JP2001510262A - 排気タービン式過給機を保護する方法および装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 方法ないしは装置を、可能な限り少数の動作特性パラメタ用センサで実施するために特性マップ（２０）が設けられており、この特性マップ（２０）から過給圧（ＰＬ）と、エンジン回転数（ｎ）と、アクセルペダル位置に相応する燃料量設定値（ＱＫ）とに依存して過給機（３，５）の吸気圧（ＡＬ）が導出される。さらに手段（２１）が設けられており、この手段（２１）は吸気圧（ＡＬ）に依存して内燃機関（１）に調量すべき燃料量（ＱＫ’）に対する限界値（ＱＫＧ１）を求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】 従来の技術 本発明は内燃機関の排気タービン式過給機を過剰なタービン回転数による破損
から保護するための方法および装置に関する。

【０００２】 ＭＴＺ(Motortechinische Zeitschrift)，53 (1992) 10，第４５４〜４６２頁
に記載されているように、高度の上昇とこれに伴う周囲圧力の低下、すなわち空
気密度の低下によって、所要の排気タービン式過給機の過給圧は、タービン回転
数を増大させることによってのみ達成される。このために排気タービン式過給機
の排出ガス側のウェイストゲートは比較的多く閉じられ、これによりタービンに
比較的多量の排気ガスが当たる。しかし周囲圧力が低下した場合に、排気タービ
ン式過給機の破損に結びつく過剰なタービン回転数が発生しないようにするため
、センサによって大気圧を測定し、この測定に依存して調整のための過給圧目標
値を低下させる。

【０００３】 ＤＥ４３０２３３９Ａ１によれば最大許容噴射燃料量が、動作特性パラメタ例
えば温度と圧力とから設定される。過給機を備えた、有利には自己着火式の内燃
機関では、過給気温度が周囲温度、大気圧、および過給圧から設定される。

【０００４】 本発明の目的は、動作特性パラメタを検出するセンサの数を可能な限り少なく
することができ、しかもこれらのセンサから排気タービン式過給機に対する保護
機能が導かれる冒頭に述べた形式の方法および装置を提供することである。

【０００５】 発明の利点 上記の課題は、請求項１または６に記載された特徴部分の構成により、過給圧
と、エンジン回転数と、アクセルペダル位置に相応する燃料量設定値とに依存す
る特性マップから過給機の吸気圧を導出し、さらにこの吸気圧に依存して、内燃
機関に調量される燃料量に対する限界値を求めることによって解決される。した
がって吸気圧のためのセンサは不要である。それはこの吸気圧が別の動作特性パ
ラメタに基づき特性マップから導出されるからである。吸気圧の低下によって排
気タービン式過給機がその限界回転数を上回らないようにするために、吸気圧に
依存して、内燃機関に調量される燃料量を制限する。燃料量を低減することによ
り、排気タービン式過給機のタービンにかかる排気管の総エネルギーを低減する
。これにより限界の排気タービン式過給機回転数に到達しない。したがってこの
機能により排気タービン式過給機は、吸気圧の低下に起因する限界回転数の超過
によって破損されることから保護される。ここで吸気圧の低下は、例えば大気圧
の低下（山岳地帯の走行時）またはエアフィルタの汚れによっても発生すること
がある。

【０００６】 従属請求項により大気圧は、吸気管内で過給機の前段に配置されているエアフ
ィルタの前段で付加的に測定される。これにより測定された大気圧と吸気圧との
差分から、エアフィルタが汚れているかどうかを識別することができる。

【０００７】 実施例の説明 図面に示した実施例を用いて本発明を以下詳しく説明する。

【０００８】 図１の基本ブロック回路図から判るように、有利には自己着火式の内燃機関で
ある内燃機関１は、排気ガス排気タービン式過給機のコンプレッサー３およびタ
ービン５をそれぞれ、その吸気管２内および排気管４内に有する。ここでタービ
ン５のバイパス管内にはバイパス弁６が、ここでは詳しく説明しない過給圧の調
整または制御のために挿入されている。内燃機関にはエンジン回転数ｎを測定す
るセンサ７が配置されている。吸気管２内にはコンプレッサー３の過給側に、過
給圧ＰＬを検出するセンサ８が配置されている。コンプレッサー３の吸気側には
吸気管２内にエアフィルタ９と、その前段に大気圧ＡＴを測定するためのセンサ
１０が設けられている。制御装置１１には上記のパラメタすなわちエンジン回転
数ｎと、過給圧ＰＬと、大気圧ＡＴと、さらにアクセルペダル位置に相応する燃
料量設定値ＱＫとが供給される。図２を用いてさらに詳しく説明するように、制
御装置１１は上記のすべての入力動作特性パラメタから、制限されて調量される
燃料量ＱＫ’を求め、これが噴射装置１２に供給される。

【０００９】 制御装置には図２に示したように特性マップ２０が設けられている。この特性
マップ２０から過給圧ＰＬ、エンジン回転数ｎ、およびアクセルペダル位置に相
応する燃料量設定値ＱＫに依存して、エアフィルタ９と排気タービン式過給機の
コンプレッサー３との間の吸気圧ＡＬが導出される。この測定によらずに求めた
吸気圧ＡＬは、別の特性マップ２１に供給され、この特性マップ２１で吸気圧と
エンジン回転数ｎとに依存して、内燃機関に調量すべき燃料量に対する第１の限
界値ＱＫＧ１が求められる。吸気圧の高さには大気圧の変化が影響する（例えば
山岳地帯を走行した時など）。またエアフィルタの汚れも吸気圧の低下を引き起
こす。ここで吸気圧に依存して燃料量を決めれば、排気タービン式過給機もエア
フィルタの汚れに起因する過剰な回転数から保護される。

