(57)【要約】      （修正有）【課題】空気通路に配置された差圧センサによって測定された差圧のずれを補正する方法を提供する。【解決手段】ずれ１００が、圧力センサ８８，９０，９４の出力信号９６によって相殺される方法において、差圧センサ８０に所定の差圧が印加されたとみなされる所定の作動状態１１０に空気通路を移行するステップと、前記所定の作動状態１１０で前記出力信号９６のレベルを測定するステップと、測定された出力信号９６のレベルに基づいて前記ずれ１００を計算するステップと、を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気通路（４６）に配置された差圧センサ（８０）によって測定された差圧（８２）のずれ（１００）を補正するための方法（１１６）であって、前記ずれ（１００）が、前記差圧センサ（８８，９０，９４）の出力信号（９６）によって相殺される方法において、次のステップ：
前記差圧センサ（８０）に所定の差圧（８２）が印加されたとみなされる所定の作動状態（１１０）に空気通路（４６）を移行するステップ（１１８）と、
前記所定の作動状態（１１０）で前記出力信号（９６）のレベルを測定するステップ（１２０）と、
測定された前記出力信号（９６）のレベルに基づいて前記ずれ（１００）を計算するステップ（１２２）と
を含む方法（１１６）。
【請求項２】
請求項１に記載の方法（１１６）において、
前記出力信号（９６）のレベルを測定するために、所定時間にわたって前記出力信号（９６）を検出し、フィルタ処理する方法（１１６）。
【請求項３】
請求項１または２に記載の方法（１１６）において、
測定された前記出力信号（９６）のレベルおよび過去に測定された前記出力信号（９６）のレベルに基づいて、前記ずれ（１００）を計算するステップ（１３２）を含む方法（１１６）。
【請求項４】
請求項１から３までのいずれか一項に記載の方法（１１６）において、
さらなるステップ：
前記空気通路（４６）で妨害圧力が検出された場合には、計算された前記ずれ（１００）を無視するステップを含む方法（１１６）。
【請求項５】
請求項１または２に記載の方法（１１６）において、
妨害圧力が、排ガス吸込装置（１１１）によって前記空気通路（４６）内にもたらされた低圧である方法（１１６）。
【請求項６】
請求項１から５までのいずれか一項に記載の方法（１１６）において、
空気通路（７８）から分岐した前記空気通路（４６）の開度によって出力信号（９６）が変化した場合に妨害圧力が生じている方法（１１６）。
【請求項７】
請求項６に記載の方法（１１６）において、
前記出力信号（９６）と、前記空気通路（４６）から分岐した前記空気通路（７８）の開度との依存性を、完全に開かれておらず、完全に閉じられていない空気通路（４６）の開度によって検査する方法。
【請求項８】
請求項１から７までのいずれか一項に記載の方法（１１６）において、
前記空気通路（４６）に質量流量が生じていない場合に、前記差圧センサ（８０）にゼロの差圧（８２）が印加されているとみなされる所定の作動状態（１１０）が提供されている方法。
【請求項９】
空気通路（４６）に配置された差圧センサ（８０）によって測定された差圧（８２）のずれ（１００）を補正するための装置（８０）、特に計算ユニットであって、前記ずれ（１００）が圧力センサ（８８，９０，９４）の出力信号（９６）によって相殺され、前記装置（８０）が、
前記差圧センサ（８０）に所定の差圧（８２）が印加されているとみなされる所定の作動状態（１１０）に空気通路（４６）を移行し（１１８）、
前記所定の作動状態（１１０）で前記出力信号（９６）のレベルを測定し（１２０）、
測定された前記出力信号（９６）のレベルに基づいて前記ずれ（１００）を計算する（１２２）ように構成されている装置（８０）。
【請求項１０】
請求項９に記載の制御装置（８０）を含む車両。
【請求項１１】
コンピュータプログラムであって、該コンピュータプログラムが、コンピュータまたは請求項９に記載の装置で実行された場合に、請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法の全てのステップを実施するためのプログラムコード手段を備えるコンピュータプログラム。
【請求項１２】
