JPH08312406A - 内燃機関のトルク制御方法および装置 - Google Patents
内燃機関のトルク制御方法および装置Info
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Abstract
および/または遮断するときにトルク変化の補償がそれ
により改善される手段を提供することである。 【解決手段】 内燃機関に負荷を加える追加負荷の投入
ないしは遮断の前に空気供給量および内燃機関の点火時
期の変化が行われる内燃機関のトルク制御方法および装
置が提案されている。このフェーズの終了後、負荷は切
り換えられかつ点火時期が元に戻される。
Description
御方法および装置に関するものである。
イツ特許第3439927号(米国特許第459232
0号)から既知である。そこではアイドリング空気供給
制御の例で、たとえば空調装置、変速機、ファン、クラ
ッチ等のような負荷の投入のとき回転速度ないしトルク
の急変を補償する手段が提案されている。この手段はア
イドリング空気供給制御器の前制御からなり、この場
合、負荷を投入するとき内燃機関への空気供給量は制御
器とは無関係に増大される。このとき制御されていない
状態における制御器の出力信号に基づき空気供給量の増
大係数が適合化される。この原理では、負荷を投入また
は遮断する場合に空気供給量を変化するとき、空気供給
量の変化の内燃機関のトルクないしは回転速度への影響
は時間的に遅れて発生するので、既知の方法ないしは既
知の装置は、ある使用例においてとくに出力の弱いエン
ジンにおいて、不満足な結果を示す。この使用例におい
ては負荷の投入または遮断はトルクないしは回転速度の
比較的大きい変化または変動を発生し、この変化または
変動は乗心地および操縦性に影響を与えることがある。
および/または遮断するときにトルク変化の補償がそれ
により改善される手段を提供することが本発明の課題で
ある。
ク制御方法および装置は、内燃機関に負荷を加える追加
負荷の投入ないしは遮断の前に、空気供給量および内燃
機関の点火時期を調節する。このフェーズの終了後に負
荷は切り換えられかつ点火時期が元に戻される。
様により詳細に説明する。
を示す。これは本発明による方法を考慮した本質的な要
素として前制御を有するアイドリング回転制御および点
火時期の電気式制御を含む。さらにエンジン制御は、対
応する要求信号に応じて少なくとも1つの負荷を切り換
える。わかりやすくするために図1においては、負荷を
投入するときに本発明による方法と関連する本質的な要
素のみが示されている。
ット10は出力ライン12を介して電気的に操作可能な
設定要素14を内燃機関への空気供給量を調節するよう
に制御する。この場合、設定要素14は電気的に操作可
能な絞り弁、電気的に制御可能なバイパス弁または絞り
弁のアイドリング設定を調節するための電気的に制御可
能な絞り弁ストッパを意味している。他の出力ライン1
6を介して制御ユニット10は、少なくとも1つの投入
可能な負荷18、たとえば空調装置の圧縮機、自動変速
機、電気的に制御可能なクラッチおよび/または電気的
に制御可能なエンジンファンを制御する。他の出力ライ
ン20は内燃機関の個々のシリンダの点火時期を制御す
る。エンジン回転速度を測定する測定装置22から制御
ユニット10に入力ライン24が通じている。さらに、
少なくとも1つの負荷を切り換えるための要求信号を形
成する少なくとも1つの要素28から入力ライン26が
制御ユニット10に通じている。他の入力ライン30が
エンジン負荷を測定する測定装置32、たとえば空気量
センサまたは吸気管圧力センサから制御ユニット10に
通じている。
れぞれ少なくとも1つの要素28が、操作スイッチまた
は操作圧力信号等に応じて空調装置(空調装置の圧縮
機)を投入するための切換信号を、ドライバによる切換
要求または選択された運転条件に応じて電気式クラッチ
を投入する切換信号を、ドライバによる対応切換要求ま
たは選択された運転条件に応じて自動変速機を(たとえ
ば駐車位置から中立位置へ、中立位置から駆動位置へ
等)制御する切換信号を、および/または対応投入信号
に応じおよび/または場合によりエンジン温度のような
運転条件に応じてエンジンファンを投入する切換信号を
