(57)【要約】【課題】  ＥＧＲ及びＶＧＴ装置に関連したセンサが故障している旨の診断が運転中になされたとき、正確な代替値を生成する方法を提供する。【解決手段】  幾何学形状が可変であるターボ過給機（ＶＧＴ）と、排ガス再循環装置（ＥＧＲ）と、を有してなる内燃機関において、センサの故障又は機械的な故障に遭遇した際に該内燃機関を制御するための方法であって、ＥＧＲ及びＶＧＴ装置に関連したセンサが故障している旨の診断が運転中になされたとき、エンジンの論理制御装置が使用するための正確な代替値を生成して、ＥＧＲ又はＶＧＴ装置に関連したセンサの故障又は機械的な故障にかかわらず、制御された性能を維持する。【選択図】      図１
2005106063.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
排ガス再循環装置と、ブースト圧力センサを備え且つ内燃機関の吸気口にブースト圧力を提供する幾何学形状が可変であるターボ過給機（ＶＧＴ）と、を有する内燃機関（エンジン）のための制御論理に使用される近似大気圧を測定するための方法であって、
制御論理がブースト制御モードにて作動しているか否かを決定する工程と、
エンジンがアイドリングしているか否かを決定する肯定と、
ＶＧＴにゼロ・ブーストの幾何学形状になるように命令する工程であって、この命令は、制御論理がブースト制御モードにて作動しており且つエンジンがアイドリングしている場合に発行される上記命令工程と、
エンジンが所定の時間期間にわたってアイドリングを続けている場合、ＶＧＴを所定の時間期間だけゼロ・ブーストの幾何学形状に維持する工程と、
所定の時間期間中にエンジンがアイドリングをやめた場合、制御論理をブースト制御モードに戻す工程と、
所定の時間期間にわたってエンジンがアイドリングしている場合、所定の時間期間の終了時に、ブースト圧力センサの測定値を大気圧の値として制御論理に記憶して、制御論理をブースト制御モードに戻す工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項２】
制御論理において、故障した大気圧センサからの測定値の代わりにブースト圧力センサの測定値を用いる請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ＶＧＴは、幾何学形状を変化させるための可動翼を有する可変ノズル・ターボ過給機であり、
ゼロ・ブーストの幾何学形状は、翼を完全に開くことによって達成される請求項１に記載の方法。
【請求項４】
ブースト圧力センサを備え且つ内燃機関の吸気口にブースト圧力を提供する幾何学形状が可変であるターボ過給機（ＶＧＴ）を有する内燃機関（エンジン）を制御する方法であって、
目標ブースト圧力を提供するためにＶＧＴの幾何学形状のフィードフォワード命令を計算する工程と、
ブースト圧力センサが故障しているか否かを監視する工程と、
ブースト圧力センサが故障していない場合、ブースト圧力センサからのフィードバックの少なくとも一部に基づいて、ＶＧＴの幾何学形状についての調整された命令を計算し、この調整された命令は上記フィードフォワード命令に対する調整を含んでおり、この調整された命令に従ってＶＧＴの幾何学形状を設定する工程と、
ブースト圧力センサが故障している場合、上記フィードフォワード命令に従ってＶＧＴの幾何学形状を設定する工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項５】
上記ＶＧＴの幾何学形状についてのフィードフォワード命令は、エンジン速度及び要求エンジントルクから計算される請求項４に記載の方法。
【請求項６】
上記ＶＧＴは、幾何学形状を変化させるための可動翼を備えた可変ノズル・ターボ過給機であり、
上記ＶＧＴの幾何学形状についてのフィードフォワード命令は、翼を第１の広さに開く命令として表わされ、
上記ＶＧＴの幾何学形状についての調整された命令は、翼を第２の広さに開く命令として表わされる請求項４に記載の方法。
【請求項７】
内燃機関の吸気口にブースト圧力を提供する幾何学形状が可変であり、且つ、タービン・シャフト、ブースト圧力センサ、タービン・シャフトの回転速度を測定するターボ速度センサを備えたターボ過給機（ＶＧＴ）を有する内燃機関（エンジン）を制御するための方法であって、
目標ブースト圧力を提供するためにＶＧＴの幾何学形状についてのフィードフォワード命令を計算する工程と、
ブースト圧力センサからのフィードバックの少なくとも一部に基づいて、ＶＧＴの幾何学形状についての調整された命令を計算し、この調整された命令はフィードフォワード命令に対する調整を含んでいる上記工程と、
ターボ速度センサが故障しているか否かを監視する工程と、
ターボ速度センサが故障していない場合、上記調整された命令に従ってＶＧＴの幾何学形状を設定する工程と、