プログラムコードを含むコンピュータプログラム製品であって、前記プログラムコードが、コンピュータ読取り可能なデータ担体に保存されており、データ処理装置で実行された場合に請求項１から８までのいずれか一項に記載の方法を実施するコンピュータプログラム製品。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、差圧センサを備える車両、特に空気供給システムに関する。さらに、本発明は、空気通路に配置されたセンサによって測定された差圧の補正の分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００６０５４０４３明細書により、内燃機関で使用される差圧センサが既知である。圧力は熱力学的な変数であり、内燃機関で外気吸込装置および／または排ガス排出装置を貫流するガスの温度および／または質量を検出するために、差圧センサを使用することができる。このような差圧センサは、一般に、内燃機関の所定の作動領域のために最適な燃料量を内燃機関の燃焼室内に噴射するために、内燃機関の制御装置によって使用される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０２００６０５４０４３明細書
【発明の概要】
【０００４】
本発明によれば、請求項１に記載の、空気通路に配置された差圧センサによって測定された差圧のずれを補正するための方法およびその他の独立請求項に記載の制御装置および制御装置を備える車両が提供される。
【０００５】
好ましい構成が従属請求項に記載されている。
【０００６】
本発明の第１態様によれば、空気通路に配置された差圧センサによって測定された差圧のずれを補正するための方法が示され、この場合、前記ずれは、圧力センサの出力信号によって相殺される。上記方法は、
圧力センサに所定の差圧が印加されているとみなされる所定の作動状態に空気通路を移行するステップと、
所定の作動状態で出力信号値を測定するステップと、
測定された出力信号値に基づいてずれを計算するステップと
を含む。
【０００７】
上記方法は、差圧センサによる差圧の検出には、一般にずれによって許容差が付随しているという考察に基づいている。すなわち、差圧を検出する場合にエラーが常に同じように繰り返される。このようなエラーを防止するために、既知の差圧に基づいてずれを検出することができ、この場合、例えば、既知の差圧に対して、差圧センサの出力信号値が検出され、既知の差圧に相当していることが望ましい出力信号値との隔たりが決定される。
【０００８】
しかしながら、本発明では、ずれが差圧センサの耐用寿命にわたって、例えば、構成部材の特性変化に基づいて変化することを認識している。差圧を測定する場合にこのようなずれの変化を考慮し、確実に、所定の差圧で、割り当てられた所定の出力信号値を常に保持するために、本発明は、所定の既知の作動状態でずれを較正することを提案する。これらの既知の作動状態は、内燃機関が停止されており、したがって、圧力が空気通路にもはや発生していない場合に内燃機関の空気通路に提供されている。この場合、ずれを較正するために使用することのできる差圧を空気通路内の２つの異なる点の間で検出することはできない。
【０００９】
上記方法の一実施形態では、出力信号値を測定するために、所定の継続時間にわたって出力信号が検出され、フィルタ処理される。この実施形態は、所定の差圧を測定する場合に個々の出力信号値は、例えばノイズによって歪曲される場合があり、これにより誤ったずれがもたらされることがあるという考察に基づいている。所定の差圧を測定する際にこのような「外れ値」の作用を減じるために、種々異なった時点の所定の差圧を再現している出力信号値によってずれを計算することができる。
【００１０】
上記方法の他の実施形態では、測定された出力信号値および過去に測定された出力信号値に基づいてずれが計算される。計算は、任意のそれぞれの方法で行うことができる。例えば、新しいずれは、行われた測定および古いずれに基づいて補間することができる。このようにして、上記「外れ値」の作用は、比較的長い期間にわたって生じた場合にも減じられる。
【００１１】
