JP2006207509A - 過給圧制御装置、圧力検出装置、及び圧力検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 大気圧と吸気圧或いは過給圧との測定を同じセンサを用いて行いながらも、標高の変化等による大気圧の変化に確実に対応させて最適な過給圧制御を行なうことができる過給圧制御装置を提供する。
【解決手段】 吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサ３３により過給圧及び大気圧を検出する圧力検出手段５８と、前記圧力検出手段５８による検出圧力に基づいて過給圧を制御する過給圧制御手段５９とを備えた過給圧制御装置であって、標高が変化し、且つ、過給圧が安定しているときに前記圧力センサを大気に接続して大気圧を検出する。
【選択図】 図３

Description

本発明は、ガソリンエンジンやディーゼルエンジンに適用され、吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより過給圧及び大気圧を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段による検出圧力に基づいて過給圧を制御する過給圧制御手段とを備えた過給圧制御装置、圧力検出装置、及び圧力検出方法に関する。

ターボチャージャ過給圧制御装置を有するエンジンシステムにおいて、従来低中速域が主として不十分であった過給圧の上昇を燃焼室内の筒内圧許容限界値まで各回転域にわたって上昇させることにより、エンジントルク（出力）の増大を図るものとして、ターボチャージャの過給圧を制御するウェイストゲートバルブの開閉を行うダイヤフラム式アクチュエータに、吸気通路より吸気する吸気取り出し通路内にエンジンの運転状態に応じて開閉する電磁式三方切替弁を備えたものが提案されている。

例えば、図１１に示すようなエンジン本体０１と、吸気通路０２と、排気通路０３と、コンプレッサブレード０５とタービンブレード０６とからなるターボチャージャ０４と、ウェイストゲートバルブ０７と、アクチュエータ０８と、吸気取り出し通路０９と、大気圧センサ１５と、過給圧センサ１６と、バキュームスイッチングバルブ（以下「ＶＳＶ」と記す。（Ｖacuum Ｓwitching Ｖalve））１０を配設したターボチャージャ過給圧制御
装置が提案されている。これは、前記ＶＳＶ１０の三方向にそれぞれポート１１，１２，１３を有する切換え弁で構成することにより、前記各ポートを吸気取り出し通路０９に連通させる。

前記ＶＳＶ１０は、ＯＮの時（通電時）に黒塗のポート位置とし、電磁弁の作動により弁を開くことでポート１１とポート１２とを連通させ、ポート１３とは遮断する。このとき、吸気通路０２内の吸気圧（吐出圧）がアクチュエータ０８の作動圧室１４に通じることにより、ウェイストゲートバルブ０７が開いてターボチャージャ０４の過給圧が制御低減される。つまり、エンジン回転が高速域のときには、前記ＶＳＶ１０をＯＮとし、過大となる過給圧を制御低減することで、エンジンの破損を防止する。

また、ＯＦＦの時（除電時）に白抜きのポート位置とし、ポート１１とポート１３とを連通させ、ポート１２とは遮断する。このとき、吸気通路０２内の吸気圧がアクチュエータ０８の作動圧室１４には通じないことにより、ウェイストゲートバルブ０７は作動せず閉じたままとなる。つまり、エンジン回転が低中速域のときには、前記ＶＳＶ１０をＯＦＦとすることで、高い過給圧の状態がそのままエンジンに作用して、十分なトルクを得ることができ、車両発進直後の余裕トルクを向上させるものである。

上述のエンジンシステムが搭載された車両が高地で走行される場合には、大気圧が低いため排気圧が下がり、吸気圧とエンジン回転数のみで燃料調量を行なうと充填効率が上昇して空燃比がリーン側にずれ、運転性能や始動性が悪化するという問題があったため、吸気圧センサとは別に大気圧センサまたは排気圧センサを使用して空燃比のずれを補償していた。

一方、吸気圧センサと大気圧センサを併用して用いることにより、コストの削減或いはその信頼性を向上させるものとして、吸気通路内に圧力センサを配置し、少なくともエンジン本体の始動前に大気圧を測定し、エンジン動作中に吸気圧を検出する方法も提案されている。
特開平５−２８８０６７号公報 特開昭５８−６５９５０号公報