【００１０】 自己着火式内燃機関の場合、黒煙制限特性マップ２２が設けられており、この
特性マップから過給圧ＰＬとエンジン回転数ｎに依存して、調量すべき燃料量に
対する第２の限界値ＱＫＧ２が導出される。

【００１１】 回路ブロック２３では差分が、特性マップ２０から読み出された、エアフィル
タ９の後段における吸気圧ＡＬと、吸気管２内でエアフィルタ９の前段で測定し
た大気圧ＡＴとから形成される。この差分が所定の限界値を上回った場合、まず
エアフィルタが汚れているとすべきである。吸気圧ＡＬと大気圧ＡＴとの間の差
分に対する所定の限界値を上回っている場合、回路ブロック２３は自動車内の視
覚的なシグナル表示器２４をオンにする。

【００１２】 内燃機関に調量する燃料量に対する上記に説明した２つの限界値ＱＫＧ１とＱ
ＫＧ２は、アクセルペダル位置による燃料量設定値ＱＫと共に、最小値選択のた
めに回路ブロック２５に供給される。燃料量設定値ＱＫは回路ブロック２６内で
、エンジン回転数ｎとアクセルペダル位置検出器２７の出力信号ＦＰとに依存し
て形成される。回路ブロック２５の３つの入力値ＱＫＧ１，ＱＫＧ２、およびＱ
Ｋのうちのどれが調量すべき燃料量を最も少なく要求するかに応じて出力信号Ｑ
Ｋ’が決まり、これにより内燃機関１の噴射装置１２が制御される。

【００１３】 したがってここで説明した装置は燃料調量の際に、大気圧の低下だけでなく、
黒煙排出も、エアフィルタの汚れも考慮する。上記の３つの保護機能によって、
過剰な回転数により排気タービン式過給機が破損する危険性は格段に低減される
。しかしながらいずれの場合においても３つの保護機能すべてを一緒に用いる必
要はない。

【図面の簡単な説明】

【図１】 排気タービン式過給機を備える内燃機関のブロック回路図である。

【図２】 排気タービン式過給機の回転数制限を行うための制御装置内の機能図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 トーマス リューピング ドイツ連邦共和国 レニンゲン イム ブ ルーメンリング ９ Ｆターム(参考） 3G005 DA02 EA16 FA27 FA57 GB05 GB27 GD18 GE09 HA05 JA23 JA24 JA39 JB02 JB05 3G092 AA02 AA18 BB04 DB03 EA09 EC09 FA18 FB06 HA05Z HA16Z HE01Z HF08Z HG08Z 3G301 HA02 HA11 JA24 JB10 LA00 MA11 NC02 NE17 NE19 PA07Z PA09Z PA16Z PE01Z PF03Z

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の排気タービン式過給機を過剰なタービン回転数に
   よる破損から保護する方法において、 過給圧（ＰＬ）と、エンジン回転数（ｎ）と、アクセルペダル位置（ＦＰ）に
   相応する燃料量設定値（ＱＫ）とに依存する特性マップ（２０）から前記過給機
   （３，５）の吸気圧（ＡＬ）を導出し、 該吸気圧（ＡＬ）に依存して、内燃機関（１）に調量される燃料量（ＱＫ’）
   に対する限界値（ＱＫＧ１）を求めることを特徴とする排気タービン式過給機保
   護方法。
2. 【請求項２】 過給圧（ＰＬ）とエンジン回転数（ｎ）とに依存する黒煙制
   限特性マップ（２２）から燃料量（ＱＫ’）に対する第２の限界値（ＱＫＧ２）
   を求める 請求項１に記載の方法。
3. 【請求項３】 大気圧（ＡＴ）を、吸気管（２）内で過給機（３）の前に配
   置されたエアフィルタ（９）の前段で測定し、 当該測定された大気圧（ＡＴ）と吸気圧（ＡＬ）との間の差分（ＤＩ）を形成
   し、これによりエアフィルタ（９）の汚れを識別する 請求項１に記載の方法。
4. 【請求項４】 燃料量設定値（ＱＫ）と、吸気圧特性マップ（２１）および
   黒煙制限特性マップ（２２）から導出された２つの制限値（ＱＫＧ１，ＱＫＧ２
   ）の少なくとも１つとから、燃料量（ＱＫ’）に対する最小値を選択する 請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
5. 【請求項５】 内燃機関の排気タービン式過給機を過剰なタービン回転数に
   よる破損から保護する装置において、 特性マップ（２０）が設けられており、 該特性マップ（２０）から、過給圧（ＰＬ）と、エンジン回転数（ｎ）と、ア
   クセルペダル位置（ＦＰ）に相応する燃料量設定値（ＱＫ）とに依存して、過給
   機（３，５）の吸気圧（ＡＬ）が導出され、 さらに手段（２１）が設けられており、 該手段（２１）により吸気圧（ＡＬ）に依存して、内燃機関（１）に調量する
   燃料量（ＱＫ’）に対する限界値（ＱＫＧ１）を求めることを特徴とする 排気タービン式過給機保護装置。
6. 【請求項６】 圧力センサ（１０）が設けられており、 該圧力センサ（１０）により大気圧（ＡＴ）を、吸気管（２）内で過給機（３
   ）の前段に配置されているエアフィルタ（９）の前段で測定し、 さらに手段（２３，２４）が設けられており、 該手段（２３，２４）により、測定した大気圧（ＡＴ）と吸気圧（ＡＬ）との
   間の差分（ＤＩ）を形成し、 当該差分（ＤＩ）が閾値を上回る場合に、エアフィルタ（９）の汚れがシグナ
   リングされる 請求項５に記載の装置。