(57)【要約】【課題】内燃機関の周囲圧力を決定する圧力センサのエラーを検出するモニタ方法および装置を提供する。【解決手段】混合物組成の補正量に対する尺度が混合物制御装置により形成され、絞り弁角に対する尺度および供給空気質量流量に対する尺度が測定される、内燃機関の周囲圧力を表わす値を決定する圧力センサのモニタ方法において、混合物制御装置による混合物組成の補正量と、絞り弁角と、供給空気質量流量と、絞り弁が大きく開かれているときにおける周囲圧力の妥当性比較とに基づいて、周囲圧力決定の範囲内におけるエラーが検出される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
混合物組成の補正量に対する尺度が混合物制御装置により形成され、絞り弁角に対する尺度および供給空気質量流量に対する尺度が測定される、内燃機関の周囲圧力を表わす値を決定する圧力センサのモニタ方法において、
混合物制御装置による混合物組成の補正量と、絞り弁角と、供給空気質量流量と、絞り弁が大きく開かれているときにおける周囲圧力の妥当性比較とに基づいて、周囲圧力決定の範囲内におけるエラーが検出されること、
を特徴とする圧力センサのモニタ方法。
【請求項２】
絞り弁角の関数として空気質量流量値が計算され、この場合、測定された供給空気質量流量と、計算された空気質量流量値との間に偏差係数が形成され、偏差係数が所定の限界値と比較され、許容値を超える偏差がある場合に、充填量測定内にエラーが検出されることを特徴とする請求項１に記載のモニタ方法。
【請求項３】
空気質量流量値が許容値を超える偏差を有する場合、混合物制御装置の補正が所定の限界値より小さいかどうかが検査され、そして小さい場合には、絞り弁の関数としての空気質量流量の計算の範囲内にエラーが検出されることを特徴とする請求項２に記載のモニタ方法。
【請求項４】
絞り弁角に基づく空気質量流量信号の決定においてエラーが予想される場合に、絞り弁が開かれていて周囲圧力が吸気管圧力と著しく異なるとき、周囲圧力センサ内にエラーが推測されることを特徴とする請求項３に記載ののモニタ方法。
【請求項５】
吸気管圧力が、測定された空気質量流量信号に基づいてモデル化されることを特徴とする請求項４に記載のモニタ方法。
【請求項６】
吸気温度が決定されることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載のモニタ方法。
【請求項７】
吸気温度に基づいてエラー検出が更に行われ、特に、絞り弁角に基づく空気質量流量信号の決定においてエラーが推測される場合に、絞り弁が大きく開かれ、周囲圧力が吸気管圧力と著しく異なり、且つ吸気温度信号が妥当であるときに、周囲圧力センサ内にエラーが検出されることを特徴とする請求項２ないし６のいずれかに記載のモニタ方法。
【請求項８】
空気流量が大きい場合に、周囲温度および吸気温度が相互に許容値を超えて異なってはいないときに、吸気温度信号が妥当であることを特徴とする請求項６または７に記載のモニタ方法。
【請求項９】
混合物組成の補正量に対する尺度を混合物制御装置により形成し、絞り弁角に対する尺度および供給空気質量流量に対する尺度を測定する、電子式な制御ユニットを備えた、内燃機関の周囲圧力を決定する圧力センサのモニタ装置において、
制御ユニットが、混合物制御装置による混合物組成の補正量と、絞り弁角と、供給空気質量流量と、絞り弁が大きく開かれているときにおける周囲圧力の妥当性比較とに基づいて、周囲圧力決定の範囲内におけるエラーを検出すること、
を特徴とする圧力センサのモニタ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の属する技術分野
本発明は、内燃機関の制御に関連して、機関ないしこの機関を備えた車両の周囲圧力を測定する圧力センサのモニタ方法および装置に関するものである。
【０００２】
従来の技術
