(57)【要約】【課題】  より信頼性の高いターボ過給機関の吸入空気量測定方法およびその装置を提供する。【解決手段】  ターボチャージャ（２）のコンプレッサ回転数（ｎ）と圧力比とからコンプレッサ吐出空気量（ｑ）が求められる性能線図を予め用意し、コンプレッサ回転数（ｎ）とブースト圧（Ｐ１）とを検出し、それらの検出値から前記性能線図を参照して吸入空気量（Ｑ）を算出する。【選択図】  図１
2007085186.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸入空気量をパラメータとして運転制御を行っているターボ過給機関の吸入空気量測定方法において、ターボチャージャのコンプレッサ回転数及び圧力比とコンプレッサ吐出空気量との特性を予め求め、コンプレッサ回転数とブースト圧とを検出し、それらの検出値から前記特性に基いて吸入空気量を算出することを特徴とするターボ過給機関の吸入空気量測定方法。
【請求項２】
エアフローセンサを用いて吸入空気量を検出し、そのセンサ検出吸入空気量をパラメータとして運転制御を行っているターボ過給機関の吸入空気量測定方法において、ターボチャージャのコンプレッサ回転数及び圧力比とコンプレッサ吐出空気量との特性を予め求め、コンプレッサ回転数とブースト圧とを検出し、それらの検出値から前記特性に基いて吸入空気量を算出し、その算出吸入空気量と前記エアフローセンサで検出したセンサ検出吸入空気量とを比較し、吸入空気量の較正を行うことを特徴とするターボ過給機関の吸入空気量測定方法。
【請求項３】
吸入空気量をパラメータとして運転制御を行っているターボ過給機関の吸入空気量測定装置において、大気圧を検出する大気圧センサとブースト圧を検出するブーストセンサと、ターボチャージャのコンプレッサ回転数を検出するターボ回転センサとを設け、ターボチャージャのコンプレッサの回転数及び圧力比とコンプレッサ吐出空気量との特性を予め記憶する記憶手段と、前記大気圧およびブーストセンサの検出値とターボ回転センサの検出値とが入力されると前記記憶手段に記憶された特性に基いて吸入空気量を算出する吸入空気量算出手段、とを有していることを特徴とするターボ過給機関の吸入空気量測定装置。
【請求項４】
エアフローセンサを用いて吸入空気量を検出し、そのセンサ検出吸入空気量をパラメータとして運転制御を行っているターボ過給機関の吸入空気量測定装置において、大気圧を検出する大気圧センサと、ブースト圧を検出するブーストセンサと、ターボチャージャのコンプレッサ回転数を検出するターボ回転センサとを設け、ターボチャージャのコンプレッサ回転数及び圧力比とコンプレッサ吐出空気量との特性を予め記憶する記憶手段と、前記大気圧およびブーストセンサの検出値とターボ回転センサの検出値とが入力されると前記記憶手段に記憶された特性に基いて吸入空気量を算出する吸入空気量算出手段と、その吸入空気量算出手段による算出吸入空気量と前記エアフローセンサで検出したセンサ検出吸入空気量とを比較する比較手段とを設けていることを特徴とするターボ過給機関の吸入空気量測定装置。
【請求項５】
前記比較手段における算出吸入空気量とセンサ検出吸入空気量との偏差値が閾値より大きい場合に警報を出力する警報手段を設けた請求項４のターボ過給機関の吸入空気量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ターボ過給機関の吸入空気量測定方法およびその装置に関し、より詳しくはターボチャージャの回転数の検出によって該機関の吸入空気量を算出する吸入空気量測定方法、および該測定方法による算出値との比較によるエアフローセンサ検出値の異常のチェックを含む吸入空気量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５に、従来のターボ過給機関における吸入空気量の測定手段およびその測定結果に基づく各機器の制御手段の一例を示している。
ターボチャージャ２を備えた過給エンジン１において、その吸気系にはエアフィルタ４の後流にエアフローセンサ５が設けられ、そのエアフローセンサ５によって吸入空気量（Ｑ）が検出され制御装置１０に入力されている。制御装置１０からは、その吸入空気量検出値を基に燃料噴射装置３、ＥＧＲ制御装置６、ターボチャージャ可変ノズル２Ｎ、および吸気スロットル装置７等の各種装置への制御信号が出力されている。なお、図中の符号９Ａは大気圧センサ、９Ｂはブースト圧センサである。
