JP3759975B2 - アイドリング中の自動車の駆動装置の回転速度を調整するための方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、アイドリング中の自動車（車両）の駆動装置の回転速度を調整するための方法及び装置に関係している。
【０００２】
【従来の技術】
この種の方法及び装置は、例えばドイツ国特許公開公報ＤＥ−ＯＳ ３３ １１ ５５０（米国特許第４ ５９２ ３２１号：特開昭５９−１８３０５１号）に開示されている。この公報においては、駆動装置のアイドリング速度は、アイドリング中の駆動装置の回転速度を調整するために、制御された方法で調整される。複雑な制御を軽減するために、即ちアイドリング速度制御器の解放のためにいわゆるパイロット制御が準備されていて、これは、機関温度及び機関速度のような動作パラメータの関数として、アイドリング速度に対して、制御システムを切り離す一つ以上の調整値、いわゆるパイロット制御値を決定する。制御システムとアイドリング速度制御器との間の制御回路の制御変数は、これらのパイロット制御によって影響を及ぼされる。しかしながら、アイドリング速度制御器の所望の軽減はこのパイロット制御によってほぼ部分的に達成されるにすぎない。この既知の制御システムにおいては、パイロット制御値は内燃機関への基本的空気流量を表しており、同時にアイドリング速度制御器はこの基本的空気流量に対して補正空気流量を供給する。パイロット制御値は単に選択された動作パラメータの関数として形成されるので、アイドリング速度制御器は、回転速度における小さい差、特に機関速度の確率論的な変動、及び排気ガス制御によって引き起こされた変動を補正するか、或いは異なった設定無負荷回転速度における（例えば低い機関温度における）正しくないパイロット制御値を補正することを継続しなければならない。
【０００３】
更に、ドイツ国特許公開公報ＤＥ−Ａ ４３ ０４ ７７９はアイドリング中の駆動装置の回転速度を調整するための方法及び装置を開示しており、これにおいては、駆動装置によって印加されるべきトルク、内燃機関の場合には望ましくは指標機関トルク（即ち、燃焼によって直接発生されたトルク）が駆動装置における負荷の関数として計算される。この目的のために、印加されるべきトルクに対するパイロット制御値が、二次的負荷（空気調和システム、パワーステアリングシステムなど）の状態、機関速度、機関温度及び／又は、選択されたギヤ伝達比のような負荷変数の関数として計算される。前記のパイロット制御値は、アイドリング速度制御器によって設定（目標）回転速度値と実際の回転速度値との間の差に従って補正されるトルクに対する基本値を指定する。アイドリング速度制御器はこの場合回転速度偏差に基づいて規定の制御戦略に従って基本値に対する補正トルクを計算する。印加されるべき駆動トルクに対する計算され且つ補正された設定値は、内燃機関の好適な実施例においては内燃機関に供給される空気、燃料の量及び／又は点火角度（火花点火機関の場合）又は燃料の量（ディーゼル機関の場合）を調整することによって調整される。機関速度の確率論的変動又は排気ガス制御により引き起こされた変動に関して上に示された不満足な動作はこの手順でも発生する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
アイドリング中の自動車の駆動装置の回転速度を調整する際に閉制御回路における制御器の解放を更に改善することがこの発明の課題である。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
アイドリング中の自動車の駆動装置の回転速度を制御する際に、指標機関出力は、回転速度制御及びパイロット制御に基づいて制御される。パイロット制御は、設定回転速度に依存して決定され、或いは設定回転速度からの実際の回転速度の偏移によって修正される。
【０００６】
【実施例】
この発明は図面に示された実施例に関して次に更に詳細に説明される。
【０００７】
図１において、内燃機関１０は空気取入れシステム１２に配置された絞り弁１４と共に示されている。絞り弁１４は機械的接続部１６により駆動モータ１８に接続されており、これには線２０が電子的な制御装置２２から導かれている。加えて、内燃機関１０は一つ以上の噴射弁２４及び点火調整のための装置２８を有しており、この装置２８は線２６及び３０により制御装置２２に接続されている。回転速度を検出するための測定装置３４が内燃機関１０の軸３２（望ましくはクランク軸）に設けられており、この測定装置３４から線３６が制御装置２２へ通じている。更に、内燃機関及び／又は自動車の、以下に説明される動作変数に対する測定装置３８ないし４０が準備されている。これらの測定装置は線４２ないし４４により制御装置２２に接続されている。
