JP2004535526A - 車両駆動機関の運転方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】種々のアイドリング制御装置の設計を含むことが可能な、車両駆動機関の運転方法および装置を提供する。
【解決手段】ドライバの希望およびその他の設定変数の関数として、駆動機関トルクに対する設定変数が設定され、ドライバの希望の設定変数およびその他の設定変数が合成設定変数を形成するために相互に結合される、車両駆動機関の駆動方法において、合成設定変数を下限値に制限する機関最小トルクが設定される。合成設定変数を設定する電子式の制御ユニットを備えた車両駆動機関の運転装置において、制御ユニットが合成設定変数を下限値に制限する機関最小トルクを設定する手段を有する。機関最小トルクは損失トルクから導かれ且つ回転速度の関数である。
【選択図】図２

Description

【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両駆動機関の運転方法および装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
車両駆動機関を運転するために電子式の制御装置が使用され、電子式の制御装置により、調節可能な１つまたは複数の駆動機関出力パラメータが、入力変数の関数として決定される。これらの電子式の制御装置のあるものはトルク構成に基づいて作動し、即ち、ドライバにより、場合により走行速度制御装置、電子式安定性プログラム、変速機制御装置等のような他の制御装置により、制御装置に対する目標値としてトルク値が設定され、トルク値は、制御装置により、他の変数を考慮して駆動機関の１つまたは複数の出力パラメータに対する設定変数に変換される。このようなトルク構成に対する例が、ドイツ特許公開第４２３９７１１号（米国特許第５５５８１７８号）から既知である。
【０００３】
例えば、この従来技術に記載されているように、外部係合はトルクを低減するように作用する。極端な場合、このような外部係合は駆動機関の回転速度を低減させ、これにより、駆動機関がエンストすることがある。このようなエンストを阻止する解決方法の例を、ドイツ特許公開第１９７３９５６７号が与えている。ここでは、アイドリング制御装置の出力信号が、図示機関トルクとして設定されるドライバの希望トルクに直接重ね合わされ、この場合、ドライバの希望トルクはさらに内部機関摩擦からの損失トルクおよび補助機器の需要トルクを含む。ドライバの希望トルクは、このように０より小さくなることはない。トルク低減が他の制御装置（例えば、変速機制御、安定性制御）の側から行われた場合、この外部係合は、それに続く目標トルクの結合（トルク調整）において、ドライバの希望トルクが高いことによりもはや係合することができないので、機関のエンストは回避される。その代わりに、損失トルクおよびアイドリング制御成分により上昇されたドライバの希望トルクが使用されることになる。この方法は、特にオットー・サイクル機関の制御の事例に適し、他の駆動タイプ並びに他のトルク構成、例えばドライバの希望を車輪トルク・レベルで形成する構成には容易に適用できない。
〔発明の利点〕
トルク調整の範囲内で考慮される機関最小トルクの設定により、種々の駆動タイプ、例えばオットー・サイクル機関、ディーゼル機関または電動機に対するトルク調節係合を調整するために、共通な（同一の）基本構成が与えられる。
【０００４】
このような共通基本構成においては、調整において形成される合成目標トルクへの重ね合わせとして、アイドリング制御装置が遮断されることが有利であり、この場合、種々のアイドリング制御装置の設計を含むことが可能である。即ち、例えば、オットー・サイクル機関に対して典型的な、先行制御、制限された操作時間動特性および制限された操作範囲を有するアイドリング制御装置の設計を、先行制御がなく、設定時間が短く且つ設定範囲が制限されていないディーゼル機関におけるアイドリング制御装置の設計と同様に含むことが可能である。
【０００５】
合成目標トルクが制限されている最小トルクが回転速度の関数であることは、特に有利である。これにより、重ね合わされるアイドリング制御装置トルクの適用点が設定され、適用点は、回転速度の関数としてのそれぞれの運転点において、アイドリング制御装置が他の係合よりも高い優先度を有するかどうかを考慮する。即ち、低い回転速度範囲においては、アイドリング制御装置は常に係合しているので、これにより外部係合が作用した場合でもエンストが回避される。
