JP2000356149A - 内燃機関の調整のための方法 - Google Patents

内燃機関の調整のための方法

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Abstract

(57)【要約】 【解決手段】 車両を駆動する駆動軸に予め規定可能な
トルクを作用させる内燃機関の調整のための方法であっ
て、駆動軸を介して駆動されて電気的なエネルギを発生
する調整可能なオルタネータを設け、予め規定可能な条
件に依存してトルクを調整する調整装置を設ける形式の
ものにおいて、排ガスおよびまたは燃費が最良となるよ
うにトルクＭを調整し、特定の条件のもとで排ガスおよ
びまたは燃費が最良となるような調整を得るのに必要な
付加トルクをオルタネータＧの適当な制御およびこのこ
とによって生じる制動トルクの上昇によって達成する。 【効果】 内燃機関のトルクに基づく調整時に、かなら
ずしも運転者の要望によらないトルク調整が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は車両を駆動する駆動
軸に予め規定可能なトルクを作用させる内燃機関の調整
のための方法であって、駆動軸を介して駆動されて電気
的なエネルギを発生して、駆動軸に制動トルクを作用さ
せる調整可能なオルタネータを設け、予め規定可能な条
件に依存してトルクを調整する調整装置を設ける形式の
ものに関する。
【０００２】
【従来の技術】内燃機関の調整をトルクに基づいて実施
することは公知である。要するに、内燃機関によって発
生させられたトルクは運転者によって所望される走行状
態を可能にすると共にコンポーネント全体および補助装
置の運転を保証しなければならない。内燃機関のトルク
が予め規定される調整方法では、内燃機関の制御装置に
よって加速ペダル位置から確実な車輪駆動トルクが算出
される。この所望の車輪駆動トルクは内燃機関の所定の
トルクを必要とするが、しかし、このトルクは所望の車
輪駆動トルクに依存するのみならず、さらに例えば補助
装置、例えば空調装置またはオルタネータの駆動のため
にどのようなトルクをもたらすべきかにも依存してお
り、さらに、どの程度の摩擦エネルギを克服しなければ
ならないかにも依存している。要するに、最終的に所望
の車輪駆動トルクだけを予め規定する車両ペダル位置だ
けに依存して所要のエンジントルクが規定されるが、そ
の他の多くのバリアブルもトルク決定に関係する。
【０００３】内燃機関のためのトルクに基づく調整機構
は例えばドイツ連邦共和国特許出願公開第４２３２９７
４号明細書に記載されている。その場合、オット機関の
トルクの調整の仕方が開示されている。このトルクは、
予め規定されている回転数の場合に、空気質量流れと点
火角度とに依存している。これら両方のバリアブルか
ら、目標トルクが算出される。目標トルクは実際の現在
トルクと比較され、かつトルクに偏倚が存在する場合に
は空気質量流れへの介入が行われてスロットルバルブ角
度が変化させられるか、または点火角度変化が導入され
る。空気質量流れへの介入によって所要の大きなトルク
変化が得られ、他面において点火角度変化を介してトル
ク変化の微調整が行われる。
【０００４】内燃機関によって駆動されて車両内のエネ
ルギ供給のために必要な電気エネルギを発生するオルタ
ネータは、車両の駆動のために準備されるトルクに著し
い影響を与える。オルタネータによって多量の電気エネ
ルギが放出されると、オルタネータは例えばクランク軸
に強い制動トルクを作用させる。これに対してオルタネ
ータが弱くしか負荷されないかまたは励起されないと、
制動トルクがわずかとなる。オルタネータの調整時並び
に内燃機関の調整時にはこの関係が考慮される。例えば
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６３８３５７号明
細書には、内燃機関によって駆動される外部励磁式オル
