JPH04262038A - チャージ圧力制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は請求項１の上位概念のチ
ャージ圧力制御装置を基礎とする。

【０００２】

【従来の技術】自動車中に内燃機関の制御のため圧力セ
ンサを使用しこの圧力センサは内燃機関の吸込管中に配
置されていて制御回路に対する信号を送出しこの信号を
用いて内燃機関が制御されるようにすることが公知であ
る。

【０００３】ターボチャージャ付きの内燃機関ではチャ
ージ圧力の測定には特別な重要性がある。利用効率の高
い機関は許容チャージ圧力領域を十分に使い尽くし、そ
れにより、過渡にわずかに高いチャージ圧力が起こって
も機関の損壊を来たすおそれがある。従って、制御に使
用されるべき実際値−圧力を検出し、充分に起こるおそ
れのある、実際値検出上の誤差、殊に、チャージ圧力セ
ンサにおけるドリフト現象を識別検出することが必要で
ある。そのような誤差の識別検出後、チャージ圧力制御
を可能にする適当な手段が講じられなければならない。

【０００４】ターボチャージャ付内燃機関の制御調整の
ために当該出力信号を用いる圧力センサの監視用装置が
ドイツ連邦共和国特許出願公開第３２２６８４９号公報
から公知である。上記の圧力センサ監視用装置では当該
圧力信号は別の信号（これは絞り弁閉成のもとで絞り弁
スイッチから送出される）と比較される。妥当性検査（
チェック）において、絞り弁閉成状態のもとで物理的に
可能な領域内に当該圧力信号があるか否かがチェックさ
れる。そのように物理的可能性の領域内にはないことが
明らかになった場合には、圧力センサの誤機能を指示す
るアラーム動作がトリガされる。圧力センサが欠陥障害
状態にある場合には当該識別検出はなされるが、圧力セ
ンサの障害の識別検出後内燃機関のひきつづいて動作を
可能にする手段が設けられていない。

【０００５】

【発明の目的】本発明の目的ないし課題とするところは
上記の従来技術の欠点を克服することにある。

【０００６】

【発明の構成】上記課題は請求範囲に記載の構成要件に
より解決される。

【０００７】本発明の請求の範囲１の特徴事項を成す構
成要件により奏される利点とするところは圧力センサの
著しく信頼度の高い監視が行われ得、圧力センサの障害
の検出の際は内燃機関のひきつづいての作動が可能であ
る（それというのは補正された信号、又は付加的信号に
よってはチャージ圧力制御が行われ得るからである）こ
とである。圧力センサの欠陥障害が指示され記憶され、
その結果次回の工場点検の際、その障害を除去し得る。

【０００８】引用請求項に記載された手段により、請求
項１に特定した装置の有利な発展形態及び構成例が可能
である。

【０００９】本発明の実施例では第２チャージ圧力セン
サにより第１チャージ圧力センサの監視が行なわれ、障
害検出の際、正常に機能するセンサの信号がチャージ圧
力制御のために使用される。本発明の別の実施例によれ
ば雰囲気（大気）圧力（これは多くのシステムではいず
れにしろ一緒に測定される）との妥当性比較チェックが
行なわれる。本発明の別の構成例では準定常動作状態に
おいて予期さるべき、チャージ圧力の値との妥当性比較
チェックが行われる。測定された値と予期された実際値
との間の比較的大きな偏差がある場合に誤動作が識別検
出され、場合により補正が行なわれる。

【００１０】

【実施例】次に本発明を図示してあり、以下詳述する。

【００１１】図１中１０は内燃機関のシリンダ１０ａに
おけるピストンを表わす。シリンダ１０ａは管１１を介
して公知のように排ガスターボチャージャ１２と接続さ
れている。ターボチャージャ１２には排ガスが直接ピス
トン１０から供給され、その際チャージ圧力制御機構１
３、例えばチャージ圧力制御弁を介して排ガスの一部が
、ターボチャージャのところにおけるバイパス１４を経
由して直接的に排出部１５中に導入される。よってこの
弁を介しては異常に高い圧力の形成されるのが阻止され
る。チャージ圧力制御調整機構１３は評価装置１８を介
して制御される。この評価装置１８は通常制御装置２７
の１構成部分である。

【００１２】正常な制御動作が行われ得るため、管１１
内に高圧側にターボチャージャ１２とピストン１０との
間に１つ又は複数のチャージ圧力センサ１６，１７が設
けられている。上記チャージ圧力センサ１６，１７は線
路を介して評価装置１８と接続されており、圧力センサ
１６，１７の出力信号が、制御装置２７の評価装置１８
内で処理される。