【０００６】
トルク調整において形成される合成目標トルクは、実際の運転点においてエンストなしに形成可能な値に対応する所定の下限値に制限されることが特に有利である。最小トルクが、加速ペダルを放したときの車輪トルク・レベルにおけるドライバの希望および実際回転速度に対応するように選択された場合、ペダル内のアイドル・ストロークが回避されることがさらに有利である。
【０００７】
その他の利点が実施態様に関する以下の説明ないし従属請求項から明らかである。
以下に本発明を図面に示す実施態様により詳細に説明する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
図１は、駆動機関、特に内燃機関を制御するための制御装置のブロック回路図を示す。制御ユニット１０が設けられ、制御ユニット１０は、構成要素として、入力回路１４、少なくとも１つの計算ユニット１６、および出力回路１８を有している。相互間のデータ交換のために、通信系統２０がこれらの構成要素を結合している。制御ユニット１０の入力回路１４に入力ライン２２−２６が供給され、好ましい実施態様においては、入力ライン２２−２６はバス系統として形成され、入力ライン２２−２６を介して、制御ユニット１０に、駆動機関を制御するために評価される運転変数を表わす信号が供給される。これらの信号は、測定装置２８−３２により測定される。このような運転変数は、内燃機関の例においては、加速ペダル位置、機関回転速度、機関負荷、排気ガス組成、機関温度等である。出力回路１８を介して、制御ユニット１０は、駆動機関の出力を制御する。これが図１において出力ライン３４、３６および３８により表わされ、出力ライン３４、３６および３８を介して、燃料噴射量、点火角、並びに空気供給量を調節するための少なくとも１つの電動式絞り弁が操作される。このような調節経路を介して、内燃機関への空気供給量、個々のシリンダの点火角、燃料噴射量、噴射時期および／または空燃比等が調節される。上記の入力変数のほかに、車両の他の制御装置が設けられ、これらの制御装置は、入力回路１４に設定変数、例えばトルク目標値を伝送する。このような制御装置は、例えば駆動滑り制御装置、走行動特性制御装置、変速機制御装置、機関ドラグ・トルク制御装置、速度制御装置、速度制限装置等である。これらの外部目標値設定には、ドライバの希望の形のドライバによる目標値設定ないし最大速度制限が付属しているが、これらの外部目標値設定のほかに、駆動機関に対する内部設定変数、例えばアイドリング制御、回転速度制限、トルク制限等の出力信号が設けられている。
【０００９】
トルク調整において、ドライバの希望トルク、安定性制御装置の目標トルク、変速機制御の目標トルク、並びに場合により内部目標トルク等のような種々のトルク設定値が相互に調整され、且つ合成目標トルクが選択される。次に、アイドリング制御装置および損失トルクが、調整から合成された目標トルクの重ね合わせにより考慮される。この場合、制御装置設計に応じてそれぞれ、損失トルクは、アイドリング制御装置が作動している場合には、アイドリング制御装置の目標トルクないし変化トルク内に含まれていてもよく、またはアイドリング制御装置が作動している場合においても、固有の追加変数として追加される。
【００１０】
上記のように、確実なアイドル運転ないしエンストの回避がきわめて重要な低い回転速度範囲においては、合成目標トルクは下方に機関最小トルクにより制限され、機関最小トルクは、特に機関出口におけるクラッチ・トルクであり且つこの回転速度範囲においては０である。即ち、外部係合においても、アイドリング制御装置および／または損失トルクの重ね合わせに対して、ドライバの希望がない（ペダルが放されている）ときにおいて発生する適用点と同じ適用点が適用される。これは、外部係合が、損失トルクおよび／またはアイドリング補正より小さい目標トルクを要求するときでもある。これは、損失を完全に補償することができ且つアイドリング制御装置が他の係合よりも高い優先度を有し、これにより、エンストが有効に回避されるという利点を有している。
【００１１】
上方の回転速度範囲内に惰行運転があり、即ち損失の部分補償および噴射遮断が許容される。この場合、アイドリング制御装置はいかなる係合をも必要とせず、ないし非作動となる。好ましい実施態様においては、最小機関トルクは、惰行中に補償される必要のない損失トルク部分である。トルク制限は負の全損失トルクより小さくてはならない。この範囲内において最小トルクが要求される場合、全損失トルクの重ね合わせにより、損失は一部のみが補償されるかまたは全く補償されないことになる。アイドル・ストロークを回避するために、最小トルクは、ペダルを放したときおよび場合により実際回転速度においてドライバの希望トルク（車輪トルクまたは変速機出力トルク）として考慮されるトルクに対応することが好ましい。