【０００３】
このような吸入空気量（Ｑ）の測定手段として用いられるエアフローセンサ５は例えばオイルミストやデポジット等が、そのセンサ検出部に付着した場合に、センサ出力電圧に誤差を生じ、正確な吸入空気量の測定値が得られない。そして、不正確な吸入空気量を基に制御が行われると、本来あるべきエンジン性能が出力されず、また、エンジンの信頼性にも影響を及ぼす。
しかるに、エアフローセンサ５に対しては、例え上流にエアフィルタ４の配設があっても、ＣＶＳ１１のガスの逆流など上記の劣化要因を完全に排除することはできず、したがって、従来のエアフローセンサに対して、より耐劣化性に優れた測定手段への代替、あるいは他の測定手段の併設によって異常の検出・較正が行える吸入空気量の測定方法およびその手段の提供が望まれている。
【０００４】
なお、このような課題に対する先行技術としては、デポジットの付着後においても、エンジンへの空気量を要求流量に制御することができるスロットル開度制御装置が開示されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００４−２８５８８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記の問題点に対処し、従来のエアフローセンサによる吸入空気量測定よりも信頼性を高めたターボ過給機関の吸入空気量測定方法およびその装置の提供を目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のターボ過給機関の吸入空気量測定方法は、吸入空気量をパラメータとして運転制御を行っているターボ過給機関（１）の吸入空気量測定方法において、ターボチャージャ（２）のコンプレッサ回転数（ｎ）及び圧力比とコンプレッサ吐出空気量（ｑ）との特性を予め求め（ターボチャージャ２のコンプレッサ回転数ｎ及び圧力比からコンプレッサ吐出空気量ｑとを求めることが出来る性能線図を予め用意し）、コンプレッサ回転数（ｎ）とブースト圧（Ｐ１）とを検出し、それらの検出値から前記特性に基いて（ターボチャージャ２のコンプレッサ回転数ｎ及び圧力比からコンプレッサ吐出空気量ｑとを求めることが出来る性能線図を参照して）吸入空気量（Ｑ）を算出する（請求項１）。
【０００７】
または、エアフローセンサ（５）を用いて吸入空気量を検出し、そのセンサ検出吸入空気量をパラメータとして運転制御を行っているターボ過給機関（１）の吸入空気量測定方法において、ターボチャージャ（２）のコンプレッサ回転数（ｎ）及び圧力比とコンプレッサ吐出空気量（ｑ）との特性を予め求め（ターボチャージャ２のコンプレッサ回転数ｎ及び圧力比からコンプレッサ吐出空気量ｑとを求めることが出来る性能線図を予め用意し）、コンプレッサ回転数（ｎ）とブースト圧（Ｐ１）とを検出し、それらの検出値から前記特性に基いて（ターボチャージャ２のコンプレッサ回転数ｎ及び圧力比からコンプレッサ吐出空気量ｑとを求めることが出来る性能線図を参照して）吸入空気量（ｑ）を算出し、その算出吸入空気量（ｑ）と前記エアフローセンサで検出したセンサ検出吸入空気量（Ｑ）とを比較し、吸入空気量（Ｑ）の較正を行う（請求項２）。
【０００８】
上記吸入空気量（Ｑ）の較正を行う手段としては、センサ検出吸入空気量（Ｑ）と算出吸入空気量（ｑ）との偏差値が閾値を越えた場合に警報を出力することでエアフローセンサ（５）のメンテナンスを行い復帰する、あるいは、算出吸入空気量（ｑ）をバックアップ手段として使用する、のいずれかとするのが好ましい。
【０００９】
本発明のターボ過給機関の吸入空気量装置は、吸入空気量をパラメータとして運転制御を行っているターボ過給機関（１）の吸入空気量測定装置において、大気圧（Ｐ０）を検出する大気圧センサ（９Ａ）とブースト圧（Ｐ１）を検出するブーストセンサ（９Ｂ）と、ターボチャージャ（２）のコンプレッサ回転数（ｎ）を検出するターボ回転センサ（８）とを設け、ターボチャージャのコンプレッサ回転数（ｎ）及び圧力比とコンプレッサ吐出空気量（ｑ）との特性（ターボチャージャ２のコンプレッサ回転数ｎ及び圧力比からコンプレッサ吐出空気量ｑとを求めることが出来る性能線図）を予め記憶する記憶手段（１０ａ）と、前記大気圧およびブーストセンサ（９Ａおよび９Ｂ）の検出値とターボ回転センサ（８）の検出値とが入力されると前記記憶手段（１０ａ）に記憶された特性に基いて（ターボチャージャ２のコンプレッサ回転数ｎ及び圧力比からコンプレッサ吐出空気量ｑとを求めることが出来る性能線図を参照して）吸入空気量（Ｑ）を算出する吸入空気量算出手段（１０ｂ）、とを有している（請求項３）。