ターボ速度センサが故障している場合、フィードフォワード命令に対する調整がタービン・シャフトの回転速度を増加させることがないのであれば、調整された命令に従ってＶＧＴの幾何学形状を設定し、フィードフォワード命令に対する調整がタービン・シャフトの回転速度を増加させるのであれば、フィードフォワード命令に従ってＶＧＴの幾何学形状を設定する段階と、
を備えていることを特徴とする方法。
【請求項８】
上記ＶＧＴの幾何学形状についてのフィードフォワード命令は、エンジン速度及び要求エンジントルクから計算される請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記方法において、
上記ＶＧＴは、幾何学形状を変化させるための可動翼を備えた可変ノズル・ターボ過給機であり、
上記ＶＧＴの幾何学形状についてのフィードフォワード命令は、翼を第１の広さに開く命令として表わされ、
上記ＶＧＴの幾何学形状についての調整された命令は、翼を第２の広さに開く命令として表わされ、
第２の広さが第１の広さに比べて小さい開きの場合、フィードフォワード命令に対する調整はタービン・シャフトの回転速度を増加させる請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
前記方法が、さらに、ターボ速度センサが故障して場合、エンジンの利用可能な最大トルクを制限する工程を有する請求項７に記載の方法。
【請求項１１】
幾何学形状が可変であるターボ過給機（ＶＧＴ）を有する内燃機関（エンジン）を制御するための方法であって、ＶＧＴは、入口温度センサと出口温度センサとを備えた圧縮機を有する上記方法が、
圧縮機の出口温度センサが故障しているか否かを決定する工程と、
圧縮機の出口温度センサが故障している場合、圧縮機の入口温度センサの測定値に対応させたエンジントルクの制限値を決定し、エンジントルクの制限値に従ってエンジントルクを工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１２】
圧縮機の入口温度センサの測定値に対応させたエンジントルクの制限値は、ルックアップ表から取得される請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
エンジントルクの制限値は、エンジンの利用可能な最大トルクに対する割合として表わされる請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
吸気マニホールド温度センサと、幾何学形状が可変であるターボ過給機（ＶＧＴ）と、を有する内燃機関（エンジン）のための制御論理において使用される、圧縮機の入口温度を概算するための方法であって、上記ＶＧＴは、入口温度センサと出口温度センサとを備えてなる圧縮機を有する上記方法が、
圧縮機の入口温度センサが故障しているか否かを決定する工程と、
圧縮機の入口温度センサが故障している場合、吸気マニホールド温度センサの測定値、圧縮機の出口温度センサの測定値、圧縮機の入口温度のデフォルト値のうちからこれらの最小値を制御論理に記憶し、さらに、圧縮機の出口温度センサの測定値がしきい値を越えた場合に補助エミッション制御装置を起動するようにプログラムする工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１５】
排ガス再循環装置（ＥＧＲ）と、幾何学形状が可変であるターボ過給機（ＶＧＴ）と、制御装置と、を有する内燃機関（エンジン）を制御するための方法であって、
ＥＧＲの流量を、ＥＧＲの許容最小流量と比較する工程と、
ＥＧＲの流量を、ＥＧＲの所望流量と比較する工程と、
ＥＧＲの流量が所定の時間期間にわたってＥＧＲの所望流量を越えることがなく且つＥＧＲの流量がＥＧＲの許容最小流量以上である場合、制御装置をＥＧＲモードにて作動させる工程と、
ＥＧＲの流量が所定の時間期間にわたってＥＧＲの所望流量を越えた又はＥＧＲの流量がＥＧＲの許容最小流量未満の場合、制御装置をブーストモードにて作動させる工程と、
を有することを特徴とする方法。
【請求項１６】
前記方法が、さらに、
ＥＧＲの流量が所定の時間期間にわたってＥＧＲの所望流量を越えた又はＥＧＲの流量がＥＧＲの許容最小流量未満である場合、エンジンの利用可能な最大トルクを制限する工程と、
を有する請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ過給機と排ガス再循環装置とを備えた内燃機関（「エンジン」とも言う）を制御するための方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
性能を向上させるために、多くの内燃機関、特にディーゼル・エンジンは、シリンダに充填される酸素密度を増大させるための、ターボ過給機を含んでいる。ターボ過給機は、エンジンの排ガスを使用してタービンを動作させ、タービンが、圧縮機を駆動して、吸気が圧縮される。従来のターボ過給機よりも、より広範囲のエンジン運転条件にわたってターボ過給機の特性を変更できるように、可変ノズル・ターボ過給機（ＶＮＴ）を含む、幾何学形状が可変であるターボ過給機（ＶＧＴ）が使用される。可動な吸気翼又は排気翼（ＶＮＴ）、または、可動なタービン側壁を用いることで、その時々の運転条件及び運転者が求めるエンジントルクに対して適切な大きさのターボ・ブースト圧力が得られるようにしている。