上述した特許文献２に記載されているように、エンジンシステムの吸気通路に圧力センサを配置し、少なくともエンジン本体の始動前に前記圧力センサにて大気圧を測定し、動作中に吸気圧或いは過給圧を測定する方法では、車両の走行によって標高が変わり大気圧変化が生じても直接大気圧を測定することなく、エンジンシステムが所定の状態になったときに、その状態と吸気圧との関係から大気圧をシミュレーションして得られた大気圧に基づいて吸気圧の制御を行なうことで空燃比のずれを補償するものであり、シミュレーションされた大気圧の精度に大きな誤差が存在するため、吸気圧或いは過給圧の制御が適正なものとはならず、空燃比のずれを補償するという課題に対する解決には至っていない。

また、前記圧力センサに故障が生じると、吸気圧或いは過給圧の制御に大きな影響を及ぼすことから、早期に確実に検出することが要求されているが、故障した圧力センサの出力が吸気圧或いは過給圧の制御範囲内の値を示している場合には、その検出が困難であるという問題もあった。

本発明は、上述の従来欠点に鑑み、大気圧と吸気圧或いは過給圧との測定を同じセンサを用いて行いながらも、標高の変化等による大気圧の変化に確実に対応させて最適な過給圧制御を行なうことができる過給圧制御装置、圧力検出装置、及び圧力検出方法を提供する点にある。

上述の目的を達成するため、本発明による過給圧制御装置の第一の特徴構成は、吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより過給圧及び大気圧を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段による検出圧力に基づいて過給圧を制御する過給圧制御手段とを備えた過給圧制御装置であって、標高が変化し、且つ、過給圧が安定しているときに前記圧力センサを大気に接続して大気圧を検出する点にある。

上述の構成によれば、過給圧と大気圧を検出する圧力センサを兼用しながらも、走行中に前記圧力センサを吸気管と大気との一方に選択的に接続することで直接的に大気圧を検出できるのであり、通常は過給圧を検出しながらも、過給圧制御に影響を及ぼす標高差が生じたときで、且つ、過給圧の検出が行なわれなくても問題の生じない過給圧の安定しているタイミングで大気圧が検出されるようになるので、常に安定した適切な過給圧制御を行なうことが可能となるのである。

同第二の特徴構成は、上述の第一特徴構成に加えて、前記圧力検出手段は、前回大気圧を検出した標高と現在の標高との標高差が所定量以上となり、且つ、過給圧が安定しているときに前記圧力センサを大気に接続して大気圧を検出するように構成されている点にある。

上述の構成によれば、前回大気圧を検出した標高と現在の標高との標高差を算出することで標高差が確実に所定量以上となったときで、且つ、過給圧の検出が行なわれなくても問題の生じない過給圧の安定しているタイミングで大気圧が検出されるようになるので、不必要な大気圧検出を行なうことなく、常に安定した適切な過給圧制御を行なうことが可能となるのである。

同第三の特徴構成は、上述の第二特徴構成に加えて、前記圧力検出手段は、前回大気圧
を検出した標高と現在の標高との標高差が所定量以上である状態が所定時間以上経過した場合には、過給圧の状態にかかわらずに大気圧を検出するように構成されている点にある。

上述の構成によれば、標高差が所定量となったときには、過給圧の状態にかかわらず、所定時間を経過すると強制的に大気圧の検出を行なうように構成されているので、長時間に亘る大気圧の未検出を防止することができ、標高差から生じる大気圧の変動による過給圧制御の著しい不具合を未然に回避することが可能となるのである。

同第四の特徴構成は、上述の第一から第三の何れかの特徴構成に加えて、前記圧力検出手段は、エンジン始動前に大気圧を検出するように構成されている点にある。

上述の構成によれば、予め大気圧を検出することができるため、エンジン始動当初より、確実に最適な過給圧制御を行なうことが可能となるのである。

同第五の特徴構成は、吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより過給圧及び大気圧を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段による検出圧力に基づいて過給圧を制御する過給圧制御手段とを備えた過給圧制御装置であって、前記圧力検出手段により検出された過給圧と所定のエンジン負荷領域における基準過給圧との偏差に基づいて前記圧力センサの異常を検出する異常検出手段を備えてある点にある。

