(57)【要約】【課題】部品が過大の排気背圧から受ける損傷を低減させまたは防止すべくエンジンを制御するシステムおよび方法を提供することにある。【解決手段】排気背圧（１２６）をモニタして、該排気背圧が対応閾値を超えると矯正作動をすることにより内燃機関（１２０）を制御するシステムおよび方法。本発明のシステムおよび方法は、種々の原因に帰する増大した排気背圧に応答してエンジン／部品の損傷を防止すべく、背圧の過大レベルに基いて、車両オペレータに警告を発しおよび／またはエンジン保護機構（１２８）と係合させる。過大な排気背圧に応答して、利用可能なエンジントルクが低下される。保護特徴に打勝つ試みを検出するためのタンパリング防止論理が提供される。
2004537672.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
過大な背圧により引起こされる損傷からエンジンを保護するための内燃機関の制御方法において、
背圧をモニタするステップと、
エンジンの損傷を低下させまたは防止するため、背圧が閾値を超えたときに背圧を低下させるべくエンジンを制御するステップとを有することを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項２】
前記背圧をモニタするステップは、排気に流体的に連結された圧力センサを用いて背圧を測定することを含むことを特徴とする請求項１記載の制御方法。
【請求項３】
前記背圧をモニタするステップは、エンジン作動パラメータに基いて背圧を評価することを含むことを特徴とする請求項１記載の制御方法。
【請求項４】
前記エンジンを制御するステップは、利用可能なエンジントルクを低下させることを含むことを特徴とする請求項１記載の制御方法。
【請求項５】
前記閾値は所要エンジン出力の関数であることを特徴とする請求項１記載の制御方法。
【請求項６】
前記閾値は所要エンジン速度およびトルクの関数であることを特徴とする請求項１記載の制御方法。
【請求項７】
現在のエンジン作動条件に一致する第二閾値より小さい背圧に基いてタンパリングを検出するステップを更に有することを特徴とする請求項１記載の制御方法。
【請求項８】
前記現在のエンジン作動条件はエンジン速度および所要トルクを含むことを特徴とする請求項７記載の制御方法。
【請求項９】
前記エンジンを制御するステップは、背圧が閾値を超えている間にエンジントルクを反復低下させることを含むことを特徴とする請求項１記載の制御方法。
【請求項１０】
過大な背圧により引起こされる損傷からエンジンを保護するための、排気に流体的に連結された排気背圧センサを備えた内燃機関の制御方法において、
センサに基いて背圧をモニタするステップと、
エンジン速度および所要トルクを決定するステップと、
エンジン速度および所要トルクに基いて第一排気背圧閾値を決定するステップと、
排気背圧と第一閾値とを比較するステップと、
排気背圧が第一閾値を超えたときに警告を発生するステップと、
排気背圧が第二閾値を超えたときに排気背圧を低下させるべくエンジンを制御するステップとを有することを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項１１】
前記第一排気背圧閾値を決定するステップは、所要トルクおよび現在のエンジン速度の百分率に基いて第一閾値を検索することを含むことを特徴とする請求項１０記載の制御方法。
【請求項１２】
現在のエンジン作動条件に基いて第三排気背圧閾値を検索するステップと、
排気背圧が第三閾値より低くかつエンジン出力がキャリブレーション可能閾値を超えるときに、タンパリング障害を発生するステップとを更に有することを特徴とする請求項１０記載の制御方法。
【請求項１３】
前記第三閾値はエンジン速度およびトルクに基いて決定されることを特徴とする請求項１２記載の制御方法。
【請求項１４】
前記エンジンを制御するステップは、利用可能なエンジントルクを低下させることを含むことを特徴とする請求項１０記載の制御方法。
【請求項１５】
前記第二閾値は第一閾値に基いていることを特徴とする請求項１０記載の制御方法。
【請求項１６】
前記エンジンを制御するステップはエンジンブレーキを変更することを含むことを特徴とする請求項１０記載の制御方法。
【請求項１７】
前記エンジンを制御するステップは、可変形態ターボチャージャを制御することを含むことを特徴とする請求項１０記載の制御方法。
【請求項１８】
前記排気背圧が第一閾値を超えている期間に一致する第一障害期間を決定するステップと、
前記排気背圧が第二閾値を超えている期間に一致する第二障害期間を決定するステップとを更に有することを特徴とする請求項１０記載の制御方法。
【請求項１９】
前記排気背圧が第一閾値を超えると第一障害を発生するステップと、
現在の点火サイクルの期間中、第一障害をラッチングするステップと、
前記排気背圧が第二閾値を超えると第二障害を発生するステップと、
現在の点火サイクルの期間中、第二障害をラッチングするステップと、