【００１２】
図２に示されている系統図は、制御ユニット１０のマイクロコンピュータ・プログラムを表わし、この場合、個々のブロックは、プログラム、プログラム部分またはプログラム・ステップを表わし、一方、結合ラインは信号の流れを表わす。ここで、垂直破線までの第１の部分は、分離制御ユニット内で、ここではこの線以降の部分と同様にマイクロコンピュータ内で実行される。
【００１３】
最初に、車両速度ＶＦＺＧ並びに加速ペダル位置ＰＷＧに対応する信号が供給される。これらの変数は、特性曲線群１００内でドライバのトルク希望に変換される。変速機の出力側トルクないし車輪トルクに対する設定変数を表わすこれらのドライバの希望トルクは、補正段１０２に供給される。この補正は加算ないし減算であることが好ましい。ここで、ドライバの希望トルクは、結合段１０４内で形成された重みづけされた損失トルクＭＫＯＲＲにより補正される。結合段１０４において、駆動系の変速比ＵＥにより、並びに場合により変速機の被駆動側の駆動系における他の変速比により、変速機後方のトルク、好ましくは車輪トルクに換算された供給損失トルクＭＶＥＲが、係数Ｆ３で重みづけされる。重みづけは、乗算として行われることが好ましい。係数Ｆ３は、ペダル位置を表わす変数から、また一実施態様においてはさらに機関回転速度を表わす変数ＮＭＯＴから形成され、または加速ペダル位置のみの関数である。
【００１４】
このようなドライバの希望ＭＦＡは、合成設定トルクＭＳＯＬＬＲＥＳを決定するためにトルク調整部に供給される。図示の例においては、第１の最大値選択段（ＭＡＸ）１０８において、ドライバの希望トルクＭＦＡおよび走行速度制御装置の設定トルクＭＦＧＲから最大値が選択される。この最大値はそれに続く最小値選択段（ＭＩＮ）１１０に供給され、最小値選択段１１０において、この値と電子式安定性プログラムの目標トルク値ＭＥＳＰとから小さいほうの値が選択される。最小値選択段１１０の出力変数は、変速機の出力側のトルク変数ないし車輪トルク変数を表わし、このトルク変数は、変速機の変速比ＵＥ並びに場合により変速機の被駆動側の駆動系内の他の変速比により、変速機の入力側ないし駆動機関の出力側に存在するトルク変数に換算される。このトルク変数は、他の調整段（ＭＩＮ／ＭＡＸ）１１２において、変速機制御の目標トルクＭＧＥＴＲと調整される。変速機制御の目標トルクはギヤ切換過程の要求に応じて形成される。次に、それに続く最大値選択段１１４において、合成目標トルクＭＳＯＬＬＲＥＳが、機関最小トルク形成段１２８からの最小トルクＭＭＩＮのトルク値および調整段１１２の出力トルクのトルク値の大きいほうとして形成される。
【００１５】
このトルク調整は例として示されているにすぎない。他の実施態様においては、いずれかの設定トルクが調整のために使用されず、ないしは例えば最大速度制限のトルク、機関回転速度制限のトルク、トルク制限のトルク等の他の設定トルクが与えられている。
【００１６】
上記のように形成された合成目標トルクＭＳＯＬＬＲＥＳは補正段１１６に供給され、補正段１１６において、目標トルクが、機関から発生され且つ駆動に利用可能ではない損失トルクで補正される。ここで、場合により、損失トルクＭＶＥＲは、重みづけ段１１８において係数Ｆ２で重みづけされる。係数Ｆ２は、一定であるかまたは運転変数の関数であり、例えば機関回転速度の関数である。損失トルクＭＶＥＲそれ自体は、加算段１２０において、補助機器のトルク需要ＭＮＡおよび機関損失トルクＭＶＥＲＬから形成される。これらの変数の決定は従来技術から既知であり、この場合、トルク需要は、それぞれの補助機器の運転状態の関数として特性曲線等により決定され、機関損失トルクは、機関回転速度および機関温度の関数として特性曲線により決定される。このように形成された損失トルクＭＶＥＲは次に補正段１０４に供給され、この場合、既知の変速機の変速比ＵＥにより、並びに場合により変速機の被駆動側の駆動系における他の変速比により、損失トルクは変速機の出力側トルクないし車輪トルクのレベルに換算される。
【００１７】