上述の構成によれば、圧力センサにより検出された過給圧と所定のエンジン負荷領域において予め設定された基準過給圧との偏差に基づいて、圧力センサの異常を検出するものであるために、故障した圧力センサの出力が吸気圧或いは過給圧の制御範囲内の値を示すような場合であっても確実に異常状態を検出することが可能となるのである。

同第六の特徴構成は、吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより過給圧及び大気圧を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段による検出圧力に基づいて過給圧を制御する過給圧制御手段とを備えた過給圧制御装置であって、前記圧力検出手段により検出された過給圧にエンジンの脈動成分が重畳されているか否かに基づいて前記圧力センサの異常を検出する異常検出手段を備えてある点にある。

上述の構成によれば、故障した圧力センサの出力が吸気圧或いは過給圧の制御範囲内の値を示すような場合であっても、その検出値に過給圧にエンジンの脈動成分が重畳されているか否かに基づいて、確実に圧力センサの異常を検出することが可能となるのである。

上述の目的を達成するため、本発明による圧力検出装置の第一の特徴構成は、吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより、エンジンの過給圧及び大気圧を検出する圧力検出装置であって、標高が変化し、且つ、過給圧が安定しているときに前記圧力センサを大気に接続して大気圧を検出する点にある。

上述の構成によれば、過給圧と大気圧を検出する圧力センサを兼用しながらも、走行中に前記圧力センサを吸気管と大気との一方に選択的に接続することで直接的に大気圧を検出できるのであり、通常は過給圧を検出しながらも、過給圧制御に影響を及ぼす標高差が生じたときで、且つ、過給圧の検出が行なわれなくても問題の生じない過給圧の安定しているタイミングで大気圧を検出することが可能となるのである。

同第二の特徴構成は、吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより、エンジンの過給圧及び大気圧を検出する圧力検出装置であって、検出した過給圧と、所定のエンジン負荷領域における基準過給圧との偏差に基づいて、前記圧力センサの異常を検
出する異常検出手段を備えてある点にある。

上述の構成によれば、圧力センサにより検出された過給圧と所定のエンジン負荷領域において予め設定された基準過給圧との偏差に基づいて、圧力センサの異常を検出することが可能となるのである。

同第三の特徴構成は、吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより、エンジンの過給圧及び大気圧を検出する圧力検出装置であって、検出した過給圧にエンジンの脈動成分が重畳されているか否かに基づいて、前記圧力センサの異常を検出する異常検出手段を備えてある点にある。

上述の構成によれば、故障した圧力センサの出力が吸気圧或いは過給圧の制御範囲内の値を示すような場合であっても、その検出値に過給圧にエンジンの脈動成分が重畳されているか否かに基づいて、確実に圧力センサの異常を検出することが可能となるのである。

上述の目的を達成するため、本発明による圧力検出方法の第一の特徴構成は、吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより、エンジンの過給圧及び大気圧を検出する圧力検出方法であって、標高が変化し、且つ、過給圧が安定しているときに前記圧力センサを大気に接続して大気圧を検出する点にある。

同第二の特徴構成は、吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより、エンジンの過給圧及び大気圧を検出する圧力検出方法であって、検出した過給圧と、所定のエンジン負荷領域における基準過給圧との偏差に基づいて、前記圧力センサの異常を検出する点にある。

同第三の特徴構成は、吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより、エンジンの過給圧及び大気圧を検出する圧力検出方法であって、検出した過給圧にエンジンの脈動成分が重畳されているか否かに基づいて、前記圧力センサの異常を検出する点にある。

以上説明した通り、本発明によれば、大気圧と吸気圧或いは過給圧との測定を同じセンサを用いて行いながらも、標高の変化等による大気圧の変化に確実に対応させて最適な過給圧制御を行なうことができる過給圧制御装置、圧力検出装置、及び圧力検出方法を提供することができるようになった。

