JPH11148383A - 車両内燃機関の制御方法及び装置 - Google Patents

車両内燃機関の制御方法及び装置

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JPH11148383A
JPH11148383A JP10262757A JP26275798A JPH11148383A JP H11148383 A JPH11148383 A JP H11148383A JP 10262757 A JP10262757 A JP 10262757A JP 26275798 A JP26275798 A JP 26275798A JP H11148383 A JPH11148383 A JP H11148383A
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Abstract

(57)【要約】 【課題】 充填量制御を過給内燃機関の場合でも使用可
能にする措置を提供する。 【解決手段】 内燃機関のトルクに対する目標値が与え
られ、内燃機関への空気供給量及びローダ圧力を調節し
て充填量を制御することにより実際トルクを目標値に近
づけるようにこの目標値が設定され且つ充填量が最大許
容値に制限される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両内燃機関の制御
方法及び装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ドイツ特許公開第４２３９７１１号には
車両内燃機関の制御方法及び装置が記載されており、そ
こにおいては、ドライバ及び／又は他の開ループ及び閉
ループ制御装置から、内燃機関により発生すべきトルク
に対する目標値が供給される。この目標値は、そのとき
の作業点に対して適用される基本点火角の、内燃機関が
最高効率を有する最適点火角からの偏差を考慮して、設
定すべきシリンダ充填量（空気充填量）に対する目標値
に変換される。このとき、この充填目標値は、実際の機
関負荷、及び機関温度のような運転変数を考慮して、内
燃機関への空気供給量を調節する電気操作式絞り弁に対
する目標位置値に変換される。絞り弁の対応操作による
この目標値の設定により、充填量、従ってトルクが目標
値に近づけられる。更に、少なくともある運転状態にお
いて目標値を設定するために、点火角が調節され、及び
／又は所定数のシリンダが遮断され、即ちこれらのシリ
ンダへの燃料供給が遮断される。過給された内燃機関と
結合された手段は記載されていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような充填量制御
を過給された内燃機関の場合でも使用可能にする措置を
提供することが本発明の課題である。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記課題は、内燃機関の
トルクに対する目標値が与えられ、前記内燃機関への空
気供給量及び過給圧力を調節して充填量を制御すること
により実際トルクを目標値に近づけるようにこの目標値
が設定される車両内燃機関の制御方法において、 充填
量が最大許容値に制限されることを特徴とする本発明の
車両内燃機関の制御方法により解決される。
【０００５】上記課題はまた、内燃機関のトルクに対す
る目標値を求め、少なくとも空気供給量及び過給圧力を
調節して充填量を制御することにより実際トルクを目標
値に近づけるようにこの目標値を設定する制御ユニット
を備えた車両内燃機関の制御装置において、前記制御ユ
ニットが最大許容充填量を求め且つ充填量をこの最大値
に制限することを特徴とする本発明の車両内燃機関の制
御装置により解決される。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下に本発明を図面に示す実施形
態により詳細に説明する。
【０００７】図１にマイクロコンピュータ１０が示さ
れ、マイクロコンピュータ１０は電子式制御ユニット１
１の一部である。制御ユニット１１は、記号で示した出
力ライン１２、１４、１６及び１９を介して、内燃機関
への空気供給量（絞り弁１７）、燃料供給量（混合物組
