(57)【要約】  本発明は、内燃機関（４）の排気ガスターボチャージャ（３）のコンプレッサ（２）を調整又は制御するための方法であって、周囲空気圧力（ＰＵ）を測定するステップと、エンジン入口の上流の静圧（ＰＶ）を測定するステップと、排気ガスターボチャージャ（３）の回転速度（Ｕ）を測定するステップと、コンプレッサ入口ライン（１１）の負圧（Ｐｄｙｎ）を計算して、測定された周囲空気圧力（ＰＵ）から計算された負圧（Ｐｄｙｎ）を差し引くことによって、コンプレッサ入口（１１）に直接存在する静圧（ＰＥ）を決定するステップと、コンプレッサ出口ライン（１８）における圧力損失（ＰＤＶ）を計算して、計算された圧力損失（ＰＤＶ）を測定された静圧（ＰＶ）に加えることによって、コンプレッサ出口（１２）に直接存在する静圧（ＰＡ）を決定するステップと、決定された圧力値（ＰＥ又はＰＡ）及び回転速度信号（ＳＵ）の少なくとも一方に対応して、コンプレッサの動作を調整するか又は制御するステップとを含む方法に関する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関（４）の排気ガスターボチャージャ（３）のコンプレッサ（２）を調整又は制御するための方法であって、
−周囲空気圧力（ＰＵ）を測定して、周囲空気圧力（ＰＵ）を表す信号（ＳＰＵ）を制御／調整ユニット（５）に伝送するステップと、
−エンジン入口の上流の静圧（ＰＶ）を測定して、圧力（ＰＶ）を表す信号（ＳＰＶ）を制御／調整ユニット（５）に伝送するステップと、
−排気ガスターボチャージャ（３）の回転速度（Ｕ）を測定して、回転速度値（Ｖ）を表す信号（ＳＰＵ）を制御／調整ユニット（５）に伝送するステップと、
−コンプレッサ入口ライン（１１）の負圧（Ｐｄｙｎ）を計算して、測定された周囲空気圧力（ＰＵ）から計算された負圧（Ｐｄｙｎ）を差し引くことによって、コンプレッサ入口（１１）に直接存在する静圧（ＰＥ）を決定するステップと、
−コンプレッサ出口ライン（１８）における圧力損失（ＰＤＶ）を計算して、計算された圧力損失（ＰＤＶ）を測定された静圧（ＰＶ）に加えることによって、コンプレッサ出口（１２）に直接存在する静圧（ＰＡ）を決定するステップと、
−決定された圧力値（ＰＥ又はＰＡ）及び回転速度信号（ＳＵ）の少なくとも一方に対応する制御／調整ユニット（５）によってコンプレッサの動作を調整するか又は制御するステップと
を含む方法。
【請求項２】
前記周囲空気圧力（ＰＵ）が前記調整ユニット（５）で直接測定されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
加圧流体の圧力が、前記内燃機関（４）の吸気マニホルド（１５）の上流で直接測定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項４】
加圧流体の圧力が、前記内燃機関（４）の吸気マニホルド（１５）で測定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項５】
加圧流体の圧力が、前記内燃機関（４）のスロットルフラップ（１３）と吸気インタークーラ（１４）との間で測定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項６】
加圧流体の圧力が、前記スロットルフラップ（１３）の上流のコンプレッサ出口ライン（１８）で測定されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項７】
吸気圧力調整のための既存の従来の測定点が、加圧流体の圧力測定点として同一に使用されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の方法。
【請求項８】
調整又は制御装置（１）であって、
−周囲空気圧力（ＰＵ）を測定するためにコンプレッサ入口（１１）の上流に配置される第１の圧力センサ（６）と、
−内燃機関入口の上流の静圧（ＰＶ）を測定するための第２の圧力センサ（７）と、
−排気ガスターボチャージャ（３）の回転速度を測定するための回転速度センサ（８）と、
−前記コンプレッサ入口（１１）で非圧縮流体の静圧（ＰＥ）を直接決定するための、及びコンプレッサ出口（１２）で静圧（ＰＡ）を直接決定するための処理ユニット（２１）を有する制御／調整ユニット（５）と
を有する調整又は制御装置（１）。
【請求項９】
前記第１の圧力センサ（６）が前記調整ユニット（５）に直接配置されることを特徴とする、請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記第２の圧力センサ（７）が、前記内燃機関（４）の吸気インタークーラ（１４）と吸気マニホルド（１５）との間に配置されることを特徴とする、請求項８又は９に記載の装置。
