(57)【要約】本発明は内燃機関に供給される空気の圧力を表す圧力量を検出するセンサを備えた内燃機関の制御方法および制御装置に関する。センサの機能が監視され、欠陥が生じた場合には静的な置換信号が内燃機関の駆動状態を表す量に基づいて求められる。この静的な置換値は置換信号を求めるために遅延成分を有するフィルタを介してフィルタリングされる。
2004506121.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関に供給される空気の圧力を表す圧力量を検出するセンサを備えた内燃機関を制御するために、センサの機能を監視し、欠陥が生じた場合には置換信号を使用する、
内燃機関の制御方法において、
置換信号を求めるために内燃機関の駆動状態を表す量に基づいて静的な置換値を求め、
該静的な置換値を遅延成分を有するフィルタを介してフィルタリングして置換信号を形成する、
ことを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項２】
フィルタの伝達特性は駆動特性量に依存して設定可能である、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記伝達特性は回転数に依存して設定可能である、請求項２記載の方法。
【請求項４】
前記伝達特性は圧力量の時間導関数から設定可能である、請求項２または３記載の方法。
【請求項５】
前記内燃機関の駆動状態を表す量として回転数および／または噴射すべき燃料量を表す量を使用する、請求項１から４までのいずれか１項記載の方法。
【請求項６】
センサの出力信号にエラーがあると識別された場合に置換信号を使用する、請求項１から５までのいずれか１項記載の方法。
【請求項７】
噴射すべき燃料量を表す量が変化しても信号の変化が起こらなかった場合に信号エラーを識別する、請求項１から６までのいずれか１項記載の方法。
【請求項８】
内燃機関に供給される空気の圧力を表す圧力量を検出するセンサを備えた内燃機関を制御するために、センサの機能を監視し欠陥が生じた場合には置換信号を使用する手段が設けられている、
内燃機関の制御装置において、
置換信号を求めるために内燃機関の駆動状態を表す量に基づいて静的な置換値を求め、該静的な置換値を遅延成分を有するフィルタを介してフィルタリングして置換信号を形成する手段が設けられている、
ことを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
従来技術
本発明は内燃機関の制御方法および制御装置に関する。
【０００２】
内燃機関の制御方法および制御装置はドイツ連邦共和国特許出願公開第４０３２４５１号明細書から公知である。ここには内燃機関に供給される空気の圧力を表す圧力量を検出するセンサが設けられており、センサの機能が監視され、欠陥が起こった場合には置換信号が使用される内燃機関の制御方法および制御装置が記載されている。ここで欠陥が起こった場合には第２のセンサの出力信号を置換値として使用している。
【０００３】
こうした手法における欠点はさらなるセンサが必要となることである。
【０００４】
本発明の利点
置換信号を求めるために内燃機関の駆動状態を表す量に基づいて静的な置換値を求めることにより、簡単かつ低コストに置換信号が調製される。特に有利には、静的な置換値が置換信号を形成するために遅延成分を有するフィルタを介してフィルタリングされる。こうしたフィルタリングによりダイナミクスの効果が考慮される。このようにチャージ圧は燃料量および／または回転数の変化に遅延して反応する。したがって入力量が変化する際にはシミュレーションの出力量が遅延して変化するようにしてはじめて精確なシミュレーションが可能となる。
【０００５】
シミュレーションのさらなる改善は、フィルタの伝達特性を駆動特性量に依存して設定可能であることにより達成される。
【０００６】
特にこの伝達特性に適しているのは回転数および／または圧力量の時間導関数である。種々の回転数で、フィルタに対して種々の時定数が選定される。相応に回転数の上昇や下降に応じて種々の時定数が選択される。これによりシミュレーションは一層精確に信号の実際の特性に適合する。
【０００７】
特に有利には、噴射すべき燃料量を表す量が変化しても信号の変化が起こらなかった場合に信号エラーが識別される。この手段により確実かつ簡単なエラー検出が可能となる。
【０００８】
本発明の有利な実施形態および実施態様は従属請求項に記載されている。
【０００９】
図面