前記第一および第二障害に関連する時間を蓄積するステップとを更に有することを特徴とする請求項１０記載の制御方法。
【請求項２０】
排気マニホルドの下流側でエンジンに流体的に連結された背圧センサと、
該背圧センサと通信するコントローラとを有し、該コントローラは、センサを用いて背圧をモニタし、背圧が第一閾値を超えると警告を発生し、かつ背圧が第二閾値を超えるとエンジンを制御して背圧を低下させることを特徴とする内燃機関の制御システム。
【請求項２１】
前記コントローラは、エンジンを制御して、背圧が第二閾値を超えると、利用可能なエンジントルクを低下させることを特徴とする請求項２０記載の制御システム。
【請求項２２】
前記コントローラは、濾過されたエンジン速度およびトルクに基いてメモリから第一閾値を検索することを特徴とする請求項２０記載の制御システム。
【請求項２３】
前記コントローラは、現在のエンジン作動条件に基いて背圧と第三閾値とを比較し、背圧センサのタンパリングを検出することを特徴とする請求項２０記載の制御システム。
【請求項２４】
過大な排気背圧により引起こされる損傷からエンジンを保護すべく、内燃機関を制御するコンピュータにより実行できる情報を表すデータを記憶したコンピュータ読取り可能な記憶媒体において、
背圧をモニタする情報と、
エンジンの損傷を低減させまたは防止すべく、背圧が閾値を超えると背圧を低下させるようにエンジンを制御する情報とを有することを特徴とするコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項２５】
前記排気圧力をモニタする情報は、排気に流体的に連結された圧力センサを用いて排気圧力を決定する情報を含むことを特徴とする請求項２４記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項２６】
前記背圧をモニタする情報は、エンジン作動パラメータに基いて排気圧力を評価する情報を含むことを特徴とする請求項２４記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項２７】
前記エンジンを制御する情報は、利用可能なエンジントルクを低下させる情報を含むことを特徴とする請求項２４記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項２８】
前記閾値は所要エンジン出力の関数であることを特徴とする請求項２４記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項２９】
前記閾値はエンジン速度およびトルクの関数であることを特徴とする請求項２４記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【請求項３０】
現在のエンジン作動条件に一致する第二閾値より小さい背圧に基いてタンパリングを検出する情報を更に有することを特徴とする請求項２４記載のコンピュータ読取り可能な記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、排気背圧に基いた内燃機関（エンジン）の制御システムおよび方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トラック、自動車およびパワープラントに使用される定置エンジンの排出物を低減させる多数の戦略が開発されている。性能と排出物との妥協のバランスをとるための電子制御モジュールを用いた基本的燃焼方法の制御に加えて、しばしば、不完全燃焼副生物を低減させまたは無くすための排出物制御装置が排気流中に配置される。排気流中に配置されて主として炭素粒子または煤である微粒子排出物を低減させる排出物制御装置として微粒子トラップまたはフィルタがある。フィルタまたはトラップ内に蓄積される微粒子が増大すると、排気流に対する抵抗が増大して、排気背圧すなわちフィルタの排気上流側の圧力が漸増する。トラップが適正に維持されないか、エンジン条件がトラップの再生を妨げる場合には、排気背圧は、エンジン部品の寿命を危険にさらす点まで増大する虞れがある。
【０００３】
排気背圧は、排出物制御装置よりむしろエンジン部品により影響を受けることがある。例えば、排気背圧は、可変形態ターボチャージャ（variable geometry turbocharger：ＶＧＴ）のようなターボチャージャを用いて所望ＥＧＲを達成すべく制御できる。同様に、排気背圧は、エンジンブレーキを変調すべく制御できる。いずれにせよ、種々のエンジン部品のあらゆる変則的作動が、多数のエンジン部品にとって有害な排気背圧の漸増または急増をもたらす。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の一目的は、部品が過大の排気背圧から受ける損傷を低減させまたは防止すべくエンジンを制御するシステムおよび方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、排気圧力をモニタして、該排気圧力が所定閾値すなわち適合可能閾値を超えると利用可能なエンジントルクを低下させるべく、圧力センサを用いて微粒子トラップまたはフィルタをモニタするシステムおよび方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、排出物制御装置のタンパリング（不正改造）を検出するシステムおよび方法を提供することにある。
