JPH07259584A - 内燃機関の出力制御方法および装置 - Google Patents

内燃機関の出力制御方法および装置

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JPH07259584A
JPH07259584A JP7022701A JP2270195A JPH07259584A JP H07259584 A JPH07259584 A JP H07259584A JP 7022701 A JP7022701 A JP 7022701A JP 2270195 A JP2270195 A JP 2270195A JP H07259584 A JPH07259584 A JP H07259584A
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 運転状態に適合した内燃機関での空気／燃料
比を達成し得る内燃機関の出力制御方法および装置を提
供する。 【構成】 出力調節要素または機関への供給空気はドラ
イバの命令に従って調節される。機関が低温のときおよ
び／または周囲空気が低温のときにドライバの命令の急
激な変化に対する混合物の適合を改善するために、給気
の変化率または出力調節要素の位置の変化率を制限す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は車両の内燃機関の制御方
法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の出力制御方法および装置が英
国特許第１６０３９２１号に開示されている。この特許
においては、ドライバ命令に従って機関の出力を制御す
るために内燃機関の吸気系統内の絞りフラップが位置制
御回路により調節される。加速ペダルおよび絞りフラッ
プの変位の時間応答を混合物の形成および混合物の搬送
の動的状態に適合させるために、絞りフラップの変化率
が機関のｒｐｍに従って制限される。この手段を用い
て、過渡範囲における有害物質の発生が低減される。
【０００３】触媒コンバータの最適変換率は空気／燃料
比のきわめて狭い範囲内にある。機関の定常状態または
準定常状態の運転状態に対しては、この範囲ができるだ
け維持されるように排気ガス制御が行われる。もしドラ
イバが急激に加速ペダルを作動した場合、機関に供給さ
れる空気量または空気質量は急激に増大する。シリンダ
に対する燃料の計量は既にすんでいるが吸気動作がまだ
終了していない時間間隔内において空気量または空気質
量の増大が低下した場合、シリンダにはきわめて希薄な
混合物が供給されることになる。もし混合物がまだ点火
可能な場合、これにより酸化窒素の発生が増大する。も
し混合物がもはや点火できない場合、炭化水素の発生が
増大する。
【０００４】さらに、加速ペダルを作動しても直接自動
車がもはや加速しなかったりまた加速ペダルを作動して
も直接機関のｒｐｍがもはや増大しなかったりする状態
であるいわゆる加速時のギャップが発生する。もしドラ
イバが急激に加速ペダルを解放した場合、既に注入され
た燃料が入り込んだシリンダには既に注入された燃料の
量に比較してきわめて少ない空気量が供給されるという
状態が発生することがある。この結果きわめて濃い混合
物が形成され、これが一酸化炭素および炭化水素の発生
を増大させることになる。
【０００５】さらに、燃料混合物のシリンダへの搬送に
おける不正確さのために絞りフラップの急激な変化が発
生したとき、個々のシリンダに供給される空気量を正確
に計算することはむずかしい。このように、必要な燃料
の量の計算はある程度不正確となる。時定数のために、
この不正確さは排気ガス制御装置によっては補償するこ
とはできない。加速ペダルの急激な作動が平滑にされた
のちに初めて絞りフラップに伝達されるようにドライバ
命令がフィルタリングされたときに、ドライバ命令に従
った絞りフラップの電気的制御によりこの点が改良され
る。この方法を用いて、シリンダに供給される空気量の
変化率が制限される。このように、空気と燃料との間の
量の不整合を低減することができる。
【０００６】従来技術において、絞りフラップの変化速