【０００８】
実施例として示された火花点火内燃機関と同様に、機関はディーゼル内燃機関であってもよく、この場合には本質的に、燃料の計量供給を調整するための手段が設けられる。加えて、駆動は代替的方法でも、例えば電動機によることも考えられてよく、この場合ではアイドリング時に特定の出力、特定のトルク又は特定の回転速度が維持される。
【０００９】
アイドリング時の回転速度を調整するために、制御装置２２においては、既知のパイロット制御によって、機関温度、機関速度、設定アイドリング速度、二次的負荷（例えば、空気調和システム又はパワーステアリングシステム）のような動作パラメータの関数としてのパイロット制御値が、選択されたギヤなどに依存して所定の特性曲線及び特性図から形成される。パイロット制御値はそれぞれ、アイドリング速度を維持するために供給されるべき空気流量又は印加されるべきトルクに対する対応する動作パラメータの寄与を表している。この基本値は制御器の補正値によって補正される。この目的のために、設定アイドリング速度が、制御装置２２において、機関温度、電池電圧などのような動作パラメータに依存して規定の特性図又は表に基づいて形成される。この設定アイドリング速度は測定装置３４によって検出された実際の回転速度に関係づけられており、そしてこの実際回転速度の設定回転速度からの偏移は、規定の制御器戦略（例えばＰＩＤ）に従って、補正空気流量又は補正トルクを表示する変数に変換される。補正値及び基本値を論理的に結合する（望ましくは加算する）ことによって、内燃機関の動作パラメータを調整するための制御変数（操作信号）が形成される。好適な実施例においては、制御変数は絞り弁１４を調整するために駆動モータ１８に線２０を介して送られる。値が空気流量を表しているならば、制御変数は設定されるべき絞り弁の角度を直接表しており、又値がトルクを表しているならば、設定されるべき絞り弁の角度を形成するために制御変数の外に機関速度が考慮される。他の実施例においては、空気供給量の調整と並んで燃料の計量供給及び／又は点火時点が調整される。
【００１０】
パイロット制御値は、これらの基礎になっている動作パラメータの変更の場合に設定アイドリング速度を維持するために制御器の介入が必要でないように実験的に決定される。確率論的効果の結果として又は排気ガス制御の結果として、パイロット制御によって補正され得ない回転速度の変動が生じる。回転速度における小さい差が残り、これは制御器によって補正されなければならない。
【００１１】
これらの制御器への介入を広く避けるためのこの発明による手順は次の基本的着想に基づいている。
【００１２】
アイドリングを安定化するために、特定の出力Ｐｍｏｔ、望ましくは指標の出力が機関によって出力されるべきである、即ち特定の出力要求値Ｐｍｏｔが存在する。それゆえに、駆動装置の負荷を表している、出力についての基本値Ｐｍｏｔ０に対する補正ｄＰがアイドリング速度制御器によって設定回転速度と実際回転速度との差の関数として計算される。
【００１３】
Ｐｍｏｔ＝Ｐｍｏｔ０＋ｄＰ （１）
ここで次式がｄＰに適用される。
【００１４】
ｄＰ＝ｄｍｌｌｒ＊（ｆ１＊ｎｍｏｔ）
（ｄｍｌｌｒ：アイドリング制御器のトルク補正値）
そしてＰｍｏｔ０（パイロット制御）に対しては次式が適用される。
【００１５】
Ｐｍｏｔ０＝ｍｉｎｄ０＊（ｆ１＊ｎｓｏｌｌ）
（ｍｉｎｄ：指標トルク、ｎｓｏｌｌ：設定アイドリング速度、ｎｍｏｔ：機関速度、ｆ１：係数）
自動変速装置及び空気調和システムを備えた自動車についてのアイドリング時の指標機関トルクに対するパイロット制御値ｍｉｎｄ０は次の関係式から得られる。
【００１６】

（ｍｇａｎｇ：コンバータのトルク要求値、ｍｖｅｒｌ：内部摩擦に起因するトルク要求値、ｍｋｌｉｍａ：空気調和システムのトルク要求値、ｎａｂ：出力速度、Ｔｍｏｔ：機関温度）
システムが空気流量に基づいて動作するならば、適当な関係式が適用されて、空気流量のパイロット制御値はＰｍｏｔ０に正比例して計算される。
【００１７】
上述の関係式から、アイドリング中に生じる駆動装置の出力要求値は次のとおりであることが判明する。
【００１８】
Ｐｍｏｔ＝ｍｉｎｄｓｏｌｌ＊（ｆ１＊ｎｍｏｔ）
そして設定されるべき機関トルクは次のとおりであることが判明する。
【００１９】
ｍｉｎｄｓｏｌｌ＝ｍｉｎｄ０＊（ｎｓｏｌｌ／ｎｍｏｔ）＋ｄｍｌｌｒ
次に設定絞り弁の開放角度が指標機関トルク及び機関速度に対するこの設定値に基づいて計算される。