本発明の更に他の目的は、増大した排気圧力の警告をオペレータおよび／またはサービスマンに与えて、部品の損傷が生じる前に矯正作動を開始させるシステムおよび方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の上記および他の目的、特徴および長所を達成するため、内燃機関を制御するシステムおよび方法は、排気圧力をモニタし、排気圧力が或る閾値を超えるとエンジン出力を低下させて、過大な排気圧力からエンジン部品の損傷を低減させまたは防止する。一実施形態では、排気圧力をモニタして、例えば圧力センサ、微粒子トラップまたはフィルタ等の排出物制御システムの構成部品のタンパリングを検出する。
【０００６】
本発明は、従来技術と比較して多数の長所を有している。例えば本発明は、排気圧力をモニタして、単に微粒子フィルタまたはトラップが目詰まりしたことを表示するだけでなく、過大圧力によるエンジン部品への損傷を低下させまたは防止する。一実施形態では、本発明は、好ましくは、排気背圧が第一閾値を超えるとオペレータに警告を発し、矯正作動を行なう機会を与える。この状態が矯正されない場合には、利用可能なエンジントルクが低下し、このため、大きい損傷が生じる前に問題を矯正する大きい動機をオペレータに与える。また、背圧の増大によるエンジン出力の低下は、エンジン出力が低下するにつれて背圧が低下することで自動矯正され、このことが、部品の損傷傾向を低下させることになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
本発明の上記長所および他の長所、目的および特徴は、添付図面を参照して述べる本発明を実施するための最良の形態についての以下の詳細な説明から容易に明らかになるであろう。
【０００８】
図１は、本発明の一実施形態による代表的適用において、部品損傷を低減させまたは防止すべく、排気背圧に基いてエンジンを制御するシステムの作動または方法を示す概略ブロック図である。システム１０は、特定用途に基いて車両１４に装着されるディーゼルエンジン１２のような多気筒圧縮点火内燃機関を有している。一実施形態では、車両１４はトラクタ１６およびセミ・トレーラ１８からなる。ディーゼルエンジン１２はトラクタ１６に装着されており、かつ詳細に後述するように、エンジンおよび車両のワイヤハーネスを介して、エンジン１２、トラクタ１６およびセミ・トレーラ１８に装着された種々のセンサおよびアクチュエータにインターフェースしている。他の適用では、エンジン１２は、工業機械および建設機械の作動に使用され、または発電機、圧縮機および／またはポンプ等を駆動する定置用途にも使用される。本発明はディーゼルエンジンに関連して説明するが、当業者ならば、本発明は圧縮点火エンジンに限定されるものではなく、種々の内燃機関技術にも容易に適用できることが理解されよう。
【０００９】
電子エンジン制御モジュール（electronic engine control module：ＥＣＭ）２０は、エンジンセンサ２２および車両センサ２４により発生される信号を受けかつ該信号を処理して、燃料噴射器２６のようなエンジンアクチュエータおよび／または車両アクチュエータを制御する。ＥＣＭ２０は、好ましくは、エンジン１２を制御すべくコンピュータにより実行可能な情報を表すデータを記憶するためのコンピュータ読取り可能な記憶媒体（その全体を参照番号２８で示す）を有している。コンピュータ読取り可能な記憶媒体２８には、作業変数（working variables）およびパラメータ等以外に、キャリブレーション情報を含めることができる。一実施形態では、コンピュータ読取り可能な記憶媒体２８は、リードオンリーメモリ（ＲＯＭ）３２およびキープアライブメモリ（ＫＡＭ）３４のような種々の不揮発性メモリ以外に、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）３０を有している。コンピュータ読取り可能な記憶媒体２８は、標準制御／アドレスバスを介して、マイクロプロセッサ（μＰ）３８および入力／出力（Ｉ／Ｏ）回路３６と通信する。当業者ならば理解されようが、コンピュータ読取り可能な記憶媒体２８として、ソリッドステート、磁気およびこれらの組合せを含む一時的および／または永久的データ記憶を行なう種々の形式の物理的デバイスを使用できる。例えば、コンピュータ読取り可能な記憶媒体は、ＤＲＡＭ、ＰＲＯＭＳ、ＥＰＲＯＭＳ、ＥＥＰＲＯＭＳ、フラッシュメモリ等の１つ以上の物理的デバイスを用いて実施できる。特定用途では、コンピュータ読取り可能な記憶媒体２８として、フレキシブルディスク、ＣＤ ＲＯＭ等を使用できる。
