JP3957756B2 - 過給可能な内燃機関の出力の制御または調整方法および装置 - Google Patents
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Description
本発明は、吸入管に設けられたスロットルバルブの位置および過給圧を制御または調整することにより、過給可能な内燃機関の出力を制御または調整するための方法および装置に関する。
このような方法はドイツ連邦共和国特許第4330368号公開公報から公知である。この従来技術によれば過給圧およびスロットルバルブ位置は相互に無関係に、運転者の要望または走行速度調整器の設定値に応じてそれぞれ設定される。運転者の要望ないしは走行速度調整器の設定値の第1の領域においては、出力制御は主にスロットルバルブの位置に基づいて行われる。運転者の要望ないしは自動車速度調整器の設定値の第2の領域においては出力の設定は主に過給圧に基づいて行われる。また第1と第2の領域の間に第3の領域が存在することも可能であり、この領域においては運転者の要望に応じてスロットルバルブと過給圧を共に設定する。スロットルバルブ位置および過給圧と、走行ペダル設定の関係は、各動作状態において瞬時に出力と燃料消費に最適化なシリンダ充填とが達成されるように選択する。
本発明は、一方では良好な走行性能と、また他方では最適な効率を達成することが可能な、過給可能な内燃機関の出力の制御ないしは調整のための方法または装置を提供するという課題に基づいている。
発明の利点
本発明によれば、上記課題は請求の範囲第1項ないしは第8項の特徴により次のようにして解決される。ここでは所定のシリンダ充填空気目標値から、内燃機関の吸入管内のスロットルバルブに対する調整量を導出し、このシリンダ充填空気目標値から吸入管圧目標値を導出し、かつ過給圧目標値を、吸入管圧目標値とスロットルバルブにおける圧力低下を与える量とを関係づけることによって導出する。
スロットルバルブにおける圧力低下は簡単な方法で制御することができ、これにより運転者の要望に相応して走行性ないしは内燃機関の効率が最適化される、すなわち一方では極めてスポーティな走行モードを、また他方では極めて経済的な走行モードを可能とする。
本発明の有利な実施例は従属請求項に記載されている。
実施例の説明
図面に示した実施例により以下本発明を詳しく説明する。図1は、内燃機関の制御を説明する概略ブロック回路図を、図2はスロットルバルブ位置および過給圧の制御に対するブロック回路図を、図3は過給圧目標値の導出を示したブロック回路図を示している。
図1は内燃機関100を示しており、この内燃機関は吸気管102および排気管104を有している。吸気管102には、−吸入された空気の流れの方向で見て−空気量すなわち空気質量mLに対する測定センサ105、ターボ過給機のコンプレッサ108、過給圧p2検出用の圧力センサ112、内燃機関100によって吸入される空気の温度Tansを検出するための温度センサ110、および1つまたは複数の噴射ノズル113が設けられている。ターボ過給機のコンプレッサ108は、連結管114を介して排気管104に設けられたタービン116により駆動される。バイパス管118がタービン116をバイパスするように設けられている。このバイパス管118にはバイパス弁120が設けられており、この弁によってターボ過給機によって生成される過給圧を制御することができる。さらに内燃機関100には、ノッキング状態の燃焼時にはノック信号Kを発生するノックセンサ122、回転数nmot検出用の回転数センサ123、およびエンジンの温度Tmot検出用の温度センサ124がある。内燃機関100は例えば4つのシリンダ125を有し、このシリンダには1つずつ点火プラグが装着されている。
制御装置126には次のような信号が供給される。すなわち空気量測定器すなわち空気質量測定器105の信号ml、圧力センサ112の信号P2、吸入された空気の温度に対する温度センサ110の信号Tans、ノックセンサ122の信号K、回転数センサ123の信号nmot、エンジンの温度に対する温度センサ124の信号Tmot、および走行ペダル値発生器128の信号αPが供給される。制御装置126から出力されるのは、スロットルバルブ106の設定駆動装置107に対する信号wdksol、バイパス弁120の調整用の信号ldtv、および噴射ノズル113による燃料調量用の信号tiである。