【００１３】評価装置１８ないし制御装置２７には処理
のため別の信号が供給され（これらの別の信号は例えば
雰囲気（大気）圧力センサ１９、回転数センサ２０又は
ニードルストロークセンサ２１から送出される）、制御
装置２７によってはチャージ圧力制御に必要な制御信号
がトリガされる。

【００１４】正常な機能を以てチャージ圧力制御を行な
うにはできるだけ精確且信頼性の高い、チャージ圧力実
際値検出が必要であるので、チャージ圧力センサの誤機
能が識別検出され、適当な対抗手段が講ぜられるように
しなければならない。従って以下述べる監視手段が実施
される。

【００１５】２つのチャージ圧力センサが使用される場
合、それの出力信号は相互に関連づけられるとよい。そ
れにより当該両センサのうちの１つの誤機能を識別検出
し得る。図２には妥当性検査を用いてのその種誤り検出
を可能にするフローチャートが示してある。

【００１６】第１ステップ３０では第１チャージ圧力セ
ンサ１６により検出された圧力Ｐ１が焼込まれ、次のス
テップ３１では信号−レインジ−チェックが実施され、
要するに、当該圧力値Ｐ１が最小可能圧力Ｐｍｉｎより
大でありかつ同時に最大可能圧力Ｐｍａｘより小である
か否かがチェックされる。上記圧力Ｐ１が上記条件（要
件）を充足しない場合にはステップ３２において第１チ
ャージ圧力センサ１６の欠陥障害が検出される。上記圧
力Ｐ１が当該の可能な限界内にある場合にはステップ３
３において、チャージ圧力センサが正常であることが識
別される。

【００１７】ステップ３４では第２チャージ圧力センサ
により検出された圧力値Ｐ２が読込まれ、この圧力値は
後続のステップ３５において、最小可能圧力値Ｐｍｉｎ
より大であり、また最大可能圧力値Ｐｍａｘより小であ
るか否かがチェックされる。そのことが成立たない場合
はステップ３６において、第２チャージ圧力センサ１７
が障害状態であることが識別される。

【００１８】第２チャージ圧力センサより送出された圧
力値Ｐ２が、ステップ３５にて実施される信号−レイン
ジ−チェックの要件を充足すると、ステップ３７にて、
第２チャージ圧力センサが正常に機能していることが識
別される。

【００１９】次のステップ３８では第１チャージ圧力セ
ンサから送出された圧力値Ｐ１が、第２チャージ圧力セ
ンサより送出された圧力値Ｐ２より大であるか否かがチ
ェックされる。この条件が充足されている場合、ステッ
プ３９では圧力値Ｐ１が有効値であると識別され、制御
のために用いられる（Ｐ１＝ＰＲｅｇ）。これに対して
圧力値Ｐ２がＰ１より大である場合、この圧力値Ｐ２は
制御のため用いられる（Ｐ２＝ＰＲｅｇ）。この手段に
よっては常に比較的に高い圧力がチャージャの制御に用
いられる（両チャージ圧力センサ１６，１７が正常に機
能することを前提とする）。

【００２０】これに反してステップ３２又は３６にて、
第１チャージ圧力センサ１６ないし第２チャージ圧力セ
ンサ１７から、有効領域内にない信号が送出されること
が検出されると、そのつど他方のセンサから送出された
値がチャージ圧力制御のために用いられる。両チャージ
圧力センサのうちの１つが正しく機能していないことが
識別されると、このことはステップ４１にて指示され得
る。更に、両チャージ圧力センサから送出される圧力値
が相互に一層異なる（大きな偏差がある）場合には識別
し記憶することも可能である。上記の一層大きな偏差の
あることは誤差を表わし、同様にステップ４１を介して
指示され、その際上記指示は直ちに行われ得、又は制御
装置にて中間記憶後、次回の工場実験の際識別される。

【００２１】排ガス帰還付ターボ機関の場合、通常雰囲
気圧力センサ１９が使用される。そのような機関の場合
、チャージ圧力センサ１６又は１７の出力信号及び雰囲
気圧力センサ１９の出力信号の妥当性比較チェックが好
適である。その際第２のチャージ圧力センサは不要であ
る。