度は一般に機関のｒｐｍに従って制限されている。絞り
フラップの変位速度のこのような制限は、上記の不整合
がきわめてしばしば発生する運転状態とは独立に作動す
る。このような作動条件はとくに機関のウォームアップ
時でありまた周囲温度がより低温のときである。したが
って、ｒｐｍに基づく制限の欠点は、排気ガスの問題と
は切り離しても加速ペダルの作動に対し遅れて初めて反
応し、したがって駆動性能が低下されることである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記の観点から、車両
の運転性能を低下することなく有害物質の発生を低減す
るために、出力決定操作要素の変位速度を制限する手段
を提供することが本発明の目的である。
【０００８】本発明の他の目的は、有害物質の排出の増
大が予想される運転状態においてのみ有害物質の発生を
低減させる手段を提供することである。
【０００９】本発明の他の目的は、既存の排ガス成分抑
制装置とは独立に有害物質の発生を低減させる手段を提
供することである。
【００１０】本発明の他の目的は、低温の機関に対しお
よび／または低温の周囲条件において有害物質の発生を
低減させる手段を提供することである。
【００１１】本発明のさらに他の目的は、機関への供給
空気量を変えることにより有害物質の発生を低減させる
手段を提供することである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】車両の内燃機関には、ド
ライバの命令に従って内燃機関に供給される空気量を調
節するために電気的に操作可能な内燃機関の出力調節要
素が設けられている。過渡運転フェーズの間に有害物質
の発生の増加が予想される運転状態において、運転変数
が検出される。検出された運転変数に従って、出力調節
要素を制御する変化率が制限される。変化率は、期間温
度、吸気温度、および／または機関のスタートからの経
過時間に従って制限される。
【００１３】
【実施例】ここで、本発明を図面により説明しよう。
【００１４】図１において、符号１０は内燃機関（図示
されていない）のための制御装置を示す。制御装置１０
は出力ライン１２を介して出力調節ユニット１４を駆動
する。出力調節ユニット１４は電気作動モータ１６、機
械式接続部１８、および機関の吸気装置２２内に装着さ
れた絞りフラップ２０を含む。作動モータおよび絞りフ
ラップは機械式接続部１８を介して相互に接続されてい
る。さらに、位置変換器２４が設けられ、位置変換器２
４はライン２６を介して制御装置１０に連絡している。
【００１５】加速ペダル２８はドライバにより作動され
かつ加速ペダル２８に他の位置変換器３０が設けられて
いる。ライン３２は位置変換器３０を制御装置１０に接
続し、またライン３２は制御装置内で第１の計算ユニッ
ト３４に連絡している。好ましい実施態様においては、
計算ユニット３４が特性領域を規定している。変速機位
置を検出するための測定装置３８がライン３６（破線で
示されている）を介してユニット３４に接続され、また
機関のｒｐｍを検出するための測定装置４２がライン４
０（同様に破線で示されている）を介して計算ユニット
３４に接続されている。ユニット３４の出力ライン４４
はフィルタ要素４６に連絡し、フィルタ要素４６は第２
の計算ユニット（特性領域）５０に連絡する出力ライン
４８を有している。第３の計算ユニット５４からのライ
ン５２はフィルタ要素４６に接続され、一方測定装置４
２からのライン５６は第２の計算ユニット５０に接続さ
れている。ユニット５０の出力ライン５８は比較ユニッ
ト６０に連絡し、比較ユニット６０はライン２６をも受
けている。比較ユニット６０の出力ライン６２は制御ユ
ニット６４に連絡し、また制御ユニット６４の出力ライ
ン６６は出力段６８を介して制御装置１０の出力ライン
１２に連絡している。ライン７０はライン３２から微分
要素７２を介して第３の計算ユニット５４に連絡してい
る。好ましい実施態様においては、機関温度を検出する
ための測定装置７６からのライン７４、吸気温度を検出
するための測定装置８０からのライン７８およびカウン