付加的な実施形態では、上記方法は、空気通路で妨害圧力が検出された場合には、計算されたずれを無視するステップを含む。この実施形態は、差圧センサは内燃機関の空気通路で種々異なった妨害にさらされている場合があるという認識に基づいている。差圧センサの機能に影響を及ぼす妨害が検出された場合には、この時点でずれの較正を停止することが望ましい。上記方法では、それぞれの任意の方法で較正を行うことができる。ずれの較正が行われ、ずれが計算されることは不可欠ではない。したがって、較正を行い、その後に破棄してもよいが、妨害圧力が検出されたという前提のもとに、必要に応じたオフセットの較正をそもそも許可しないことも可能である。
【００１２】
上記方法の特別な実施形態では、空気通路は、内燃機関の低圧‐排ガス還流通路の一部である。
【００１３】
上記方法の好ましい実施形態では、妨害圧力は、排ガス吸込装置を通って空気通路内にもたらされた低圧である。このような妨害は、もっぱら一時的なものであり、差圧センサのエラーとして確実に排除することができる。なぜなら、このような吸込装置は一般に試験目的で、例えば、排ガス検査のために車両に接続されるからである。この場合、空気通路が内燃機関の低圧‐排ガス還流通路である場合には、吸込装置によってもたらされた低圧は、低圧‐排ガス還流通路に直接に印加され、これにより、この低圧は、吸込装置によるテストが行われる時間にわたって、差圧センサによって測定すべき低圧‐排ガス還流通路の差圧を歪曲する。
【００１４】
上記方法の別の実施形態では、妨害圧力は、空気通路から分岐した別の空気通路に印加されており、空気通路から分岐した空気通路の開度によって出力信号が変化した場合に妨害圧力が生じている。開度は、例えば、弁またはバタフライ弁など空気通路の横断面に影響を及ぼす作動部材によって変更される場合がある。作動部材は、特に好ましくは、別の空気通路である排ガス管に配置された排ガス用バタフライ弁、コンプレッサの前方の外気絞り弁または排ガスもしくは外気側の３方向制御弁である。この実施形態は、空気通路から分岐した空気通路に印加されている上記低圧は所定の作動状態に依存していないという考察に基づいている。すなわち、内燃機関が作動しているか、または停止しているかは問題ではなく、差圧センサは、妨害圧力が生じており、別の空気通路に妨害圧力が印加された場合にはいつでも、別の空気通路の開度が作動部材によって変更されたときに空気通路の変化する差圧を検出する必要がある。
【００１５】
好ましくは、この場合に差圧は空気通路の開度に影響を与える作動部材によって降下させることができる。作動部材は、この場合には弁またはバタフライ弁である。
【００１６】
特に好ましくは、出力信号と、空気通路から分岐した空気通路の開度との依存性が、測定すべき差圧に関して、完全に開かれておらず、完全に閉じられていない空気通路の少なくとも２つの開度によって検査される。同様にして、空気通路が完全に開かれている場合にも空気通路で圧力が発生されることはない。したがって、空気通路は軽く閉じられているが、それにもかかわらずまだ通過可能であることが望ましい。
【００１７】
別の実施形態では、空気通路に質量流量が生じていない場合に、差圧センサに所定の差圧が印加されているとみなされる所定の作動状態が提供されている。これにより、空気通路に他の圧力は発生されず、所定の差圧をゼロとして仮定することができる。このようにゼロという所定の差圧は、ゼロの妨害圧力によってのみ変更することができる。
【００１８】
特別な実施形態では、内燃機関の回転数がゼロの場合には空気通路には質量流量がないとみなされる。このようにして、他のセンサ技術的な手段なしに所定の作動状態を検出することができる。
【００１９】
特に好ましい実施形態では、内燃機関が所定時間停止している場合には内燃機関の回転数はゼロであるとみなされる。このようにして、内燃機関の燃焼室からの残留ガスが決して空気通路を介して移動しない、内燃機関の非作動状態を仮定することができる。
【００２０】
本発明の別の態様によれば、空気通路に配置された差圧センサによって測定された差圧のずれを補正するための装置、特に計算ユニットが設けられており、ずれは圧力センサの出力信号によって相殺され、この場合、装置は、
差圧センサに所定の差圧が印加されているとみなされる所定の作動状態に空気通路を移行し、
所定の作動状態で出力信号のレベルを測定し、
測定された出力信号のレベルに基づいてずれを計算するように構成されている。