【００２０】
それゆえ、アイドリング中に回転速度がアイドリング出力要求値を決定し且つ設定すること、即ち、負荷を補償するために且つｎｓｏｌｌに依存して回転速度における変動を補償するために必要な機関出力を設定することによって調整されることが、この発明による手順の基本的原理である。出力要求値は空気供給（絞り弁）、燃料の計量供給及び／又は点火を変えることにより指標機関トルクに対する又は空気流量に対する設定値を設定することによって設定される。更なる基本的原理は、アイドリング時の回転数の設定を改善するために、パイロット制御値（単数又は複数）が設定回転速度からの実際回転速度の偏移に対する量によって修正されることである。好適な実施例においては、それは設定回転速度と実際回転速度との比であり、又他の実施例においてはそれは設定回転速度と実際回転速度との間の直接の差であるか又は設定回転速度と実際回転速度との適当に重み付けされた積であることができる。好適な実施例においては、パイロット制御値は回転速度比で乗算される。設定回転速度と実際回転速度との間の偏移を記述する変数を加算、減算又は商の形成によってパイロット制御値に論理的に結合することも他の実施例においては同様に有利であり得る。更に、これはアイドリング出力要求値を決定し且つ設定する好都合な方法を構成する。
【００２１】
図２において、コンピュータプログラムとしてのこの発明による手順の実現化が、設定されるべき指標機関トルクの計算に基づいて機関出力の制御の範囲内でアイドリング時の回転速度を調整する例について、流れ図を用いて示されている。
【００２２】
プログラム部分の開始後に、最初の段階（ステップ）１００において、動作パラメータ、即ち、機関速度ｎｍｏｔ、機関温度Ｔｍｏｔ、空気調和システムの状態（Ｋｌｉｍａ）又はパワーステアリングシステムなど、及び場合によっては出力速度ｎａｂが読み込まれる。次に段階１０１において、設定回転速度ｎｓｏｌｌが規定の特性図又は表から機関温度及び電池電圧のような動作パラメータに基づいて決定され、そして段階１０２において、損失トルクｍｖｅｒｌが所定の特性図から機関温度及び機関速度の関数として決定される。この損失トルクは機関における摩擦損失を考慮に入れている。次の段階１０４において、空気調和システムがＯＮ状態にされている場合にはこれのトルク要求値ｍｋｌｉｍａが所定の表から計算される（パワーステアリングシステム又は他の負荷の場合にも適応）。段階１０６において、アイドリング時に駆動位置に入れた場合には出力速度に基づいて自動変速装置のトルク要求値ｍｇａｎｇが決定される。次に段階１０８において、指標トルクに対するパイロット制御値ｍｉｎｄ０が損失トルク、消費トルク及びギヤトルクの和として計算される。次の段階１１２において、設定回転速度と実際の回転速度との比が計算される。次に段階１１４において、パイロット制御値ｍｉｎｄ０が設定回転速度と実際の回転速度との比で修正され、そしてこのようにして修正パイロット制御値ｍｖｏｒｓｔが形成される。段階１１６において、機関トルクに対する回転速度制御器の補正値ｄｍｌｌｒが、規定の制御戦略に従って、設定回転速度と実際の回転速度との間の偏移に基づいて計算され、そして段階１１８において指標機関トルクに対する設定値ｍｉｎｄｓｏｌｌが修正パイロット制御値及び補正値に基づいて計算される。
【００２３】
次に段階１２０において、機関速度及び設定トルク値に基づいて、設定されるべき絞り弁の角度が決定されて出力される。代替的に又はこれに対する補足として、噴射時点ｔｉ及び点火角度Ｚも又決定されることができる。この後、プログラム部分は終了される。
【００２４】
上述の諸方程式に従って、この発明を実施するこの方法は、回転速度制御器ができるだけ少なく関与するような、パイロット制御を備えた、回転速度制御によってアイドリング時の駆動装置の出力要求値が決定され且つ調整されるという結果になる。
【００２５】
トルク寄与分による表現の外に、他の実施例においてはパイロット制御は空気流量への寄与分に基づいて計算される。この場合、パイロット制御により形成された基本的空気流量はｍｉｎｄ０×ｎｓｏｌｌに従って設定回転速度によって決定されるので、機関速度における確率論的変化及び他の変動は既にパイロット制御によって適当に考慮されており、従って制御器によって補正される必要はない。
【００２６】
【発明の効果】
この発明による手順によって、小さい回転速度差の場合の駆動装置の回転速度が制御器の関与を必要とすることなくパイロット制御によって自動的に安定化される。
【００２７】