【０００３】
排ガス再循環装置（ＥＧＲ）は、エンジンシリンダ内における最高燃焼温度を低下させることによって、窒素酸化物（ＮＯx）の排出を抑制する利点を有することが知られている。ＥＧＲ装置は代表的に、エンジンの排気マニホールドからエンジンの吸気マニホールドへと、エンジンの排ガスを迂回させる排気ＥＧＲバルブを含んでいる。このため、排気マニホールドから吸気マニホールドへガスが流れるには、排気マニホールドと吸気マニホールドとの間に圧力差が必要になる。普通に空気を吸い込むエンジンでは代表的に、吸気側に真空圧が生じ、排ガス圧力は相当に高くなっているので、排ガスは、任意の所望量のＥＧＲとして容易に流れることができる。ターボ過給されるエンジンにあっては、圧縮加圧された吸気中へ排ガスを導入するための十分な圧力差を得るべく、追加的な背圧が必要になる。背圧を制御するためのひとつの方法は、ＶＮＴ又はＶＧＴの幾何学形状を変更することである。
【０００４】
ＥＧＲに関連した利益を達成するには、ＥＧＲ装置の構成要素とＶＧＴ装置の構成要素とを、適切な順序で動作させるべきである。ＥＧＲ装置とＶＧＴ装置とを監視するために、様々な診断方法が開発されてきた。そうしたひとつの装置は、Ｒｏｍｚｅｋによる米国特許第６，４５７，４６１号に開示されている。診断可能な不調には、センサの故障と機械的な故障との双方が含まれる。代表的に、ＥＧＲ及びＶＧＴの制御装置は、センサの故障に際して、運転を継続するために、記憶されたデフォルト値を代用する。しかしながら、これらの記憶されたデフォルト値は、融通のきかない不完全な近似値であるので、エミッションの抑制とエンジン効率とは大きく害される。機械的な故障が生じた場合には、エンジンの制御論理（control logic）は、継続してエラーを補償しようと試みるので、可変式の幾何学機構は、完全に開いた状態か、あるいは完全に閉じた状態かのいずれかに強いられて、これもまた、エミッションの抑制とエンジン効率とを害することになる。
【０００５】
【特許文献１】米国特許第６，４５７，４６１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明のひとつの目的は、ＥＧＲ及びＶＧＴ装置に関連したセンサが故障している旨の診断が運転中になされたとき、正確な代替値を生成する方法を提供することである。
本発明の他の目的は、ＥＧＲ又はＶＧＴ装置に関連したセンサの故障又は機械的な故障に遭遇した際に、ＶＧＴ装置の制御された性能を維持する方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の上述の目的、並びに、他の目的、特徴、及び利点を実現するために、ＥＧＲ／ＶＧＴエンジンにおける制御論理において使用される、大気圧の近似値を測るための方法は、エンジンのアイドリング中にＶＧＴに対してゼロ・ブーストの幾何学形状になるように命令する段階と、既存の相当のターボ速度が消えるのに十分な時間長さだけゼロ・ブーストの幾何学形状を維持する段階と、ブースト圧力センサの読取値を大気圧の値として制御論理において使用する段階とを備えている。ブースト圧力センサの故障に遭遇した際にＶＧＴの制御を維持する方法にあっては、ブースト圧力センサのフィードバックが利用できない場合に、エンジン速度や要求エンジントルクなどの要因に基づき、ＶＧＴの幾何学形状についてのフィードフォワード命令だけを使用してエンジンを制御する段階を含んでいる。ＶＧＴのターボ速度センサの故障に遭遇した際にＥＧＲ／ＶＧＴの内燃機関を制御する方法にあっては、ＶＧＴの幾何学形状についてのフィードフォワード命令が、ターボ速度を増加させる方向へ向けては調整されないように、ＶＧＴの幾何学形状についての命令を制限する段階を含んでいる。ＶＧＴ圧縮機の出口温度センサの故障に遭遇した際にＥＧＲ／ＶＧＴの内燃機関を制御する方法にあっては、ＶＧＴ圧縮機の入口温度を参照して得られた値によって、エンジントルクを制限する段階を含んでいる。ＶＧＴ圧縮機の入口温度センサの故障に遭遇した際にＥＧＲ／ＶＧＴの内燃機関を制御する方法においては、吸気マニホールド温度センサの読取値と、圧縮機の出口温度センサの読取値と、圧縮機の入口温度のデフォルト値と、のうちの中における最小の値を、圧縮機の入口温度の値として、制御論理で使用する。ＥＧＲの機械的な故障に遭遇した際にＥＧＲ／ＶＧＴの内燃機関を制御する方法にあっては、ＥＧＲの流量がＥＧＲの許容最小流量未満であるか、または、所定の時間期間にわたってＥＧＲの所望流量を越えた場合に、ＥＧＲ流量を制御するＶＧＴの幾何学形状の動作から、ブースト圧力を制御するＶＧＴの幾何学形状の動作へと、切り替える段階を含んでいる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に関しては、多くの利益がある。例えば、本発明によれば、センサの故障及び機械的な故障に遭遇した場合にあっても、十分なエンジンの運転とエミッションの抑制とを提供するように、エンジンの構成要素の相互関係を制御する方法が提供される。とりわけ、本発明によれば、制御論理において使用される、故障したセンサのための近似値が決定されて、センサの故障及び機械的な故障に遭遇しても、ＥＧＲ及びＶＧＴ装置についてのある程度の制御が維持されるような方法が提供される。