内燃機関用の制御装置は、機関制御のための負荷測定に関連して、それらの信号が評価される多数のセンサを含む。この場合、典型的なセンサ範囲は、内燃機関に供給される空気質量流量を測定する空気質量流量計、内燃機関の周囲圧力（大気圧）を測定する周囲圧力センサ、絞り弁調節装置に関連して絞り弁角を測定するセンサ、並びに場合により吸気温度を測定するセンサを含む。これらのセンサの信号は、操作量の形成のためにも重要なエンジン負荷を決定するために使用されるので、これらの信号は、混合物形成に、および最終的に排気ガス組成に影響を及ぼすものである。これらのセンサの正しい機能のモニタリングは、厳しくなってくる排気ガス組成に対する規制の観点からも必要である。
【０００３】
絞り弁角の測定に関して、例えばドイツ特許公開第４００４０８５号（米国特許第５２６０８７７号）は、絞り弁角を測定する相互に冗長な２つのセンサを使用し、これらの信号から、信号の相互比較により１つのセンサのエラー機能が導かれることを示している。
【０００４】
空気質量流量をモニタリングするために、ドイツ特許公開第１９５１３３７０号（米国特許第５７５５２０１号）において、λ制御装置の出力信号が所定の限界値を超えたとき、即ち混合物形成の過大な補正がλ制御装置により検出されたとき、空気質量流量計の範囲内にエラーを推測する方法が開示されている。
【０００５】
空気質量流量計の機能性をモニタリングする他の方法を、ドイツ特許公開第１９７４０９１８号が開示している。ここでは、モデル変数および測定変数に基づき、測定絞り弁角の関数として絞り弁を通過する空気質量流量が決定され、且つ空気質量流量計により測定された空気質量流量と比較される。両方の変数の間の偏差の関数として、少なくとも１つの補正係数が形成される。この補正係数の値は、空気質量流量計を介しての空気質量流量測定の範囲内および／または絞り弁角を介しての空気質量流量測定の範囲内におけるエラーに対する指標として使用することができる。
【０００６】
ドイツ特許公開第１９７５０１９１号においては、空気質量流量信号が測定され、且つ絞り弁位置信号に基づいて他の質量流量信号が計算される。両方の信号が相互に検定される。エラー・モニタリングのために、検定される信号が相互に比較され、この場合、両方の信号が許容値を超えて相互に異なるとき、エラーが検出される。エラーが検出されたとき、トルクの低減およびエラーの分離が行われる。
【０００７】
周囲圧力センサの信号値は、実施態様に応じてそれぞれ、例えば上記の検定においてまたは内燃機関の絞り弁の調節において重要な役割をなすので、これらのセンサにおけるエラー検出の必要性もまた存在する。
【０００８】
２０００年５月４日付の未公開ドイツ特許出願第１００２１６３９．０号から、周囲圧力センサのモニタリングが既知である。ここでは、内燃機関の絞りのない運転において（例えば、絞り弁が開かれているときにおいて）、周囲圧力センサの信号が、計算された吸気管圧力値と比較される。これらの両方の値が許容値を超える偏差を有する場合、エラー機能が推測される。
【０００９】
発明の利点
以下に記載の方法は、周囲圧力測定の範囲内におけるエラー機能の一義的な検出を可能にする。したがって、エラーの場合に排気ガス組成に対して関連作用を与えることができる他の信号経路が確保される。対応する要求は確実に満たされる。
【００１０】
追加の構成要素、例えば冗長なセンサが使用されることなく、存在する信号によりエラー検出が支援されることが特に有利である。
その他の利点が以下に記載の実施態様ないし従属請求項から明らかである。
【００１１】
以下に本発明を図面に示す実施態様により詳細に説明する。
実施例の説明
