(57)【要約】  本発明は、内燃機関の吸気管（５０）における圧力センサ（４０）によって周囲圧力（pamb）を検出する方法に関する。この方法では、内燃機関のスロットルバルブ（３０）を、スロットルバルブによる減圧（pthrottle）を考慮する必要がなくなる程度まで開放する。内燃機関が絞られていない状態は、内燃機関の運転状態に応じてカム軸を相応に調節することにより補償されるので、この測定方法の実施が運転者に気付かれることはない。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気管における圧力センサによって周囲圧力（pamb）を検出する方法であって、以下のステップ、即ち、
ａ）内燃機関のエアフィルタにおけるエアフィルタ圧力（paircleaner）を、エアフィルタを通過する空気質量（mkgh）の関数（ｆ（mkgh））として検出し、
ｂ）内燃機関のスロットルバルブを、スロットルバルブによる減圧（pthrottle）を考慮する必要がなくなる程度まで開放し、
ｃ）内燃機関の運転状態に応じてカム軸を、内燃機関の運転状態が、スロットルバルブの開放にもかかわらずほぼ一定となるように調節し、
ｄ）吸気管の圧力センサにより吸気管圧力（pim）を検出し、エアフィルタ圧力（paircleaner）と吸気管圧力（pim）との合計から周囲圧力を検出する、
のステップを有していることを特徴とする、周囲圧力を検出するための方法。
【請求項２】
内燃機関が部分負荷運転状態または全負荷運転状態にある場合に、スロットルバルブの開放による内燃機関のトルク上昇を回避するために、内燃機関のカム軸、特にインテークカム軸を、「早め」方向に調節する、というさらなるステップを有する、請求項１記載の方法。
【請求項３】
小さな弁行程によって実現可能である、部分負荷運転または全負荷運転における内燃機関の運転状態を選択し、
内燃機関の運転状態をほぼ一定に維持するために、「小さい弁行程」へとカム軸を調節する、というさらなるステップを有する、請求項１又は２記載の方法。
【請求項４】
内燃機関のエンジンブレーキ運転において、スロットルバルブの開放にもかかわらず内燃機関のブレーキ効果がほぼ一定に維持されるように、弁のオーバーラップが生じないようにカム軸を調節する、というさらなるステップを有する、請求項１記載の方法。
【請求項５】
内燃機関がエンジンブレーキ運転にある場合、スロットルバルブの開放にもかかわらず内燃機関のブレーキ効果をほぼ一定に維持するために、カム軸を「小さな弁行程」へと調節する、というさらなるステップを有する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸気管における圧力センサによって周囲圧力を検出するための方法に関する。
【０００２】
内燃機関の運転のためには、周囲圧力は主要な量の１つである。公知の第１の選択肢によれば、周囲圧力は、周囲圧力センサによって直接的に測定される。別の選択肢によれば、圧力をガイドするシステム、即ち内燃機関の吸気管に圧力センサが設けられており、周囲圧力が予測法により推定される。（例えば２段階の）行程切換が可能な内燃機関のためにはさらに、内燃機関の「絞られていない」運転時でさえ、周囲圧力に対する所定の差圧を維持しようと努められる。このような差圧は、タンクの空気抜きまたはブレーキブースタの充填のために利用される。しかしながらこれまでの予測法では、例えば内燃機関の全負荷運転では、このような残留差圧は考慮されていない。
【０００３】
周囲圧力の検出は、先行技術の圧力ガイドするシステムでは以下のように行われる。内燃機関の始動前に、吸気管圧力は内燃機関の周囲圧力に相当する。全負荷に近い範囲では、周囲圧力は、スロットルバルブが殆ど開放された状態で測定された吸気管圧力に基づき評価される。内燃機関のエンジンブレーキ運転でスロットルバルブが閉じられている状態では、所定の時間後には、吸気管内に所定の圧力が存在する。このような圧力により同様に周囲圧力が評価されるが、この評価は、スロットルバルブの製造誤差に基づき極めて不正確である。
【０００４】
そこで本発明の課題は、内燃機関の種々様々な運転状態または負荷範囲で使用可能な、内燃機関の吸気管における圧力センサによって周囲圧力を検出するための方法を提供することである。
【０００５】
この課題は、独立請求項１に規定された本発明により解決される。本発明の有利な構成及びさらなる改良形は、以下の明細書、図面、従属請求項に記載されている。
【０００６】
本発明は、内燃機関の吸気管における圧力センサによって周囲圧力を検出するための方法である。この方法は以下のステップを有している。即ち、内燃機関のエアフィルタにおけるエアフィルタ圧力を、エアフィルタを通過する空気質量の関数として検出し、内燃機関のスロットルバルブを、スロットルバルブによる減圧を考慮する必要がなくなる程度まで開放し、内燃機関の運転状態に応じてカム軸を、内燃機関の運転状態が、スロットルバルブの開放にもかかわらずほぼ一定となるように調節し、吸気管の圧力センサにより吸気管圧力を検出し、エアフィルタ圧力と吸気管圧力との合計から周囲圧力を検出する、のステップを有している。
【０００７】