成及び／又は遮断）、点火角及び過給圧力（過給機２
１）を制御する。更に、制御ユニット１１に入力ライン
１８、２０並びに２２ないし２４が供給され、有利な実
施形態においては、これらのラインはバス系統（例えば
ＣＡＮ）にまとめられている。この場合、入力ライン１
８は、少なくとも１つの他の制御ユニット２６、例えば
駆動滑り制御、機関牽引トルク制御、変速機制御等の制
御ユニットから制御ユニット１１に通じ、これらの制御
ユニットにより形成された、内燃機関から出力すべきト
ルクに対する目標トルクを伝送する。他の入力ライン２
０は、ドライバにより操作可能な操作要素２８、好まし
くは加速ペダルから制御ユニット１１に通じ、操作要素
の操作度βを伝送する。入力ライン２２ないし２４は、
機関回転速度、機関負荷（空気質量流量、空気容積流
量、絞り弁位置、吸気管圧力等）、機関温度、走行速
度、ノッキング信号、吸気温度、大気圧、過給圧力等の
ような内燃機関及び／又は車両の他の運転変数を測定す
るための測定装置３０ないし３２から制御ユニット１１
に通じている。好ましい実施形態においては、制御ユニ
ット１１は少なくとも１つのマイクロコンピュータ１０
を含み、マイクロコンピュータ１０内で以下に記載の解
決策を実現するプログラムが実行される。図１には、図
面を見やすくするために、本発明による解決策を行うた
めにマイクロコンピュータ内で実行されるこれらのプロ
グラムが概略系統図で示されている。
【０００８】第１のプログラム３４には、操作度β及び
少なくとも１つの制御ユニット２６からの目標トルク値
のほかに、機関回転速度、車両速度等のような他の運転
変数が供給される（供給ライン２２ａないし２４ａ参
照）。マイクロコンピュータのこのプログラムブロック
に付属するプログラムにおいて、加速ペダルの操作度β
から他の運転変数（少なくとも機関回転速度）を考慮し
てドライバにより与えられる目標トルク値が所定の特性
曲線群から求められる。更に、同様にトルクに対する目
標値を求める回転速度制限及び／又は走行速度制限のよ
うな機能が実行される。求められた目標トルク値又は供
給された目標トルク値から、最大値及び／又は最小値選
択により実際の目標トルク値が求められ、これがプログ
ラム３６に供給される。
【０００９】このプログラム３６に、点火角に関する基
本値ｚｗｂａｓｅ、混合物設定に関する基本値λｂａｓ
ｅ及び／又は遮断シリンダの数に関する基本値ｒｅｄｂ
ａｓｅが供給される。これらの値及びライン２２ｂない
し２４ｂを介して供給されるその他の運転変数の関数と
して、プログラム３４において得られた目標値ＭＩso ll
が燃料供給量、点火角に対する操作量に変換され、並び
に目標充填値を求めて内燃機関への空気供給量及び／又
は過給圧力に対する操作量に変換される。
【００１０】点火角、混合物組成及び遮断シリンダの数
に関する基本値は所定の特性曲線群３８において形成さ
れる。これらの値は、そのときの作業点における内燃機
関の所定の設定を示している。これらの値には駆動滑り
制御、制限機能等の外部係合は考慮されていない。従っ
て、基本値は、外部係合又は制限機能による係合が存在
することなく設定される値である。
【００１１】この場合、基本点火角は、機関回転速度及
びそのときの充填量に基づいて特性曲線群から決定され
る。同様に、混合物組成及び／又は個々のシリンダの遮
断に対する基本値がそれにより形成される特性曲線群又
は計算ステップが設けられている。例えば、定常運転状
態においては、燃料消費量及び／又は有害物質エミッシ
ョンを改善するために混合物組成が「リーン」の方向に
シフトされ、及び／又は特定の運転状態においては（例
えば定常部分負荷においては）全てのシリンダを燃焼さ
せなくてもよい。従って、対応するドライバの出力希望
があったときのみ全てのシリンダが投入され、一方定常
範囲又は低負荷範囲においては、内燃機関の所定数のシ
リンダのみが作動されるように設計してもよい。これら
の基本値は、目標トルク値から操作量を決定するために
プログラム３６により使用される。設定すべき燃料供給
量及び設定すべき点火角の計算例が冒頭記載の従来技術
から既知である。
【００１２】この計算には次式で表わされるトルクモデ
ルが基礎となっている。
【００１３】