【０００９】
本発明についての上述された特徴、利益、及び利点、並びに、他の特徴、利益、及び利点に関しては、発明を実施するためのベストモードについての以下の詳細な説明及び添付図面によって容易に明らかになるだろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
図１を参照すると、内燃機関と、これに関連するシステム及びサブシステムとの全体を符号１０にて示している。システム１０に含まれるエンジン１２は、複数のシリンダを有していて、それぞれのシリンダは燃料インジェクタによって燃料を供給される。好ましい実施形態においては、エンジン１２は、重負荷ディーゼルエンジンなどの、圧縮点火式の内燃機関である。インジェクタは、公知のやり方で、燃料供給源から加圧された燃料を受ける。制御装置２２には、入力ポート３８を介して、様々なセンサが電気的に接続されている。制御装置２２は好ましくは、データ及び制御バス３０を介して様々なコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体２８に接続されてなる、マイクロプロセッサ２６を含んでいる。読み取り可能な記憶媒体２８は、ＲＯＭ（リード・オンリー・メモリ）３２や、ＲＡＭ（ランダム・アクセス・メモリ）３４、及び不揮発性ＲＡＭ３６として機能するような、任意の数の公知の素子を含んでいる。
【００１１】
機械可読な記憶媒体２８には、排ガス再循環装置（ＥＧＲ）の可変流バルブ６６及び幾何学形状が可変であるターボ過給機（ＶＧＴ）を含んでなる、内燃機関の制御方法を実行すべく、制御装置２２によって実行される命令が記憶されている。プログラム命令は、エンジン及び／又は車両の様々なシステム及びサブシステムを制御すべく、制御装置２２のマイクロプロセッサ２６によって実行される。さらに、任意の数の論理ユニット５０によっても様々な命令が実行される。入力ポート３８は、様々なセンサからの信号を受信して、制御装置２２は、様々なエンジン及び／又は車両の構成要素へ導かれることになる信号を出力ポート２４に生成する。
【００１２】
データ、診断、及びプログラミングのインターフェース４４は、プラグ４６を介して制御装置２２に選択的に接続されて、両者の間にて様々な情報をやりとりする。インターフェース４４は、機械可読な記憶媒体２８の内部にある様々な値、例えば、構成の設定、較正変数、ＥＧＲ及びＶＧＴ制御命令など、を変更するために使用される。
【００１３】
動作に際しては、制御装置２２は、様々なエンジン／車両のセンサから信号を受けて、エンジンを制御すべく、ハードウェア及び／又はソフトウェアに埋め込まれた制御論理を実行する。好ましい実施形態においては、制御装置２２は、ミシガン州のデトロイトにあるデトロイト・ディーゼル社から入手可能であるＤＤＥＣ制御装置である。この制御装置についての様々な他の特徴に関しては、デトロイト・ディーゼル社に与えられた多数の米国特許に詳細に開示されている。制御論理は、ハードウェア、ファームウェア、又はそれらの組み合わせによって実現される。さらに、制御論理は、制御装置２２によって実行されるのに加えて、車両において制御装置２２と協働する、任意の様々なシステム及びサブシステムによっても実行される。さらに、好ましい実施形態にあっては、制御装置２２はマイクロプロセッサ２６を含んでいるけれども、本発明においては、任意の数の公知のプログラミング及びプロセッシングの技術又は手法を用いてエンジンを制御することもできる。
【００１４】
続いて図１を参照すると、制御装置２２は、排ガス再循環装置の可変流バルブ６６と幾何学形状が可変であるターボ過給機（ＶＧＴ）５２とを制御することによって、エンジンの性能を向上させる。ＶＧＴ５２は、タービン５４と、これと共通するシャフト５７に取り付けられた圧縮機５６とを含んでいる。エンジンの排ガスの圧力によって、タービンは回転し、この回転が圧縮機を駆動する。圧縮機が回転するとターボブースト圧力が生じて、これが燃焼中の出力増加を発生させる。
【００１５】
幾何学形状が可変であるターボ過給機、または、可変ノズル・ターボ過給機は、ロータ群（rotor group）に加えて、可動な構成要素を有している。これらの可動な構成要素は、エンジンからの排ガスが流れて通るタービン段階の面積を変更することによって、及び／又は、排ガスがタービンに出入りする角度を変更することによって、ＶＧＴの幾何学形状を変更することができる。ＶＧＴの幾何学形状に応じて、ＶＧＴは可変量のターボブースト圧力をエンジンへ供給する。ＶＧＴの幾何学形状は電子的に制御されて、様々な運転条件に基づき、ターボブースト圧力の大きさを変化させる。