【００１０】
一般的用途では、ＥＣＭ２０は、コンピュータ読取り可能な記憶媒体２８に記憶された情報を実行することによりエンジンセンサ２２および車両のセンサ／スイッチ２４からの入力を処理して、エンジン１２の制御のための適当な出力信号を発生する。本発明の一実施形態では、エンジンセンサ２２は、クランクシャフト位置を表示しかつエンジン速度の決定にも使用できるタイミング基準センサ（timing reference sensor：ＴＲＳ）４０を有する。エンジンオイルの圧力および温度をモニタするのに、それぞれオイル圧力センサ（oil pressure sensor：ＯＰＳ）４２およびオイル温度センサ（oil temperature sensor：ＯＴＳ）４４を使用する。
【００１１】
現在の吸気温度の表示は、空気温度センサ（air temperature sensor：ＡＴＳ）４６を用いて行なわれる。ターボチャージャ（より詳細に後述するように、可変形態ターボチャージャまたは可変ノズルターボチャージャが好ましい）のブースト圧力の表示は、ターボブーストセンサ（turbo boost sensor：ＴＢＳ）４８を用いて行なわれる。クーラント温度の表示は、クーラント温度センサ（coolant temperature sensor：ＣＴＳ）５０を用いて行なわれる。特定のエンジン構造および用途に基いて、種々のセンサを付加することができる。例えば、排気ガス再循環（exhaust gas recirculation：ＥＧＲ）を用いるエンジンの場合には、ＥＧＲ温度センサ（EGR temperature sensor：ＥＴＳ）５１およびＥＧＲ流量センサ（EGR flow sensor：ＥＦＳ）５３を設けるのが好ましい。
【００１２】
コモンレール燃料システムを用いる用途では、対応燃料圧力センサ（corresponding fuel pressure sensor：ＣＦＰＳ）５２を設けることができる。同様に、インタークーラクーラントの圧力および温度を検出するのに、インタークーラクーラント圧力センサ（intercooler coolant pressure sensor：ＩＣＰＳ）５４およびインタークーラクーラント温度センサ（intercooler coolant temperature sensor：ＩＣＴＳ）５６を設けることができる。本発明によれば、排気背圧センサ（ＥＢＳ）５５は排気背圧をモニタするためのものであり、このセンサは、図３に示しかつ図３に関連して説明するように、排気中に直接配置されるか、排気に流体的に連結される。エンジン１２にはまた、燃料温度センサ（fuel temperature sensor：ＦＴＳ）５８、およびエンジン１２の点火順序における特定シリンダの表示を行なう同期基準センサ（synchronous reference sensor ：ＳＲＳ）６０を設けることが好ましい。このセンサ６０は、或る定置発電機の用途に使用されるような多エンジン構成の調和制御すなわち同期制御に使用できる。特定用途に基いて、再循環排気ガスがエンジン吸気に導入される前に、再循環排気ガスを冷却するためのＥＧＲクーラおよび対応温度センサを設けることができる。
【００１３】
エンジン１２にはまた、低オイルレベルに関連する種々のエンジン保護を行なうためのオイルレベルセンサ（oil level sensor：ＯＬＳ）６２を設けることができる。燃料フィルタをモニタしかつ予防メインテナンス目的のための警告を行なうのに、燃料制限センサ（fuel restriction sensor：ＦＲＳ）６４を使用できる。切迫したパワーロスおよびエンジン給油の警告を行なうため、燃料圧力センサ（fuel pressure sensor：ＦＰＳ）６８が燃料圧力を表示する。同様に、クランクケース圧力センサ（crankcase pressure sensor：ＣＰＳ）６６がクランクケース圧力の表示を行ない、このクランクケース圧力の表示は、エンジン機能不全を表示するクランクケース圧力の突然上昇を検出することにより、種々のエンジン保護を行なうのに使用される。
【００１４】
当業者ならば理解されようが、特定用途に基いて種々のセンサを省略できる。また、コントローラ２０は、種々のセンサおよび／またはアクチュエータを接続するのに使用される多数のアナログ、デジタルおよび／または仕様変更可能な入力および出力を含むことが好ましい。同様に、或る用途では、センサおよび／またはアクチュエータの配置変更または改造のため、同じワイヤハーネスコネクタを使用できる。例えばＥＢＳ５５は、特定用途で使用されないセンサに代えて、いずれかのセンサ入力にに接続できる。一実施形態では、ＥＢＳ５５は、ＶＳＧ６９または大気温度センサ（特に図示せず）の代わりにワイヤハーネスに接続される。
【００１５】
