JPH09505867A - 高さ適合付負荷検出用装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 高さ依存主負荷信号及び高さに依存しない副負荷信号に基づいて負荷が検出される、高さ適合を用いた負荷検出用装置が記載されている。所定の走行状態の場合、主負荷信号と副負荷信号との比較により高さ偏差が検出される。比較結果は、適合ファクタの形成のために、積分器内で可変時定数を用いて積分され、この適合ファクタを用いて副負荷信号が補正される。積分器の時定数は、高さ適合が最大可能高さ誤差に依存して行われるように変えられる。

Description

【発明の詳細な説明】 高さ適合付負荷検出用装置 従来技術 本発明は、請求範囲１項の上位概念による高さ適合付負荷検出用装置に基づく 。 内燃機関の負荷の検出のため、通常、熱線空気量測定器又は熱フィルム空気量 測定器を用いて吸入空気量が検出される。 所定の作動領域内では、内燃機関の場合、吸入空気の脈動が発生し、この脈動 により、空気量測定器により供給される測定値に誤差が生じることがある。これ は、例えば、全負荷近傍領域内で逆流が生じたり、空気量測定器が流動方向を識 別できなかったり、流れから外れた空気を間違って吸入空気として検出したりし た場合である。 逆流の発生中でも、信頼性の高い負荷検出が可能であるためには、例えば、内 燃機関の回転数及び絞り弁角度に基づいて、第２の負荷信号、いわゆる副次的負 荷信号を検出することもできる。制御装置によって、逆流が発生し得る作動状態 であることが検出された場合、内燃機関の制御のために、主負荷信号でなくて、 副次的負荷信号が利用される。しかし、副次的負荷信号は、高さ適合する必要が ある。と言うのは、副次的 負荷信号は、主負荷信号とは異なって、吸入空気の濃度に依存せず、従って、高 さにも依存しないからである。 副次的負荷信号の、その様な高さ適合が行われない場合には、内燃機関乃至内 燃機関により駆動される車両が、標準高さに相応しない高さになると直ぐに、主 負荷信号と副次的負荷信号との切り換えの際、負荷が飛躍的に変化してしまう。 現在使用されているシステムの場合、逆流領域内で、主負荷信号が、回転数依 存特性曲線を介して制限されており、この制限の際、高さ補正もされている。 例えば、ドイツ連邦共和国特許公開第322281号公報又はドイツ連邦共和国特許 公開第4336813号公報に記載されている内燃機関の負荷検出用の装置の場合、副 次的負荷信号に対して高さ適合を行うことが提案されており、その際、主負荷信 号と副次的負荷信号との差が、確実に逆流が生じることがない駆動条件下で形成 され、高さ乃至濃度に依存せざるを得ない、この差に基づいて高さ適合が行われ る。そのために、ドイツ連邦共和国特許公開第4322281号公報に記載されている ように、フィルタリングされた副次的負荷信号が同様にフィルタリングされた主 負荷信号から減算され、この差から、濃度の変化の程度を示す適合値が形成され る。それから、比較結果が、所定の駆動条件下で、積分器に送られて、この積分 器で積分される。 この積分器は、二つの異なった時定数で作動する。適合が可能な、従って、高 さファクタの学習が可能な特性曲線領域内では、この学習過程は、主として、積 分器の比較的緩慢な時定数で行われる。十分高い学習速度と信号安定度との妥協 点が求められる。しかし、適合領域から外れた場合には、高さが学習されずに、 比較的大きな、高さの差がある状態に戻されてしまうことがあるという危険性が ある。新たな学習駆動の際、即ち、適合領域内に再度入る場合に、比較的速い学 習を可能にするためには、短時間、積分器の高速適合時定数に切り換えられる。 両時定数間の切り換え基準は、例えば、走行のエンジンブレーキ期間の長さに亙 って制御される。新たな学習後、速い時定数が、適用可能な時間の間許容され、 続いて、再び緩慢な時定数に切り換えて戻される。 この様な、ドイツ連邦共和国特許公開第4322281号から公知の、適合のための 、二つの固定積分時定数間の切り換えは、場合によっては不利になることがある 。更に、公知のシステムは、学習された高さが依然として本当に実際の高さに相 当しているのかどうかチェックされないという欠点がある。 本発明の効果 それに対して、請求範囲１の各要件を有する本発明の装置は、実際の状況に比 較的最適に適合できるという利点を有している。