【数１】 ＭＩ＝ＫＦｍｉｏｐｔ（Ｎｍｏｔ，ｒｌ）＊ｅｔａｚｗ（ΔＺＷ） ＊ｅｔａｌａｍ（λ）＊ｅｔａｒｅｄ（Ｘ） （１） ここで、ＭＩは内燃機関の指示トルク（高圧トルク）、
ＫＦｍｉｏｐｔは機関回転速度Ｎｍｏｔ及び実際充填量
ｒｌの関数としてのいわゆる最適トルク（最適点火角、
λ＝１及び全てのシリンダが燃焼されているときの高圧
トルク）、ｅｔａｚｗは点火角の最適点火角からの差の
関数としての点火角効率、ｅｔａｌａｍは排気ガス組成
の関数としてのλ効率（λ＝１に対しては１であ
る。）、及びｅｔａｒｅｄは燃焼されているシリンダに
よる効率（全てのシリンダが燃焼されているとき１であ
る。）である。基本値に基づく対応効率はｅｔａｚｗｂ
ａｓｅ、ｅｔａｌａｍｂａｓｅ及びｅｔａｒｅｄｂａｓ
ｅとして示される。
【００１４】その関数として内燃機関が制御される対応
目標値に対しては次式が適用される。
【００１５】
【数２】 ＭＩsoll＝ＫＦｍｉｏｐｔ（Ｎｍｏｔ，ｒｌsoll） ＊ｅｔａｚｗｓｏｌ＊ｅｔａｌａｍｓｏｌ ＊ｅｔａｒｅｄｓｏｌ （２） 本発明による目標充填値ｒｌsollの決定、従って目標ト
ルク値ＭＩsollからの内燃機関への空気供給量及び過給
圧力の設定が図２に示されている。
【００１６】図２は、そこで充填目標値が決定される図
１に示したプログラム３６の部分を詳細に示している。
この場合、プログラム３６に、目標トルク値ＭＩsoll、
点火角に対する基本値ｚｗｂａｓｅ、混合物組成に対す
る基本値λｂａｓｅ及び／又は遮断シリンダの数に対す
る基本値ｒｅｄｂａｓｅ、並びにその他の運転変数とし
て少なくとも機関回転速度Ｎｍｏｔが供給される。この
場合、基本値は特性曲線１００、１０２ないし１０４に
供給される。これらのいわゆる効率特性曲線は、これら
の基本値の最適値（最適点火角、量論混合物及び全ての
シリンダが燃焼）からの偏差をトルク補正値（効率）に
変換し、対応基本値においてはトルクが最適トルク（最
高効率）からこのトルク補正値（効率）だけ外れてい
る。この場合、これらの効率特性曲線は、個々の値及び
個々の内燃機関タイプに対して実験的に決定され、ない
しは計算されている。このように形成されたトルク補正
値ｅｔａｚｗｂａｓｅ、ｅｔａｌａｍｂａｓｅ及び／又
はｅｔａｒｅｄｂａｓｅは、相互に相前後して設けられ
た除算段１０６、１０８及び１１０において目標トルク
を充填目標値に変換するときに考慮される。従って、第
１の除算段１０６においては供給された目標トルクＭＩ
sollとトルク補正値ｅｔａｚｗｂａｓｅとの商が形成さ
れ、この商が除算段１０８においてトルク補正値ｅｔａ
ｌａｍｂａｓｅにより除算され、その結果が除算段１１
０において補正値ｅｔａｒｅｄｂａｓｅにより除算され
る。このように補正された目標トルクＭＩsollKは特性
曲線群１１２に供給される。この特性曲線群には更に少
なくとも機関回転速度Ｎｍｏｔが供給される。この特性
曲線群は逆関数特性曲線群であり、これを用いて機関回
転速度及び計算充填量から内燃機関の最適トルクが求め
られる。供給された値から特性曲線群により目標値ｒｌ
soll1が求められ、この目標値ｒｌsoll1は目標トルクか
ら導かれた目標充填量を示している。この目標充填量を
絞り弁により設定することにより内燃機関は目標トルク
ＭＩsollを発生する。
【００１７】目標充填値を決定するために使用される数
式は次のように表わされる。
【００１８】
【数３】 ｒｌsoll1＝ｆ-1［（ＭＩsoll／（ｅｔａｚｗｂａｓｅ ＊ｅｔａｌａｍｂａｓｅ＊ｅｔａｒｅｄｂａｓｅ）），Ｎｍｏｔ］ （３） 充填目標値ｒｌsoll1は最大及び最小制限段１１４に供
給される。この最大及び最小制限段１１４には更に、運
転状態に応じてそれぞれ異なる特性曲線１１６及び１１
８から、少なくとも機関回転速度の関数として決定され
た最小充填値ｒｌminが供給され、また最大充填値ｒｌ
maxが供給される。この場合、この最小充填値は、燃料
供給を遮断した惰行運転においては、できるだけ大きな
エンジンブレーキトルクを考慮して決定され、一方燃料
供給遮断のない正常運転においては、この最小充填値
は、低回転速度において内燃機関の運転を保持すること
を考慮して決定される。目標充填値ｒｌsoll1がこの値