タ８２からのライン８４もまた計算ユニット５４に接続
されている。点火スイッチ９２からのライン９０がカウ
ンタ８２に接続されている。
【００１６】ドライバは加速ペダル２８の位置を介して
命令を送る。この命令は、第１の計算ユニット（特性領
域）３４において変速機位置および機関ｒｐｍに基づき
必要とされる、空気量の希望値に変換される。空気量の
希望値はライン４４、フィルタ要素４６およびライン４
８を介して特性領域５０に伝達される。そこで、空気量
の希望値は機関のｒｐｍを考慮して絞りフラップ２０の
ための位置の希望値に変換される。この位置の希望値が
比較ユニット６０内で絞りフラップの位置の実際値と論
理比較されかつその差（制御偏差）がライン６２を介し
て制御ユニット６４に供給される。制御ユニット６４は
実際値を希望値に近づける方向に絞りフラップを調節す
るための駆動信号の量を決定する。制御ユニット６４に
おけるこの決定は、たとえば比例、積分および／または
微分応答を有するコントローラを利用した所定の制御方
法に従って行われる。この駆動信号はライン６６、出力
段６８および出力ライン１２を介して出力調節ユニット
１４に出力され、この出力調節ユニット１４において駆
動信号は電気作動モータ１６に出力され、電気作動モー
タ１６は実際値を希望値に近づける方向に絞りフラップ
２０を変位させる。
【００１７】過渡運転以外（ドライバが加速ペダルを作
動しないかまたは加速ペダルをきわめてゆっくり作動し
たとき）では、フィルタ要素４６はフィルタリング作用
を全く示さないかまたはきわめて僅かに示すにすぎな
い。フィルタリング作用は、加速ペダルの位置変化が所
定の限界値より大きい（すなわち加速ペダルの作動が急
激に行われたとき）過渡状態において増幅される。この
運転状態において空気量の変化率を制限するために、計
算ユニット５４が設けられている。計算ユニット５４
は、ライン７４を介して機関温度のための信号を受け取
り、またライン７８を介して吸気温度のための信号を受
け取る。計算ユニット５４はさらに、ライン８４を介し
て機関のスタートからの経過時間のための信号を受け取
りまたライン７０を介して加速ペダルの位置の時間変化
のための信号を受け取る。計算ユニット５４はそれに供
給された信号を評価しかつそこからライン５２上に制御
信号を形成し、制御信号はフィルタ要素４６を作動し、
すなわち制御信号はフィルタの時定数を変化させる。
【００１８】好ましい実施態様においては、フィルタ要
素４６はある時定数を有する一次の低域フィルタであ
り、時定数は計算ユニット５４により変えることができ
る。フィルタ要素４６はアナログ式に構成してもよく、
または好ましい実施態様におけるように、コンピュータ
プログラムの一部としてディジタル式に構成してもよ
い。一次の低域フィルタとしての構成のほかに、フィル
タ要素４６を二次の低域フィルタとして構成したりまた
は当業者に既知の他のフィルタ構成を選択することもま
た有利である。
【００１９】計算ユニット５４はその入力信号に従って
フィルタ定数すなわち空気量の希望値または空気質量の
希望値の平滑化の程度を計算する。本発明により提供さ
れる方法は、機関が低温のときに混合物の適合を改善す
る。このために、フィルタ要素４６のフィルタ作用は機
関温度が低ければ低いほどおよび／または吸気温度が低
ければ低いほど大きくなる。さらにフィルタ作用は、機
関のスタート後の経過時間が大きければ大きいほど弱く
なる。車両の駆動性能に過大に影響を与えないために、
またとくに加速ペダルが急激に解放されたときにフィル
タリングの作用を有効にするために、微分要素７２にお
いて加速ペダルの位置が微分される。もし加速ペダルの
位置の時間変化が正である場合（すなわち加速ペダルが
作動された場合）、フィルタ作用は計算ユニット５４に
より調節されて加速ペダルの位置の負の時間変化（すな
わち加速ペダルが解放されたとき）に対してよりも弱く
される。加速ペダルの位置の微分は加速ペダルの位置の
連続する２つの測定値の比較により行われる。本発明の
好ましい実施態様における低域フィルタにおいては、フ
ィルタ定数が大きくなればなるほどフィルタ作用は大き
くなる。