発生する。
度制御器34が設けられ、アイドリング回転速度制御器
34にはライン24ならびに目標値形成器38からのラ
イン36が供給される。目標値形成器38には好ましい
実施態様において、エンジン温度、走行速度等のような
内燃機関および/または車両の運転変数を測定する、図
示されていない測定装置から入力ライン40ないし42
が供給される。アイドリング回転速度制御器34の出力
ライン44は修正段46に通じ、修正段46の出力ライ
ンはライン12を示す。さらに、第1の特性曲線ないし
第1の特性曲線群48は制御ユニット10の一部でもあ
る。これらの特性曲線ないし特性曲線群48にライン2
6および選択されたライン40ないし42が供給され
る。出力ライン50は修正段46に通じている。さらに
計算ブロック52、好ましくは時間素子が設けられ、計
算ブロック52にはライン26からライン51が供給さ
れる。計算ブロック52から出力ライン16が負荷18
に通じている。点火時期を決定する他の特性曲線群54
にはライン24から出ているライン56ならびにライン
30が供給される。特性曲線群54の出力ライン58は
修正段60に通じ、修正段60の出力ラインはライン2
0である。修正段60には入力ライン62および63が
供給される。制御器66から出力ライン62が出てい
て、制御器66には、ライン24からライン68が供給
されまたライン36からライン70が供給される。好ま
しい実施態様においてはさらに、制御器66の出力ライ
ン62から特性曲線群48に通じているライン78が設
けられている。入力ライン63が点火時期を調節する前
制御ブロック65から供給され、前制御ブロック65に
は、好ましい実施態様においてライン67がライン51
からまたライン69がライン16から供給されている。
前制御ブロック65は、表ないし特性曲線群または特性
曲線を含み、これらの表ないし特性曲線群または特性曲
線において負荷の投入の間の要求信号および切換信号に
応じて点火時期の変化が決定される。
に応じて目標値形成器38によりアイドリング回転速度
の目標値が形成される。アイドリング回転速度制御器3
4によりアイドリング回転速度の目標値が測定されたエ
ンジン回転速度と比較されかつ所定の制御方針たとえば
PIDに従って内燃機関への空気供給量を調節する出力
信号が発生され、出力信号は実際回転速度を目標回転速
度に接近させる。制御動作を改善するために、特性曲線
群48、いわゆる前制御が設けられている。前制御は変
化可能な所定の特性曲線を含み、この特性曲線は供給さ
れる各運転変数に対し空気供給量の変化値すなわち調節
器の出力信号の修正値を含む。
なクラッチおよび/またはファンのように投入可能な負
荷を考慮して、これらの追加負荷を投入する要求信号の
存在に応じて空気供給量を増大する対応信号が特性曲線
群48から出力される。この対応信号は修正段46を介
して空気供給量を調節し、この場合、空気供給量の変化
は投入された負荷により追加として必要とされるトルク
を直線的に補償することになる。点火時期の制御は既知
のように、実際の運転状態の関数としてあらかじめプロ
グラミングされた特性曲線群54に基づいて行われる。
実際の運転状態は、測定されたエンジン回転速度および
エンジン負荷、たとえば空気流量または吸気管圧力によ
り示される。この場合、あらかじめプログラミングされ
た特性曲線群は内燃機関の燃料消費量の最適化を考慮し
て点火角を調節する。したがって内燃機関は原則として
この最適点火時期において、少なくともその付近で運転
され、この点火時期においては内燃機関は最小の燃料消
費量で最大トルクを発生する。内燃機関はまた高い効率
で運転することになる。
投入ないしは負荷の遮断の移行の間においてもほぼ一定
であり、かつ内燃機関が移行状態において、内燃機関
が、投入される負荷ないしは遮断される負荷を補償する
ように運転されることが好ましい。これは本発明の方法
により達成される。この場合、本来の負荷投入の前に要
求信号に応じてないしは本来の負荷遮断の前に遮断信号
に応じて、内燃機関の運転時点が効率を悪化する方向に
変化され、このとき負荷を投入ないし遮断するときにト
ルク補償が実行されかつ移行状態の間ないしは終了後、
内燃機関の運転時点を再び効率を改善する方向に調節す