より小さい場合、この最小値ｒｌminが目標充填値ｒｌ
sollとしてその先に供給される。目標充填値ｒｌsoll1
が最大値ｒｌmaxより大きい場合、この最大値ｒｌmaxが
目標充填値ｒｌsollとしてその先に供給される。
【００１９】この目標値ｒｌsollは、制御１２４の範囲
内で絞り弁に対する目標位置値及び目標過給圧力に変換
され、これらの値は、制御ユニットの出力ライン１２を
介して絞り弁の対応操作により及び操作ライン１９を介
して過給機（ここでは排気ガスゲート弁）の操作により
設定される。
【００２０】最大許容充填値ｒｌｍａｘは、例えば参照
番号１２０内の過給機制御の範囲内で計算される。簡単
な実施形態においては所定の固定値が与えられる。好ま
しい実施形態においては、種々の運転状態に適合させる
ための最大値は運転変数の関数である。好ましい実施形
態においては、最大許容充填量を決定するときに次のよ
うな運転変数の少なくとも１つが考慮される。即ち、こ
れらの運転変数は、機関回転速度Ｎｍｏｔ、吸気温度Ｔ
ａｎｓ、大気圧ｐｕ、機関温度Ｔｍｏｔ、特に燃料噴射
が頻繁に行われ及び／又は点火角が極めて大きく調節さ
れたときにおけるノッキング制御の作用に関する情報Ｋ
Ｒ、オーバーブースト状態が存在するときに最大値を上
昇させる変数ｄｒｌｍａｘである。
【００２１】最大値の決定は、使用される特性曲線によ
り行われ、この特性曲線内で最大値が、運転変数、即ち
吸気温度、機関温度、大気圧及び／又は機関回転速度の
関数として形成されている。機関回転速度に関しては、
回転速度に対し最大充填量と機関トルクとの間の関数関
係が与えられている。この場合、他の変数との関数関係
は原則として、変数の上昇と共に最大充填量が低減され
るようになっている。情報ＫＲが存在する場合、最大許
容値は所定の値だけ低減され、一方オーバーブースト運
転においては最大許容値は値ｄｒｌｍａｘだけ上昇され
る。値ｄｒｌｍａｘは、ドライバが全負荷を希望し及び
／又は加速ペダル位置の大きな勾配が存在してドライバ
が大きな出力を要求したときに、加速ペダル位置βの関
数として特性曲線又はスイッチ１２２内で形成される。
他の実施形態においては、ＫＲは、ノッキング制御の係
合の大きさを表わす連続信号を示している。この場合、
係合の大きさ（例えば点火角調節の頻度及び／又は点火
角調節の合計の平均値）が大きければ大きいほど最大充
填量はそれだけ多く低減される。
【００２２】図２は見やすい形で示されている。従っ
て、本発明は補正値の演算順序にもまた除算演算順序に
も拘束されない。目標充填量を逆関数の形で決定する特
性曲線群は、内燃機関のトルクを決定するときにおいて
もまた既知の従来技術に従って使用される（数式
（１）、ＫＦｍｉｏｐｔ参照）。
【００２３】有利な実施形態においては、内燃機関は常
に全てのシリンダが燃焼され、又は量論混合物でのみ運
転される。この場合、対応する補正値は考慮されない。
【００２４】好ましい実施形態においては、充填量はシ
リンダの相対空気充填量と理解され、これは定格状態に
おける最大可能充填量を意味する。他の実施形態におい
ては、充填量はストロークごとに吸引される空気量又は
機関負荷を意味する。
【００２５】
【発明の効果】過給機制御により与えられる最大充填量
ないし負荷を考慮することにより、既知の充填量制御が
過給された内燃機関の場合でも使用可能であることは有
利である。
【００２６】例えば点火角調節により及び／又は内燃機
関の効率を悪くする他の調節により部分負荷範囲におい
て効率が低下され且つ所定のトルクを保持するために充
填量が上昇されるときに発生することがある極めて高い
充填量により過給された内燃機関が過負荷にされないこ
とは特に有利である。
【００２７】それにもかかわらず、その間に最大可能充
填値が上昇されるオーバーブースト機能が実行可能であ
ることは特に有利である。
【００２８】更に、最大可能充填量が運転変数の関数で
あることは有利である。このようにそれぞれの時点の運
転状態に対する最大可能充填量が決定されるので、運転
中に充填量を極めて早く制限することによる制限が行わ
れることはない。
【図面の簡単な説明】
【図１】目標トルク値に基づく内燃機関の制御における
マイクロコンピュータの概略系統図である。