【００２１】
上記装置は、従属請求項に記載のいずれかの方法を実施することができるようにさらに任意に構成可能である。
【００２２】
本発明の一実施形態では、上記装置はメモリおよびプロセッサを備える。この場合、上記方法はコンピュータプログラムの形態でメモリに保存されており、コンピュータプログラムがメモリからプロセッサに搭載された場合にプロセッサが方法を実施するように構成されている。
【００２３】
本発明の別の態様によれば、車両は上記装置を含む。
【００２４】
本発明は、コンピュータプログラムがコンピュータまたは上記いずれかの装置で実行された場合に、上記いずれか１つの方法の全てのステップを実施するためのプログラムコード手段を備えるコンピュータプログラムにも関する。
【００２５】
本発明は、コンピュータ読取り可能なデータ担体に保存されており、データ処理装置で実行された場合に上記いずれかの方法を実施するプログラムコードを含むコンピュータプログラム製品にも関する。
【００２６】
次に本発明の好ましい実施形態を添付の図面に基づき詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】外気吸込装置によって外気を供給し、排ガス排出装置によって燃焼された排ガスを排出する内燃機関を示す概略図である。
【図２】差圧を計算することのできる制御装置の一部を示す概略図である。
【図３】本発明による方法の一実施例を示すフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
図面において、機能が同じか、または比較可能である部材には同じ符号を付し、一度だけ説明する。
【００２９】
図１は内燃機関２を示し、内燃機関２は、排ガス排出装置４と、内燃機関２に外気を供給するための外気吸込装置６とを備える。外気吸込装置６は、図面の左側から右側に見て、空気入口８、空気フィルタ１０、熱膜空気質量流量計１２、分岐１４、コンプレッサ１６、冷却器１８、弁２０および分岐２２を含む。この場合、空気入口８からコンプレッサ１６までの空気経路は、外気が比較的低い圧力を備える第１区分２４を示し、コンプレッサ１６から内燃機関２までの空気経路は、外気が比較的高い圧力を備える第２区分２６を示す。
【００３０】
図１の上側の領域に示した排ガス排出装置４は、図面に左側から右側に分岐２８、排ガスタービン３０、酸化触媒３２、粒子フィルタ３４、分岐３６、排ガスバタフライ弁３８および消音器４０を含む。この場合、内燃機関２から排ガスタービン３０までの排ガス経路は、排ガスが比較的高い圧力を備える区分４２を示し、排ガスタービン３０から消音器４０までの排ガス経路は、排ガスが比較的低い圧力を備える区分４４を示す。区分４４に沿った排ガスの圧力は、排ガスタービン３０、酸化触媒３２および粒子フィルタ３４を介して、これらの部材の内部に生じる流体抵抗に応じて段階的に減衰され得ることは自明である。
【００３１】
図１の左側の領域では、排ガス排気装置４の分岐３６と外気吸込装置６の分岐１４との間に低圧‐排ガス再循環部４６が設けられている。この低圧‐排ガス再循環部４６は、装置４８および低圧‐排ガス再循環弁５０を含む。
【００３２】
図１の右側の領域では、排ガス排出装置４の分岐２８と外気吸込装置６の分岐２２との間に高圧‐排ガス再循環部５２が設けられている。高圧‐排ガス再循環部５２は、装置５４および高圧‐排ガス再循環弁５６を含む。装置４８もしくは５２は、本実施例では、バイパスおよび弁を備える排ガス再循環用冷却器（詳述しない）をそれぞれ含む。
【００３３】
内燃機関２が作動される場合には、低圧外気５８が空気フィルタ１０および熱膜空気質量流量計１２を貫流し、低圧外気５８には、低圧‐排ガス再循環部４６を介して再循環された低圧排ガス６０によって分岐１４で濃縮される。濃縮された低圧外気６２はコンプレッサ１６で圧縮される。圧縮され、濃縮された低圧外気６４は、再循環された高圧排ガス６６によって分岐２２で濃縮され、高圧外気６８として、燃料を燃焼するための内燃機関２に供給される。
【００３４】
内燃機関２は、燃焼の結果として高圧排ガス７０を排出し、この高圧排ガス７０のうち、循環された排ガス６６が分岐２８で測定される。この場合、再循環される排ガス６６の量は、高圧‐排ガス再循環弁５６を介して調節される。高圧排ガス７０の残り７２は、排ガスタービン３０で低圧排ガス７４に減圧される。区分３６では、低圧排ガス７４から再循環された低圧排ガス６０が測定され、低圧排ガス７４の残り７６は排気管７８を介して排出される。