以下に本発明による過給圧制御装置を、車両に搭載するターボチャージャ式のエンジンシステムに適用した第一の実施形態について説明する。図１に示すようにターボチャージャ式のエンジンシステムは、内燃部であるエンジン本体２１と、前記エンジン本体に連通し吸気するための吸気通路（吸気管）２２と、同じく前記エンジン本体に連通し排気するための排気通路（排気管）２３と、過給圧を高めるターボチャージャ２４と、排気バイパス通路２６と、アクチェータ２７と、過給圧制御弁であるウェイストゲートバルブ２８と、第一吸気取り出し通路２９と、第二給気取り出し通路４５と、吸気バイパス通路３０と、第一の電磁切替弁である第一ＶＳＶ３１と、過給圧と大気圧を検出する圧力センサ３３と、第二の電磁切替弁である第二ＶＳＶ３４と、電子制御装置（ＥＣＵ）３５とを備えて構成されている。

前記ターボチャージャ２４は、前記排気通路２３の途中に形成されたタービンブレード２５と、前記吸気通路２２の途中に形成されたコンプレッサブレード２６とが軸３２で繋
がれ、前記タービンブレード２５に噴射された排気ガスのエネルギーを用いて、前記コンプレッサブレード２６を高速回転させ、吸気する空気の流れを加速することにより、吸気した大気を加圧して過給圧が生じるように構成されている。

前記アクチュエータ２７は、前記ウェイストゲートバルブ２８の開閉を制御することにより、前記タービンブレード２５の上流と下流とをバイパスする前記排気バイパス通路２６に流入する排気ガスの流量を調節する。つまり、前記タービンブレード２５に噴射される排気ガス量を調節することで、前記過給圧を調節するものであり、第一の圧力を保つ作動圧室３６と、第二の圧力を保つばね室３７と、前記作動圧室３６と前記ばね室３７との間に設置され夫々の圧力差により形状変化するダイヤフラム３８と、前記ダイヤフラム３８の形状変化量を補償するスプリング３９と、回動することで前記ウェイストゲートバルブ２８の開閉を操作するリンク４１と、前記ダイヤフラム３８の形状変化の動きを伝えることで前記リンク４１を回動させるロッド４０とを備えて構成されている。

前記第一ＶＳＶ３１は、デューティ制御式の電磁切替弁であり、前記ＥＣＵ３５により、予め設定されたエンジン回転数やエンジン負荷等のエンジンの運転状態とそれに最適な理想過給圧とのテーブルと、夫々に対応するセンサから前記ＥＣＵ３５に入力される入力信号とに基づいて、デューティ制御されることで、各回転域において過給圧を適正に保持できるようにするものであり、前記第一吸気取り出し通路２９を介して前記吸気通路２２に接続される吸気ポート４２と、同じく吸気バイパス通路３０を介して前記吸気通路２２に接続されるバイパスポート４３と、前記第二吸気取り出し通路４５を介して前記作動圧室３６に接続される出力ポート４４とを備えて構成されている。

前記第一ＶＳＶ３１がＯＮの時は、前記吸気ポート４２と前記出力ポート４４が連通し、前記バイパスポート４３を遮断する。このとき前記吸気ポート４２と前記出力ポート４４とが連通したときの流路の開度がエンジンの運転状態に応じてデューティ制御されることにより、前記作動圧室３６に働く吐出圧が調節され、これに伴い前記ダイヤフラム３８の形状が変化して前記ウェイストゲートバルブ２８の開度が調整され、適正な過給圧が与えられるように制御される。特に、エンジン回転が高速域のときに、前記第一ＶＳＶ３１をＯＮとし、過大となる過給圧を制御低減することで、エンジンの破損を防止できるように構成されている。

また、前記第一ＶＳＶ３１がＯＦＦのときには、前記吸気ポート４２は前記バイパスポート４３と連通され、出力ポート４４と遮断される。このため、吸気通路２２内の過給圧は前記作動圧室３６に通じなくなりダイヤフラム３８にはこのときの過給圧が作用せず、従って、ロッド４０は押されることなく、ウェイストゲートバルブ２８は閉じたままの状態になり、過給圧は低減制御されないように構成されている。特に、エンジン回転が低中速域のときに、前記第一ＶＳＶ３１をＯＦＦとすることで、高い過給圧の状態がそのままエンジンに作用して、十分なトルクを得ることができるように構成されている。