制御装置126は、図2に示した、スロットルバルブ位置および過給圧の制御ないしは調整用の回路を含んでいる。図2に示した制御装置ないしは調整装置への入力信号は、シリンダ充填空気目標値rlsolである。この目標値は、種々異なる操作、例えば走行ペダル位置、速度調整、変速機調整、アンチスリップ調整その他に基づく回転モーメント設定値から計算される。シリンダ充填空気目標値rlsolの導出は本発明の対象ではないため、ここでは詳細には触れない。シリンダ充填空気目標値rlsolは結合点201に供給され、この点においてシリンダ充填空気目標値とシリンダ充填実際値rlistとの差分が求められる。このシリンダ充填実際値rlist(エンジン負荷値とも称される)は、回路ブロック202においてエンジン回転数nmotおよび吸入された空気質量ないしは空気量mLに依存して求められる。充填調整器203はシリンダ充填空気目標値rlsolとシリンダ充填実際値rlistとの間の差分から、スロットルバルブ設定駆動装置107に対する制御信号を導出する。
シリンダ充填空気目標値rlsolからは、過給圧を設定するバイパス弁120に対する制御信号ldtvが同様に導出される。さらにシリンダ充填空気目標値rlsolは、図3との関連においてさらに詳述する回路ブロック204に供給される。このブロックにおいてはエンジン回転数nmot、エンジン温度Tmot、および吸気温度Tansに依存して、シリンダ充填空気目標値rlsolから、吸入管圧目標値pssolが導出される。この吸入管圧目標値pssolには、結合点205において、スロットルバルブにおける圧力低下に相応する信号dpdkが重畳される。この信号dpdkを、回路ブロック206において、シリンダ充填空気目標値rlsolおよび他の量から導出する方法については、図3に基づいて説明する。
結合点205の出力信号は、過給圧目標値plsolに相応する。結合点207においては、この過給圧目標値plsolと過給圧実際値plistとの間の差分が求められる。この過給圧実際値plistは、回路ブロック208により圧力センサ112の測定信号p2から導出される。過給圧目標値plsolと過給圧実際値plistとの間の差分信号ldeは、過給圧制御器(例えばPID制御器)209に供給され、この制御器は最終的にターボ過給機のバイパス弁120に対する設定値ldtvを生成する。
スロットルバルブにおける圧力低下に相応する信号dpdkにより、過給圧目標値plsolを吸入管圧目標値pssolに対して任意に増減することができる。すなわち例えば運転者の要望に基づいて、エンジンのダイナミックな動作が要求された場合には、値を良好な走行性へと設定し、過給圧目標値plsolを、吸入圧目標値pssolに対して増加させる。このような走行モードでは内燃機関は効率が良好でなく、経済的には作動していない。これに対してより良好な効率、すなわち定常運転が要求される場合には、信号dpdkを、過給圧目標値plsolがほぼ吸入管圧目標値pssolに相応する程度まで減少させる。スロットルバルブにおける、制御可能な圧力低下dpdkを利用することにより内燃機関を各々の走行モードへ迅速に適合させることができることがわかる。
図3からわかるように、吸入管圧目標値pssolは、除算器301においてシリンダ充填空気目標値rlsolを係数fupsrlで除算することにより得られる。この係数fupsrlは、例えばエンジン回転数nmot、エンジン温度Tmot、および吸気温度Tansに依存して特性マップから導出することができる(図2のブロック204参照)。吸入管圧目標値pssolを得るために、結合点302において、シリンダ充填空気目標値rlsolを係数fupsrlで除算することによって得られた商にさらに信号prgを重畳することができる。この信号prgは燃焼室内の残留ガスの分圧を示す信号である。排気終了と吸気開始との間の弁の交差により、残留ガスは燃焼室内に留まり、その圧力は約50〜150mbとなる。
図2との関連において既に説明したように、結合点303において吸入管圧目標値pssolには、スロットルバルブにおける圧力低下に表す信号dpdkが重畳され、これによって最終的に過給圧目標値plsolが発生する。信号dpdkはブロック304に記憶されている特性マップDFDPDKから取り出される。特性マップKFDPDKから取り出された信号dpdkの値は、エンジン回転数nmotに依存し、また除算器305において形成された吸入目標値rlsolと、実現可能な最大シリンダ充填空気値rlmaxとの比に依存する。この実現可能最大シリンダ充填空気値rlmaxは例えばエンジン回転数nmot、ノックセンサ122から求められたエンジンのノック、エンジン温度Tmot、吸気温度Tans、および気圧の高さに依存する。