本発明を以下に図示の実施例に則して説明する。図１にはチャージ圧を検出する装置のブロック図が示されている。図２にはチャージ圧の監視法の詳細図が示されている。図３にはチャージ圧の置換値の形成法の詳細図が示されている。
【００１０】
実施例の説明
次に本発明の手段をチャージ圧センサの実施例に則して説明する。ただし本発明は当該の適用分野に限定されない。本発明の手段は、駆動特性量が変化するのに相応して出力信号を変化させるあらゆるセンサに使用可能である。特に本発明の手段は空気量を検出するセンサ、チャージ圧に相関する量を検出するセンサ、またはチャージ圧を表す量を検出するセンサで有利に使用できる。特にこの実施例では空気量を検出するセンサに本発明を使用する。
【００１１】
図１にはチャージ圧を検出するセンサおよびこれに属するアナログ／ディジタル変換器１００が示されている。このセンサはチャージ圧に相応する信号ＵＰを特性曲線部１１０へ送出する。そこでは当該の量が信号ＰＲへ変換され、さらにフィルタ１２０へ供給される。フィルタ１２０の出力信号Ｐは第１の切換手段１３０を介して制御回路１４０へ達する。制御回路はこの信号をさらに処理して、これにより内燃機関または内燃機関に配置されているアクチュエータを相応に駆動する。
【００１２】
第１の切換手段１３０の第２の入力側にはシミュレーション部１３５の出力信号ＰＳが印加される。このシミュレーション部１３５は種々のパラメータに基づいてチャージ圧のシミュレーション値ＰＳを計算する。
【００１３】
切換手段１３０は第１の監視装置１５０により駆動される。これはエラーが識別された場合に、第１の監視装置が第１の切換手段１３０をシミュレーション部１３５の出力信号ＰＳが制御装置１４０へ達するような位置へ切り換えることを意味する。第１の監視装置１５０は種々のセンサ１６０の信号を評価する。これは例えば噴射すべき燃料量ＱＫおよび／または内燃機関の回転数Ｎを表す信号である。さらに有利には特性マップ１１０の出力信号ＰＲが評価され、エラーが監視される。これに代えてまたはこれを補完して、フィルタ１２０の出力信号Ｐ、またはセンサ１００のＡ／Ｄ変換器の出力信号ＵＰを直接に処理することもできる。
【００１４】
別の実施例が破線で示されている。この別の実施例では、第１の切換手段１３０と制御装置１４０との間に第２の切換手段１７０が配置されており、この第２の切換手段１７０は第２の監視装置１８０によって駆動される。エラーが生じた場合には第２の監視装置１８０が切換手段１７０を駆動し、遅延部１７５の出力信号ＰＡが制御部１４０へ達する。これにより欠陥が検出された場合には、エラーなしと識別された最後の値が使用される。
【００１５】
センサの出力信号はＡ／Ｄ変換器によって調製され、特性マップ１１０によって圧力に相応するパラメータＰＲへ変換される。種々の信号が第１の監視装置および／または第２の監視装置によって評価された後、種々のエラーが識別される。
【００１６】
第１の切換手段１３０および／または第２の切換手段１７０が相応に駆動されることにより、置換値ＰＳまたは早期に記憶されていた値ＰＡがエラーの識別された場合の置換値として制御装置１４０により使用され、内燃機関が制御される。このために遅延部１７５はエラーなしと識別された最後の値を記憶する。遅延部１７５に記憶される旧い値ＰＡはこの場合に内燃機関の制御に用いられる。
【００１７】
第１の監視装置および／または第２の監視装置により種々のエラーが識別される。このようにして例えば信号ＵＰまたは信号ＰＲについて最小値および／または最大値を調べる信号レンジチェックが行われる。さらに別のセンサ、例えば雰囲気圧力センサを所定の動作条件のもとで用いてプロージビリティ検査を行うこともできる。
【００１８】
さらに本発明によれば噴射量および／またはチャージ圧への重大な影響を有する他の駆動特性量によるプロージビリティ検査が行われる。このプロージビリティ検査は有利には、駆動特性量が変化しても相応の変化がセンサの出力信号に生じず、エラーが識別された場合に行われる。
【００１９】
有利には駆動特性量として噴射された燃料量を表す量が使用される。このために噴射すべき燃料量の目標値および／または燃料量を定める調整素子の駆動に用いられる調整量が導入される。例えばこれには電磁弁またはピエゾアクチュエータの駆動時間が適している。こうした監視装置は図２に詳細に示されている。
【００２０】
相応のエラーが識別されると、第１の切換手段１３０がシミュレートされた置換信号ＰＳが出力されるように切り換えられる。これはセンサの機能が監視され、欠陥があった場合に置換信号ＰＳが使用されることを意味する。置換信号を求めるために内燃機関の駆動状態を表す量が使用される。このようにして形成された値は付加的に遅延成分を有するフィルタを介してフィルタリングされる。置換値の形成手段の詳細図は図３に示されている。