【００１６】
代表的なＶＧＴにあっては、タービン・ハウジングはエンジンに対して過大サイズになっていて、空気流は、目標レベルに絞られる。ＶＧＴにはいくつものデザインが存在する。ひとつのデザインにおいては、可変入口ノズルが可動な翼の翼列（cascade）を有していて、これらはピボット可能になっており、空気流がタービン・ホイールへ進入する面積と角度とを変化させる。別のデザインにおいては、ＶＧＴは可動な側壁を有していて、これがタービン・ハウジングの有効横断面積を変化させる。一般に、タービンを通る空気流、従ってタービン速度、及び圧縮機の出口における結果的なブースト圧力は、ＶＧＴの幾何学形状を変更することによって制御される。本発明の実施形態は、ＶＧＴに関して、なんら特定の構造に限定されるものではないことを理解されたい。すなわち、本願におけるＶＧＴやＶＮＴという用語は、あらゆる制御可能な空気加圧装置を意味していて、それらには上述の例示と共に、調整式の排気逃がし弁などが含まれる。
【００１７】
排ガス再循環装置（ＥＧＲ）は、選択的に、排ガスのうちの計量された部分を吸気マニホールド６９へ導入する。ＥＧＲ装置は、送り込まれる燃料の充填を希釈して、最高燃焼温度を引き下げることで、燃焼中に発生する窒素酸化物の量を抑制する。再循環されるべき排ガスの量は、ＥＧＲバルブ６６とＶＧＴ５２とによって制御される。本発明によれば、ＥＧＲバルブは、制御装置２２によって電子的に制御される、可変流バルブである。また、ＶＧＴの幾何学形状も、制御装置２２によって電子的に制御される。制御可能なＥＧＲバルブには、多数の可能な構造が存在し、本発明の実施形態は、ＥＧＲバルブに関して、なんら特定の構造に限定されるものではない。
【００１８】
前述の如く、制御装置２２へフィードバックを提供するために、様々なセンサがエンジンの全体にわたって配置されている。エンジンの吸気マニホールド温度センサ７０は、エンジンへ入る混合気の温度を監視する。ＥＧＲ差圧センサ７２とＥＧＲ温度センサ７４とによって、制御装置は、ＥＧＲバルブを通って流れる質量流量を決定することができる。ブースト圧力センサ７６は、ＶＧＴの圧縮機によって得られるブースト圧力の測定値を制御装置に提供し、一方、圧縮機の出口温度センサ７８は、ＶＧＴの圧縮機から排出される空気流の温度についてのフィードバックを提供する。圧縮機の入口温度センサ８０は、ＶＧＴの圧縮機へ入る空気流の温度を測定する。ターボ速度センサ８２は、ＶＧＴのタービン・シャフトの回転速度を測定する。大気圧センサ８４は、雰囲気圧を測定する。さらに、特定の用途に応じて、ＥＧＲ装置を通る流れや、圧縮機を通る流れなどを含む、排ガス系の全体にわたる様々な質量流量を、制御装置２２が決定できるように、排ガスの経路の様々な部分に様々な異なったセンサの構成を採用することができることを理解されたい。
【００１９】
いくつかの実施形態においては、圧縮機５６から送られて来る充填空気を冷却するために、冷却器６２を設けることが望ましい。同様に、いくつかの実施形態においては、最高燃焼温度をさらに引き下げて窒素酸化物を抑制すべく、エンジン１２の吸気マニホールド６９へ再導入される前に、ＥＧＲ装置を通る流れを冷却するように、冷却器６８を設けることが望ましい。
【００２０】
本発明による実施形態は、エンジンの様々な状態を表わす様々な入力を処理して、ＥＧＲの命令信号とＶＧＴの命令信号とを提供するような制御論理を含んでいる。ＥＧＲの命令信号は、経路６４を通るガス流を制御すべく、ＥＧＲの可変流バルブ６６の状態について命令し、一方、ＶＧＴの命令信号は、経路６０を通るガス流を制御すべく、ＶＧＴ５２の幾何学形状について命令する。制御装置２２は、少なくとも２つの制御モードのうちのひとつのモードで動作する。ＥＧＲ制御モードにおいては、制御装置２２は、目標ＥＧＲの流量が得られるように、ＶＧＴ５２の幾何学形状を動かそうと試みる。ブースト制御モードにおいては、制御装置２２は、目標ブースト圧力が得られるように、ＶＧＴ５２の幾何学形状を動かそうと試みる。
【００２１】
図２には、本発明の好ましい実施形態において、例えば大気圧センサ８４が故障したと仮定した場合に、大気圧の近似値を測って、これを制御論理において使用するために用いられる技術を示している。図２において、ブロック１００では、大気圧の近似ルーチンを開始する。制御装置は、ブロック１０２に示す如く、エンジンが現在、ブースト制御モードで動作しているか、それともＥＧＲ制御モードで動作しているのかを決定する。もしもエンジンがブースト制御モードにて動作しているならば、制御装置は、ブロック１０４に示す如く、大気圧センサが故障しているか否かを決定する。次の段階では、ブロック１０６に示す如く、エンジンがアイドリングしているか否かを決定する。好ましい実施形態では、エンジンがアイドリングしている間に推定手順（estimation procedure）を実行するが、というのは、アイドリング中には、ブースト圧力を加える実際的な必要がないためである。