【００３５】
本実施形態では、排ガス排出装置４および外気吸込装置６を備える内燃機関２に制御装置８０が接続されている。制御装置８０は、内燃機関２における燃焼を制御する、専門家には既知のエンジン制御部の一部であってもよい。しかしながら、制御装置８０は、排ガス排出装置４および外気吸込装置６を備える内燃機関２の構成部材において機能性診断を行う追加の診断装置であってもよい。
【００３６】
制御装置８０は、例えば、低圧‐排ガス再循環弁５０を介して生じる差圧８２を検出するために設けられていてもよい。したがって、制御装置８０は測定装置としての役割を果たす。測定は、再循環された低圧排ガス６０の圧力８４を低圧‐排ガス再循環弁５０の前方で検出し、再循環された低圧排ガス６０の圧力８６を低圧‐排ガス再循環弁５０の後方で検出ことによって行われる。検出された２つの圧力は、制御装置８０で互いに減算され、これにより検出されるべき差圧８２が得られる。
【００３７】
差圧８２を計算することのできる制御装置８０の一部の概略図を示す図２を参照する。
【００３８】
制御装置８０は、本実施形態では、再循環された低圧排ガス６０の圧力８４を低圧‐排ガス再循環弁５０の前方で変換するための第１測定変換器８８と、再循環された低圧排ガス６０の圧力８６を低圧‐排ガス再循環弁５０の後方で変換するための第２測定変換器とを含む。２つの測定変換器は、対応して第１電気測定信号９１および第２電気測定信号９２を発信し、これらの測定信号は減算部９４で互いに減算される。この減算の結果は差圧８２のための未調整の電気測定信号９６である。差圧８２のための電気測定信号９６は、圧力センサ自体から出力することもできることをここで示唆しておく。
【００３９】
差圧８２のための未調整の電気測定信号９６には、構成部材許容差、測定技術的な変動および他の影響に基づいて許容差が伴う。しかしながら、これらの許容差は、差圧８２のための未調整の電気測定信号９６のレベルには依存していないずれ１００に実質的に対応することが示された。したがって、差圧８２のための未調整の電気測定信号９６は、ずれ１００の分だけ加算部１０２で調整することができ、これにより、差圧８２のための調整された電気測定信号１０４が得られる。
【００４０】
ずれ１００は、例えばメモリ１０６に保存し、必要に応じてメモリ１０６から呼び出すことができる。未調整の電気測定信号９６の許容差は、長期間にわたって、例えば、構成部材ドリフトに基づいて変更することができるので、制御器８０の本実施形態では、メモリ１０６に保存されたずれ１００を補正することのできるずれ補正装置１０８が提供されている。
【００４１】
ずれ補正装置１０８は、内燃機関２の所定の作動状態でずれ１００の補正を行う。この所定の作動状態は、好ましくは、内燃機関２がスイッチオフされている内燃機関２の停止状態である。このために、ずれ補正装置１０８は、内燃機関２の実際状態１１０を受信し、この実際状態１１０が所定の作動状態に対応するか否かを検査する。実際状態１１０が所定の状態に対応しているか否かの識別は、後の時点で、内燃機関２が停止しており、スイッチオフされているか否かについての検査に基づいて詳細に検討される。
【００４２】
内燃機関２が所定の作動状態にある場合には、ずれ補正装置１０８では、低圧‐排ガス再循環部４６の圧力比もわかる。例えば、内燃機関２が停止している場合には、外気は吸い込まれず、排ガスも排出されず、したがって差圧は生じ得ない。この場合、測定される差圧８２はゼロとみなすことができる。差圧８２がゼロの場合、差圧８２のための調整された測定信号１０４について所定のレベルを規定することができる。規定された所定のレベルと、差圧８２のための未調整の測定信号９６で調節されたレベルとの間の差を、補正されたずれ１００として規定することができる。ずれ１００を補正するための詳細な方法については、後述する。
【００４３】