積分器に可変時定数を導入する ことによって、起こり得る最大の高さ誤差に依存して高さ適合を行うことができ 、この様にすることによって、実際の高さと推定された高さとの間に大きな偏差 があっても、非常に高速に適合することができるようになる。それと同時に、精 度乃至高さファクタの起こり得る最大誤差に関して指示することができ、有利な 構成で、学習された高さが依然として本当に実際の高さに相当しているのかどう か検出することもできる。 本発明による装置のその他の効果は、従属請求項に記載した手段によって得ら れる。その際、特に有利には、時定数は、予め設定し得るランプ（傾斜）を介し て連続的に比較的速い限界値の方向に変えることができる。 図面 本発明の一実施例について、図を用いて、以下、詳細に説明する。その際、図 １に詳細に示されているのは、絞り弁の高さ適合用のファクタをどの様にして求 めるのかについてであり、その際、更に、誤差検出が行われる。図２には、高さ 適合を行うのに、どの様な条件が満たされる必要があるのかについて示されてい る。図３には、有効な高さ適合を行うのに、どの様な条件が実現されるのかにつ いて示されており、図４には、積分係数の、時間に関する経過特性、並びに、高 さ適合用の切換条件の、同様に時間に関する経過特性が示されている。 実施例の説明 図１には、フィルタリングされた主負荷信号tlf及びフィルタリングされた副 負荷信号tlwkfから、適合ファクタfdkha乃至制限された適合ファクタfdkhabが形 成される仕方について示す流れ図が示されている。フィルタリングされた主負荷 信号は、内燃機関の吸い込み管内に流入した空気を測定する空気量測定器１０を 用いて検出される。空気量測定器１０の出力信号は、前処理回路１１で更に処理 され、特に、フィルタリングされる。 副負荷信号は、内燃機関の絞り弁の位置並びに回転数に基づいて形成される。 絞り弁の位置は、センサ１２を用いて検出され、回転数は、回転数センサ１３を 用いて検出され、各信号の前処理並びに負荷信号への結合は、回路装置１４を用 いて行われ、回路装置１４では、副負荷信号のフィルタリングも行われる。 フィルタリングされた主負荷信号tlf並びにフィルタリングされた副負荷信号t lwkfから、ブロック１５で差が形成され、この差は、ブロック１６を介して積分 器１７に供給され、その際、この供給は、高さ適合の実行のための条件Bhaが満 たされた場合に限って行われる。この条件Bhaは、図２に詳細に定義されている 。 高さ適合のための条件が満たされない場合、ブロック１５で形成された差は送 られず、その動作は、ブロック１６での切換によって行われる。その際、積分器 １７には、高さ適合のためのΔ‐ファクタDFDKHAが供給されるか、又は、ゼロに 切り換えられ、その際、切換の条件は、ブロック１８に設定され、つまり、エン ジンブレーキ遮断Bsaの検出の場合、且つ、絞り弁‐高さ適合用のファクタfdkha ＜１という条件下では、ゼロに切り換えられるようにされている。 積分器１７の時定数zintは、以下説明する関数で適切に変えられる。即ち、エ ンジンブレーキ遮断Bsaの条件が検出され、且つ、絞り弁‐高さ適合用のファク タfdkha＜１であって、ブロック１９を介してファクタ１が積分器１７に供給さ れる場合、時定数zintは１が乗算され、乃至、変えられない。それに対して、エ ンジンブレーキ遮断が検出されないか、又は、ファクタがfdkha＜１でない場合 、ブロック１９は切り換えられ、積分器１７に、絞り弁高さ適合用の時定数zdkh axが供給される。この絞り弁高さ適合用の時定数は、正の方向で作用する Δ‐ 時定数(DZDKHAP)又は負の方向で作用するΔ‐時定数(DZDKHAN)から形成される。 どちらのΔ‐時定数が送られるのかは、ブロック２０で、高さ適合用の条件が満 たされるか満たされないかに依存する。高さ適合用の条件が満たされる場合、正 のΔ‐時定数が別の積分器２１に供給される。ブロック２２では、ブロック２１ での積分結果に基づいて、高さ適合用の時定数が、緩慢な高さ適合用の値ZDKHA 乃至迅速な高さ適合用の値ZDKHASに限定される。ブロック２２の出力 側には、既述の、絞り弁‐高さ適合用の可変時定数zdkhaxが出力される。 積分器１７の出力側には、ファクタfdkhaが形成され、このファクタは、絞り 弁適合用のファクタとして使用される。