【００２０】フィルタ定数の従属性の選択、したがって
運転変数の制限の程度は実験的に決定される。このとき
加速ペダルの作動に対する機関の適切な反応と有害物質
の発生の低減との間で妥協点が見出されなければならな
い。有害物質の発生は機関の反応を著しく遅くすること
なく顕著に低減できることがわかった。
【００２１】図示の実施態様は加速ペダルの位置信号ま
たは空気量の希望値の信号のフィルタリングを示してい
る。この実施態様のほかに、他の有利な実施態様は、空
気量の変化の時間微分が形成されること；微分値が計算
ユニット５４により測定値から計算された希望値と比較
されること；および空気量変化の実際値が空気量変化の
希望値に対応するように空気量の希望値が変化されるこ
と；において空気量の変化を制限することを提供してい
る。
【００２２】上記の好ましい実施態様においては、空気
量の希望値または空気質量の希望値の平滑化が提供され
ている。このほかに、また他の実施態様において、絞り
フラップ角のための希望値の調節速度（ライン５８）ま
たは出力調節ユニットのための作動変数（ライン６６ま
たは１２）がそれに応じて制限されるかまたはフィルタ
リングされる。
【００２３】図２は本発明の方法をコンピュータプログ
ラムにより実行するためのサブプログラムを示す。
【００２４】サブプログラムの開始後、第１のステップ
１００において加速ペダルの位置βが読み取られる。次
にステップ１０２において、実際の測定位置βに基づき
および前のプログラムランスルー（好ましくは直前のプ
ログラムランスルー）において検出された位置βに基づ
いて加速ペダル位置の時間微分が形成される。この微分
値がステップ１０４においてあらかじめ設定された位置
の限界値Ａと比較される。このとき値Ａは、Ａより低い
速度変化に対しては有害物質の発生に関してマイナスの
影響の心配がないように選択される。もし加速ペダルの
変化がこの値Ａを超えた場合、急速加速ペダル作動が存
在し、この作動が混合物の適合性に関して最初に記載し
た不都合を与えることになる。実際にこのケースが存在
した場合、ステップ１０６において、吸気温度ＴL、機
関温度Ｔmotおよび／または機関のスタートからの経過
時間ｔSが検出され、次の計算ステップ１０８におい
て、吸気温度、機関温度および／またはスタートからの
経過時間の関数としてフィルタ定数Ｆが決定される。そ
の後ステップ１１０において、実際に測定された加速ペ
ダル位置の値βに基づいて、またもし必要ならば追加の
運転パラメータに基づいて空気量の希望値Ｑdesが決定
される。その後および一次の低域フィルタ機能に従っ
て、空気量の希望値Ｑdesがステップ１０８において決
定されたフィルタ定数値でフィルタリングされる。機関
のｒｐｍを考慮して、フィルタリングされた空気量の希
望値Ｑdesから絞りフラップ角の希望値が形成される。
その後にサブプログラムが終了される。
【００２５】ステップ１０４においてもし加速ペダルの
位置の時間微分が限界値Ａより大きくないことが検出さ
れた場合、ステップ１１２において、加速ペダルの位置
の時間微分が限界値Ａの負の値より負の方向に小さいか
どうかに関してチェックがなされる。もしそのケースの
場合、ステップ１０６と同様にステップ１１４において
吸気温度、機関温度および／またはスタートからの経過
時間が検出され、そして次のステップ１１６において加
速ペダルが解放されたケースに対するこれらの運転変数
に基づいて特性領域からフィルタ定数Ｆが決定される。
次のステップ１１０において、決定されたＱdesの値が
一次の低域機能に対応する決定されたフィルタ定数Ｆで
フィルタリングされる。その後にサブプログラムが終了
される。
【００２６】ステップ１１２において急速な加速ペダル
の運動が閉じる方向に行われなかったことが検出された
場合、定常状態または準定常状態の運転条件が存在する
と仮定することができ、またステップ１１８において、
決定されたＱdesの値がフィルタリングされることなく
または僅かにフィルタリングされて直接出力され、これ
により絞りフラップを希望の角に形成することができ
る。ステップ１１８ののちにサブプログラムが終了され
また所定の時間後に再開される。