前記第二ＶＳＶ３４は、前記圧力センサ３３が検出する圧力を大気圧とするか過給圧とするかを切替えるもので、前記圧力センサ３３に接続される出力ポート４８と、前記吸気通路２２に接続される吸気ポート４７と、大気圧（外気圧）を導入する大気ポート４６とを備え、前記出力ポート４８と前記吸気ポート４７を連通し前記大気ポート４６を遮断することで前記圧力センサ３３が前記吸気通路２２内での過給圧を検出することができるように、また、前記出力ポート４８と前記大気ポート４６を連通し前記吸気ポート４７を遮断することで前記大気圧を検出することができるように構成されている。

前記圧力センサ３３は、前記第二ＶＳＶ３４の切り替え動作により、大気圧或いは過給圧を検出するものであり、図２に示すように、下面に開口部を有するケース５１内に、圧
力センサチップ４９を配設し、ボンディングワイヤによる電極５０との電気的接続の上で、パリレン膜５２及びフロロシリコーンゲル５３による２重の保護構造を外部パッケージ５４内に備え、導入路５５を前記第二の電磁弁３４の出力ポート４８に接続することで、前記出力ポート４８から導入される大気圧或いは過給圧を検出するように構成されている。また、前記電極５０は、入力電圧供給電極とＧＮＤ電極と出力電圧取出電極とが形成され、夫々に対応したターミナル５６に接続されることで、前記ターミナル５６を介して外部機器と接続できるように構成されている。

前記ＥＣＵ３５は、ＣＰＵ等を備えた演算処理装置が設けられ、予め設定された周期で繰り返し実行される制御プログラムに基づいて所定の機能が実現されるように構成されている。

前記ＥＣＵ３５における過給圧制御装置としての機能ブロック構成は、図３のように走行車両の標高位置の変動を検出する標高差検出手段５７と、前記ＶＳＶ３４を切り替えて過給圧及び大気圧を切替検出する圧力検出装置としての圧力検出手段５８と、前記アクチュエータ２７を介して前記ウェイストゲートバルブ２８を制御する過給圧制御手段５９とを備えて構成されている。

また、前記ＥＣＵ３５には、アクセルペダルと連動する可変抵抗で構成され、運転手のアクセル操作（アクセル開度）を検出するアクセル開度検出部６１と、磁気センサや光学式センサで構成され、車輪やドライブシャフトの回転速度から車両の走行速度またはエンジンの回転速度を検出する速度検出部６２と、エンジン回転数検出部６３とから、夫々に対応したデータ信号が入力される構成となっている。

前記標高差検出手段５７は、勾配値を算出する勾配値算出部６４と、前記算出された勾配値を時系列に記録する勾配値記録部６５と、前記速度を時系列に記録する速度記録部６６と、記録された前記勾配値データと同じく記録された前記速度データとに基づいて標高の変動値を算出する標高変動値算出部６７とを備えて構成されている。

勾配値算出部６４は車両が走行している地点の勾配値を算出するもので、前記勾配値は、公知の技術を用いて算出することができる。例えば、数１に示すような車体の運動方程式から勾配値θを算出することができる。ここでＲｇは勾配抵抗、Ｒｒは転がり抵抗、Ｒａは加速抵抗、Ｒｃは空気抵抗、Ｆは駆動力である。

前記標高変動値算出部６７は、前記勾配値記録部６５に記録された勾配値データと、前記速度記録部６６に記録された速度データとに基づいて標高の変動値を算出する。つまり前記各データは時系列に格納されているため、勾配値と速度と時間により、標高の変動値が算出可能なように構成されている。

前記圧力検出手段５８は、前記第二ＶＳＶ３４を切替えるＶＳＶ切替部６８と、前記圧
力センサ３３を用いて大気圧を検出する大気圧検出部６９と、同じく前記圧力センサ３３を用いて過給圧を検出する過給圧検出部７０と、検出された大気圧を時系列に記録する大気圧記録部７３と、検出された過給圧を時系列に記録する過給圧記録部７１と、記録された過給圧から過給圧の変化量を算出する過給圧変化量算出部７２と、前記大気圧を検出する時間を計測する第一カウント部７６と、前記過給圧を検出する時間を計測する第二カウント部７７とを備えて構成されている。