積分器１７の出力信号から、ブロック２ ３で、下側の限界値FDKHAU並びに上側の限界値FDKHAOに限定することによって、 高さ適合用の限定されたファクタfdkhabが得られる。下側の値は、高さ適合のた めのファクタ用の下側の限界値を示し、上側の値は、高さ適合のファクタ用の上 側の限界値を示す。 ブロック２４では、絞り弁‐高さ適合用のファクタfdkhaが、高さ適合FDDKHO のファクタ用の上側のプラウシビリティ限界値よりも大きいかどうか検査され、 高さ適合FDDKHAUのファクタ用の下側のプラウシビリティ限界値よりも小さいか どうか検査される。このプラウシビリティ限界値は、通常のように、制御装置の メモリ内に記憶されている固定値である。 ブロック２４で検査された条件が満たされた場合、OR段２５の出力側において 、条件Bplausが満たされており、そのことは、絞り弁‐高さ適合のためのファク タ用の非プラウシブル値で識別される。 この条件は、R‐S‐リップフロップ２６のセット入力側SEに供給され、その出 力側には、負荷検出用の誤差信号Eleが送出される。このフリップ‐フロップ２ ６のリセット入力側Rには、ブロック２７で否定された、 OR段２５の出力信号が供給される。ブロック２７の出力側からは、正常‐報知終 了の診断関数の条件が、送出される。 条件Bha(その条件が満たされた場合に、高さ適合が行われる)は、図２に示さ れた様にして求められる。その際、無負荷での絞り弁角度wdkblが、ブロック２ ８で、副負荷適合WKWAUNの場合の絞り弁角度の下側の限界値よりも大きいかどう か検査される。更に、ブロック２８で、無負荷での絞り弁角度wdkblが、副負荷 適合WKWANの場合の絞り弁角度の上側の限界値よりも小さいかどうか検査される 。 これら両検査の各結果は、それぞれ、AND‐ゲート２９の一入力側に供給され 、AND‐ゲート２９には、更に主負荷センサElmの誤差に関する情報、絞り弁ポテ ンシオメータEdkの誤差に関する情報、及びスタート条件Bstが供給されている。 ターボチャージャを有している内燃機関の場合、各条件、即ち、チャージ圧力 制御での能動的なBldr並びにチャージ圧力制御での制御されたBldsから、AND‐ 段３０において、別の信号が形成され、この信号は、同様にAND‐段２９に供給 される。Elm、Edk、Bstに関する情報並びにAND‐段３０の出力信号は、それらが 後続処理される前に否定される。 AND‐段２９に供給される全ての条件が満たされた場合だけ、AND‐段２９の出 力側に、高さ適合Bhaの実行用 の条件が形成される。ターボチャージャのない内燃機関の場合には、Bhaは、当 然、ターボ特有の条件なしに満たされる。 ブロック３１では、AND‐段２９の出力信号から、更に時間診断が実行される 。その際、そのAND‐段２９の出力信号は、主負荷信号と副負荷信号との比較の 際の誤差の検出用の時間診断としての値TDTLTLWと比較される。TDTLTLWは、診断 用の緩衝(Entprell)時間として作用する。 この時間診断の出力は、フリップ‐フロップ３２のセット入力側に供給される 。このフリップ‐フロップのリセット入力側には、初期化条件を示す切換条件Bi niが供給される。フリップ‐フロップ３２の出力側には、一走行周期内で一回、 適合が行われたということを示す信号Zleが送出される。 図３には、高さ適合が有効であるという条件Bhagの形成の仕方を示す流れ図が 示されている。そのために、高さ適合Bhaの実行用の条件がAND‐段３３に供給さ れている。このAND‐段３３には、更に、絞り弁‐高さ適合zdkhaxの時定数から 形成された値ZDKHA、並びに、負荷検出には欠陥がない(Eleの否定)ということを 示す信号Eleが供給されている。 もう一つのAND‐段３４には、車両速度vfzが限界値VHAよりも大きいかどうか の情報が供給される。更に、高さ適合の実行用の条件が満たされていない(Bhaの 否 定)かどうかの情報、並びに、絞り弁適合用の時定数ｚdkhaxが、エンジンブレー キZDKHAS検出後の迅速な高さ適合用の時定数と同じかどうかの別の情報が供給さ れる。 三つの条件が充足された場合、相応の信号がOR‐段３４に供給され、OR‐段３ ４には、更に、空気量測定器の誤差検出に関する情報も供給される。 有効な高さ適合Bhagが行われるための条件があるかどうかは、フリップ‐フロ ップ３５の出力側で分かる。このフリップ‐フロップ３５には、一方では、AND ‐段３１の出力信号が供給され、他方では、OR‐段３４の出力信号が供給されて いる。