タネータにおける電圧調整のための装置が記載されてお
り、この装置では、オルタネータの出力電圧を調整する
マイクロプロセッサがオルタネータ出力電圧およびバッ
テリ温度のようなオルタネータに特有のデータを処理す
るのみならず、クランク軸の回転数ならびに内燃機関の
その他のデータをも処理する。マイクロプロセッサはオ
ルタネータに介入するのみならず内燃機関にも介入し、
これによって両者を確実に調整する。しかし、トルクに
基づく調整は提案されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題はトルク
が必ずしも運転者の望み通りに調整されずに、むしろ予
め規定可能なバリアブルに依存するように、内燃機関の
トルクに基づく調整が行われるようにすることにある。
【０００６】
【発明を解決するための手段】上記課題は本発明調整方
法において、請求項１に記載したように、排ガスおよび
または燃費が最良となるようにトルクを調整し、特定の
条件のもとで排ガスおよびまたは燃費が最良となるよう
な調整を得るのに必要な付加トルクを、オルタネータの
適当な制御およびこのことによって生じる制動トルクの
上昇によって達成することによって解決される。
【０００７】
【発明の効果】要するに本発明によれば、内燃機関のト
ルクに基づく調整が有利には排ガスまたは燃費が最良と
なるように行われるが、その場合、発生させられたトル
クは所定の条件下では運転者によって所望されるトルク
に比して大きいことができる。過剰のトルクは、オルタ
ネータが比較的強い制動トルクを駆動軸に作用させるよ
うにオルタネータが制御されることによって補償され、
このことによって、有利にトルクの補償が生じる。オル
タネータが比較的大きな制動トルクを発生せしめるよう
に例えば励磁電流の上昇によって励磁力が高められ、こ
れによってオルタネータはバッテリの付加的な有利な充
電のために使用される比較的高い電気出力を放出する。
オルタネータによって付加的に受け取られたエンジント
ルクは有利には付加的な電動機械、例えば冷却水内また
は触媒器内の電気的な加熱器の運転のために暖機運転時
に利用され、このことによって、触媒器は一面では比較
的高いエンジントルクによって、かつ他面では付加的な
電気的な加熱によって特別迅速に運転温度にもたらされ
るという利点が付加的に生じる。エンジントルクの上昇
は有利にはタンク脱気のための比較的高い掃気率をも可
能にする。それというのは、一般に空気装入量が増大す
るからである。二次空気吹込み時の空気質量の付加的な
制御もしくは調整も、触媒器の手前で排ガス空気混合物
を比較的正確に調整することで同様に比較的迅速な触媒
器反応と、排ガス有害物質の良好な後酸化とを可能なら
しめる。
【０００８】排ガスおよびまたは燃費を最良にするよう
なエンジントルク調整が運転者により所望されたエンジ
ントルクに比してわずかなエンジントルクをもたらす場
合、燃費およびまたは排ガスを最良にするトルクを運転
者によって所望されたトルクに相応させるべく例えば励
磁電流を低下させて制動トルクを減少させるようにオル
タネータに影響を与えることができる。しかし、オルタ
ネータによって生ぜしめられるトルクを減少させる際に
は、バッテリ充電状態もしくは一般に使用に供される電
気エネルギがいまだ十分であることが考慮されなければ
ならない。
【０００９】
【発明の実施の形態】次に、図示の実施例につき本発明
を詳細に説明する。
【００１０】図１には自動車の、本発明の理解のために
必要な構成部分が示されている。詳細には車両を駆動す
る内燃機関が略号ＢＫＭで示されている。内燃機関もし
くはエンジンによってトルクＭが生じ、このトルクがク
ラッチＫ並びにトランスミッションＧＥを介して伝達さ
れて車輪トルクＲＭの発生に役立てられ、この車輪トル
クが最終的に車両を前進させる。この内燃機関はトルク
案内式の内燃機関である。コントロールバリアブルであ
るエンジントルクＭがスロットルバルブＤＫの位置制御