【００２１】
第１の監視装置１５０は例えば図２の詳細図に示されている。所定の駆動状態では、チャージ圧力値ＵＰは一定にとどまっているが、実際のチャージ圧は変化しているという状況が発生している。このようなエラーはセンサの“フリーズ”と称される。こうしたエラーを識別するために図２に示されているエラー監視が行われる。
【００２２】
この監視は本発明によれば所定の駆動状態でのみ行われる。チャージ空気温度が閾値ＴＬＳを下回ったり、回転数または噴射すべき燃料量が所定の値の範囲内にあるなどの駆動状態が存在するときには、噴射すべき燃料量が変化する際の符号の反転後に最新の噴射量および最新のチャージ圧が旧い値ＱＫＡ、ＰＡとして記憶される。同時に時間計数器がスタートされる。所定の待機時間が経過した後、記憶された旧い値ＱＫＡと噴射量の最新の値ＱＫとの差が形成される。相応に圧力の変化量ＰＤが待機時間中に求められる。
【００２３】
各燃料量値間の差の値が閾値ＱＫＤよりも大きくなった場合、チャージ圧の変化量も閾値ＰＤＳより大きくなるはずである。そうでない場合にはエラーが識別される。
【００２４】
図２にはこの種の監視装置の実施例が示されている。第１の比較器２００には温度センサ１６０ｃの出力信号ＴＬが供給され、この比較器でチャージ圧温度に相応する信号が調製される。さらに比較器２００には閾値設定回路２０５から閾値ＴＬＳが供給される。比較器２００はＡＮＤ素子２１０へ相応の信号を印加する。第２の比較器２３０には、入力側に回転数センサ１６０ａの回転数信号Ｎの印加される特性マップ２２０の出力信号が供給される。さらにこの特性マップ２２０は噴射される燃料量を表す量ＱＫを処理する。この燃料量は有利には燃料量制御部１６０ｂで調製されたものである。さらに比較器２３０には閾値設定回路２３５から閾値ＢＰＳが供給される。比較器２３０は同様にＡＮＤ素子２１０に相応の信号を印加する。
【００２５】
燃料量ＱＫはさらに符号識別回路２５０とフィルタ２６０とに達する。符号識別回路２５０の出力信号は時間計数器２７０、第１のメモリ２６２、および第２のメモリ２６５に印加される。
【００２６】
フィルタ２６０の出力信号は一方では直接に正の符号で結合点２８５へ達し、他方では第１のメモリ２６２を介して負の符号で結合点２８５の第２の入力側へ達する。結合点２８５からは切換手段２７５へ量ＱＫＤが印加される。切換手段２７５の出力信号ＱＫＤは第３の比較器２８０へ達し、この比較器の第２の入力側には閾値設定回路２８５の出力信号ＱＫＤＳが印加される。比較器２８０の出力信号は同様に評価回路２４０へ印加される。
【００２７】
フィルタ１２０の出力信号Ｐは一方では直接に正の符号で結合点２８７へ達し、他方では第２のメモリ２６５を介して負の符号で結合点２８７の第２の入力側へ達する。結合点２８７は切換手段２７６へパラメータＰＤを印加する。切換手段２７６の出力信号ＰＤは第４の比較器２９０へ達し、この比較器の第２の入力側には閾値設定回路２９５の出力信号ＰＤＳが印加される。比較器２９０の出力信号は同様に評価回路２４０へ印加される。
【００２８】
第１の比較器２００は測定されたチャージ空気温度ＴＬと閾値ＴＬＳとを比較する。測定されたチャージ空気温度ＴＬが閾値ＴＬＳよりも小さい場合、相応の信号がＡＮＤ素子２１０へ達する。特性マップ２２０は少なくとも回転数および／または噴射すべき燃料量の値に基づいて内燃機関の駆動状態を表す特性値を形成する。この特性値は比較器２３０で閾値ＢＴＳと比較される。駆動状態を表す特性値が閾値ＢＰＳよりも大きい場合、相応の信号がＡＮＤ素子２１０へ達する。２つの条件が満足される場合、すなわち空気温度が閾値ＴＬＳよりも小さくかつ所定の駆動状態が存在する場合に監視が可能となる。
【００２９】
比較器２００、２３０、閾値設定回路２０５、２３５、特性マップ２２０およびＡＮＤ素子から成る論理ユニットにより、センサ信号が所定の駆動状態の有無に依存して監視される。この監視は空気温度が閾値よりも小さく、回転数および／または噴射される燃料量に対する所定の値が存在する場合にのみ行われる。
【００３０】
符号識別回路２５０では燃料量の変化分に対して符号の変化が発生するか否かが検査される。これは噴射すべき燃料量の時間導関数がゼロ交点を有するか否かが検査されることを意味する。符号の変化が発生する場合にはメモリ２６２へ噴射すべき燃料量の現在の値が旧い値ＱＫＡとして格納される。相応に第２のメモリ２６５に圧力の現在の値が旧い値ＰＡとして格納される。特に有利にはこの場合、噴射すべき燃料量は格納前にフィルタ２６０によりフィルタリングされる。
