JP3816559B2 - 内燃機関の制御方法および制御装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、請求項１の上位概念による、内燃機関のアイドル運転を制御する方法であって、
回転数に対する目標値と実際値との比較に基づいて制御偏差を検出し、
制御器が、当該制御偏差に基づいて、出力設定調整操作素子に供給するための調整量を設定し、
予備制御および/または目標値の上昇を行う形式の方法に内燃機関の制御、アイドル運転の制御方法および制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関を制御するためのこのような方法および装置はドイツ連邦共和国特許出願公開第３１３００８０号公報（米国特許第４４２５８８８号）から公知である。そこでは、特に自己着火により駆動される内燃機関の回転数を制御するための方法および装置が記載されている。回転数に対する目標値と実際値との差に依存して制御器は、電磁調整操作器に供給するための調整量を検出する。この電磁調整操作器は噴射すべき燃料量を設定する。回転数が回転数目標値よりも落ち込むことを回避するため、アイドル回転数に対する目標値を、所定の回転数に達した際に、所定の値だけ高める。目標値を高める大きさは引き続き時間と共に減少する。
【０００３】
さらに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第４１１２８４８号公報（米国特許第５２５１５９８号）から、内燃機関のアイドル回転数を制御するための装置が公知である。ここでは同じように、制御器が目標値と実際値との差を基にして調整操作器に供給するための信号を形成する。さらにいわゆる予備制御が行われる。この予備制御では、回転数信号に依存して制御器の出力信号が付加的に制御される。この予備制御は、所定の回転数閾値に達したときに投入接続ないし遮断される。
【０００４】
この装置の欠点は、予備制御を開始するときの値、ないし目標値の上昇を行うときの値が固定的に設定されていることである。内燃機関の負荷が異なれば、噴射ガス特性も異なる。このことは、どの電気負荷が投入接続されているか、例えばリヤウィンド・デフォッガないしエアコンの投入接続に依存して、回転数がそれぞれ異なる速度で、その目標値からそれぞれ異なる程度だけ低下することを意味する。相応して、予備制御ないし目標値上昇を行うときの値に対しては妥協値を選択しなければならない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭に述べた形式の内燃機関の制御方法および制御装置において、内燃機関の特性を改善し、特にアイドル運転が最適になるよう構成することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題は本発明により、回転数が所定の値に達したとき、目標値に固定の上昇率で上昇する補正値を加算して新しい目標値を設定し、新しい目標値を引き続き時間と共に減少させ、偏差が大きくなるにしたがって大きくなる特性を有する重み付け係数を前記補正値に乗ずる、または回転数が閾値以下のときに、回転数の降下に対抗する伝達特性を有し、固定の定数を有する伝達関数回路の出力を調整量に加算する形式の予備制御を備えており、偏差が大きくなるにしたがって小さくなる特性を有する重み付け係数を伝達関数回路の出力に乗ずる、ことを特徴とする制御方法によって解決される。さらに上述の課題は、回転数が所定の値に達したとき、目標値に固定の上昇率で上昇する補正値を加算して新しい目標値を設定し、新しい目標値を引き続き時間と共に減少させる形式の装置において、偏差が大きくなるにしたがって大きくなる特性を有する重み付け係数を補正値に乗ずる手段が設けられている、または回転数が閾値以下のときに、回転数の降下に対抗する伝達特性を有し、固定の定数を有する伝達関数回路の出力を調整量に加算する形式の予備制御を備えた装置において、偏差が大きくなるにしたがって小さくなる特性を有する重み付け係数を伝達関数回路の出力に乗ずる手段が設けられている、ことを特徴とする装置によって解決される。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明によって、内燃機関の条件が種々異なる場合でも常に最適の特性をアイドル回転数への移行の際に調整することができる。
【０００８】
本発明の有利な構成および実施形態は従属請求項に記載されている。
【０００９】