もしもエンジンがアイドリングしているならば、ブロック１１２に示す如く、ＶＧＴの幾何学形状を、略ゼロ・ブーストの圧力が生じるように設定する。次に、ブロック１１４に示す如く、タイマーをカウント・ダウンして、ＶＧＴのシャフトの回転が止まるのに十分な長さだけ、ＶＧＴの幾何学形状がゼロ・ブーストに設定されたまま維持されているか否かを探知する。必要な時間期間は、オフラインの較正によって定めることができ、タイマーの作動時間については、必要な時間期間に合致するように、例えば前述したデータ、診断、及びプログラミングのインターフェース４４を介して、設定することができる。次の段階では、ブロック１１６に示す如く、タイマーが満期終了したか否かをチェックする。もしもタイマーがまだ満期終了していないならば、次のチェックでは、ブロック１０６に示す如く、エンジンが依然としてアイドリングしているか否かを決定する。もしもエンジンがアイドリングしていないならば、ＶＧＴの幾何学形状をゼロ・ブーストのまま維持することは一般に実際的でないので、ブロック１０８に示す如く、ＶＧＴの幾何学形状についての制御をブーストモードへ復帰させる。それから、ブロック１１０に示す如く、タイマーをリセットして、次回にエンジンのアイドリング状態が検出されたときに再び、一定時間によるゼロ・ブースト手順を試みられるようにする。そして、図示の如く、方法は、エンジンがアイドリング状態であるか否かのチェックへと続く。
【００２２】
ブロック１１６の“ＹＥＳ”の分岐に示す如く、タイマーが満期終了したならば、それはゼロ・ブーストの幾何学形状が十分に長く維持されたということであり、このときＶＧＴが大気圧の周辺空気に加えるブースト圧力は近似的にゼロであるために、ブロック１１８に示す如く、ブースト圧力センサが発生する測定値は、いまや大気圧についての近似値になる。ブロック１２０に示す如く、制御論理において使用される大気圧の値は、かかるブースト圧力センサの測定値に等しくなるように設定される。最後に、ブロック１２２に示す如く、ＶＧＴの幾何学形状についての制御は、ブーストモードの制御論理へ戻される。
【００２３】
次に図３を参照すると、図示のフローチャートは、ブースト圧力センサの故障時にＶＧＴが発生するブースト圧力を制御する、本発明のひとつの実施形態による方法を示している。ブロック２００は、方法の開始を示している。ブースト圧力を制御する第１の段階では、ブロック２０２に示す如く、要求されるエンジン性能を満足するために理論的に必要とされるブースト圧力が得られるように、ＶＧＴの幾何学形状についてのフィードフォワード命令を計算する。好ましい実施形態においては、現在のエンジン速度とユーザが求める現在のエンジントルクとから、ＶＧＴの幾何学形状についてのフィードフォワード命令が計算される。次の段階では、ブロック２０４に示す如く、ブースト圧力センサが故障しているか否かをチェックする。もしもブースト圧力センサが故障していないならば、ブロック２０６に示す如く、ブースト圧力センサからのフィードバックにある程度基づいて、フィードフォワード命令に対する調整を計算する。そして、ブロック２０８に示す如く、ＶＧＴの幾何学形状は調整された値に設定される。他方において、もしもブースト圧力センサが故障していたならば、断線したセンサ（open sensor）の読取値に基づいて、あるいは従来技術のように記憶されたデフォルト値に基づいて計算された調整は、求められるブースト圧力に対してほとんど無関係であるような、ＶＧＴの幾何学形状についての命令をもたらすことになる。本発明においては、かかる場合には調整を無視することとして、ブロック２１０に示す如く、ＶＧＴの幾何学形状をフィードフォワード命令に従って設定する。
【００２４】
図４は、ターボ速度センサの故障時にＶＧＴが発生するブースト圧力を制御する、本発明のひとつの実施形態による方法を示している。ブロック３００は、方法の開始を示している。ここでも、ブースト圧力を制御する第１の段階では、ブロック３０２に示す如く、要求されるエンジン性能を満足するために理論的に必要とされるブースト圧力が得られるように、ＶＧＴの幾何学形状についてのフィードフォワード命令を計算する。次の段階では、ブロック３０４に示す如く、ブースト圧力センサからのフィードバックにある程度基づいて、フィードフォワード命令に対する調整を計算する。ブロック３０６は、ターボ速度センサの状態についての点検を示している。もしもターボ速度センサが故障していないならば、ブロック３０８に示す如く、調整された命令に従って、ＶＧＴの幾何学形状は設定される。もしもターボ速度センサが故障しているならば、ブロック３１０に示す如く、計算された命令に対する調整が、ターボ速度にどのように影響するかを調べる。もしもＶＧＴの幾何学形状に対する調整が、ターボ速度を増加させることがないのであれば、ブロック３１２に示す如く、ＶＧＴの幾何学形状は調整された命令に従って設定されるしかしながら、ＶＧＴの幾何学形状に対する調整が、ターボ速度を増加させるようであれば、ブロック３１４に示す如く、調整を無視することにして、ＶＧＴの幾何学形状はフィードフォワード命令に従って設定される。従って、かかる方法によれば、ターボ速度センサを利用してターボ速度の限界についてのフィードバックを得ることができないとき、ターボの過速度状態を防ぐ安全手段が得られる一方、微調整しても過速度状態にならないことが明らかな場合には、ＶＧＴの幾何学形状を微調整することが可能になる。また、好ましい実施形態においては、ターボ速度センサが故障した場合には、ブロック３１６に示す如く、エンジンの利用可能な最大トルクについても制限する。