前記ＶＳＶ切替部６８は、前記標高変動値算出部６７で算出された標高の変動値と、前記過給圧変化量算出部７２で算出された過給圧変化量に基づいて、前記第二ＶＳＶ３４を切替える。前記ＶＳＶ切替部６８は、前記過給圧制御装置の起動当初と、前記標高の変動値が所定値以上変化し且つ前記過給圧変化量が小さく安定している状態のときと、前記過給圧検出部７０が前記圧力センサ３３を用いて過給圧を所定時間Ｔｔｈ２だけ検出した後との所定時間Ｔｔｈ１の間、前記大気圧検出部６９が前記圧力センサ３３を用いて大気圧を検出できるように、前記第二ＶＳＶ３４を切替える。つまり、連続して大気圧を検出する時間Ｔａは、所定時間Ｔｔｈ１に限られる。また、それ以外のときには、前記過給圧検出部６９が前記圧力センサ３３を用いて過給圧を検出できるように切替られるが、連続して過給圧を検出する時間Ｔｃは、所定時間Ｔｔｈ２に限られる。換言すると、連続して過給圧を検出する時間Ｔｃを最大でも所定時間Ｔｔｈ２とし、少なくとも前記所定時間Ｔｔｈ２の後には、大気圧を所定時間Ｔｔｈ１だけ検出することができるように構成されている。

前記過給圧制御手段５９は、予め大気圧に対する過給圧の調整値を定めた大気圧／過給圧テーブルを格納した大気圧／過給圧記憶部７４と、同じく予め設定されたエンジン回転数やエンジン負荷等のエンジンの運転状態とそれに最適な理想過給圧とのテーブルを格納した制御情報記憶部７９と、前記第一ＶＳＶ３１を介して前記アクチュエータ２７を制御することで各回転域において過給圧を適正に保持するアクチュエータ制御部７５とを備えて構成されている。

前記アクチュエータ制御部７５は、予め大気圧に対する過給圧の調整値を定めた大気圧／過給圧テーブルと、予め設定されたエンジン回転数やエンジン負荷等のエンジンの運転状態とそれに最適な理想過給圧と、検出された大気圧、過給圧、エンジン回転数やエンジン負荷等のエンジンの運転状態とに基づいて、各回転域において過給圧を適正に保持するように構成されている。

前記過給圧制御装置の動作について図４のフローチャートに基づいて説明する。前記過給圧制御装置が起動されると（ＳＡ１）、前記ＶＳＶ切替部６８は、前記第二ＶＳＶ３４の出力ポート４８と前記大気ポート４６が連通し前記吸気ポート４７が遮断されるように切替える（ＳＡ２）。また、同時に前記第一カウント部７６は、大気圧検出時間Ｔａのカウントをクリアする（ＳＡ３）。

前記大気圧検出部６９は、前記圧力センサ３３を用いて検出可能となった大気圧を検出し、前記大気圧記録部７３に前記大気圧を記録する（ＳＡ４、ＳＡ５）。また、その都度前記第一カウント部７６は、大気圧検出時間Ｔａのカウントアップをする（ＳＡ６）。

前記大気圧検出時間Ｔａが、前記所定時間Ｔｔｈ１を超えると（ＳＡ７）、前記ＶＳＶ切替部６８は、前記第二ＶＳＶの出力ポート４８と前記吸気ポート４７が連通し前記大気ポート４６が遮断されるように切替える（ＳＡ８）。また、同時に前記第二カウント部７６は、過給圧検出時間Ｔｃのカウントをクリアする（ＳＡ９）。

前記過給圧検出部７０は、前記圧力センサ３３を用いて検出可能となった過給圧を検出
し、前記過給圧記録部７３に前記過給圧を記録する（ＳＡ１０、ＳＡ１１）。前記過給圧変化量算出部７２は、前記記録された過給圧データに基づき過給圧の変化量を算出する（ＳＡ１２）。また、その都度前記第二カウント部７６は、過給圧検出時間Ｔｃのカウントアップをする（ＳＡ１３）。