ることが基本的な考え方である。
26)負荷を投入するとき、一定トルクにおいて空気の
増大(特性曲線群48、修正段46)が、点火時期をそ
れに応じて戻した場合に(好ましい実施態様においては
前制御ブロック65を介して戻すことにより、発生する
回転速度偏差/トルク偏差を均衡させるように制御器6
6によりサポートされながら)行われ、この過程(ブロ
ック52内の時間条件)の終了後に負荷が切り換えられ
(ライン16)かつエンジントルクの必要な増大により
点火時期が再びその初期の値の範囲に(好ましい実施態
様においては前制御ブロック65を介して戻すことによ
り、発生する回転速度偏差/トルク偏差を均衡させるよ
うに制御器66によりサポートされながら)戻される。
求信号が除去されて)負荷を遮断するとき、まず点火時
期を対応して戻したときにトルクないしは回転速度が一
定となるように追加空気の小さいものから制御が行わ
れ、これにより点火時期の調節はトルク上昇の方向に行
われる。この過程の終了後に負荷は遮断され、空気供給
量は低減されかつ移行の間に発生する回転速度偏差ない
しはトルク上昇は点火時期を介して調節される。その
後、空気量を調節した上で点火時期を特性曲線群54の
値に制御することにより元の運転状態が再び設定され
る。
施態様においては、要求信号の信号方式および/または
信号の大きさ(たとえばレベル)により所定の表、特性
曲線および/または特性曲線群に基づいて決定される。
好ましい実施態様においては、負荷を投入する前に、移
行状態の間の点火時期を介しての制御の係合の程度の関
数として空気供給量の追加量の適応修正が行われる。負
荷投入の終了後におけるこれらの修正出力信号、とくに
調節された点火時期と特性曲線群54の最適値との間の
偏差は負荷の前制御値の理想値からの偏差に対する値を
示す。この理想値においては、移行状態の終了後に、ト
ルク変化が特性曲線群の点火時期の制御のもとで直線的
に調節される。点火時期の修正の影響はまた適応修正の
範囲内で測定されかつ空気の前制御値がそれに応じて適
合される。
に応じて回転速度制御、トルク制御または負荷制御(空
気量制御、空気容量制御、圧力制御)を行う。
る点火時期の復元ないしは再設定は種々の方法で行うこ
とができる。好ましい実施態様においては、両方のいず
れの場合も、点火時期は同じかまたは異なってもよい所
定の時間関数に従って変化される。他の有利な実施態様
においては、点火時期のステップ状変化または時間勾配
とステップとの組合せが使用される。さらに、点火時期
の調節を制御器66のみを介して行い、すなわち前制御
ブロック65を省略することもまた有利である。
は、点火時期の閉ループ制御が行われず、その代わりに
点火時期の開ループ制御のみが行われ、この場合、所定
の時間関数に従って点火時期は空気量の増大と並行して
要求信号により元に戻されかつ負荷の切換と共にその最
適値に戻される。
アイドリングにおいてのみでなくアイドリング以外にお
いても示している。ここで負荷投入の要求信号に応じて
点火時期が低減され、これにより低減されたトルクは空
気供給量の調節によりアイドリング設定器または電気的
に制御可能な絞り弁を介して均衡され、このとき負荷は
切り換えられかつ点火時期が再び元に戻される。これに
より走行中においても、たとえば空調装置の圧縮機のサ
イクリックな切換えが効果的に補償されかつ乗心地に対
する不利な影響が防止される。負荷を遮断する場合にお
いても同様のことが行われる。
発明による方法の好ましい実施態様が示されさている。
に対する要求信号および切換信号の時間線図(図2
a)、内燃機関への空気供給量の時間線図(図2b)、
点火時期の時間線図(図2c)ならびに内燃機関により
発生されるトルクの時間線図(図2d)を示す。
ための要求信号を受け取る。この要求信号は時点T0以
後内燃機関への空気供給量を所定の値に増大し、同時に
トルクを低減するように点火時期を調節する。この場合
本発明による方法のこの第1のフェーズは、負荷増大の
影響と点火時期低減の影響とが内燃機関のトルクに対し
ちょうど補償し合うように行われる。したがって、内燃
機関により発生されるトルクはほぼ一定に保持される。
この場合、点火時期の調節は、時点T0以前に設定され
た燃料消費量が最適となる点火時期をスタートとして行