本発明の方法により、先行技術の方法と比較してより正確に、吸気管における圧力センサによって周囲圧力を検出することができる。これは吸気管における圧力特性が公知であることに基づく。即ち、周囲圧力は、スロットルバルブと、エアフィルタと、インテークマニホルドにおける部分圧力の合計に等しい。インテークマニホルドにおける圧力センサの測定値により周囲圧力を検出するためには、スロットルバルブにおける減圧を考慮する必要がないほど小さくなるまで、内燃機関を絞らなくする、即ちスロットルバルブを開放する。この方法は内燃機関の種々異なる運転状態、即ち、内燃機関の部分負荷運転、全負荷運転、エンジンブレーキ運転において可能である。しかしながら内燃機関を絞らないことにより、内燃機関の運転状態が意図せず変化してしまう。これにより例えば部分負荷運転では、絞らないと、内燃機関により比較的高いトルクが生ぜしめられる。エンジンブレーキ運転では、絞らないと、内燃機関のブレーキ効果が下がる。内燃機関の運転状態のこのような不所望な変化を回避する、または少なくとも、運転者が気が付かない程度に減じるために、スロットルバルブの開放は、内燃機関の運転状態に応じてカム軸を調節することにより補償される。
【０００８】
このために例えば、内燃機関の部分負荷運転または全負荷運転では、カム軸、特にインテークカム軸を「早め」方向に調節し、絞らないことによる内燃機関のトルクの上昇を阻止する。内燃機関を絞らないことによる運転状態の変化をさらに良好に回避するために、周囲圧力を、小さい弁行程により行われる内燃機関の運転状態でしか検出しない。これに対して補足的に、絞らないことによる運転状態への影響を減じるために、カム軸を「小さな弁行程」方向に調節する。
【０００９】
エンジンブレーキ運転では、有利な構成ではカム軸は、弁のオーバーラップが生じないように調節される。別の手段では、スロットルバルブの開放にもかかわらず内燃機関のブレーキ効果をほぼ一定に維持するためにカム軸を「小さい弁行程」へと調節する。
【００１０】
次に図面につき本発明の有利な実施例を説明する。
【００１１】
図１には、スーパーチャージャーを有さない内燃機関の吸気管モデルが示されている。周囲圧力pambを有する空気は、吸気の際にエアフィルタ１０を介して、エアマスセンサ２０を通って、スロットルバルブ３０を介してインテークマニホルド６０に到る。付加的に弁９０を介して排ガス戻しガイドを介して空気質量megrを導入することができる。タンク漏れ診断ポンプによって、質量mcpsを有する燃料空気混合物をインテークマニホルドに供給することもできる。
吸気管では例えば、組み合わされた圧力温度センサによって、吸気管圧pimと吸気温度Timが検出される。通常、内燃機関の吸気管には、吸気管圧センサ４０及び／又はエアマスセンサ２０が取り付けられている。
【００１２】
スロットルバルブ３０が開放されている場合には、吸気管圧pimとして、周囲圧力pambと、エアフィルタ１０を介した減圧paircleanerと、吸気距離全体に沿ったインテークマニホルド６０までの減圧pthrとによって求められる値がある。これらの関係を置き換えると、周囲圧力pambは次の式で表される。
【００１３】
pamb＝pim＋paircleaner＋pthr.
内燃機関のスロットルバルブ３０が完全にまたはほぼ完全に開いていると、スロットルバルブによる減圧pthrは考えなくて良い。エアフィルタ１０による減圧は、流入する空気質量mkghの関数として説明することができる。従って、エアフィルタ圧paircleanerのためには以下のような関数的な関係が生じる。
【００１４】
paircleaner＝ｆ（mkgh）
吸気管内で検出可能な複数の圧力の上記の関係により、エアフィルタ圧は吸気管を通る質量流量から求められ、インテークマニホルドにおける空気圧pimは圧力センサ４０によって検出可能であると言える。これら２つの圧力paircleanerとpimの合計により、スロットルバルブ３０における減圧を考慮する必要がない場合、周囲圧力が求められる。
【００１５】
内燃機関の吸気管における圧力の関係についての上述した簡単な説明は、種々様々な運転状態で内燃機関の周囲圧力を検出するために使用することができる。これらの運転状態は２つのグループ、部分負荷および全負荷運転と、内燃機関のエンジンブレーキ運転とに分けられる。内燃機関の部分負荷または全負荷運転では、例えば流入する空気質量は、内燃機関のバルブ装置の規定された位置の場合に十分正確に評価することができる。このような正確な評価に基づき、内燃機関の吸気管にエアマスセンサを取り付ける必要はない。部分負荷または全負荷運転時の内燃機関のための周囲圧力を検出するために、概略的に図２及び図３に示した方法が使用される。この方法の使用前に最初に、内燃機関がどの状態にあるかをチェックしなければならない。内燃機関のチェックすべきその他の周辺条件は、エンジン回転数と、バルブ装置システムと空気供給システムが支障なく作動するか、である。
【００１６】