【００２２】そのような機関の場合無負荷状態において
数秒の待ち時間の後チャージ圧力がほぼ雰囲気（大気）
圧力ＰＡｔｍに相応する値に低下するので、上記機関が
数秒前からずうっと無負荷状態で動作するときは常に、
チャージ圧力センサ１７から送出される信号と、雰囲気
圧力センサ１９から送出される信号との比較が行なわれ
得る。チェックプログラムは基本的に２つのチャージ圧
力センサの比較の場合におけるように構成され得、図２
に示すシーケンスプログラムは単に次のように補充しさ
えすればよい、即ち、第１ステップ３０の前に３つの付
加的ステップが経過するように補充しさえすればよい。 図３には、それらの３つの付加的ステップが略示してあ
る。ステップ４２では先ず、機関が非負荷状態におかれ
ているか否かを識別しなければならない。このために例
えば、ニードルストロークセンサ２１から出力信号が送
出されているか否かがチェックされる。そのように送出
されていない場合は、機関は非負荷状態である。ひきつ
づいてのステップ４３では数秒の待ち（待機時間）を越
えるまで待機が行なわれる。この待機時間の後機関がさ
らに非負荷状態にある場合には雰囲気圧力センサ１９よ
り送出された圧力値がステップ４４にて転送される。こ
の圧力値はほぼ雰囲気（大気）圧力ＰＡｔｍに相応しな
ければならない。

【００２３】そのように検出された圧力について、その
他の点では図２のステップ３１におけるように信号レイ
ンジチェックが行われ得、その際その場合上限及び下限
が、最小ないし最大の可能な雰囲気圧力によって与えら
れる。第２信号としては直接的に、雰囲気圧力センサに
より検出された圧力が使用され、この圧力は同様に信号
レインジチェックを受け得る。

【００２４】チャージ圧力センサ圧力制御のためにはス
テップ３８にて両圧力センサが正常に機能することが識
別された場合にはチャージ圧力センサ１６の信号が使用
される（このチャージ圧力センサ１６の信号が、雰囲気
圧力センサ１９により送出される信号と等しいかそれよ
り大の圧力値を有する限り）。

【００２５】これに対して、雰囲気圧力センサ１９から
比較的に高い圧力値が送出されるが、チャージ圧力セン
サにより検出された圧力が信号レインジチェックにて示
された限界内にあることが識別されると、チャージ圧力
センサ１９の圧力の値が、両信号の差値だけ高められる
。その際次のチャージ圧力センサテストまで、上記差値
だけ高められた、チャージ圧力センサの値がチャージ圧
力制御のため使用される。

【００２６】別の妥当性チェックの基礎とするところは
、準定常作動状態において、最大可能のチャージ圧力が
噴射量と機関回転数に依存することである。従って、所
定のチャージャー及び機関交率のもとで当該の最大の達
成可能なチャージ圧力を計算することが可能である。 チャージ圧力センサ１６により測定されたチャージ圧力
と、計算されたチャージ圧力との比較によって、チャー
ジ圧力センサによる実際値検出の際の比較的大きな偏差
が識別され、可能なテストシーケンスが図４に示してあ
る。

【００２７】その場合ステップ４５において準定常作動
状態が識別され、ステップ４７において測定された圧力
と計算された圧力との比較が行われ、ステップ４８では
比較結果に応じて、次のことが識別される、即ちチャー
ジ圧力センサが正常に機能しそれの出力信号が制御目的
に使用され得るか、又は、センサが障害状態にあり、予
備信号が制御のために使用されるか否かが識別される。

【００２８】チャージ圧力センサで測定された圧力と、
準定常動作状態にて計算された圧力値との比較は無負荷
状態において可能であるのみならず、基本的に比較的わ
ずかな回転数のもとでも可能である（過度に高い圧力の
もとで応動する過圧弁が応動しない限り）。

【００２９】そのような過圧弁の応動はひきつづいての
妥当性比較チェックのための基礎を成す。従来のチャー
ジ圧力制限付ターボ機関では過度に高いチャージ圧力に
対する安全のためチャージ圧力制御機構１３、例えば吹
出し弁（排出弁、排気弁）が設けられており、この弁は
通常スィチッング接点を有する。このスィチッング接点
は圧力依存性であり、過度に高いチャージ圧力のもとで
圧力スイッチがスィチッングし、圧力は安全弁を介して
許容値に低減されるウェイスト−ゲート−チャージ圧力
制限。その場合圧力スイッチのスィチッング点は雰囲気
圧力に依存する。この圧力スイッチのスィチッング信号
は制御装置２７の評価装置１８に供給される。この場合
圧力スイッチは雰囲気圧力センサ１９に相応する。

【００３０】その種システムではチャージ圧力センサの
監視が可能であり、このために排出（排気）装置が非有
効状態におかれねばならない。当該監視のシーケンスは
次のように進行する。

【００３１】規定チャージ圧力は雰囲気圧力に依存する
最大値（これはまさに排気−安全弁の圧力スイッチのス
ィチッング点に相応する）に制限される。その場合、雰
囲気圧力は固有の雰囲気圧力センサ１９で測定され記憶
されるか、又はチャージ実際値の測定（この実際は無負
荷状態においてチャージ圧力センサ１７で測定される）
により求められる。