その際、フリップ‐フロップのセットは、AND‐段３１の出力側に正の信 号が送出された場合に行われ、リセットは、OR-段３４の出力側に正のパルスが 送出された場合に行われる。 図１〜３に示した流れ図を用いて、最適化された高さ適合を行うことができ、 それと同時に、学習されたファクタの有効性についての表示が可能であり、誤差 を検出することができる。絞り弁‐高さ適合fdkha用の最終的に形成されたファ クタは、副負荷信号ｔlｗを高さに適合させるのに使用される。適合は、空気量 測定器の誤差がなくて、絞り弁センサの誤差が検出されない場合、及び、無負荷 運転に関する絞り弁角度wdkblが所定の限界値間に位置している場合に限って行 われる。ターボエンジンの場合、更に、チャージ圧力制御の領 域も取り出される。 適合は、フィルタリングされた負荷信号tlfと補正されてフィルタリングされ た副負荷信号tlwkfとの差の積分によって行われる。図１に記載した方法を用い て、積分器の時定数zdkhaxを最適に変えることが出来るようになる。時定数を変 える仕方は、例えば、図４から分かる。時定数用の初期化値は、標準値ZDKHAで ある。この値は、緩慢な高さ適合用の時定数である。切換条件Bhaが充足されな いので、高さ適合を行うことが出来ない場合には、時定数zdkhaxは、ゆっくりと 、例えば、速度DZDKHAPで、大きくされる。従って、直ぐ次ぎの適合を比較的速 く適合することができるようになる。それにより、適合出来ずに集積された誤差 を出来る限り速く補償することができる。 適合が行われると、つまり、条件Bhaが満たされると、時定数zdkhaxは、再び 急速に、例えば、速度DZDKHANで小さくされる。と言うのは、集積された誤差の 補償後は、通常の、つまり、緩慢な、高さ適合ZDKHA用の時定数で適合されるべ きであるからである。こうすることによって、両負荷信号間、つまり、主負荷信 号と副負荷信号との間の短時間の差異(動的な場合には典型的であり得る様に)に よって、高さファクタfdkhaがずれることがないようにすることができる。 エンジンブレーキ作動中、検出された高さで、つまり、絞り弁角度適合用の適 合ファクタがfdkha＜１であ る場合、適合ファクタは、速度DFDKHAで上昇する。こうすることによって、長い 山岳走行でのエンジンブレーキ中、つまり、適合が可能でない間、高さファクタ は、比較的小さな高さ方向に補正されるようにすることができる。この場合には 、粗な評価でしかあり得ないので、値DFDKHAを、極めて小さな勾配の山岳走行( 丁度SAに到着して、適合が妨げられる)の場合に、高さファクタの正確な適合が 行われるように調整することは有意義である。 無限定のファクタを付加的に限界値検出することは、負荷信号‐副負荷信号‐ 適合のプラウシビリティ検査のために使用される。下側限界値FDDKHAUの下回り 、乃至、上側限界値FDDKHAOの上回りの場合、適合での誤差について検出され、 それから、負荷検出中の条件Ele誤差が充足される。その原因は、ホットフィル ム空気量測定器の誤差のある主負荷信号tlf又は誤差のある副負荷信号tlwkfであ ることがあり、例えば、絞り弁ポテンシオメータ又はバイパス調整器が故障して いる場合である。 内燃機関の制御装置で高さ適合を実行する方法は、結局のところ、積分器に対 して適用し得る二つの時定数を用いて作動し、この積分器で、主負荷信号と副負 荷信号との偏差は、可能な適合の際に適合される。これらの時定数は、上方及び 下方に制限されており、実際に有効な時定数用の限界値は、制御装置のメモリ内 に記憶されている。 適合領域内での長い走行時間後は、この方法は、緩慢な時定数で作動する。適 合領域を外れた場合には、予め設定可能なランプを介して、連続的に、時定数が 比較的速い限界値の方に調整される。従って、適合領域外で長くなればなる程、 時定数は速くなる。 制御装置によって、適合領域内に再び入ったことが検出されると、積分器用の 時定数は、再び適用可能な別のランプを介して緩慢な時定数の方向に調整される 。このランプは、明らかに急速な時定数の方向よりも急速に加えられる。時定数 の可能な時間経過特性については、図４に示されている。 時定数の、このような調整によって、時定数は、内燃機関が適合領域外の状態 である時間に依存する。