好ましい実施態様において、加算を表わす補正段１１６の出力変数は、内部損失に打ち勝つために、および補助機器（例えば、空調圧縮機）を運転するために、駆動ユニットにより発生されるべき駆動トルク（図示機関トルク）に対する設定変数である。この設定トルクは、他の補正段１２２において、補正段１２４で重みづけされたアイドリング制御装置の出力変数ＤＭＬＬＲで補正される（好ましくは、加算される）。ここで、補正段１２４において、アイドリング制御装置の出力変数がそれで重みづけされる重みづけ係数Ｆ１は、回転速度の関数および／または時間の関数であり、この場合、アイドリング範囲を離れたとき、係数は時間の経過と共にまたは機関回転速度の上昇と共に０に低減する。次に、設定変数ＭＩＳＯＬＬは、変換ブロック１２６において、従来技術から既知のように駆動ユニットの出力パラメータを調節するための操作変数に変換され、オットー内燃機関の場合には、空気供給量、燃料噴射量および点火角に変換され、ディーゼル内燃機関の場合には燃料供給量に変換される、等である。
【００１８】
上記の方法は、内燃機関を使用した場合について説明されてきた。同様に、この方法は電動機においても使用され、この場合、図示トルクは、駆動のために、補助機器の運転のために、および内部摩擦に打ち勝つために、駆動モータから出力されるトルクである。
【００１９】
最大値選択段１１４において、供給された値、即ち調整段１１２において形成された目標トルク値および機関最小トルクＭＭＩＮの大きいほうが合成目標トルクとして選択される。したがって、機関最小トルクより小さいトルクを設定する係合は、作用を有しないかないしはその作用が機関最小トルクに制限される。補正段１０２において、ドライバの減速希望をドライバの希望へ重ね合わせることが行われないアイドリング制御範囲においては、機関最小トルクは特に０であるので、補正段１１６および１２２において、ドライバの希望に対応するこのトルク値に、損失トルクおよびアイドリング制御トルクが拒否されることなく重ね合わされる。これに対して、惰行においては、補正段１１６において合成目標トルクに重ね合わされる損失トルクは、補正段１０２においてドライバの希望に重ね合わされることにより、運転状態に応じてそれぞれ一部または全てが補償される。この場合、機関最小トルクとして負の損失トルク値が設定可能なので、それに続いて補正段１１６において、正の損失トルク値が重ね合わされる。したがって、アイドリング制御成分によりエンストを回避し、ないし（例えば、噴射遮断により）完全なドラグ・トルクの供給を可能にする目標トルクが設定される。
【００２０】
機関最小トルクの決定は、機関最小トルク形成段１２８において、機関回転速度ＮＭＯＴおよび損失トルクＭＶＥＲの関数として行われることが好ましい。この場合、種々の代替態様が存在する。
【００２１】
好ましい代替態様が図３に示されている。ここでは、最初に特性曲線１３０が示され、特性曲線１３０において、０ と −１ との間で変動する係数Ｆ４が、機関回転速度の関数として示されている。アイドル回転速度ｎｌｌまで係数は、０ である。惰行における回復回転速度ないし噴射遮断回転速度ｎｗｅ以降においては、係数は、−１ である。これらの両方の値の中間においては、特性曲線が設定され、図示の実施態様においては直線の特性曲線が設定され、ここで、係数Ｆ４は、０ から −１ まで変化する。このように機関回転速度ＮＭＯＴの関数として形成された係数Ｆ４は、次に結合段１３２において、補正段１２０において形成されている損失トルクＭＶＥＲと結合され、好ましくは乗算される。この結果が、トルク調整において考慮される機関最小トルクＭＭＩＮである。したがって、アイドル回転速度以下の小さい回転速度において、係数Ｆ４は、０ であるので、最小トルクとしてトルク ０ が設定されている。惰行範囲において、係数は、−１ であるので、最小トルクとして完全に負の損失が設定される。その中間においては、最小トルクは損失トルクの分数部分であるので、このような最小トルクの設定において、それに続く損失トルクの重ね合わせにより、合成トルクとしての最小トルクの設定の場合に、負の損失トルクの部分補償が行われる。
【００２２】
図３に示されている方法の代替態様は、係数の決定において、変化するアイドル回転速度および惰行遮断回転速度が考慮されることにある。この場合、特性曲線が使用されずに係数の計算が行われ、係数に、実際アイドル回転速度および実際に選択された惰行遮断回転速度が使用される。
【００２３】
他の変更態様は、ドライバの希望に対して存在する、回転速度の関数としての下限値を使用することにあり、この下限値は、補正段１０２において、補正トルクとしてドライバの希望に重ね合わせられる。好ましい実施態様においては、これは回転速度およびペダル位置の関数であり、ペダルが放されたときに与えられるべきトルク値を表わす。このトルク値が機関最小値として使用された場合、合成トルクは補正トルクより小さくなることはないので、ペダルにおけるアイドル・ストロークが回避される。