【図２】目標充填量を決定する詳細系統図である。
【符号の説明】
１０ マイクロコンピュータ １１ 制御ユニット １７ 絞り弁 ２１ 過給機 ２６ 他の制御ユニット ２８ 操作要素 ３０、３２ 測定装置 ３４ 第１のプログラム ３６ プログラム ３８ 特性曲線群 １００ 点火角の基本値の効率特性曲線 １０２ λの基本値の効率特性曲線 １０４ 遮断シリンダ数の基本値の効率特性曲線 １０６、１０８、１１０ 除算段 １１２ 逆関数特性曲線群 １１４ 最大及び最小制限段 １１６、１１８ 特性曲線 １２０ 過給機制御 １２２ 特性曲線又はスイッチ １２４ 制御
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｂ 45/00 ３２０ 45/00 ３２０Ａ ３２６ ３２６ ３６４ ３６４Ｃ ３６８ ３６８Ｅ (72)発明者 ヴェルナー・ヘス ドイツ連邦共和国 70499 シュトゥット ガルト，ツォルンドルファー・シュトラー セ 23

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内燃機関のトルクに対する目標値が与え
    られ、前記内燃機関への空気供給量及び過給圧力を調節
    して充填量を制御することにより実際トルクを目標値に
    近づけるようにこの目標値が設定される車両内燃機関の
    制御方法において、 充填量が最大許容値に制限されることを特徴とする車両
    内燃機関の制御方法。
  2. 【請求項２】 前記内燃機関のトルクに対する目標値が
    前記内燃機関の充填量に対する目標値に変換され、この
    目標値が制限されることを特徴とする請求項１記載の方
    法。
  3. 【請求項３】 最大許容充填値が前記内燃機関の運転変
    数の関数であることを特徴とする請求項１又は２記載の
    方法。
  4. 【請求項４】 最大許容充填値が吸気温度の関数である
    ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記
    載の方法。
  5. 【請求項５】 最大許容充填値が機関温度の関数である
    ことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか一項に記
    載の方法。
  6. 【請求項６】 最大許容充填値が大気圧の関数であるこ
    とを特徴とする請求項１ないし５のいずれか一項に記載
    の方法。
  7. 【請求項７】 最大許容充填値が機関回転速度の関数で
    あることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか一項
    に記載の方法。
  8. 【請求項８】 オーバーブースト状態が存在するときに
    最大許容充填値が上昇されることを特徴とする請求項１
    ないし７のいずれか一項に記載の方法。
  9. 【請求項９】 ドライバが全負荷を希望するとき又はド
    ライバが加速ペダルを急速に操作したときあるいはこれ
    ら双方であるとき、オーバーブースト状態が存在するこ
    とを特徴とする請求項８記載の方法。
  10. 【請求項１０】 最大許容充填値がノッキング制御の係
    合の関数として低減されることを特徴とする請求項１な
    いし９のいずれか一項に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 充填量が最小値に制限されることを特
    徴とする請求項１ないし１０のいずれか一項に記載の方
    法。
  12. 【請求項１２】 内燃機関のトルクに対する目標値を求
    め、少なくとも空気供給量及び過給圧力を調節して充填
    量を制御することにより実際トルクを目標値に近づける
    ようにこの目標値を設定する制御ユニットを備えた車両
    内燃機関の制御装置において、 前記制御ユニットが最大許容充填量を求め且つ充填量を
    この最大値に制限することを特徴とする車両内燃機関の
    制御装置。
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