【００２５】
図５は、ＶＧＴの圧縮機の出口温度センサが故障した時にエンジントルクを制限する、本発明のひとつの実施形態による方法を示している。ブロック４００は、方法の開始を示している。第１の段階では、ブロック４０２に示す如く、圧縮機の出口温度センサが故障しているか否かを決定する。もしもセンサが故障していないならば、ブロック４０４に示す如く、エンジンの運転及び制御は従前のままに続けられる。もしもセンサが故障しているならば、ブロック４０６に示す如く、圧縮機の入口温度に対応させて、エンジントルクの制限値が決定される。好ましい実施形態においては、エンジントルクの制限値は、エンジンの利用可能な最大トルクに対する割合として表わされ、与えられた圧縮機の入口温度に対するエンジントルクの制限値は、ルックアップ表から決定される。そして、エンジントルクは、ブロック４０８に示す如く、制限値に従って制限される。
【００２６】
図６は、圧縮機の入口温度センサ８０が故障した場合に、制御論理において使用される、ＶＧＴ圧縮機の入口温度の値を概算（approximating）するための方法を示している。制御論理は、一般的には、例えば空気系の損傷を防ぐために、エンジンがエミッションの標準規制レベルを越えても良いように、補助エミッション制御装置（Auxiliary Emissions Control Device:ＡＥＣＤ）の論理を起動すべきか否かを決定するための一部として圧縮機の入口温度を使用する。吸気流から水蒸気が凝縮することは、ＡＥＣＤを起動するに値するひとつの条件である。凝縮の脅威は、雰囲気温度が低いときの関心事であって、好ましくはこれらのために、圧縮機の入口温度の値についての代替値は、誤るとすれば、低温側へ誤ることになろう。他方において、空気処理に際しＡＥＣＤの論理を起動する利益があるか否かを決定するための一部としては、雰囲気温度が高いときにも、圧縮機の入口温度は、圧縮機の出口温度と併せて重要になって、かかる目的のためには、低い代替値も不都合であるだろう。本発明による方法では、以下のようにして、これらの対立する設計目標を調和させる。
【００２７】
引き続き図６を参照すると、ブロック５００は、方法の開始を示している。方法における第１の段階では、ブロック５０２に示す如く、圧縮機の入口温度センサが故障しているか否かを決定する。故障していないならば、ブロック５０４に示す如く、通常の運転を継続する。もしもセンサが故障しているならば、ブロック５０６に示す如く、吸気マニホールド温度センサと、圧縮機の出口温度センサと、圧縮機の入口温度の記憶されたデフォルト値と、のうちの最小の値を、制御論理で使用される圧縮機の入口温度の値として設定する。方法におけるかかる部分は、雰囲気温度が低いときだけに関心事となる凝縮の分析のための、圧縮機の入口温度についての有効な代替値を生成する。そして、制御論理は、ブロック５０８に示す如く、圧縮機の出口温度センサの読取値がしきい値を越えたならばＡＥＣＤを起動すべくプログラミングすることによって、雰囲気温度が高い場合における空気処理の懸念を緩和する。このようにして、この方法によれば、圧縮機の入口温度の代替値について、雰囲気温度が低いときの要求条件と、雰囲気温度が高いときの要求条件との両方を満足させる。
【００２８】
図７は、ＥＧＲバルブの機械的な故障に遭遇した場合における、ＥＧＲ及びＶＧＴ装置の制御方法について示している。ブロック６００は、方法の開始を示している。方法における第１の段階では、ブロック６０２に示す如く、ＥＧＲの流量が許容最小流量未満であるか否かを決定する。もしも流量が許容最小流量未満であるならば、ＥＧＲバルブの機械的動作に故障が存する見込みがある。この場合には、目標ＥＧＲ流量を得ようとしてＶＧＴの幾何学形状の制御を試みても、何も得られないので、制御論理は、ブロック６１４に示す如く、ブーストモードにて動作する。
【００２９】