システム１０には、車両１４およびエンジン１２の制御に使用される車両作動パラメータおよびドライバ入力をモニタするための種々の車両センサ／スイッチ２４を設けるのが好ましい。例えば、車両センサ／スイッチ２４には、現在の車両速度の表示を行なう車両速度センサ（vehicle speed sensor：ＶＳＳ）７０を設けることができる。クーラントレベルセンサ（coolant level sensor：ＣＬＳ）が、車両ラジエータ内のエンジンクーラントのレベルをモニタする。エンジン作動モードの選択、またはエンジン１２または車両１４の作動の制御に使用されるスイッチとして、好ましくは低（Ｌ）、中（Ｍ）、高（Ｈ）およびオフの選択を行なうエンジンブレーキ選択スイッチ７４と、クルーズコントロールスイッチ（ＳＥＴ／ＣＯＡＳＴ、ＲＥＳ／ＡＣＣ、ＣＣＥＮＢ）７６、７８および８０と、診断スイッチ（ＤＩＡＧ）８２と、デジタルおよび／またはアナログの種々のオプショナルスイッチ（ＯＰＴ）８４とを使用できる。ＥＣＭ２０はまた、アクセル・フートペダル８６、クラッチ８８およびブレーキ９０に関連する信号を受ける。ＥＣＭ２０はまた、キースイッチ９２の位置と、車両バッテリ９４により供給されるシステム電圧とをモニタする。
【００１６】
ＥＣＭ２０は、状態インジケータ／ライト９６、アナログディスプレイ９８、デジタルディスプレイ１００および種々のアナログ／デジタルゲージ１０２等の種々の車両出力デバイスと通信する。本発明の一実施形態では、ＥＣＭ２０は、工業規格データリンク１０４を用いて、エンジン速度、アクセルペダル位置、車両速度、エンジン警告またはエンジン障害等を含む種々の状態および／または制御メッセージを配信する。データリンク１０４は好ましくはＳＡＥ Ｊ１９３９およびＳＡＥ Ｊ１５８７に一致し、種々のサービス、診断および制御情報を、他のエンジンシステム、サブシステムおよびディスプレイ１００等の接続デバイスに供給する。好ましくは、ＥＣＭ２０は、排気背圧が本発明によるキャリブレーション可能な閾値を超えるとエンジン出力を低下させて、過大の背圧によるエンジン損傷の可能性を低減または消滅させる制御論理を有している。
【００１７】
サービスツール１０６は、データリンク１０４を介して周期的に接続され、ＥＣＭ２０に記憶された選択パラメータをプログラムしおよび／またはＥＣＭ２０から診断情報を受けることができる。同様に、コンピュータ１０８もデータリンク１０４を介して適当なソフトウェアおよびハードウェアに接続され、情報をＥＣＭ２０に伝送しかつエンジン１２および／または車両１２の作動に対する種々の情報を受けることができる。
【００１８】
図２は、本発明の一実施形態による制御論理を備えたＥＣＭと通信する、関連排気背圧センサおよび排出物制御装置を有する代表的エンジン制御システムを示すブロック図である。エンジン１２０は、吸気マニホルド１２２と、排気マニホルド１２４と、排気背圧センサ（exhaust back pressure sensor：ＥＢＳ）１２６とを有している。エンジン制御モジュール（engine control module：ＥＣＭ）１２８は、エンジン１２０を制御するための情報およびキャリブレーション情報を表す記憶データを有している。ＥＣＭ１２８は、例えば、ＥＢＳ１２６、ＥＧＲ流量センサ１３０およびＥＧＲ温度センサ１３２を含む種々のセンサおよびアクチュエータと通信する。ＥＣＭ１２８は、好ましくは、図４に関連してより詳細に説明するように、ＥＢＳ１２６を含む種々のセンサに応答してエンジン１２０を制御する。ＥＣＭ１２８は、ＥＢＳ１２６により表示される増大した背圧および現在の作動条件に応答して１つ以上のエンジン部品または装置を制御して、排気背圧を低下させまたは許容レベルに維持することができる。例えば、ＥＣＭ１２８は、図１に関連して説明したように、可変ノズルまたは可変形態ターボチャージャ（ＶＧＴ）１３８を制御しかつ関連するターボ速度センサ（turbo speed sensor：ＴＳＳ）１４０およびターボブーストセンサ（ＴＢＳ）をモニタする。同様に、エンジンブレーキレベルを制御しまたは制限して、多くの問題のうちの何らかの問題により引起こされる過大の排気背圧を低下させまたは防止することができる。
【００１９】
エンジン１２０には、エンジンクーラントを循環させる水またはクーラントポンプ１４６を含むエンジンクーラント回路１４４に連結されたＥＧＲクーラ１４２の下流側に、ＥＧＲ流量センサ１３０およびＥＧＲ温度センサ１３２を設けることができる。ＥＧＲクーラバイパス弁（bypass valve：ＢＰＶ）１４８がＥＣＭ１２８により選択的に作動されて、ＥＧＲ弁１３４からのＥＧＲ流れの全てまたは幾分かをＥＧＲクーラの回りに迂回させまたは全く迂回させることなく、ＥＧＲ流れの温度を制御する。
【００２０】
作動に際し、ＥＣＭ１２８は、現在の作動条件およびキャリブレーション情報に基いてエンジン１２０を制御して、ＥＢＳ１２６によりモニタされた過大の排気背圧を低下させまたは解消させる。好ましい一実施形態では、エンジン１２０は、６気筒圧縮点火内燃機関である。ＥＣＭ１２８は、現在のエンジン制御パラメータおよび作動条件をモニタする制御論理を有し、キャリブレーション可能な閾値を超える排気背圧に基いて出力回転数およびトルクを制限できる。同様に、種々のエンジンシステムまたはサブシステムを、過大排気背圧を防止する１つの試みにおいて制御することができる。