本発明の方法および本発明の装置を、以下自己着火型内燃機関の実施例について説明する。しかしこの実施例はそのままほかの形式の内燃機関に適用することができる。この場合は相応する素子を交換しなければならない。例えば、外部点火型内燃機関では、スロットルバルブが噴射される燃料の制御のための調整操作素子の代わりに使用される。このような内燃機関では、制御器の出力信号は出力調整操作素子１００を制御し、この調整操作素子はスロットルバルブ調整操作素子となる。さらに所定の素子を省略することや、別の素子を追加することができる。
【００１０】
【実施例】
図１には、本発明の装置のブロック回路図が示されている。アイドル運転制御器１４は出力信号ＵＰＩを加算点１３と最小値選択部１１を介して出力設定調整操作し素子１００に送出する。入力信号に依存してこの調整操作素子は、相応する燃料量を図示しない自己着火型内燃機関の燃焼室に供給する。外部点火型内燃機関の場合、調整操作素子１００はスロットルバルブの位置ないしアイドル回転数を制御するための調整素子の位置を制御する。
【００１１】
回転数センサ１１０は内燃機関の実際の回転数Ｎを検出する。この回転数信号Ｎは、制限特性マップ１２、走行特性マップ１６、比較点１７並びに予備制御部７０に供給される。比較点１７の他方の入力側には目標値設定部７の出力信号ＳＮが供給される。この目標値設定部は、アイドル回転数に対する目標値ＳＮを設定する。比較点１７の出力信号ＤＮは制御偏差に相応し、アイドル運転制御器１４に供給される。
【００１２】
予備制御部７０は出力信号ＵＤを形成する。この出力信号には負の符号が付されており、加算点１５に供給される。加算点１５の第２の入力側には、走行特性マップ１６の出力信号が供給される。走行特性マップ１６の入力側には回転数信号Ｎと走行ペダル位置センサ５の出力信号が供給される。
【００１３】
加算点１５の出力信号は加算点１３に供給される。加算点１３の出力信号ＵＰＩＤは最小値選択部１１で、制限特性マップ１２の出力信号と比較される。２つの信号のうちの小さい方が出力設定調整操作素子１００の制御に用いられる。
【００１４】
図１に示された装置は次のように動作する。目標値設定部７の出力信号ＳＮと実際の回転数Ｎとの差ＤＮに依存して、アイドル運転制御器が調整操作素子１００に対する調整信号ＵＰＩを計算する。この調整信号から加算点で、予備制御部７０の出力信号ＵＤが減算される。予備制御部の入力側には実際の回転数Ｎが供給される。この予備制御部は有利には微分特性を有する。
【００１５】
走行ペダル５が操作されていなければ、もっぱらこの信号が噴射すべき燃料量を定める。走行ペダルが操作されるときは、走行特性マップ１６が実際の回転数Ｎと走行ペダル位置に依存して出力信号を形成する。この出力信号はアイドル運転制御器の出力信号に加算される。最小値選択部１１では、この調整信号が少なくとも実際の回転数Ｎに依存する最高許容値に制限される。
【００１６】
通常は、回転数が閾値以下のときだけ微分部分７０が作動される。この閾値は通常のアイドル回転数よりも大きい。
【００１７】
微分素子の代わりに、同じような伝送特性を有するブロックを選択することもできる。伝送特性は実質的に、回転数が大きく降下する際に、回転数降下に対抗する信号が発生するように構成されている。回転数の変化程度が小さい場合には補正量も小さく、変化が大きい場合は補正も大きくなるようにする。補正は回転数が降下するときに投入接続される。これにより回転数が目標値ＳＮ以下に降下することが回避される。
【００１８】
このような装置では、内燃機関の負荷に依存して種々異なる過渡特性の生じることが示された。このことは、実際の回転数Ｎがそれぞれ異なる速さで所望の回転数値ＳＮに近似することを意味する。過渡特性を改善するために、図２に示された装置が変形される。
【００１９】
図２では、すでに図１で説明した要素には相応する符号が付されてある。目標値ＳＮと回転数に対する実際値Ｎとの偏差に相応する信号ＤＮはさらに特性マップ２００に供給される。この特性マップ２００の出力信号Ｆは結合点２１０に供給される。結合点２１０では、入力信号が有利には乗算結合される。この結合点の第２の入力量として、予備制御部７０の出力信号が用いられる。結合点２１０の出力信号は加算点１５に供給される。
【００２０】
特性マップの伝送特性が図３に示されている。ブロック２００は必ずしも特性マップとして実現する必要はなく、相応の伝送特性を有する相応の伝送器を設けることもできる。制御偏差ＤＮが比較的小さい場合には、係数はほぼ１である。制御偏差が大きいとき、係数は値０に近づく。有利には関数Ｆは次式に従って選択される。
【００２１】
【数３】