【請求項１１】
前記第２の圧力センサ（７）が、前記内燃機関（４）の吸気マニホルド（１５）に配置されることを特徴とする、請求項８又は９に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１及び８による内燃機関の排気ガスターボチャージャのコンプレッサを調整又は制御するための方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
独国特許出願公開第１０２００４０５９３６９Ａ１号明細書は、ターボチャージャのコンプレッサを調整するために、圧力センサがコンプレッサの入口に直接配置されるエンジンターボチャージャ制御管理システムを開示している。別の圧力センサが、コンプレッサ出口ラインのコンプレッサの出口に直接設けられる。さらに、例えばターボチャージャシャフトの回転速度を決定することによって、コンプレッサ回転速度を決定する回転速度センサが設けられる。
【０００３】
非圧縮流体の圧力はコンプレッサ入口で直接測定されるので、圧力測定が困難であるが、この理由は、独国特許出願公開第１０２００４０５９３６９Ａ１号明細書の例示的な実施形態に記載されているように、前記箇所で、清浄空気のみならず、むしろ例えば天然ガスもコンプレッサ入口に加えられ、したがって、コンプレッサ入口で直接実施される圧力測定が、加えられた天然ガスの圧力変動のため歪められることが多いからである。さらに、現在のターボチャージャでは、エンジンブローバイがコンプレッサ入口ライン内に再循環され、このブローバイは、上流に位置決めされるオイルフィルタにもかかわらずオイルをなお含むことが多く、コンプレッサによって吸い込まれた清浄空気に混合される。
【０００４】
さらに、排気ガス再循環からのエンジン排気ガスは、コンプレッサ入口ライン内に一部再循環される。上流に位置決めされる粒子フィルタにもかかわらず、粒子及び排気ガス凝縮物がコンプレッサ入口ライン内に通過することを防止することができず、深刻な測定上の問題をもたらす。
【０００５】
いずれにしろ、センサは、おそらくはアクセスが困難な位置に配置しなければならず、かつそこで支配的な作業条件に適切でなければならないので、コンプレッサにおける直接の圧力測定は特定の出費を伴う。
【０００６】
このことは、コンプレッサ入口ライン内及びコンプレッサ出口ライン内の両方の圧力測定に当てはまる。特に、屈曲又は不連続な断面拡大のような乱流及び／又は幾何学的な非均一性の結果としての不均一な速度分布は、圧力測定に悪影響を及ぼす可能性がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
したがって、本発明の目的は、排気ガスターボチャージャのコンプレッサを調整又は制御するための方法及び装置を提供することであり、本方法により、コンプレッサ特性マップの最適な範囲のコンプレッサの動作挙動の調整を改良できるように、十分に精密に実際のコンプレッサ圧力比が簡単に決定される。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的は、請求項１及び請求項８の特徴によって達成される。
【０００９】
エンジン入口の圧力測定と関連して周囲圧力測定を使用することによって、簡単に、実際のコンプレッサ圧力比に十分に正確に近似させることができる。このため、第一に、コンプレッサ入口ラインの負圧を、第二に、スロットルフラップ及び吸気インタークーラの損失の結果としてのコンプレッサ出口ラインの圧力損失を数学的に決定することができる。所定のコンプレッサライン構造のために、コンプレッサ圧力比を計算するために必要なデータを動作点に特定の方法で予め決定することができる。
【００１０】
周囲圧力、好ましくはエンジンに近接した周囲圧力を測定することによって、流れるガス混合気の負圧を測定する代わりに、周囲空気の静圧を測定することができ、これは、技術的に著しくより簡単かつより費用効果的である。これにより、上述の方法で、コンプレッサの費用効果的であるが、なお十分に精密な調整又は制御が達成される。
【００１１】
従属請求項２〜７は、本発明による方法の有利な改良を内容として有する。
【００１２】
周囲圧力が調整ユニットで直接測定される場合、圧力センサを調整ユニットに取り付けるか又は一体化することができ、これにより、本発明による調整システムの構造が単純化される。
【００１３】
内燃機関の入口ラインの上流で直接又は入口ラインで加圧流体の圧力を測定することによって、吸気圧力の調整／監視のために、エンジン入口の上流の既存の圧力測定を利用することができる。前記測定点の上流に位置するスロットルフラップ及び吸気インタークーラは、流体の圧力に対し相当の減衰作用を有し、これにより、圧力変動が著しく低減される。
【００１４】