【００２１】
エンジン１２０の作動中、吸気は、高温の排気ガスでタービン部分１７２により駆動されるＶＧＴ１３８の圧縮機部分１７０を通る。圧縮された空気は、給気クーラ１７４（ラム空気１７６により冷却される空対空クーラが好ましい）に通される。給気はクーラ１７４を通ってミキサ１６２（パイプユニオンが好ましい）に導かれ、ここで、現在のエンジン作動条件に基いて、再循環された排気ガスと混合される。エンジン１２０から、排気マニホルド１２４を通って出た排気ガスはＥＧＲ弁に導かれ、ここで、排気ガスの一部は、ＥＧＲクーラ１４２を通るように選択的に分流される。この分流された排気ガスの一部（全部、一部およびゼロの場合を含む）は、弁１４８を選択的に作動させることによりクーラ１４２の回りに分流され、再循環される排気ガスの温度を調節する。ＥＧＲはＥＧＲ流量センサ１３０およびＥＧＲ温度センサ１３２を通って混合弁１６２へと流れ、ここで、ＥＧＲは圧縮された給気と混合される。ＥＧＲ弁１３４により分流されない大部分の排気ガスは、大気中に排出される前に、ＶＧＴ１３８のタービン部分１７２、微粒子トラップまたはフィルタ１８０等の１つ以上の排出物制御装置およびマフラーに通される。微粒子フィルタ／トラップ１８０は排気ガス流からの微粒子を蓄積するので、流れが妨げられるようになりかつマニホルド１２４と大気との間の排気背圧が増大する。排気圧力の表示を行なうため、好ましくは、排気ガス中にＥＢＳ１２６のような少なくとも１つの圧力センサを配置するか、排気圧力を受ける排気ガスまたは部品に流体的に連結する。しかしながら、当業者ならば、センサを用いて排気背圧を直接測定することなく、現在の作動条件から排気背圧を評価または予測する種々の戦略を考え得るであろう。同様に、特定用途に基いて、１つ以上の圧力センサの位置を変えることができる。例えば、ＶＧＴまたはエンジンの制動性能をモニタするには、圧力センサは、ＶＧＴと下流側排出物制御装置との間ではなく、ＶＧＴの上流側すなわち排気マニホルドとＶＧＴとの間に配置すべきである。
【００２２】
図３には、本発明の一実施形態によるエンジン制御システムまたは方法に使用される遠隔配置型背圧センサの配置および装着が示されている。背圧センサ２００は、適当な緊締具２０４を用いて装着ブラケット２０２に固定できる。同様に、装着ブラケットは、従来の緊締具を用いて、車両の任意の便利な構造または器具に固定できる。一実施形態では、装着ブラケット２０２は微粒子フィルタ（特別に図示されてはいない）に固定される。センサ２００、電気コネクタ２０６を介してコントローラまたはモニタと電気的に通信する。好ましい一実施形態では、センサ２００は、エンジン／車両制御モジュール（特別に図示されてはいない）と電気的に通信する。また、センサ２００は、コネクタまたはカップリング２１０および圧縮フィッティング（例えば排気管２０８に溶接される）２１２を介して、排気管２０８のような排気流中の部品に流体的に連結される。コネクタ２１０は、一般的な排気ガス温度および成分に耐え得る例えば可撓性または剛性パイプまたはホースで形成できる。この実施形態では、センサ２００は、ターボチャージャ２１４の排気下流側から遠隔配置されかつ該下流側に流体的に連結される。排気背圧センサの遠隔配置は、作動温度が低いこと、振動が小さいことおよび／または車両のパッケージングの見地から優れている。特定用途および関連する排出物制御装置に基いて、１つ以上の背圧センサを使用して、前述のように、種々の位置での圧力を測定しかつモニタすることができる。
【００２３】
図４には、本発明によるフェーズ誤差を決定するシステムまたは方法の一実施形態の作動を示すものである。当業者ならば理解されようが、図４に示すフローチャートは、任意の既知の多数の処理戦略を示し、この処理戦略には、事象駆動（event-driven）、割込み駆動、マルチタスキング、マルチスレッディング、並列処理等がある。いずれにせよ、図示の種々のステップまたは機能は、図示のシーケンスまたは並列処理で行なわれるか、或る場合には省略される。同様に、処理順序は、本発明の目的、特徴および長所を達成する上で必ずしも必要ではないが、図示および説明の容易性のために与えられるものである。好ましくは、図４に示すような制御論理は、マイクロプロセッサベースのコンピュータにより実行されるソフトウェアで主として実施される。もちろん、制御論理は、ソフトウェア、ハードウェアまたはこれらの組合せで実施される。明白に図示されてはいないが、当業者ならば、種々のステップを反復して実行できることは理解されよう。
【００２４】