により、ひいては吸込空気質量のコントロールにより、
かつ点火角度ＺＷの調整により処理される。点火角度Ｚ
Ｗの調整並びにスロットルバルブＤＫの位置の決定は制
御装置ＳＧによって実施される。この制御装置ＳＧには
入力部Ｅ１およびＥ２を介して、例えば適当なセンサＳ
１およびＳ２を介して検出される多数の入力バリアブル
が供給される。制御装置ＳＧは出力部Ａ１およびＡ２を
介して内燃機関のコントロールのために必要なすべての
調整を実施する。
【００１１】内燃機関には燃焼のために必要な空気が入
口側から吸気管ＳＲを介して供給され、出口側の排気管
ＡＲ内には少なくとも１つの触媒器ＫＡＴが配置されて
いる。触媒器は一面では内燃機関の熱い排ガスによって
加熱されるが、しかし他面において付加的に電気的な加
熱器Ｈによって加熱され、その結果、触媒器は内燃機関
のスタートの後に所要の最適な運転温度を可能な限り迅
速に得ることができる。触媒器ＫＡＴのための加熱器Ｈ
のための電気エネルギはオルタネータＧまたはバッテリ
Ｂから、閉じられたスイッチＳＣＨ１を介して供給れ
る。スイッチＳＣＨ１の制御は制御装置ＳＧによって行
われ、その際、この制御は予め与えられる判断基準を考
慮して行われる。
【００１２】内燃機関ＢＫＭは車両の車輪だけを駆動す
るのではなく、連結手段ＫＯ、例えばＶベルトまたは伝
動装置または軸を介してオルタネータＧをも駆動する。
その場合、内燃機関自体はトルクＭＧ１を放出し、この
トルクが連結手段ＫＯ内での変換の後にオルタネータ駆
動のためのトルクＭＧ２として使用に供される。
【００１３】オルタネータＧは図示されていない例えば
オルタネータ内に組み込まれた電圧レギュレータを介し
て、一般に普通の形式で、その出力端子Ｂ＋に予め規定
された出力電圧ＵＢ＋を生じるように制御される。この
電圧ＵＢ＋は一面においてはバッテリＢの給電のため
に、かつ他面においては搭載電気回路の電動機械への給
電のために使用される。これらの電動機械のうち、スイ
ッチＳＣＨ２を介して接続遮断切換えされる１つの電動
機械Ｖだけが図示されている。
【００１４】図２にはオルタネータＧが詳細に示されて
いる。整流器ブリッジのステータ巻線Ｕ，Ｖ，Ｗとツェ
ナーダイオードＤ１〜Ｄ６が詳細に示されている。ツェ
ナーダイオードの代わりに、適合性があればその他の単
方向または双方向に作動する整流作用を有する構成素子
を使用することもできる。制御可能な半導体スイッチが
使用される場合には、その制御は電圧レギュレータまた
は制御装置から行うことができる。整流器ブリッジは出
力部Ｂ＋に通じており、この出力部Ｂ＋において電圧Ｕ
Ｂ＋が一般形式で準備される。オルタネータの出力電圧
ＵＢ＋の調整は励磁巻線ＥＷを流れる励磁電流ＩＥを公
知形式で調整する電圧レギュレータＲＥＧによって行わ
れる。フリーホイールダイオードＦＤが励磁巻線ＥＷに
対して並列に位置している。
【００１５】電圧レギュレータＲＥＧは普通の形式で制
御部ＳＴと、トランジスタＴとして記号化して示された
出力部とを有している。制御部はこのトランジスタＴを
制御すると共に、例えば制御装置ＳＧに結合されていて
これと情報の交換を行う。トランジスタＴは制御装置Ｓ
Ｇによって直接的に制御されることもできる。
【００１６】図１および図２に示された車両コンポーネ
ントによって車両の内燃機関もしくはエンジンの調整が
トルクに基づいて実施される。その場合、このトルクに
基づく調整は、発生する排ガスおよびまたは燃料消費を
最良にするようなトルク放出が行われるように内燃機関
が調整されるように行われる。この種の調整では、内燃
機関によって発生させられた、車両の駆動のために必要
なトルクＭは、排ガスおよびまたは燃費を最良にするの
に最も適するであろうトルクに比して小さいことがあ
る。この場合に生じる過剰なトルクは、オルタネータＧ
をより強く負荷するために利用される。その場合、例え
ば励磁巻線ＥＷを流れる励磁電流ＩＥが増大され、この
ことによって励磁磁界が強められ、オルタネータＧがこ