【００２７】定常状態または準定常状態の運転条件に対
してはフィルタリングが行われないところのステップ１
１８の実施態様のほかに、希望値の変動またはノイズを
抑制するために僅かなフィルタリングが行われてもよ
い。
【００２８】吸気温度、機関温度およびスタートからの
時間のすべての組合せを評価するほかに、他の有利な実
施態様においてこれらのパラメータのうちの２つのみま
たは１つのみが提供されてもよい。
【００２９】
【効果】本発明により提供される手順を用いて、ドライ
バによる急激な加速ペダル運動の間に混合物の不整合が
低減され、したがって有害物質の発生が低減される。
【００３０】加速ペダルが急激に作動されたときに発生
するきわめて希薄な混合物、したがって加速の中断すな
わちギャップの発生が回避され、また機関の駆動性能が
これにより改善される。
【００３１】本発明により提供される方法は、とくに機
関のウォームアップ時および／または周囲空気が低温の
ときに有効である。混合物の不整合に関する上記の効果
は、機関がその正常運転温度にまだ到達していないとき
に重要である。このような運転状態においては、注入さ
れた燃料の比較的大きな部分が燃焼されず、この注入燃
料は壁膜として吸気管内に堆積して貯蔵場所を形成す
る。とくに低温運転から高温運転への過渡段階における
機関および／または低温周囲空気における機関のような
低温の機関に対し、この種の不整合は本発明により提供
される方法により解決される。
【００３２】既存の排ガス抑制装置とは独立に排ガスの
発生が改善されることはとくに有利である。機関への供
給空気量の変化率を制限することにより、大きな時定数
を有する排ガス抑制装置の補助作用が有効になるという
ことがさらに達成される。
【００３３】加速ペダルを作動したときの自動車の動特
性は、機関への供給空気量の変化率すなわち絞りフラッ
プの運動の変化率を吸気温度、機関温度および／または
スタートからの経過時間に従って制限することによって
も著しく影響されない。他の有利な実施態様において
は、吸気温度、機関温度および機関のスタートからの経
過時間のすべての組合せ評価のほかに、これらの変数の
うちの２つのみまたは１つのみが評価されている。
【００３４】制限量が加速ペダルの作動方向に従って異
なるように選択されることはとくに有利である。これに
より、加速ペダルを解放するときの変化率の制限は加速
ペダルを作動するときよりも大きくなるように選択され
るので有利である。加速ペダルが解放されるとき、反応
の遅れは駆動性能に影響を与えない。さらに、とくに加
速ペダルが解放されるときに発生する炭化水素の発生は
大きな動的制限により低減される。加速ペダルが作動さ
れるときは動特性の制限が低減されて、機関の満足な応
答性能および自動車の満足な応答性能を得ることができ
る。
【００３５】絞りフラップの急激な開放に対する給気変
化率の制限は、注入パルスに対する追加でありまた注入
パルスとは独立した燃料の修正量が注入されたときに小
さくすることができることはとくに有利である。燃料の
この量は後注入として知られており、その理由はそれが
そのとき存在する条件による実際の運転変数に基づく実
際の注入パルスの後に形成されかつ特定のシリンダの吸
気の直前に注入されるからである。
【００３６】本発明の方法の好ましい実施態様は、空気
量の変化率を制限することを含む特定の利点を示してい
る。このようにして、絞りフラップの位置と空気量との
間の関係の非線形性が補償される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による方法が実現された内燃機関の出力
制御装置の全体ブロック線図である。
【図２】本発明による内燃機関の出力制御方法を示すフ
ローチャートである。
【符号の説明】
１０ 制御装置 １２、２６、３２、３６、４０、４４、４８、５２、５
６、５８、６２、６６、７０、７４、７８、８４、９０
