値の偏差に従って特性曲線を特徴づけるパラメータ、特に勾配を変化させ る手段を有することを特徴とする請求の範囲第９項あるいは第１０項に記載の装 置。 １２）所定の運転状態において適応ユニットを起動させる手段が設けられること を特徴とする請求の範囲第９項から第１１項のいずれか１項に記載の装置。 １３）前記適応ユニットが、バッテリー電圧に従って勾配を補正する手段を有す ること特徴とする請求の範囲第９項から第１２項のいずれか１項に記載の装置。 １４）前記適応ユニットが、測定された値と設定された値の偏差を処理しこの偏 差に従って少なくとも１つのパラメータを調節する積分要素を有することを特徴 とする請求の範囲第９項から第１３項のいずれか１項に記載の装置。 １５）運転変数を間接あるいは直接的に調節しかつ開ループ及び／あるいは閉ル ープ制御によって駆動される電気的に操作可能なアクチュエータであって、駆動 量と運転変数あるいはこの運転変数を調節する量の関係を特性曲線あるいは特性 マップの形で定めるアクチュエータのような、入力量と出力量の関係を特性曲線 あるいは特性マップの形で定める少なくとも１つの伝達要素を介して自動車の内 燃機関の運転変数を開ループ及び／あるいは閉ループ制御し、かつ特性曲線ある いは特性マップが適応により変化する運転状態に適合されることによって開ルー プ及び／あるいは閉ループ制御が変化する運転状態に適合される、内燃機関の運 転変数を開ループ及び／あるいは閉ループ制御する方法において、前記適応が、 特性曲線あるいは特性マップの少なくとも１つの領域を特性曲線あるいは特性マ ップ外部にあるアクチュエータないし内燃機関固有の所定の点を中心に回動させ かつ回動点が長期間の適応により適合可能であるように行なわれることを特徴と する内燃機関の運転変数を開ループ及び／あるいは閉ループ制御する方法。 １６）勾配適応によって適合された基準点に基づいて他の駆動点において回動点 と勾配が変化され、基準点並びに駆動点が特性曲線上に来るようにされることを 特徴とする請求の範囲第１５項に記載の方法。 １７）回動点の適応は、勾配適応が所定の時間前に成功しておりかつ実際の空気 量ないし空気重量が基準点の空気量ないし空気重量より大きいときに、アイドリ ング状態の発生後の所定の期間においてのみ行なわれることを特徴とする請求の 範囲第１５項あるいは第１６項に記載の方法。 １８）回動点適応を実施する条件と駆動点において実際の負荷信号値と所定の負 荷信号値との偏差が存在する場合に、回動点を表す値が偏差を増大させる方向に 変化され、続いて勾配適応が行なわれることを特徴とする請求の範囲第１５項、 第１６項あるいは第１７項に記載の方法。 １９）運転変数を間接あるいは直接的に調節しかつ開ループ及び／あるいは閉ル ープ制御によって駆動される電気的に操作可能なアクチュエータであって、駆動 量と運転変数あるいはこの運転変数を調節する量の関係を特性曲線あるいは特性 マップの形で定めるアクチュエータのような、入力量と出力量の関係を特性曲線 あるいは特性マップの形で定める伝達要素と、特性曲線あるいは特性マップを適 応により変化する運転状態に適合させることによって開ループ及び／あるいは閉 ループ制御を変化する運転状態に適合させる適応ユニットとを備えた内燃機関の 運転変数を開ループ及び／あるいは閉ループ制御する装置において、 特性曲線あるいは特性マップの少なくとも１つの領域を特性曲線外部にあるアク チュエータないし内燃機関固有の所定の点を中心に回動させかっこの点を長期間 の適応により適合させるように適応を行なう手段が設けられることを特徴とする 内燃機関の運転変数を開ループ及び／あるいは閉ループ制御する装置。