れを駆動する内燃機関ＢＫＭにより強い制動トルクを作
用させる。励磁電流ＩＥの増大は直接的に制御装置ＳＧ
によって生ぜしめることができるが、しかし、制御装置
ＳＧが電圧レギュレータＲＥＧ内に有するＩＣを介して
トランジスタＴの制御のために作用することも可能であ
る。電圧レギュレータＲＥＧと制御装置ＳＧとの間のイ
ンターフェースを介して、オルタネータＧが内燃機関Ｂ
ＫＭに作用させる負荷を制御装置ＳＧによって調整する
ことができる。付加的なトルクを準備するさいにオルタ
ネータを介して付加的に発生せしめられた電気エネルギ
はバッテリの充電のために使用することもできる。さら
にまた、オルタネータによって付加的に発生させられた
電気エネルギを冷却水内の電気的な加熱器または触媒器
ＫＡＴの電気的な加熱器Ｈに、閉じられたスイッチを介
して供給することも可能であり、かつ特に暖機運転時に
は有効である。暖機運転時のこの付加的な電気的な加熱
によって、触媒器ＫＡＴの運転温度が比較的迅速に得ら
れると共に、排ガスを最良にする内燃機関ＢＫＭの運転
のために付加的に排ガス減少が向上する。
【００１７】内燃機関のオルタネータＧによるトルクに
関する上述の調整によって、調整における付加的な自由
度が可能である。エンジントルク、要するに内燃機関に
よって生じるトルクＭが運転者に無関係に変化させられ
て最適にされる。バッテリＢの充電のための、または触
媒器ＫＡＴの加熱のためのエンジントルクＭの増大は、
悪いバッテリ充電状態での今日一般的な回転数増大に比
してわずかな燃料しか必要としない。調整戦略の実施の
ために、バッテリ充電状態を検出して、これを調整戦略
内に取り入れるのが有利である。このことにより、バッ
テリの過負荷を防止することができる。
【００１８】オルタネータ負荷を考慮においたトルクに
基づく上述の調整は以下の使用例のために特別有利に使
用される。
【００１９】１．冷えた触媒器でスタートする際に、暖
機運転中のエンジントルクの上昇が、比較的多い空気装
入量によって触媒器のより迅速な反応を生じると共に、
付加的にオルタネータによって準備された電気エネルギ
による電気的な加熱によつて迅速な加熱を生じる場合。
【００２０】２．触媒器温度が予定の閾値の下方へ降下
する際に、エンジントルクの上昇を行うことができる場
合。これによって、上昇したエンジントルクにより触媒
器の保温が行われる。
【００２１】３．エンジントルクの上昇が比較的高いタ
ンク脱気率を得るために必要とされる場合。
【００２２】４．いわゆる二次空気吹込み時に空気質量
の付加的な制御もしくは調整が可能である場合。その場
合、付加的な自由度が得られる。それというのは標準的
には二次空気質量を変化させることができないからであ
る。特に、この場合には触媒器の比較的迅速な反応が得
られる。さらに、このことにより可能な、排ガス・空気
比の比較的正確な制御が有害物質成分の良好な後酸化を
生じる。
【００２３】５．種々の機能が内燃機関ＢＫＭの吸気管
ＳＲ内に十分な負圧を必要とする場合。例えば負圧制御
式ブレーキ倍力装置が設けられた場合。負圧が不十分で
あると倍力効果が減退する。それゆえ、この場合にはオ
ルタネータ負荷を軽減することによって内燃機関ＢＫＭ
の負荷を軽減し、かつこれによって吸気管内の負圧の増
大を図るのが有利である。オルタネータがスタータとし
ても運転されることのできるスタータ・オルタネータ組
合せ装置の使用時には、所要の吸気管負圧をスタータ・
オルタネータ組合せ装置のトルク放出によって得ること
が可能である（モータとしての運転）。この場合には規
定された絞り込み（スロットルバルブＤＫの閉鎖）が、
かつこれによつて内燃機関ＢＫＭの負荷の軽減が行われ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の１実施例の略示図である。
【図２】本発明の１実施例のオルタネータの回路図であ
る。
【符号の説明】
Ａ１，Ａ２ 出力部、 ＡＲ 排気管、 Ｂ バッテ