ライン １４ 出力調節ユニット １６ 電気作動モータ １８ 機械式接続部 ２０ 絞りフラップ ２２ 吸気装置 ２４、３０ 位置変換器 ２８ 加速ペダル ３４ 第１の計算ユニット ３８ 測定装置（変速機位置） ４２ 測定装置（ｒｐｍ） ４６ フィルタ要素 ５０ 第２の計算ユニット ５４ 第３の計算ユニット ６０ 比較ユニット ６４ 制御ユニット ６８ 出力段 ７２ 微分要素 ７６ 測定装置（機関温度） ８０ 測定装置（吸気温度） ８２ カウンタ ９２ 点火スイッチ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 45/00 Ｂ

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ドライバの命令に従って内燃機関への供
    給空気に影響を与える電気的に調節可能な出力調節要素
    を備えた車両の内燃機関の出力制御方法であって、 過渡運転フェーズの間に有害物質の発生の増加が予想さ
    れる運転状態において運転変数を検出するステップと、 前記運転変数に従って前記出力調節要素を調節する変化
    率を制限するステップと、を含む内燃機関の出力制御方
    法。
  2. 【請求項２】 前記機関が低温のときおよび／または周
    囲空気が低温のときに前記変化率を制限するステップを
    さらに含む請求項１の出力制御方法。
  3. 【請求項３】 機関温度、吸気温度および／または機関
    のスタートからの経過時間に従って前記変化率を制限す
    るステップをさらに含む請求項１の出力制御方法。
  4. 【請求項４】 前記機関への供給空気量に対する希望値
    を決定するステップと、 前記希望値の変化率を制限するステップと、をさらに含
    む請求項１の出力制御方法。
  5. 【請求項５】 前記希望値を、前記運転変数に従って変
    化するフィルタ機能でフィルタリングするステップをさ
    らに含む請求項４の出力制御方法。
  6. 【請求項６】 前記フィルタ機能が一次の低域フィルタ
    である請求項５の出力制御方法。
  7. 【請求項７】 前記機関が絞りフラップを含み、 前記機関のｒｐｍを検出するステップと、 前記ｒｐｍを考慮して、空気量に対する前記希望値から
    前記絞りフラップの位置に対する希望値を決定するステ
    ップと、をさらに含む請求項５の出力制御方法。
  8. 【請求項８】 前記空気量に正の変化があるときに負の
    ジャンプがあるときよりフィルタ作用が小さい請求項５
    の出力制御方法。
  9. 【請求項９】 前記機関が加速ペダルを含み、 前記正の変化に対する前記フィルタ作用が、前記加速ペ
    ダルを作動しかつ前記変化率を制限することを特徴と
    し、また前記負のジャンプが、前記加速ペダルを解放す
    ることを特徴とする請求項８の出力制御方法。
  10. 【請求項１０】 電気的に操作可能な出力調節要素を有
    する内燃機関の出力制御装置であって、 前記出力調節要素の操作信号を発生するための制御装置
    と、 ドライバの命令を前記制御装置に入力するための手段
    と、 前記機関の運転変数を検出するための検出手段と、を含
    み、 前記制御装置が、過渡運転フェーズの間に有害物質の発
    生の増加が予想される運転状態において前記運転変数に
    従って前記出力調節要素の位置の変化率を制限するため
    の手段を含む内燃機関の出力制御装置。
  11. 【請求項１１】 内燃機関が加速ペダルと前記機関への
    供給空気に影響を与える出力制御要素とを有する、内燃
    機関の出力制御装置であって、 前記出力調節要素の操作信号を発生するための制御装置
    と、 ドライバの命令を前記制御装置に入力するための手段
    と、を含み、 前記制御装置が、 前記出力制御要素の位置の変化率を制限するための手段
    と、前記加速ペダルの低減作動により形成される前記ド
    ライバの命令の正の変化があるときに、前記加速ペダル
    の解放により形成される前記ドライバの命令の負の変化
    があるときよりも、前記制限をより小さくするための手
    段と、を含む内燃機関の出力制御装置。
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