これらの周辺条件もしくは適応範囲条件が満たされると、次の方法ステップで、バルブ装置が、カム軸の調節により規定された位置に移動される。これは有利には、弁を小さな弁行程を有するパッシブ位置へと調節する「早め」カム軸調節である。次のステップとしては、スロットルバルブ３０をほぼ完全に開放し、これによりスロットルバルブ３０による減圧を考慮しなくて良い程小さくなる。このようにして周囲圧力pambは吸気管圧pimｂの観察下で正確かつ簡単に評価可能である。何故なら空気質量流はエアフィルタ１０を介して公知であるからである。スロットルバルブの開放により内燃機関の絞りがなくなることはカム軸の調節により補償される。即ち、自動車の運転者には、絞りをなくすことによる内燃機関の運転状態の変化は感じられない。
【００１７】
圧力センサ４０によって吸気管圧が検出されるとすぐに、吸気管圧pimbとエアフィルタ圧paircleanerとの合計から周囲圧力をさらに評価することができる。このようにして上記方法により、吸気管圧力センサによる測定による周囲圧力pambの正確な評価が行われる。弁の位置に応じた公知の空気質量流量に基づき公知の、エアフィルタ１０による減圧の影響のみを考えれば良い。
【００１８】
図３には、全負荷運転における内燃機関の例での上記方法の適応すべき調節要素を有した適応範囲が再度、概略的に示されている。内燃機関の全負荷運転、即ち弁行程が小さい場合には、内燃機関の良好な運転を保証するために、例えば５０hpaの周囲圧力に対する所定の差圧が調節されなければならない。従って、周囲圧力pambを検出するためにスロットルバルブ３０は完全に開かれる。これはスロットルバルブ角度と記された上昇曲線によって示されている。これにより適応範囲では、即ち、周囲圧力pambを検出するための範囲では、スロットルバルブ３０による減圧pthrは考慮しなくて良い。絞り開放による内燃機関のクラッチにおけるトルクを一定に保つために、カム軸の位置は「早め」へと調節される。このことは、インテークカム軸角度と記された曲線によって示されている。インテークカム軸角度は、適応範囲では、この曲線の他の部分よりも低く示されている。吸気管領域において行われた調節により、適応範囲における吸気管圧力は上昇する。これは吸気管圧力と記された曲線により概略的に示されている。適応範囲の内側の吸気管圧力と周囲圧力（鎖線で示されている）との間の差は、エアフィルタによる減圧を表しているが、これは吸気管を通る空気流量から導き出せる。
【００１９】
本発明の別の形式によれば、吸気管圧力センサ４０により周囲圧力を検出する方法を、エンジンブレーキ運転時の内燃機関で利用することもできる。エンジンブレーキ運転はここでは、内燃機関が完全に絞られている、即ちスロットルバルブ３０が完全に閉じられていることを意味する。この方法ステップは図４に概略的に示されている。
【００２０】
第１のステップでは、この方法の周辺条件が満たされているかどうかがチェックされる。これは上記の方法と同様で、内燃機関の運転状態の確認、エンジン回転数の検出、いくつかの例を挙げているだけであるが、バルブ装置や空気供給システムの支障なく作動するシステムがあることである。この周辺条件もしくは適応範囲条件が満たされているならば、上述した吸気管モデルにおける圧力の関係を利用してこの方法が実行される。
【００２１】
内燃機関はエンジンブレーキ運転状態にあるので、スロットルバルブ３０は、スロットルバルブ３０を介した減圧が考慮されなくなるほど小さくなるまで開かなければならない。しかしながら内燃機関を絞らなくなることにより、内燃機関のブレーキ効果が、内燃機関の運転者若しくは使用者が背後で行われている周囲圧力の検出のための測定方法に気づくほど変化してはならない。従って、内燃機関の絞り解放を補償するために、カム軸は予め規定された位置、例えば、小さなカム行程における終端位置へともたらされる。これによりスロットルバルブが開かれた状態で十分なエンジンブレーキ効果が得られる。
【００２２】
バルブ装置は、カム軸の調節によりをパッシブ位置にされる。これにより弁行程が小さな行程へと切換えられる。絞られていない内燃機関とカム軸の調節とで互いに補償されているので、内燃機関の安定的な運転条件の確認後は、インテークマニホルド６０の内側の吸気管圧の値pimが検出される。このように検出された吸気管圧pimにより、エアフィルタによる減圧を考慮して上記の方程式で周囲圧力pambが求められる。
【００２３】
上記方法により、吸気管圧力センサ４０による測定が可能であることにより周囲圧力pambの正確な評価が可能である。この関係では、エアフィルタ１０による減圧の影響のみを考慮すれば良い。さらに上記方法は、周囲圧力の増幅による時間のかかる評価方法を省くことができるので、圧力の迅速な検出を特徴としている。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】スーパーチャージャーを有さない内燃機関の吸気管モデルを示した図である。
【図２】部分負荷運転または全負荷運転における内燃機関のための有利な方法の実施例を示すフローチャートである。
【図３】部分負荷運転または全負荷運転における内燃機関の周囲圧力を検出するための方法ステップを概略的に示した図である。
【図４】エンジンブレーキ運転における内燃機関のための有利な方法の実施例を示すフローチャートである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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