われかつ回転速度制御、負荷制御またはトルク制御を介
してトルクが一定に保持されるように修正される。時点
T1において空気供給量の増大が終了した後、負荷は要
求信号の発生から所定時間経過後および/または空気の
増大の終了後(空気制御信号はほぼ一定のまま)切り換
えられる。このとき必要なエンジンにより発生すべきト
ルクの増大は、時点T1以後、点火時期の調節によりエ
ンジンの燃料消費量が最適となる値まで行われ、このと
き理想的なケースにおいては空気供給量の変化は必要で
はない。回転速度制御、負荷制御またはトルク制御の範
囲内における点火時期調節の修正により、実際に負荷を
投入した場合でも内燃機関により発生されるトルクがほ
ぼ一定となるように制御される。
おいて行われる空気供給量の増大は、時点T1におい
て、完了すべき点火時期の調節が追加負荷の運転のため
に必要なトルクとちょうど等しくなるように行われる。
この所定の割付けは自動車の運転中に変化してもよいの
で、好ましい実施態様においてはこの増大値の適応修正
が行われる。移行の終了後における点火時期制御器の調
節は、最適点火時期において空気供給量により調節され
るトルクの理想値からの偏差を示すので、調節された点
火時期の最適点火時期からの偏差に応じて空気の増大が
修正され、これにより点火時期は最適点火時期に対応す
ることになる。負荷増大過程の終了後、最適点火時期が
調節されたとき、従来技術から既知のようにまた場合に
より、アイドリング回転速度制御器により空気増大値の
適応修正が行われる。
ための指針を与える流れ図を示す。図3に示されたプロ
グラム部分は要求信号の発生で開始される。第1のステ
ップ100において、要求信号に応じてステップ状にま
たは所定の時間関数に基づき、所定の増大値に応じて前
制御により空気供給量が増大されかつ点火時期Zzpが
低減される。それに続くステップ102において、目標
回転速度Nsollと実際回転速度Nistとの差が形成さ
れ、また場合によりこの差に応じて点火時期の修正Zz
pkorrが行われる。この場合ステップ100および
102により、時点T0以後、空気供給量および点火時
期はトルクを一定に保持するように調節される。ステッ
プ104において、空気の増大が終了したか否かが判定
される。これは、たとえば内燃機関に供給される空気の
変化によりおよび/または時間条件に基づいて検出され
る。空気の増大が終了していないとき、空気供給量およ
び/または点火時期を時間関数に従って調節する場合に
はステップ100が反復され、また空気供給量および点
火時期をステップ状に調節する場合にはステップ102
が反復される。空気の増大が終了しているとき、ステッ
プ106により切換信号が出力されかつ負荷が投入され
る。それに続くステップ108において、点火時期Zz
pが所定の時間関数に従いまたはステップ状に特性曲線
群の値Zzpoptに戻され、この場合、ステップ11
0によりエンジン回転速度の制御により目標回転速度に
修正されZWkorr、これにより発生すべきトルクが一定
に保持される。これに続くステップ112において、負
荷増大過程が終了したか否かが問い合わせられる。これ
は時間条件によりまたは点火時期がほぼ定常的であるか
否かの判定により行われる。これが否定の場合、点火時
期を時間関数に従って調節するときはステップ108が
反復され、またステップ状に調節するときはステップ1
10が反復される。増大過程が終了したとき、有利な実
施態様においてはステップ114により、調節された点
火時期の、制御器修正値Zzpkorrで示される燃料
消費量が最適な点火時期からの偏差が、空気供給量の増
大値の修正に使用され、かつ空気供給量は最適点火時期
が得られるように調節される。その後プログラム部分は
終了する。
は遮断するときに乗心地および内燃機関の運転性を改善
する。この場合、本発明の方法により負荷を投入および
/または遮断するときに内燃機関により与えられるトル
クの時間経過がほぼ一定に保持され、したがってトルク
の急変はほとんどなく、これにより回転速度変化もまた
車両の急激な運動も発生することがないことはとくに有
利である。
わめて急速に補償され、空気供給量を介してトルクを調
節する場合にシステム条件に基づく遅れが全く問題にな