本発明は、好ましくは背圧センサを用いて排気圧力すなわちエンジン背圧をモニタすることにより、エンジン／部品の保護を行なう。背圧がキャリブレーション可能な第一閾値（該閾値は、エンジン速度およびトルクの関数であるのが好ましい）を超えて増大すると、オペレータが警告を受けかつ障害がログされ、これは、例えばサービスマンが後で検索できる。背圧が第二特定閾値を超えると、障害がログされかつ矯正作動が開始される。この矯正作動として、利用可能なエンジントルクの低下がある。障害検出論理は故障したセンサを検出し、一方、タンパリング防止論理はエンジン保護の特徴に打勝つ試みを検出する。このモードとして、排気ガス流からセンサを切離すこと、またはセンサを、人工センサ信号をエンジン／車両制御モジュールに供給する回路要素に置換することがある。
【００２５】
図４に示すように、ブロック２３０は、ブロック２３２に示すように関連センサで背圧を測定することによりまたはブロック２３４に示すように現在のエンジン作動条件および／または制御パラメータを評価することにより、排気背圧（exhaust back pressure：ＥＢＰ）を決定する。センサが使用されると、ブロック２３６は、センサ信号をモニタして、短絡回路または断線回路等のセンサ故障障害（failed fault）またはセンサ電圧のはみ出し（電圧の高過ぎまたは低過ぎ）をモニタする。エンジンが或る用途で運転されているか否かにかかわりなく、点火スイッチを「オン」位置に回転させることによりセンサ故障障害を検出できる。いずれにせよこれらのセンサチェックは、現在の作動条件とは独立させたものとすることができる。或いは、或る用途でのセンサ故障障害の決定に、停止したエンジンの作動条件（例えばシステム電圧）を使用できる。断線回路または低電圧障害は、故障したセンサ、またはセンサが電気的に遮断されていることを表示する（この場合にはタンパリングが表示される）。ブロック２３６が、センサ故障障害を、所定時間またはプログラム可能な時間検出した場合には、ブロック２３８に表すように対応コードが記憶され、例えばディスプレイ、アラームまたはチェックエンジン光（check engine light）によりオペレータに通知される。１つの好ましい実施形態では、センサ故障障害に応答して付加的修理または矯正活動を行なう必要は全くない。電圧が正常な作動範囲に戻りかつオペレータの信号またはアラームが遮断されまたは消滅されると、この障害は活動的でなくなることが好ましい。
【００２６】
ブロック２４０は、背圧センサ信号をモニタして（センサが使用される場合）、タンパリングを検出する。排出物制御装置はエンジン出力を低下させることがあるので、エンジン出力および／または付加車両速度を得るには、オペレータは排出物制御装置に打勝つことを試みる。本発明は、例えばセンサを電気的に遮断し、センサ信号が大気圧を反映するようにセンサまたは流体カップリングを排出物制御装置または排気システムから切離し、または抵抗器または他の回路をセンサプラグに接続して例えば人工信号を発生させる。一般に、本発明はセンサ信号をモニタして、該信号が、現在のエンジン作動条件および制御パラメータと一致するか否かを決定する。一実施形態では、センサ信号は、エンジン速度および所要トルクすなわち馬力により割出されたルックアップテーブルから検索されるタンパリング閾値と比較される。排気背圧はエンジン速度およびトルク（すなわち馬力）と直接関係しているので、センサ信号はこれらに対応して変化する。センサが排気から切離されているか、人工信号が供給されると、信号は期待通りに変化せず、タンパリングが表示される。本発明の一実施形態でのタンパリング論理は、背圧がキャリブレーション可能なタンパリング閾値より低く、同時にエンジントルクが他のキャリブレーション可能閾値より大きい場合ときにタンパリングを検出する。タンパリングが検出されると、ブロック２３８で示すように、対応障害がログされ、現在の点火サイクルの残部のためにチェックエンジン光のスイッチが入れられる（すなわち、点火サイクルを終えるまで障害が消滅しない）。この実施形態では、後述のように、タンパリングが、利用可能なエンジントルクを低下させる等の付加的矯正作動または制御を引起こすことは全くない。
【００２７】
検出されまたは評価されたエンジン背圧は、ブロック２４４に示すように、対応第一閾値（好ましくは、ブロック２４２に示すように、エンジントルクおよびエンジン速度から割出されたルックアップテーブルから検索される）と比較される。好ましい一実施形態では、第一（警告）閾値は、所要トルク×エンジン速度の百分率、すなわち現在のエンジン出力の百分率で割出される。割出し値（index value）は、センサ読取りのあらゆる遅延に適合するように濾過されるのが好ましい。エンジン背圧が、第一閾値を所定時間またはプログラム可能時間超えると、オペレータは、ブロック２４６に示すようにアラーム、チェックエンジン光等による警告を受け、かつ対応障害がログされる。好ましくは、障害は、現在の点火サイクルの間、または診断ツールまたはキャリブレーションツールからの通信メッセージによりクリアされるまで継続しかつサービスマンまたは修理工場従業員がアクセスできる永久障害メモリ（permanent fault memory）に記憶される。