これは特に、確率論的な又は排気ガス制御により引き起こされた回転速度の変動が、これは既にパイロット制御において考慮されているので、回転速度制御器自体の関与を必要としないで、パイロット制御によって自動的に低減されるという結果になる。
【００２８】
この発明による手順が空気流量に基づいた回転速度の調整に関連しても又駆動装置のトルクに基づいても使用され得ることは特に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】 この発明による駆動装置の回転速度を調整するための装置の概観的ブロック接続図。
【図２】 この発明による好適な実施例の手順をコンピュータプログラムの実現化として概説した流れ図。
【符号の説明】
１０：内燃機関、１４：絞り弁、１８：駆動モータ、２２：電子制御装置、
３４：回転速度検出装置、３８〜４０：動作パラメータ測定装置。

Claims (7)

1. アイドリング中に自動車の駆動装置の回転速度を調整するための方法であって、
   設定アイドリング回転速度が予め設定され、且つ実際アイドリング回転速度が決定されること、
   前記駆動装置の動作パラメータに基づいて、パイロット制御値（ｍｉｎｄ０）が形成され、およびアイドリング回転速度制御器により、設定アイドリング回転速度と実際アイドリング回転速度との間の偏移に基づいて、アイドリング制御のためのフィードバック制御信号である補正値（ｄｍｌｌｒ）が形成されること、
   前記パイロット制御値が、さらに実際アイドリング回転速度の変動が安定化されるように、設定アイドリング回転速度と実際アイドリング回転速度との間の偏移に基づいて、修正されること、
   前記駆動装置の回転速度が、修正されたパイロット制御値と前記補正値に基づいて制御されること、
   からなる、アイドリング中に自動車の駆動装置の回転速度を調整するための方法。
2. 前記設定アイドリング回転速度からの前記実際アイドリング回転速度との偏移が、前記実際アイドリング回転速度の前記設定アイドリング回転速度に対する比（ｎｓｏｌｌ／ｎｍｏｔ）により規定されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記パイロット制御値が、内燃機関の指標機関トルクを調整し、且つ前記アイドリング回転速度制御器が、前記補正値として補正トルクを決定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
4. 前記パイロット制御値が、内燃機関に対する基本的な空気流量を示し、且つ前記アイドリング回転速度制御器が、前記設定アイドリング回転速度からの前記実際アイドリング回転速度との間の偏移に基づいて空気流量の補正を決定することを特徴とする請求項１に記載の方法。
5. 前記実際アイドリング回転速度の前記設定アイドリング回転速度との比によって修正される前記パイロット制御値と、前記アイドリング回転速度制御器の前記補正値とから、調整すべき内燃機関の指標機関トルクに対する設定値が決定され、この指標機関トルクに対する設定値が、機関回転速度を考慮して、設定絞り弁角度に換算されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 少なくとも一つの前記パイロット制御値の修正が、前記設定アイドリング回転速度と前記実際アイドリング回転速度との間の偏移を示すパラメータを用いて算術計算により実行されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
7. アイドリング中に自動車の駆動装置の回転速度を調整するための装置であって、
   設定アイドリング回転速度と実際アイドリング回転速度とを決定する手段（１００，１０１）と、
   前記駆動装置の動作パラメータに基づいて、パイロット制御値（ｍｉｎｄ０）を形成する手段（１０８，１１６）と、
   設定アイドリング回転速度と実際アイドリング回転速度との間の偏移に基づいて、アイドリング制御のためのフィードバック制御信号である補正値（ｄｍｌｌｒ）を形成するアイドリング回転速度制御器と、
   実際アイドリング回転速度の変動が安定化されるように、設定アイドリング回転速度と実際アイドリング回転速度との間の偏移に基づいて、前記パイロット制御値をさらに修正する手段と、
   前記駆動装置の回転速度を、修正されたパイロット制御値と前記補正値に基づいて制御する手段（１１８，１２０）と、
   を備えた、アイドリング中に自動車の駆動装置の回転速度を調整するための装置。

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