【００３２】チャージ圧力制限にも拘わらず圧力スイッ
チが応動すると、記憶された雰囲気（大気）圧力がもは
や実際の値に相応しなくなる（例えば運転者が比較的長
い無負荷運転フェーズなしで海の高さのところから山岳
地へ走入していった場合）、又は、チャージ圧力センサ
１７は危険な調整不整合の状態におかれる。

【００３３】記憶された雰囲気圧力は時間に関してラン
プ状に低減される（圧力スイッチがもはや応動しなくな
るまで）。それにより、有効の圧力制限値が低減される
ことも確保されるようになる。機関過負荷がそのような
手段により回避される。圧力スイッチが短時間内、例え
ば、雰囲気圧力の最後の記憶後数分以内に応動する場合
、障害検出が可能である。その場合、或無負荷運転フェ
ーズの後全負荷の際の短い走行がなされている。この場
合、雰囲気（大気）圧変化は圧力スイッチの応動の原因
となり得ず、従って、圧力センサンは調整不整合の状態
におかれ誤った圧力値を送出するはずである。

【００３４】本発明によれば、下記の装置構成が可能で
ある。即ち、特許請求の範囲に記載の装置において、上
記第２圧力センサはチャージ圧力センサ１７として構成
されているのである。

【００３５】さらに、上記装置構成において両信号が許
容領域内にある限り、チャージ圧力制御のために上記信
号の最大値が用いられるのである。

【００３６】更に上記装置構成において一方のチャージ
圧力コンデンサ１６，１７の誤機能を識別検出すると他
方のチャージ圧力コンデンサ１６，１７信号がチャージ
圧力制御のために用いられるように構成されているので
ある。

【００３７】更に特許請求の範囲に記載の装置において
第２チャージ圧力コンデンサは、雰囲気圧センサ１９と
して構成されているのである。

【００３８】更に、上記装置構成において、上記チャー
ジ圧力センサ１６の出力信号は内燃機関の無負荷状態の
もとで上記雰囲気圧センサ１９の出力信号と比較され、
両信号の比較的大きな差があると誤り指示がトリガされ
るのである。

【００３９】更に上記構成においてチャージ圧力制御の
ため上記チャージ圧力センサ１６の信号が用いられ、そ
の際チャージ圧力センサ及び雰囲気センサ１９の差圧分
だけ高められるのである。

【００４０】更に特許請求の範囲の装置構成において準
定常的動作状態において得られるチャージ圧力が、チャ
ージャー及び機関−効率を考慮して噴射量及び機関回転
数から算出され、同じ条件のもとでチャージ圧力センサ
１６で測定された圧力値と比較され、当該両圧力値の比
較的大きい偏差のある場合誤り（障害）が識別検出され
るように構成されているのである。

【００４１】更に特許請求の範囲の構成において第２圧
力信号は圧力スイッチにより送出され該圧力スイッチに
よっては最大許容チャージ圧に依存して当該スイッチン
グが行なわれるように構成されている。

【００４２】更に上記構成において上記両信号間に比較
的大きい差がある場合、上記信号の記憶が行われるよう
に構成されているのである。

【００４３】

【発明の効果】本発明によれば、圧力センサの著しく信
頼度の高い監視が行われ得、圧力センサの障害の検出の
際は内燃機関の引続いての作動が可能であり、圧力セン
サの欠陥障害が指示され記憶され、それにより次回の工
場点検の際その障害を除去し得るという効果が奏される
。

【図面の簡単な説明】

【図１】ターボチャージャは内燃機関の主要部分の概念
図である。

【図２】誤り検出を可能にするフローチャートを示す図
である。

【図３】図２のフローチャートを補充するフローチャー
ト部分を示す図である。

【図４】可能なテストシーケンスを示すフローチャート
を示す図である。

【符号の説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　内燃機関の高圧側にチャージ圧力セン
   サを有するチャージ付内燃機関におけるチャージ圧力制
   御装置であって、上記チャージ圧力センサからはチャー
   ジ圧力に依存する信号が送出されるように構成されてお
   り、チャージ圧センサ（１６）の機能の正常性がチェッ
   クされるように構成されており、ここにおいて、上記チ
   ャージ圧力センサ（１６）の出力信号が、許容領域内に
   あるか否かがチェックされ付加的信号との比較が行われ
   るように構成されているものにおいて、上記付加的信号
   は第２圧力センサ（１７，１９）から送出されるか、又
   は評価装置にて内燃機関の動作状態に依存して形成され
   チャージ圧力制御のために当該両信号のうちの高いほう
   の信号が用いられるように構成されていることを特徴と
   するチャージ圧力制御装置。