【００２８】
エンジン背圧の第二（矯正作動）閾値が、ブロック２４８に示すように、対応ルックアップテーブルから検索される。第二閾値も、エンジン速度、トルク、馬力等の現在のエンジン作動パラメータの関数とすることができるが、第一閾値に対して更にオフセットしたものとするのが好ましい。この戦略は、キャリブレーション努力を低下させかつメモリ記憶しなくて済む。ブロック２５０で示すように、背圧が、所定時間またはプログラム可能な時間第二閾値を超えると、ブロック２５２に示すように対応障害がログされ、障害タイマが開始すなわち増分される。障害状態が停止したとしても、障害が作動状態に留まる全時間すなわち現在の点火サイクル期間に加えて障害状態が実際に存在する時間を追跡するため、各障害に対して１つ以上の障害タイマまたはアキュムレータが与えられる。また、ブロック２５４に示すように、エンジンまたはエンジン部品を制御して背圧を低下させることにより、矯正作動を行なうことが好ましい。矯正作動として、例えば、利用可能なエンジントルクの低下（ブロック２５６）、エンジンブレーキの修正（ブロック２５８）または可変形態ターボチャージャ（ＶＧＴ）の修正（ブロック２６０）がある。当業者ならば、エンジン背圧を許容レベルまで低下させる種々の付加矯正作動は理解されよう。
【００２９】
好ましい一実施形態では、第二閾値を超え、第二閾値が現在の点火サイクルの期間中活動状態を維持しかつ永久的障害メモリに記憶された関連低下障害をログするときに、エンジン出力の低下がなされる。エンジン出力の低下は、エンジン出力をラチェッティング態様で制限する。この態様では、エンジンは、閾値を超えない限り、常時、運転できる。時間が経過しかつ過大な圧力状態が矯正されないときは、例えば微粒子フィルタを再生するか交換することにより、エンジンの出力閾値は、トルク限度を動的に設定することにより、キャリブレーション可能な最小値まで連続的に低下する。この特徴は、トルク限度をラチェッティング態様で低下（ratchet down）させ、現在の点火サイクルではトルク限度を増大させることはできない。他のエンジン特徴（トラクションコントロール、ＡＢＳ等）がトルク限度を低下させようと試みるときはこれを許容するが、ひとたびこの条件が除去されると、背圧限度が再度賦課されよう。
【００３０】
好ましい一実施形態では、エンジンオペレータは、適当なスイッチまたは他の入力を介して、エンジン出力の低下を無効にできる。しかしながら、特定用途では、オペレータの数および／または各オーバーライド期間は制限される。例えば、自動車隊（vehicle fleet）のオペレータは、種々のエンジン保護特徴のオペレータオーバーライドに対して種々の特徴を制御できる。他の種々の制御戦略として、例えばオペレータが全出力を無期限に戻すか否か、オーバーライドの数が制限されているか否か、またはオーバーライドが現在の出力を保持するが全出力を供給するか否かがある。
いずれにせよ、本発明は過大な背圧によるエンジンの損傷を低減させまたは防止するシステムおよび方法を提供する。微粒子フィルタまたはトラップ等の特定部品が劣化したことを単に表示するだけでなく、矯正作動が実施される。
【００３１】
以上、本発明の実施形態を説明しかつ図示したが、これらの実施形態は、本発明のあらゆる可能な形態を示しかつ説明することを意図するものではない。本願明細書で使用する用語は、限定的なものではなく、説明上の用語であり、本発明の精神および範囲を逸脱することなく種々の変更をなし得ることは理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明の一実施形態による、排気背圧に応答してエンジンを制御するシステムまたは方法の一適用例を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態による、圧縮点火内燃機関の排気圧力センサを示す概略ブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態によるエンジン制御システムまたは方法に使用する背圧センサの配置および装着を示す斜視図である。
【図４】本発明の一実施形態による、排気背圧に基いてエンジンを制御するシステムまたは方法を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３３】
１２  ディーゼルエンジン
２０、１２８  電子エンジン制御モジュール（ＥＣＭ）
２２  エンジンセンサ
２４  車両センサ
１２６  排気背圧センサ
１４２  ＥＧＲクーラ
１７４  給気クーラ
１８０  フィルタ／トラップ
１８２  マフラー
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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