図１は、内燃機関を制御する電子式の制御ユニット１０を示し、電子式の制御ユニット１０は、マイクロコンピュータ１２、入力回路１４、出力回路１６、並びにこれらの要素を結合する通信系統１８を含む。入力回路１４に、制御ユニット１０を、機関および／または車両の種々の運転変数を測定する測定装置と結合する種々の入力ラインが供給される。以下に記載の好ましい実施態様に関して、特に次の入力ライン、即ち、加速ペダル位置ｗｐｅｄを測定する測定装置２２からの入力ライン２０、排気ガス組成λに対する値を測定する少なくとも１つの排気ガス・センサ２６からの入力ライン２４、絞り弁角αｄｋを測定する少なくとも１つの測定装置３０からの入力ライン２８、内燃機関に供給される空気質量流量ｍｓｈｆｍを測定する空気質量流量計３４からの入力ライン３２、周囲圧力ｐｕ（大気圧に対応）を測定する周囲圧力センサ３８からの入力ライン３６、周囲温度ｔｕを測定する温度センサ４２からの入力ライン４０、吸気温度ｔａｎｓを測定する測定装置４６からの入力ライン４４が挙げられる。更に、例えば吸気管圧力、機関温度、機関回転速度等のような他の運転変数を測定する測定装置５４−５８からの入力ライン４８−５２が設けられている。出力回路１６から、内燃機関に対する制御変数が対応の出力ラインを介して出力される。図１に、例えば、電動式の絞り弁６２を制御する出力ライン６０、点火を調節する出力ライン６４、噴射弁を操作する出力ライン６６、および警報ランプ７０を作動する出力ライン６８が示されている。
【００１２】
好ましい実施態様においては、内燃機関を制御するために、マイクロコンピュータ１２で実行されるプログラムの範囲内において、少なくとも加速ペダル位置信号ｗｐｅｄの関数として目標トルク値が設定され、目標トルク値は目標絞り弁角に変換される。目標絞り弁角は、位置制御の範囲内において、電動式の絞り弁６２の作動により調節される。点火および燃料噴射に対する操作信号は、負荷および回転速度を表わす運転状態並びに場合により実際トルクと目標トルクとの間の偏差に基づいて形成される。
【００１３】
更に、空気質量流量信号に基づいて実際値（例えば、実際トルク値）が形成される。冗長性の理由から、絞り弁位置信号の関数として、絞り弁を通過する空気質量流量に対する値が決定される。この場合、吸気管モデルにより決定されるモデル化吸気管圧力が使用されることが好ましい。空気質量流量の比較により、空気質量流量測定および絞り弁設定を補正する補正値が決定される。このような方法もまた従来技術から既知である。
【００１４】
絞り弁を通過する空気質量流量の計算においてのみでなく目標絞り弁角の計算においてもまた、周囲圧力信号が評価される。更に、空気質量流量計により測定された空気質量流量、絞り弁センサにより測定された絞り弁角、およびそれが測定されたときに温度センサにより測定された吸気温度は、重要な役割をなしている。これらの重要な入力変数のモニタリングは必要である。この場合、絞り弁角測定のモニタリングは一般に冗長なセンサにより行われ、これらのセンサの偏差が所定の公差に対して検査される。他の診断は、一方で空気質量流量計により測定され、他方で絞り弁角の関数として計算される空気質量流量の種々の決定により支援される。これらの両方の値がかなり異なっている場合、更に、λ制御が空気／燃料混合物をきわめて大きく補正しなければならないかどうかが問い合わされる。これが肯定の場合、空気質量流量計のエラーが推測され、その理由は、好ましい実施態様においては、噴射されるべき燃料質量流量の計算がこの信号により支援されるからである。上記の問い合わせが否定の場合、これは、いわゆる絞り弁系統内のエラー（大きな絞り弁角、高い周囲圧力、ないし高い吸気温度および高い吸気管圧力）に基づくものである。後者は、周囲圧力測定、吸気温度測定、吸気管系内の漏れまたは吸気管圧力測定により特定可能であろう。
【００１５】
この好ましい実施態様においては、上記のように絞り弁系統がエラーを有し且つ絞り弁が大きく開かれ、且つ周囲圧力が吸気圧力と著しく異なっているとき、およびこの信号が測定されたときに吸気温度信号が妥当であるとき、周囲圧力信号にエラーがあると推測されることがわかった。
【００１６】
したがって、一般的に、周囲圧力信号の診断は次のように行われる。絞り弁角の関数として形成された空気質量流量信号にエラーがあり、絞り弁が大きく開かれ且つ周囲圧力が吸気管圧力と著しく異なり、および（絞り弁角により支援される空気質量流量信号を決定するために使用された場合に）吸気温度測定が妥当であるとき、周囲圧力信号にエラーがあると推測される。