ずれ補正は、低圧‐排ガス再循環部４６に不都合な圧力が生じた場合には禁止することができる。図１には、内燃機関２が排ガス吸込装置１１１に接続されている状態が示されている。この排ガス吸込装置１１１は、吸気モータ９５によって排気管７８から低圧排ガス７４の残り７６を吸い込み、これにより、差圧８２の測定を歪曲する圧力を排ガス排出装置４内にもたらす。検出された差圧が予想された差圧に対応しているか否かについての上記検査が意図しないずれ検出をもたらすことを防止するために、本実施形態では、場合によって生じた検査結果を破棄するか、または検査をそもそも実施しないことが提案される。排ガス排気装置４に排ガス吸込装置１１１が接続されているか否かを確認するために、本実施形態では、排ガス排気装置で種々異なる操作部材が操作された場合に差圧８２の経時変化を観察することが提案される。このために、ずれ補正装置１０８は第１制御信号１１２によって排ガスバタフライ弁３８を制御および調節し、第２制御信号１１４によって低圧‐排ガス再循環弁５０を制御および調節することができる。
【００４４】
まず、制御装置８０は第２制御信号１１４によって、差圧８２を降下させることができるように低圧‐排ガス再循環弁５０を制御する。低圧‐排ガス再循環弁５０が開放された場合には差圧８２が生じることはない。したがって、低圧‐排ガス再循環弁５０の少なくとも部分的に閉じられた位置が選択されることが望ましい。
【００４５】
次いで、制御装置８０は第１制御信号１１２によって排ガスバタフライ弁３８を変化させる。排ガスバタフライ弁３８を変化させることによって、上記作動状態として内燃機関２が停止されている場合には差圧８２に変化が示されてはならない。なぜなら、低圧‐排ガス再循環部４６に圧力を発生させることはできないからである。これに対して、このような圧力は排ガス吸込装置１１１を通って低圧‐排ガス再循環部４６にもたらされ、したがって排ガスバタフライ弁３８が変化した場合にも差圧は変化する。この場合、差圧を検出するための機能性検査を放棄するか、または実施しないことが望ましい。
【００４６】
上述の方法１１６の実施例のフロー図を示す図３が参照される。
【００４７】
方法１１６では、まずステップ１１８で、内燃機関２の実際状態が所定の作動状態に対応しているか否かが決定される。既に述べたように、これは内燃機関２が停止している場合であることが望ましい。このためには、内燃機関２の回転数を検出することができ、所定の継続時間にわたって回転数がゼロに等しい場合には、内燃機関２が非作動状態となり、停止したと仮定することができる。
【００４８】
内燃機関２の停止が検出された後、ステップ１２０で所定の継続時間にわたって、差圧８２のための未調整の電気測定信号９６における複数のレベルを測定することができる。差圧８２は内燃機関２の停止状態では変化してはならないので、個々のレベルは互いに等しいはずである。
【００４９】
したがって、未調整の電気測定信号９６に対するノイズによる妨害および他の不都合な影響をフィルタ処理するために、ステップ１２２で、差圧８２のための未調整の電気測定信号９６における個々のレベルを、例えば平均値形成によりフィルタ処理することができ、これにより、実際レベルが確定され、この実際レベルにゼロの差圧８２を割り当てることができる。しかしながら、ゼロの差圧８２が所定の目標レベルで出力されることが望ましい場合には、実際レベルは、実際レベルを目標レベルに引き上げるずれ１００の分だけ補正される必要がある。対応したずれ１００は、例えば、実際レベルと目標レベルとを相互に減算することによって決定することができる。
【００５０】
ステップ１２４では、決定されたずれ１００をメモリ１０６に保存することができる。
【００５１】
代替的に、決定されたずれ１００をステップ１２６で重み係数により重み付けすることができる。
【００５２】
ステップ１２８では、古いずれ１００をメモリから呼び出し、ステップ１３０で別の重み係数によって重み付けすることができる。
【００５３】
次いでステップ１３２では、重み付けされた２つのずれ１００の平均値を求め、求められた平均値から得られたずれを新しいずれ１００としてメモリ１０６に保存することができる。
【図１】
2014016350.tif 000003
【図２】
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【図３】
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