【００２４】
さらに、ある実施態様においては、係数Ｆ４を決定するために、機関回転速度が使用されず、例えばアイドル目標回転速度に正規化された変数が使用される。これは、エンスト防止ないしアイドリング制御のために、運転状態の関数としての（正規化された）回転速度しきい値を使用するときに有利であり、アイドリング制御の作動は、（正規化された）機関回転速度がこの回転速度しきい値を下回ったときに行われる。
【００２５】
図２においては、トルク調整内の機関最小トルクの考慮が、調整の終わりにおいて最大値選択段として示されている。他の有利な実施態様においては、この代替態様として、各調整段（ＭＡＸ１０８、ＭＩＮ１１０、ＭＩＮ／ＭＡＸ１１２）の手前において、それぞれの目標トルクが個々に最大値選択の範囲内で最小トルクにより調整され、したがって、合成目標トルクの調整および形成のために予め制限トルクが存在している。
【００２６】
他の実施態様においては、最小トルクＭＭＩＮが、絶対値として損失トルクとは無関係に設定される。この場合、運転状態「惰行」における最小制限（内部トルク０）は有効ではない。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、駆動機関を運転するための制御装置の全体図を示す。
【図２】図２に、系統図により、記載の方法に関して重要な、駆動機関の制御に関連するトルク構成の好ましい設計が示されている。
【図３】図３は、機関最小トルク値を形成するための第１の好ましい実施態様を示す。

Claims (10)

1. ドライバの希望およびその他の設定変数の関数として、駆動機関トルクに対する設定変数が設定され、ドライバの希望の設定変数およびその他の設定変数が合成設定変数を形成するために相互に結合される、車両駆動機関の駆動方法において、
   合成設定変数を下限値に制限する機関最小トルクが設定されることを特徴とする車両駆動機関の運転方法。
2. 合成設定変数が最大値選択の範囲内で機関最小トルクと結合されること、または
   各設定変数が、個々に他の設定変数と結合される前に、最大値選択の範囲内で機関最小トルクと結合されることを特徴とする請求項１に記載の運転方法。
3. 機関最小トルクが、回転速度の関数として設定されることを特徴とする請求項１または２に記載の運転方法。
4. 機関最小トルクが、機関損失のモニタリングのためにおよび／または補助機器の運転のために必要な駆動機関トルクを表わす機関損失トルクの関数であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の運転方法。
5. 第１の回転速度範囲において、機関最小トルクは０であり、第２の回転速度範囲において、機関最小値は機関損失の負の値を表わし、これらの回転速度範囲の中間では回転速度の関数としての機関最小トルクの変化が行わ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運転方法。
6. 第１の回転速度範囲はアイドル回転速度以下の回転速度であり、第２の回転速度範囲は惰行遮断回転速度以上の回転速度であることを特徴とする請求項５に記載の運転方法。
7. 機関最小トルクが、加速ペダルを放したときにドライバの希望トルクとして設定されるトルクを表わす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運転方法。
8. ドライバの希望およびその他の設定変数の関数として、駆動機関トルクに対する合成設定変数を設定する電子式の制御ユニットを備え、ドライバの希望の変数およびその他の設定変数が合成設定変数を形成するために結合される、車両駆動機関の運転装置において、
   電子式の制御ユニットが、合成設定変数を下限値に制限する機関最小トルクを設定する手段を有することを特徴とする車両駆動機関の運転装置。
9. コンピュータ上で実行されるとき、請求項１ないし７のいずれかに記載の運転方法のすべてのステップを実行するためのプログラム・コード手段を有するコンピュータ・プログラム。
10. コンピュータ上で実行されるとき、請求項１ないし７のいずれかに記載の運転方法を実行するための、コンピュータが読取り可能なデータ媒体上に記憶されているプログラム・コード手段を有するコンピュータ・プログラム製品。