リ、 Ｂ＋ 出力端子、ＢＫＭ 内燃機関、 ＤＫ ス
ロットルバルブ、 Ｅ１，Ｅ２ 入力部、 Ｇオルタネ
ータ、 ＧＥ トランスミッション、 Ｈ 加熱器、
ＩＥ 励磁電流、 Ｋ クラッチ、 ＫＡＴ 触媒器、
ＫＯ 連結手段、 Ｍ トルク、ＭＧ２ オルタネー
タ駆動のためのトルク、 ＲＥＧ 電圧レギュレータ、
ＲＭ 車輪（駆動）トルク、 Ｓ１，Ｓ２ センサ、
ＳＧ 制御装置、 ＳＣＨ１，ＳＣＨ２ スイッチ、
ＳＲ 吸気管、 ＳＴ 制御部、 Ｔ トランジスタ
（出力部）、 ＵＢ＋ 出力電圧、 Ｖ 電動機械、
ＺＷ 点火角度
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 9/02 ３０５ Ｆ０２Ｄ 9/02 ３０５Ｍ 11/10 11/10 Ｇ 29/02 ３４１ 29/02 ３４１ 41/06 ３１０ 41/06 ３１０ 43/00 ３０１ 43/00 ３０１Ｋ ３０１Ｔ ３０１Ｚ Ｆ０２Ｍ 23/04 Ｆ０２Ｍ 23/04 Ｃ

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 車両を駆動する駆動軸に予め規定可能な
    トルクを作用させる内燃機関の調整のための方法であっ
    て、駆動軸を介して駆動されて電気的なエネルギを発生
    して駆動軸に制動トルクを作用させる調整可能なオルタ
    ネータを設け、予め規定可能な条件に依存してトルクを
    調整する調整装置を設ける形式のものにおいて、排ガス
    およびまたは燃費が最良となるようにトルク（Ｍ）を調
    整し、特定の条件のもとで排ガスおよびまたは燃費が最
    良となるような調整を得るのに必要な付加トルクを、オ
    ルタネータ（Ｇ）の適当な制御およびこのことによって
    生じる制動トルクの上昇によって達成することを特徴と
    する内燃機関の調整のための方法。
  2. 【請求項２】 オルタネータ（Ｇ）によって発生させら
    れた制動トルクを、励磁電流（ＩＥ）の予め規定可能な
    変化によって調整し、その際、励磁力が比較的高い場合
    に付加的に発生する電気的な出力をバッテリ（Ｂ）の充
    電およびまたは接続可能な電動機械（Ｖ）への給電のた
    めに使用する請求項１記載の方法。
  3. 【請求項３】 暖機運転中の冷えた触媒器（ＫＡＴ）で
    のスタート時に、触媒器（ＫＡＴ）の温度が予め規定可
    能な閾値の下方に降下している限りにおいて、触媒器
    （ＫＡＴ）の迅速な反応を確実にするために二次空気吹
    込み時の掃気率の上昇のためのタンク脱気過程中という
    条件付きで、内燃機関（ＢＫＭ）によって発生させられ
    るトルク（Ｍ）を車両の駆動のために必要なトルクに比
    して上昇させる請求項１または２記載の方法。
  4. 【請求項４】 オルタネータ（Ｇ）によって生じた、特
    に付加的に生じた電気エネルギを内燃機関（ＢＫＭ）の
    暖機運転時の触媒器（ＫＡＴ）の加熱のために使用する
    請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
  5. 【請求項５】 オルタネータ（Ｇ）が、スタータ・オル
    タネータ組合せ装置の一部としてのオルタネータ、特に
    非同期機としてもかつスタータもしくは始動モータとし
    ても作動するクランク軸スタータオルタネータである請
    求項１記載の方法。
  6. 【請求項６】 内燃機関（ＢＫＭ）の吸気管内に高い負
    圧が必要な場合に、内燃機関（ＢＫＭ）によって生じた
    トルクを車両の駆動に必要なトルクに比して減少させる
    請求項１，２，５のいずれか１項記載の方法。
  7. 【請求項７】 負圧を制動力倍力装置の制御のために利
    用する請求項６記載の方法。
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