らないことはとくに有利である。
点火角を調節したにもかかわらず、移行運転状態以外で
は内燃機関は燃料消費の面で最適なまたは少なくともそ
れに近い点火角で、したがって効率の高い範囲内で運転
可能であることはさらに有利である。乗心地の改善が燃
料の無駄な消費を伴わないことから、本発明による方法
が優れているという有利性が得られる。
にとくに有意義であり、したがって投入過程においての
み使用されても有利である。更に、本発明による方法
は、負荷を投入したときに乗心地への影響を比較的少な
くするように改善するために使用したり、または負荷を
遮断するときにたとえばトルクを低減するように空気量
を調節することと並行してトルクを低減するように点火
角を調節するような他の方法と組み合わせて使用したり
することが可能である。
示した内燃機関の制御装置の全体ブロック回路図であ
る。
線図である。
図である。
2、44、50、51、56、58、62、63、6
7、68、69、70、78 ライン 14 設定要素 18 負荷 22 エンジン回転速度測定装置 28 負荷投入/遮断要求信号形成要素 32 エンジン負荷測定装置 34 アイドリング回転速度制御器 38 目標値形成器 46、60 修正段 48 、54 特性曲線(または特性曲線群) 52 計算ブロック 65 前制御ブロック 66 制御器 M トルク Nist 回転速度実際値 Nsoll 回転速度目標値 QL 空気供給量 ZW、Zzp 点火時期 Zzpkroo 点火時期の修正値 Zzpopt 点火時期の特性曲線の値
Claims (10)
- 【請求項1】 少なくとも内燃機関への空気供給量なら
びに該内燃機関の点火時期を調節する制御ユニットと、
少なくとも1つの要求信号に応じて前記内燃機関に負荷
を加える少なくとも1つの負荷とを備えた内燃機関のト
ルク制御方法において、 負荷変化の前にまず空気供給量および点火時期が前記内
燃機関の効率を悪化する方向に調節されることを特徴と
する内燃機関のトルク制御方法。 - 【請求項2】 空気供給量および点火時期の調節が、前
記内燃機関により与えられるトルクがほぼ一定に保持さ
れるように行われることを特徴とする請求項1の方法。 - 【請求項3】 前記内燃機関への空気供給量が瞬間的に
増大されるように調節され、一方点火時期が瞬間的に低
減されるように調節されることを特徴とする請求項1ま
たは2の方法。 - 【請求項4】 空気供給量の増大が、負荷変化により必
要なトルク変化が直線のままとされるように行われるこ
とを特徴とする請求項1ないし3のいずれかの方法。 - 【請求項5】 負荷変化と共に点火時期がその初期値へ
調節されることを特徴とする請求項1ないし4のいずれ
かの方法。 - 【請求項6】 トルク偏差または回転速度偏差が回転速
度制御、負荷制御またはトルク制御の範囲内での点火時
期の修正により補償されることを特徴とする請求項1な
いし5のいずれかの方法。 - 【請求項7】 空気供給量を変化させるための値が調節
された点火時期の設定すべき点火時期からの偏差に基づ
いて負荷変化後に修正されることを特徴とする請求項1
ないし6のいずれかの方法。 - 【請求項8】 負荷変化の運転状態外では点火時期の調
節が消費最適値にまたはその付近に行われ、これにより
前記内燃機関が高い効率で作動することを特徴とする請
求項1ないし7のいずれかの方法。 - 【請求項9】 空調装置、自動変速機、電気制御クラッ
チおよび電気式エンジンファンのような、またはそのい
ずれかのような投入可能な負荷の投入ないし遮断のとき
に負荷変化が行われることを特徴とする請求項1ないし
8のいずれかの方法。 - 【請求項10】 少なくとも内燃機関への空気供給量
ならびに該内燃機関の点火時期を調節する制御ユニット
と、少なくとも1つの要求信号に応じて前記内燃機関に
負荷を加える少なくとも1つの負荷とを備えた内燃機関
のトルク制御装置において、 負荷変化の前に前記制御ユニットがまず空気供給量およ
び点火時期を前記内燃機関の効率を悪化する方向に調節
することを特徴とする内燃機関のトルク制御装置。
Applications Claiming Priority (2)
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