引き続き図７を参照すると、もしもＥＧＲの流量が許容最小流量を下回らないならば、次の段階では、ブロック６０４に示す如く、ＥＧＲの流量をＥＧＲの目標流量と比較する。ＥＧＲの流量が目標流量を越えていないならば、このことはＥＧＲバルブとＶＧＴの可動な構成要素との両方が適切に機能していることを示しているので、ブロック６０６に示す如く、制御論理はＥＧＲモードにて動作する。他方において、ＥＧＲの流量が目標流量を越えているならば、機械的な故障が存する可能性がある。この場合には、ブロック６０８に示す如く、タイマーを起動して、特定の時間期間にわたって、ＥＧＲの流量が目標流量に比べて高いままに維持されているか否かを探知する。タイマーの状態は、ブロック６１０に示す如く、監視される。タイマーが満期終了になるまでは、ブロック６１２に示す如く、制御論理は、ＥＧＲモードにてＶＧＴの幾何学形状を制御しようと試みる。ＥＧＲの流量が目標流量を越えなくなって、ブロック６０６に示すようにＥＧＲモードの制御に設定されるか、または、タイマーが満期終了するまでは、ＥＧＲ流量のエラー状態が監視される。もしもタイマーが満期終了したならば、機械的な故障であると想定されるので、制御論理は、以後、ブロック６１４に示す如く、ブーストモードにて制御を行なう。好ましい実施形態においては、ＥＧＲの流量が、目標流量を特定の時間期間にわたって越えているか、または、許容最小流量未満であるか、のいずれかが検知された場合には、機械的な故障が疑われる見地から、ブロック６１６に示す如く、エンジントルクについても制限する。
【００３０】
以上のように、本発明によれば、センサの故障及び機械的な故障に遭遇した場合にあっても、エンジンの効率改善とエミッションの抑制とを提供できるような、エンジンの構成要素の相互関係を制御する方法が提供される。とりわけ、本発明によれば、制御論理において使用される、故障したセンサのためのより正確な代替値が決定されて、センサの故障及び機械的な故障に遭遇しても、ある程度の制御が維持されるような方法が提供される。
【００３１】
本発明の実施形態について例示して開示したけれども、それらの実施形態は、本発明のすべての可能な態様を例示して開示することを意図したものではない。むしろ、本願において用いられている用語は、限定というよりも説明のために用いられた用語であって、本発明の精神及び範囲から逸脱せずに、様々な変更を行なうことが可能であることを理解されたい。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】図１は、本発明のひとつの実施形態に従った、ＥＧＲ／ＶＧＴの診断及び制御方法についての動作を示した模式的なブロック図である。
【図２】図２は、本発明のひとつの実施形態に従った、ＥＧＲ／ＶＧＴの制御論理において用いられる、大気圧の近似値を測る方法についての動作を示したフローチャートである。
【図３】図３は、本発明のひとつの実施形態に従った、ブースト圧力センサの故障後にＶＧＴの幾何学形状の制御を変更する方法についての動作を示したフローチャートである。
【図４】図４は、本発明のひとつの実施形態に従った、ターボ速度センサの故障後にＶＧＴの幾何学形状の制御を変更する方法についての動作を示したフローチャートである。
【図５】図５は、本発明のひとつの実施形態に従った、圧縮機の出口温度センサの故障後にエンジンの制御を変更する方法についての動作を示したフローチャートである。
【図６】図６は、本発明のひとつの実施形態に従った、ＥＧＲ／ＶＧＴの制御論理において使用される、圧縮機の入口温度を概算する方法についての動作を示したフローチャートである。
【図７】図７は、本発明のひとつの実施形態に従った、ＥＧＲの流量が所定の時間期間にわたってＥＧＲの所望値を越えたか、または、ＥＧＲの許容最小流量未満であるときに、ＶＧＴの幾何学形状の制御を変更する方法についての動作を示したフローチャートである。
【図１】
2005106063.tif 000003
【図２】
2005106063.tif 000004
【図３】
2005106063.tif 000005
【図４】
2005106063.tif 000006
【図５】
2005106063.tif 000007
【図６】
2005106063.tif 000008
【図７】
2005106063.tif 000009
【外国語明細書】
2005106063.tif 000010
2005106063.tif 000011
2005106063.tif 000012
2005106063.tif 000013
2005106063.tif 000014
2005106063.tif 000015
2005106063.tif 000016
2005106063.tif 000017
2005106063.tif 000018
2005106063.tif 000019
2005106063.tif 000020
2005106063.tif 000021
2005106063.tif 000022
2005106063.tif 000023
2005106063.tif 000024
2005106063.tif 000025
2005106063.tif 000026
2005106063.tif 000027
2005106063.tif 000028
2005106063.tif 000029
2005106063.tif 000030
2005106063.tif 000031
2005106063.tif 000032
2005106063.tif 000033