【００１７】
即ち、周囲圧力センサの信号にエラーがある場合、全負荷で長時間走行運転を行った後にエラーが検出されなければならない。この診断に少なくとも１つの（混合物補正量を表わす）λ制御係数が共に使用される場合、制御が作動しているときにのみエラーが検出される。係数をリセットした後にλ制御を遮断して測定を反復した場合、絞り弁系統内のエラーを検査することができないので、周囲圧力センサのエラーは指示されない。
【００１８】
図２は、好ましい実施態様において上記の周囲圧力センサの診断を実行するための流れ図を示す。この場合、流れ図は、電子式の制御ユニット１０のマイクロコンピュータ１２で実行されるプログラムを表わし、ここで、個々のブロックは、プログラム・ステップ、プログラム部分、またはプログラムを示し、一方、結合ラインは情報の流れを表わしている。
【００１９】
最初に、測定された空気質量流量と、絞り弁角の関数として計算された空気質量流量との間の偏差を表わす検定係数ｆｋｐｖｄｋが読み取られる。この検定係数は、例えば従来技術から既知のように決定される。係数は、例えばこの偏差の積分から決定される。この係数は絞り弁を通過する空気質量流量の計算を適合させるために使用され、最終的に（測定されおよび計算された）質量流量を相互に適合させるものである。具体的な設計においては、結合段１００において補正係数から値１が差し引かれ、ブロック１０２においてこの値の絶対値が形成され、比較段１０４において、限界値、例えば１５％と比較される。補正係数は、絞り弁角を介して計算された空気質量流量が空気質量流量計により測定された空気質量流量とどの程度異なっているかの尺度を示す。補正係数が所定の限界値より大きいとき、比較段１０４は信号を発生する。第２の比較段１０８は、λ制御の混合物補正を表わす変数ｆｒａ（例えば、混合物補正の長時間部分）が所定の限界値を超えているかどうかを検査する。具体的な設計においては、結合段１１０において混合物適合係数から値１が差し引かれ、ブロック１１２においてこの差の絶対値が形成され、比較段１０８において、ブロック１１４内に記憶されている限界値Ｓ１と比較される。混合物適合係数がこの限界値を下回っている場合、空気質量流量計により測定された空気質量流量信号は正しいことが推測される。後者はいわゆる燃料質量流量計算の基礎であり、したがって混合物形成を決定するものである。測定空気質量流量信号が正しいとき、混合物組成もまた正しいので、λ制御は著しく補正するように係合させる必要はない。したがって、混合物適合係数から導かれた値が限界値より小さい場合、比較段１０８は正の信号を発生する。比較段１０８および１０４の信号はＡＮＤ結合１０６に与えられる。絞り弁位置を介して計算された空気質量流量が測定された空気質量流量と著しく異なり（比較段１０４の正の信号）、且つ混合物補正係数が限界値を下回っている（比較段１０８の正の信号）場合、ＡＮＤ結合１０６は、絞り弁系統（絞り弁角および他の運転変数の関数としての空気質量流量の計算）内にエラーがあることを信号する出力信号を発生する。
【００２０】
比較段１２０において、測定絞り弁角αｄｋがしきい値Ｓ２（ブロック１２２）を超えているかどうかが検査される。更に、ブロック１２８において、（好ましくはモデル化された）吸気管圧力ｐｓｌｍと周囲圧力ｐｕとの間の偏差が形成され、ブロック１２６においてこの偏差の絶対値が形成され、比較段１２４において、この絶対値がしきい値Ｓ３（ブロック１３０）を超えているかどうか、ないしこのしきい値がこの絶対値より小さいかどうかが検査される。比較段１２０および１２４の信号はＡＮＤ結合１１８に与えられる。両方の比較段が正の信号を出力した場合（絞り弁角がＳ２より大きく、即ちほぼ全開され、吸気管圧力と周囲圧力との間の偏差の絶対値がＳ３より大きい）、ＡＮＤ結合１１８は、全負荷時の圧力比較におけるエラーを指示する正の信号を発生する。冒頭記載の従来技術に示されているように、空気質量流量計信号に基づいて吸気管圧力がモデル化されるので、絞り弁が開かれている場合、絞り弁角がしきい値Ｓ２を下回っているとき、周囲圧力がモデル化吸気管圧力と比較される。周囲圧力および吸気管圧力にエラーがない場合、両方の値はほぼ一致するはずである。即ち、それにもかかわらず周囲圧力と吸気管圧力との間に偏差が検出された場合、空気質量流量計信号は正しいので、空気温度センサまたは周囲圧力センサ内にエラーが存在するはずである。