【００３１】
符号の変化が識別されるのと同時に時間計数器２７０が作動される。燃料量の最新の値ＱＫおよび旧い値ＱＫＡに基づいて差値ＱＫＤが結合点２８５で形成され、この結合点が最後の符号変化からの燃料量の変化分を送出する。相応に結合点２８７では圧力に対して最後の符号変化からの圧力の変化分を表す相応の差値ＰＤが形成される。
【００３２】
時間計数器が動作し、最後の符号変化から所定の待機時間が経過すると、差信号ＱＫＤは比較器２８０で閾値ＱＫＤＳと比較される。相応に差圧ＰＤも相応の閾値ＰＤＳと結合点２９０で比較される。燃料量および差圧に対する２つの差値ＱＫＤ、ＰＤがそれぞれ閾値より大きい場合には、装置はエラーを識別しない。燃料量の差値ＱＫＤが閾値よりも大きく、圧力の差値ＰＤが閾値ＰＤＳよりも小さい場合にのみ、装置はエラーを識別する。この場合に監視装置１５０ひいては評価回路２４０によって相応の信号が設定され、切換手段１３０が駆動される。
【００３３】
個々に図示されている手段は実施例にすぎない。他の実施例も可能であり、この検査を他のプログラムステップで行うこともできる。重要なのは、駆動特性量の変化分、例えば噴射すべき燃料量の変化分がチャージ圧の相応の変化を引き起こさない場合にエラーが識別される点である。燃料量の変化により符号変化が発生した後、この燃料量の変化分と圧力の変化分とが相関される場合には、エラーは生じていない。
【００３４】
燃料量に代えて他のパラメータを使用することもできる。これは噴射すべき燃料量を表す量、すなわち１つまたは複数の燃料量に依存する量が求められる。例えば負荷量、モーメント量および／または燃料量調整器の駆動パラメータなどを使用することができる。
【００３５】
図３にはシミュレーション部１３５の詳細図が示されている。すでに図１に則して説明した素子には相応する参照番号が付されている。回転数センサ１６０ａの信号Ｎおよび噴射燃料量に関する信号ＱＫは特性マップ３００へ達し、その出力量はフィルタ３１０を介して切換手段１３０へ達する。回転数Ｎは特性曲線部３２０と結合点３３０とを介してフィルタ３１０へ達する。結合点３３０の第２の入力側には符号識別回路３４０の出力信号が印加される。
【００３６】
特性マップ３００では内燃機関の駆動状態に依存してチャージ圧Ｐの値が格納される。記憶された値は静的な状態におけるチャージ圧に相応する。ダイナミック状態を考慮するために、フィルタ手段３１０が設けられている。このフィルタ手段３１０は有利にはＰＴ１フィルタとして構成されており、圧力の時間特性を駆動状態に変化があった場合にシミュレーションする。特に有利にはこのフィルタ手段３１０の伝達特性は内燃機関の駆動状態に依存して可変である。このために特に特性曲線部３２０が設けられており、ここには少なくとも回転数Ｎに依存してフィルタ手段３１０の伝達特性を定めるパラメータが格納されている。
【００３７】
有利には回転数が大きい場合には回転数が小さい場合よりも小さな時定数がフィルタに対して選択される。伝達特性は符号識別回路３４０によって定められ、この符号識別回路は圧力変化量の符号に依存して特性曲線部３２０の出力信号を補正する補正値を設定する。符号識別回路は圧力が上昇しているかまたは低下しているかを求める。
【００３８】
有利には、圧力が上昇する場合には圧力が低下する場合よりも大きい時定数がフィルタに対して選択される。
【００３９】
符号識別回路への入力量として、有利には特性マップ３００の出力信号とフィルタ手段３１０の出力信号とが使用される。ここでは特性マップ３２０の回転数に依存する出力信号が設定値により加法的および／または乗法的に補正される。
【００４０】
本発明によれば、フィルタ手段３１０の伝達特性は内燃機関の回転数および圧力の変化方向に依存して設定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】チャージ圧を検出する装置のブロック図である。
【図２】チャージ圧の監視法の詳細図である。
【図３】チャージ圧の置換値の形成法の詳細図である。
【図３】
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【国際公開パンフレット】
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2004506121.tif 000007
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【国際調査報告】
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