本発明による装置は、請求項８〜１１に規定されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明の例示的な実施形態について、図面に基づきより詳細に説明する。
【００１６】
図面の単一の図は、調整システム１の構造を説明するための、また本発明による方法を説明するための本発明による調整システム１の著しく単純化した概略図である。
【００１７】
内燃機関４用のターボチャージャ３のコンプレッサ２の本発明による調整システム１は、第一に、従来の構造のものであり得る調整ユニット５を有する。
【００１８】
図に示した特に好ましい実施形態では、第１の圧力センサ６は、調整ユニット５に直接配置されるか又は直接一体化され、周囲圧力ＰＵ、好ましくは周囲空気の静圧である、エンジンに近接した周囲圧力を測定するために使用される。測定により信号ＳＰＵが得られ、調整ユニット５の処理ユニット２１に供給される。
【００１９】
本発明による調整装置１はまた、内燃機関４の吸気マニホルド１５の上流に配置されるか、あるいは図示した実施形態の代替として吸気マニホルド１５に配置されることができる第２の圧力センサ７を有する。前記圧力センサ７は、前記流体が内燃機関４に入る前に、コンプレッサ２によって圧縮された流体の圧力を表す第２の圧力ＰＶを測定する。結果として得られる測定信号ＳＰＶは、同様に、対応する信号線を介して調整ユニット５に供給される。
【００２０】
また、コンプレッサの回転速度Ｕを決定するための回転速度センサである第３のセンサ８が設けられる。前記回転速度センサ８は、コンプレッサ２をターボチャージャ３のタービン１０に接続するシャフト９の回転速度であることができるか、あるいはマークによって又はブレードによって発生される信号を使用して、コンプレッサホイール又はタービンホイール（そのいずれも図示していない）の回転速度を直接決定することができる。
【００２１】
さらに、回転速度信号は、排気ガスターボチャージャを過速度から保護するために使用することができる。
【００２２】
完全な説明のために、ターボチャージャのタービン１０は、供給されたエンジン排気ガスによって回転させられ、これによって、コンプレッサ２のコンプレッサホイールを駆動するために、出口ライン１７によって前記内燃機関４の排気マニホルド１６を介して内燃機関４に接続されるが、これは、本発明の原理についてそれ以上詳細に説明する必要がない従来の構造であることが指摘されるべきである。
【００２３】
図はまた、バイパス弁２０を有するバイパスライン１９を示しており、これらは、同様に従来の方法で実装することができるコンプレッサ２を調整するための手段を示している。
【００２４】
本発明による方法の原理に対応して、調整ユニット５に供給される信号ＳＵ、ＳＰＵ及びＳＰＶは、調整ユニット５の処理ユニット２１によって評価され、このように、コンプレッサ２が前記特性マップの最適な動作範囲で操作されることができるように、それぞれのコンプレッサ特性マップに対応してコンプレッサ２の調整が実施される。
【００２５】
調整方法は、同様に、従来の原理に対応し、このため、開示内容が参照により本出願の開示に明示的に援用される冒頭に説明したような例えば独国特許出願公開第１０２００４０５９３６９Ａ１号明細書を参照することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明による調整システム１の著しく単純化した概略図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  調整システム／調整装置
２  コンプレッサ
３  ターボチャージャ
４  内燃機関
５  調整ユニット
６  第１の圧力センサ
７  第２の圧力センサ
８  回転速度センサ
９  シャフト
１０  タービン
１１  コンプレッサ入口
１２  コンプレッサ出口
１３  スロットルフラップ
１４  吸気インタークーラ
１５  吸気マニホルド
１６  排気マニホルド
１７  出口ライン
１８  コンプレッサ出口ライン
１９  バイパスライン
２０  バイパス弁
２１  処理ユニット
２２  コンプレッサ入口ライン
ＰＵ  周囲空気圧力
ＰＶ  エンジン入口の上流の静圧
ＰＥ  コンプレッサ入口１１における直接の静圧
ＰＡ  コンプレッサ出口１２における直接の静圧
Ｐｄｙｎ  コンプレッサ入口ライン２２の負圧（動圧力）
ＰＤＶ  スロットルフラップ１３及び／又は吸気インタークーラ１４の下流のコンプレッサ出口ライン１８の圧力損失
【図１】
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【国際調査報告】
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