【００１０】
または、エアフローセンサ（５）を用いて吸入空気量を検出し、そのセンサ検出吸入空気量をパラメータとして運転制御を行っているターボ過給機関（１）の吸入空気量測定装置において、大気圧（Ｐ０）を検出する大気圧センサ（９Ａ）と、ブースト圧（Ｐ１）を検出するブーストセンサ（９Ｂ）と、ターボチャージャ（２）のコンプレッサ回転数（ｎ）を検出するターボ回転センサ（８）とを設け、ターボチャージャのコンプレッサ回転数（ｎ）及び圧力比とコンプレッサ吐出空気量（ｑ）との特性（ターボチャージャ２のコンプレッサ回転数ｎ及び圧力比からコンプレッサ吐出空気量ｑとを求めることが出来る性能線図）を予め記憶する記憶手段（１０ａ）と、前記大気圧およびブーストセンサ（９Ａおよび９Ｂ）の検出値とターボ回転センサ（８）の検出値とが入力されると前記記憶手段（１０ａ）に記憶された特性に基いて（ターボチャージャ２のコンプレッサ回転数ｎ及び圧力比からコンプレッサ吐出空気量ｑとを求めることが出来る性能線図を参照して）吸入空気量（ｑ）を算出する吸入空気量算出手段（１０ｂ）と、その吸入空気量算出手段（１０ｂ）による算出吸入空気量（ｑ）と前記エアフローセンサ（５）で検出したセンサ検出吸入空気量（Ｑ）とを比較する比較手段（１０ｃ）とを設けている（請求項４）。
【００１１】
そして、前記比較手段（１０ｂ）における算出吸入空気量（ｑ）とセンサ検出吸入空気量（Ｑ）との偏差値が閾値より大きい場合に警報を出力する警報手段（１２）を設けている（請求項５）。
【００１２】
上記算出吸入空気量（ｑ）とセンサ検出吸入空気量（Ｑ）との偏差値を判定する閾値は、エンジン回転数と負荷との関数により定まる最適値とするのが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
上記の構成を具備する本発明は、以下の作用効果を奏する。
（１）  ターボ過給エンジンの吸入空気量（Ｑ）をターボチャージャの回転数（ｎ）の計測を基に簡単に検出することができ、従来のエアフローセンサ５のようにオイルミストやデポジット付着による性能の劣化がない。
（２）  エアフローセンサ５による計測手段と併設しバックアップシステムとすることで冗長性が増し、信頼性を高めてエンジンの運転制御をより確実に行うことができる。
すなわち、比較手段１０ｃにおいて、ターボチャージャ回転数（ｎ）に基づく算出吸入空気量（ｑ）とエアフローセンサ検出吸入空気量（Ｑ）との偏差値が閾値より大きいと判断された場合に、算出吸入空気量（ｑ）をバックアップ使用することで安全サイドの運転が確保できる。
（３）  または、上記偏差値の過大の判断により警報手段１２が警報を発し運転者に知らせることで着実にエアフローセンサ８のメンテナンスを行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。なお、前記図５で説明した従来のターボ過給機関の吸入量測定手段の構成部品に対応する部品には同じ符号を付し、重複説明は省略する。
図１は本発明の吸入量測定手段の構成を示すブロック図である。図において、符号８はターボチャージャ・コンプレッサ２Ｃの回転数（ｎ）を検出するターボ回転センサ、符号９Ａはコンプレッサの入口圧（Ｐ０）を検出する大気圧センサ、符号９Ｂはコンプレッサ２Ｃの吐出圧（Ｐ１）を検出するブースト圧センサであり、これらの各センサ８、９Ａ、９Ｂおよびエアフローセンサ５の検出信号が制御装置１０に入力されている。
【００１５】
その制御装置１０には、コンプレッサ２Ｃの性能を記憶した記憶手段１０ａを備えている。その記憶手段１０ａは、例えば図４に示すようなコンプレッサ回転数（ｎ）に対する圧力比（Ｐ１／Ｐ０：縦軸）とコンプレッサ吐出空気量（ｑ：横軸）との関係を示す性能線図を予め記憶させてあり、吸入空気量算出手段１０ｂに随時呼び出しが可能にされている。