【００２１】
ＡＮＤ結合１０６および１１８の信号は他のＡＮＤ結合１１６に供給される。ＡＮＤ結合１１６の入力にＡＮＤ結合１０６および１１８の対応信号が存在するとき、即ち絞り弁系統にエラーがあり且つ圧力比較にエラーがあったとき、ＡＮＤ結合１１６は正の信号を発生する。この場合、（空気質量流量測定は正常であることから）吸気管圧力決定内にエラーが推測されるので、ＡＮＤ結合１１６の正の出力信号は、周囲圧力センサまたは空気温度センサ内のエラーを指示している。
【００２２】
空気温度信号の妥当性は、周囲温度信号ｔｕと吸気温度信号ｔａｎｓとの間の偏差が結合段１３４において形成されることにより特定される。この偏差の絶対値（ブロック１３６）は、比較段１３８においてしきい値Ｓ４（ブロック１４０）と比較される。更に、空気流量信号ｍｌ（例えば、空気質量流量計信号）が比較段１４２においてしきい値Ｓ５（ブロック１４４）と比較される。即ち、空気流量が大きいときに周囲温度と吸気温度との間の偏差がしきい値より小さい場合、両方の情報のＡＮＤ結合１４４により、空気温度信号が妥当であることが推測される。
【００２３】
ＡＮＤ結合１１６および１４４の信号はＡＮＤ結合１３２に供給される。ＡＮＤ結合１３２の入力に正の信号が存在する場合（空気温度センサ信号が妥当であり且つＡＮＤ結合１１６がエラーを指示しているとき）、周囲圧力センサのエラーが推測され、且つ対応信号が出力される。このとき、この結果、例えばエラー・メモリ内にエラーが記録されまたは警報ランプ７０が操作される。
【００２４】
好ましい実施態様においては上記の方法が使用される。他の実施態様においては他の境界条件が存在し、例えば、吸気管圧力はモデル化されずに測定される。この場合、吸気管圧力の正しい測定は他の方法で保証されていなければならない。更に、他の実施態様においては、負荷測定において周囲空気温度が考慮されないので、この信号の妥当性評価を省略することができる。更に、他の実施態様においては、絞り弁に基づく空気質量流量信号と測定された空気質量流量信号との間の偏差を示す他の補正係数が形成される。このときに、上記の比較手段に関連する、この偏差を表わす係数が形成されることのみが重要である。
【００２５】
一方で、他の実施態様においては、絞り弁角に基づく空気質量流量信号の形成が完全に省略されるので、ここでは、周囲圧力センサを検査するために測定空気質量流量信号と混合物適応係数との比較のみが行われ、これにより測定空気質量流量信号が正しいことを保証することができる。このときには、絞り弁が開かれているときに吸気管圧力と周囲圧力との間の偏差が所定の限界値に対して検査されるので、測定空気質量流量信号が正しい場合に、絞り弁が大きく開かれていて周囲圧力と吸気管圧力との間にきわめて大きい偏差が存在するとき、周囲圧力センサ内にエラーが特定される。
【００２６】
更に、図２により示された計算および比較ステップは単なる例にすぎない。例えば、（数値１を差し引くことなしに）係数が直接比較される他の方法もまた可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】
図１は、内燃機関を制御する制御ユニットの全体ブロック回路図を示す。
【図２】
図２には、周囲圧力センサ内のエラーを検出する好ましい実施態様の詳細な流れ図が示されている。
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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