【００２２】
または選択的に、次式の伝送関数を選択することもできる。
【００２３】
【数４】

【００２４】
前者の関数はふつう指数関数と称され、後者の関数は双曲線と称される。パラメータconstは定数である。値ＤＮは、回転数に対する目標値ＳＮと回転数に対する実際値Ｎとの差に相応する制御偏差である。
【００２５】
この伝送器２００は、予備制御部７０の出力信号が、制御偏差ＤＮの大きいときに値０により重みづけされるよう作用する。このことによって、予備制御部７０は制御偏差が大きいときには作用しなくなる。これに対し、制御偏差ＤＮが小さいときには重み付け係数はほぼ値１となる。これにより予備制御部は制御偏差が小さいとき完全に作用する。予備制御部の非作用状態から完全作用状態への移行は徐々に行われる。制御偏差ＤＮが小さければ小さいほど予備制御部の出力量を大きく重み付けする関数Ｆにより予備制御を重み付けすることによって、予備制御の開始をソフトに行うことができる。この手段によって、内燃機関の負荷に依存しないで常にほぼ同じ過渡特性が得られる。
【００２６】
予備制御部７０の代わりに、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３１３００８０号公報に記載されてように目標値ＳＮを相応に高めることができる。予備制御の重み付けに相応して、回転数目標値ＳＮの上昇の重み付けを行うこともできる。その際には伝送器２００の作用は反対になる。すなわち、制御偏差が大きいとき重み付け係数も大きく、制御偏差が小さいとき重み付け係数も小さくなる。
【００２７】
相応する実現実施例が図４に示されている。相応する要素にはここでも相応する符号が付されている。この実施例では、予備制御部７０が省略されている。目標値設定部７にはブロック２２０と２００が補充されている。ブロック７には、アイドル回転数に対する目標値ＳＮが、ドイツ連邦共和国特許出願公開第３１３００８０号公報に相応して、ファイルされている。
【００２８】
ブロック２２０は、目標回転数をどれだけ上昇させるべきであるかという値ＡＮを形成する。図５に示した相応の伝送特性を有する伝送器２００には、制御偏差ＤＮが供給される。伝送器２００はその出力信号を結合点２１５に供給する。結合点２１５は図２の結合点２１０に相応する。結合点２１５の第２の入力側にはブロック２２０の出力信号が供給される。結合点２１５の出力信号は加算点２２５に供給される。この加算点の第２の入力側には目標値設定部７の出力信号が供給される。結合点２２５の出力信号は結合点１７に供給される。
【００２９】
目標値設定部７は、図１と同じように、目標値ＳＮを種々異なる動作パラメータ、例えば機関温度に依存して設定する。この値に、重み付け係数Ｆにより変形された、目標値上昇部２２０の出力信号が加算される、制御偏差が大きいとき、目標値ＳＮを上昇すべき値はほぼＡＮである。制御偏差が小さいとき、上昇すべき値は零に移行する。
【図面の簡単な説明】
【図１】内燃機関を制御するための本発明の装置のブロック回路図である。
【図２】予備制御部を有する制御器の詳細図である。
【図３】制御偏差ＤＮに依存する重み付け係数Ｆの線図である。
【図４】目標値上昇を行う制御器の詳細図である。
【図５】制御偏差ＤＮに依存する重み付け係数Ｆの線図である。

Claims (5)

1. 内燃機関のアイドル運転を制御する方法であって、
   回転数に対する目標値（ＳＮ）と実際値（Ｎ）との比較に基づいて制御偏差（ＤＮ）を検出し、
   制御器（１４）が、当該制御偏差（ＤＮ）に基づいて、出力設定調整操作素子（１００）に供給するための調整量（ＵＰＩ）を設定する制御方法であって、
   前記回転数が所定の値に達したとき、前記目標値（ＳＮ）に固定の上昇率で上昇する補正値（ＡＮ）を加算して新しい目標値（ＳＮ）を設定し、前記新しい目標値を引き続き時間と共に減少させ、
   前記制御偏差（ＤＮ）が大きくなるにしたがって大きくなる特性を有する重み付け係数（Ｆ１）を前記補正値（ＡＮ）に乗ずる、
   または
   前記回転数が閾値以下のときに、前記回転数の降下に対抗する伝達特性を有し、固定の定数を有する伝達関数回路（７０）の出力を前記調整量（ＵＰＩ）に加算する形式の予備制御を備えており、
   前記制御偏差（ＤＮ）が大きくなるにしたがって小さくなる特性を有する重み付け係数（Ｆ２）を前記伝達関数回路（７０）の出力に乗ずる、
   ことを特徴とする制御方法。
2. 前記回転数の降下に対抗する特性を有し、固定の定数を有する伝達関数回路（７０）が、固定の定数を有する微分回路である、請求項１記載の方法。
3. 前記重み付け係数（Ｆ２）に対して、
   

   

   を適用し、
   ここでconstは定数、ＤＮは制御偏差である、請求項１または２記載の方法。
4. 前記重み付け係数（Ｆ２）に対して、
   

   

   を適用し、
   ここでconstは定数、ＤＮは制御偏差である、請求項１または２記載の方法。
5. 内燃機関のアイドル運転を制御する装置であって、
   回転数に対する目標値（ＳＮ）と実際値（Ｎ）との比較に基づいて制御偏差（ＤＮ）を検出する手段（１７）と、
   当該制御偏差（ＤＮ）に基づいて、出力設定調整操作素子（１００）に供給するための調整量（ＵＰＩ）を設定する制御器（１４）と、が設けられており、
   前記回転数が所定の値に達したとき、前記目標値（ＳＮ）に固定の上昇率で上昇する補正値（ＡＮ）を加算して新しい目標値（ＳＮ）を設定し、前記新しい目標値を引き続き時間と共に減少させる形式の装置において、
   前記制御偏差（ＤＮ）が大きくなるにしたがって大きくなる特性を有する重み付け係数（Ｆ１）を前記補正値（ＡＮ）に乗ずる手段（２１５）が設けられている、
   または
   前記回転数が閾値以下のときに、前記回転数の降下に対抗する伝達特性を有し、固定の定数を有する伝達関数回路（７０）の出力を前記調整量（ＵＰＩ）に加算する形式の予備制御を備えた装置において、
   前記制御偏差（ＤＮ）が大きくなるにしたがって小さくなる特性を有する重み付け係数（Ｆ２）を前記伝達関数回路（７０）の出力に乗ずる手段（２１０）が設けられている、
   ことを特徴とする装置。

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