適合領域外の比較的大きな時間成分によって、相応の走 行プロフィルの場合、比較的大きな高さの差(それと結合した比較的大きな高さ の誤差を生じる)を戻すことができるようになる。この高さ誤差は、依然として 補正されない。と言うのは、適合領域が予め設定されていないからである。その ために、適合が可能であると即座に急速な適合を行う必要がある。その際、新た な適合では、比較的速い時定数によって、直ぐに新たな高さの所望の速い学習が 行われる。 制御装置によって、適合領域を外れたことが検出されると、最後に学習された 、高さファクタ用の値が記 憶され、副負荷信号の後続の補正のために使用される。適合領域外の長い走行時 間の場合、相応の走行プロフィルで、つまり、道路の相応の長い上り下りで、高 さの差が元に戻され、その差は、学習されない。その際、正しい高さ情報を指示 する関数の場合、誤差関数になってしまうことがある。と言うのは、関数経過の 際に算出された高さファクタは、実際の高さに相応しないからである。この理由 から、付加的に、プラウシビリティフラグが挿入される。つまり、学習され、記 憶された高さファクタが依然として正しいかどうか、指示される。内燃機関が、 長時間、適合領域外である場合、指示(FLAG)がリセットされる。内燃機関が適合 領域外である時間の尺度として、各時定数用の各限界値を持った、実際に妥当な 各時定数間の比較を行なうことができる。 この指示は、通常の様に、緩慢な時定数が使用された場合にセットされる。こ れは、実際の高さが正しく学習された場合である。更に、内燃機関が適合領域内 にあり、負荷検出の際誤差が発生していないという前提である。適合領域から外 れた場合、指示(FLAG)は、時定数が、その急速な限界値に変えられる迄、セット され続ける。この時点は、その際、最大の可能な誤差が、許容し得ない作動状態 を惹き起こさないように選定される。 検出された無負荷の場合、乃至、小さな走行速度の 場合に、適合領域を外れたならば、FLAGがセットされる。と言うのは、この場合 には、高さを変えることは予期し得ないからである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ギュンター ヘーリング ドイツ連邦共和国 71254 ディッツィン ゲン ディッツェンブルナー シュトラー セ 102

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．第１の負荷センサ及びその他のセンサ手段、評価装置を備えた、高さ適合付 負荷検出用装置であって、前記第１のセンサは、高さ依存主負荷信号を送出し、 前記センサ手段の出力信号から、高さに依存しない副負荷信号が形成され、前記 負荷検出装置は、予め設定できる条件下で、前記主負荷信号及び副負荷信号を相 互に比較するようにした装置において、比較結果は、積分器内で可変時定数を用 いて積分され、得られた積分値に基づいて高さ適合が行われるようにしたことを 特徴とする負荷検出装置。 ２．評価装置は、内燃機関の制御装置であり、第１のセンサは、空気量測定器で あり、その他のセンサ手段は、少なくとも一つの回転数センサ及び絞り弁センサ を有している請求項１記載の装置。 ３．積分器の時定数は、適合領域を外れた場合、予め設定できるランプを介して 連続的に比較的速い限界値の方向に調整される請求項１記載の装置。 ４．適合領域内に再び入った場合、時定数は、第２の調整可能なランプを介して 緩慢な時定数の方に調整される先行の各請求項の１記載の装置。 ５．第２のランプは、明らかに第１のランプよりも速い請求項４記載の装置。 ６．積分器の時定数は、適合が実行されない時間に依 存して調整される請求項３〜５迄の何れか１記載の装置。 ７．適合領域を外れた場合、最後に学習された値が記憶され、後続の評価のため に使用される先行各請求項の何れか１記載の装置。 ８．プラウシビリティ検査が実行され、殊に、主負荷信号と副負荷信号との比較 が行われて、偏差が大きすぎる場合に誤差指示が行われる先行各請求項の何れか １記載の装置。 ９．積分器の出力信号は、プラウシビリティについて検査され、この信号が所定 の領域内にない場合に誤差が検出される先行各請求項の何れか１記載の装置。 10．積分器の出力信号は、直接又は適切な制限に応じて適合ファクタとして使用 される先行各請求項の何れか１記載の装置。 11．適合ファクタ(fdkha)は、絞り弁-高さ適合及び排気ガス帰還率の適合のため に使用される請求項１０記載の装置。