上に説明したように、スロットルバルブにおける圧力低下を表す信号dpdkを走行モードにきわめて柔軟に適合させることが可能となるように、特性マップKFDPDKの出力信号は、結合点306において、回路ブロック307で生成された補正係数fdpdkと乗算的に結合される。この回路ブロック307に対する入力信号は、補正係数に対する最小値FDPDKMN、時定数TDPDKおよびOR回路308の出力信号である。このOR回路はオーバーブーストアクティブを示す信号B_ldobおよびオーバーブースト阻止時間を示す信号B_ldobspとの間のOR結合を行う。運転者が走行ペダルを操作することによってダイナミックな走行モード、すなわちスポーティな走行モードの信号を報告し、ひいては2つの信号B_ldobまたはB_ldobspの1つがOR回路308に供給されると、回路ブロック307において補正係数fdpdkは値1に設定され、この回路ブロック37は、この2つの信号の1つが供給されている限りはこの値1を保持する。走行が変化し、定常運転へと移行すると、回路ブロック37は、補正係数fdpdkを時定数TDPDKと一緒に値1から、0と1との間にある最小値FDPDKMNへと下方に調整する。補正係数fdpdkを減少させることによって、吸入管圧目標値pssolに重畳される信号dpdkも減少し、これによってスロットルバルブにおける圧力低下は戻り、内燃機関の効率を最適化するという目的に到達する。運転者が操作可能な操作要素(例えばスイッチ)によって、補正係数fdpdkを変更して、例えば特別にスポーティなモードに予め設定されるようにしてもよい。
Claims (8)
- 吸入管に設けられたスロットルバルブ位置および過給圧を制御または調整することによって、過給可能な内燃機関の出力を制御または調整する方法において、
予め定めたシリンダ充填空気目標値(rlsol)から、スロットルバルブ(106)に対する設定量(wdksol)を導出し、
シリンダ充填空気目標値(rlsol)から吸入管圧目標値(pssol)を求め、
吸入管圧目標値(pssol)と、スロットルバルブ(106)における圧力低下を予め定める量(dpdk)とを結合することによって、過給圧目標値(plsol)を導出することを特徴とする、
過給可能な内燃機関の出力を制御または調整する方法。 - 前記シリンダ充填空気目標値(rlsol)を係数(fupsrl)で除算することによって得られる商から前記吸入管圧目標値(pssol)を導出し、
該係数は、エンジン回転数(nmot)、エンジン温度(Tmot)、および吸入された空気の温度(Tans)に依存する、
請求項1に記載の方法。 - 前記吸入管圧目標値に、残留ガスの分圧(prg)を加算的に重畳する、
請求項2に記載の方法。 - 前記スロットルバルブ(106)における圧力低下に対する量(dpdk)を、エンジン回転数(nmot)およびシリンダ充填空気目標値(rlsol)に依存して特性マップ(304)から読み出す、
請求項1に記載の方法。 - 前記スロットルバルブ(106)における圧力低下に対する量(dpdk)は、エンジン回転数(nmot)と、シリンダ充填空気目標値(rlsol)と実現可能な最大シリンダ充填空気値(rlmax)との比とに依存して特性マップ(304)から読み出す、
請求項1に記載の方法。 - 前記特性マップ(304)から読み出された値に補正係数(fdpdk)を作用させ、
ダイナミックな走行モード中は、該補正係数を定常な走行モード中よりも高い値に設定する、
請求項4または5に記載の方法。 - 前記補正係数(fdpdk)を、ダイナミックな走行モード時は値1に設定し、定常的な走行モードへの移行時には、0と1との間にある値に減少して設定する、
請求項6に記載の方法。 - 吸入管に設けられたスロットルバルブの位置および過給圧が制御または調整される、過給可能な内燃機関の出力を制御する装置において、
第1の手段(201,202)が設けられており、
該手段により、シリンダ充填空気目標値(rlsol)からスロットルバルブ(106)に対する設定量(wdksol)が導出され、
第2の手段(204)が設けられており、
該手段により、シリンダ充填空気目標値(rlsol)から吸入管圧目標値(pssol)が導出され、
過給圧目標値(plsol)が、吸入管圧目標値(pssol)と、前記スロットルバルブ(106)における圧力低下を予め設定する量(dpdk)との結合(205)によって得られることを特徴とする
制御装置。
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