【００１６】
その吸入空気量算出手段１０ｂには、前記ターボ回転センサ８、大気圧センサ９Ａおよびブーストセンサ９Ｂから検出値が入力され、コンプレッサ性能線図（すなわち前記記憶手段１０ａ）を参照して圧力比である入口圧（Ｐ０）と吐出圧（Ｐ１）の比、およびコンプレッサ回転数（ｎ）からコンプレッサ吐出空気量を求め、エンジンの吸入空気量（ｑ）を算出する。なお、以下の説明において、この吸入空気量の算出値（ｑ）をエアフローセンサ５の計測値（Ｑ）と区別する場合には、吸入空気量推定値という。
【００１７】
そして、吸入空気量算出手段１０ｂから算出結果が比較手段１０ｃに出力され、その比較手段１０ｃにはエアフローセンサ５からの検出値が入力されており、ここで比較が行われる。その詳細は後記するが、こうして確定された吸入空気量（Ｑ）は、燃料噴射制御手段１１ａ、ＥＧＲ制御手段１１ｂ、ターボチャージャの可変ノズル制御手段１１ｃ、吸気スロットル制御手段１１ｄのそれぞれに出力されて各機器の制御が行われる。また、センサ検出空気量（Ｑ）がエラーと判定された場合には、警報手段１２に出力される。
【００１８】
次に、図２のフロー図（および図３の演算ブロック図）を参照して本発明による吸入空気量算出の手順を説明する。
まず、ステップＳ１において、各センサ（ターボ回転センサ８、ブースト圧センサ９Ｂ、大気圧センサ９Ａ、およびエアフローセンサ５）が正常に作動しているか否かのチェックを行う（Ｓ１ａ〜Ｓ１ｄ）。ここで、これらのセンサのうち１つでも異常と判断されれば（ステップＳ２）、ステップＳ８で警報手段１２に出力してワーニングランプを点灯し、以降の空気量算出は中止する。
【００１９】
そして、いずれのセンサも正常と判断されれば、ステップＳ３では算出手段１０ｂにおいて、ターボ回転センサ８、大気圧センサ９Ａ、およびブーストセンサ９Ｂの検出値からコンプレッサ性能線図を参照して求めたコンプレッサ吐出空気量から吸入空気量推定値（ｑ：図ではＡ値）を算出する。
【００２０】
次に、エアフローセンサ５の検出値からセンサ検出吸入空気量（Ｑ：図ではＢ値）を求め（ステップＳ４）、比較手段１０ｃにおいて、そのセンサ検出吸入空気量（Ｑ）と前記吸入空気量推定値（ｑ）との偏差値（δ）が閾値（Ｄ）以内かの判定をする（ステップＳ５）。
そして、その偏差値（δ）が閾値（Ｄ）以内であれば、エアフローセンサ５の検出値が正常であるとして、その吸入空気量（Ｑ）による制御運転を行い（ステップＳ６）、もし偏差値（δ）が閾値（Ｄ）を越えていれば警報手段１２に出力して吸入空気量推定値（ｑ）によるバックアップ運転に切り換える（ステップＳ７）。
【００２１】
なお、前記比較判定を行う閾値（Ｄ）は一定値とせず、図３のＳ９に示すように、エンジン回転数および負荷（指示噴射量）の関数として最適値を求めるのが好ましい。
【００２２】
図示の実施形態はあくまでも例示であり、本発明の技術的範囲を限定する趣旨の記述ではない旨を付記する。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明の吸入空気量測定装置を説明するブロック図。
【図２】本発明の吸入空気量測定方法の手順を示すフロー図。
【図３】図２の演算ブロック図。
【図４】コンプレッサの性能線図の一例を示す図。
【図５】従来のターボ過給機関における吸入空気量測定手段の構成図。
【符号の説明】
【００２４】
１・・・ターボ過給エンジン
２・・・ターボチャージャ
２Ｃ・・・コンプレッサ
２Ｔ・・・タービン
２Ｎ・・・タービンノズル
３・・・燃料噴射装置
５・・・エアフローセンサ
６・・・ＥＧＲ装置
７・・・吸気スロットル装置
８・・・ターボ回転センサ
９Ａ・・・大気圧センサ
９Ｂ・・・ブーストセンサ
１０・・・制御装置
１０ａ・・・記憶手段
１０ｂ・・・算出手段
１０ｃ・・・比較手段
１１ａ・・・燃料噴射制御手段
１１ｂ・・・ＥＧＲ制御手段
１１ｃ・・・ＶＮＴ制御手段
１１ｄ・・・吸気スロットル制御手段
１２・・・警報手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
2007085186.tif 000006
【図５】
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