前記過給圧検出時間Ｔｃが、前記所定時間Ｔｔｈ２を超えると（ＳＡ１３）、再び大気圧を測定すべく前記ＶＳＶ３４の切替えを行なう（ＳＡ２）。

一方、前記過給圧検出時間Ｔｃが、前記所定時間Ｔｔｈ２を超えていない場合（ＳＡ１３）、前記ＶＳＶ切替部６８は、前記過給圧の変化量を参照し、過給圧の変化量が大きく、変動しているときには、前記第二ＶＳＶ３４の切替えを行なわず過給圧の検出が可能な状態を保つ（ＳＡ１４、ＳＡ９）。また、過給圧の変化量が小さく、安定しているときには、更に、前記標高の変動値を参照し、前記標高変化が小さく所定値以下であったときには、前記第二ＶＳＶ３４の切替えを行なわず過給圧の検出が可能な状態を保つ（ＳＡ１５、ＳＡ９）。また、前記標高変化が大きく所定値を超えているときには、再び大気圧を測定すべく前記第二ＶＳＶ３４の切替えを行なう（ＳＡ１５、ＳＡ２）。

尚、上述では、連続して過給圧を検出する時間Ｔｃの最大時間をあらゆる場合において所定時間Ｔｔｈ２とする構成、つまり、少なくとも所定時間Ｔｔｈ２の後大気圧を検出する構成としたが、図５のように前記標高の変動値が所定値を超えたときに限って、少なくとも所定時間Ｔｔｈ２の後大気圧を検出する構成としてもよい。

前記過給圧制御装置が起動されると（ＳＢ１）、前記ＶＳＶ切替部６８は、前記第二ＶＳＶ３４の出力ポート４８と前記大気ポート４６が連通し前記吸気ポート４７が遮断されるように切替える（ＳＢ２）。また、同時に前記第一カウント部７６は、大気圧検出時間Ｔａのカウントをクリアする（ＳＢ３）。

前記大気圧検出部６９は、前記圧力センサ３３を用いて検出可能となった大気圧を検出し、前記大気圧記録部７３に前記大気圧を記録する（ＳＢ４、ＳＢ５）。また、その都度前記第一カウント部７６は、大気圧検出時間Ｔａのカウントアップをする（ＳＢ６）。

前記大気圧検出時間Ｔａが、前記所定時間Ｔｔｈ１を超えると（ＳＢ７）、前記ＶＳＶ切替部６８は、前記第二ＶＳＶの出力ポート４８と前記吸気ポート４７が連通し前記大気ポート４６が遮断されるように切替える（ＳＢ８）。また、同時に前記第二カウント部７６は、過給圧検出時間Ｔｃのカウントをクリアする（ＳＢ９）。

前記過給圧検出部７０は、前記圧力センサ３３を用いて検出可能となった過給圧を検出し、前記過給圧記録部７３に前記過給圧を記録する（ＳＢ１０、ＳＢ１１１）。前記過給圧変化量算出部７２は、前記記録された過給圧データに基づき過給圧の変化量を算出する（ＳＢ１２）。

前記ＶＳＶ切替部６８は、前記標高の変動値を参照し、前記標高変化が小さく所定値以下であったときには、前記第二ＶＳＶ３４の切替えを行なわず過給圧の検出が可能な状態を保つ（ＳＢ１３、ＳＢ９）。また、前記標高変化が大きく所定値を超えているときには、前記第二カウント部７７を過給圧検出時間Ｔｃのカウントアップモードにする。つまり、前記過給圧検出部７０が過給圧を検出し（ＳＢ１４）、前記過給圧記録部７３に前記過給圧を記録し（ＳＢ１５）、過給圧の変化量を算出した上で（ＳＢ１６）、前記過給圧検出時間Ｔｃのカウントアップをする（ＳＢ１７）。

前記過給圧検出時間Ｔｃが所定時間Ｔｔｈ２を超えた場合には、前記ＶＳＶ切替部６８
は、大気圧の検出が可能となるように、前記第二ＶＳＶ３４の出力ポート４８と前記大気ポート４６が連通し前記吸気ポート４７が遮断されるように切替える（ＳＢ１８、ＳＢ２）。また、所定時間Ｔｔｈ２を超えていない場合においても、前記過給圧の変化が無くなり安定すれば、前記過給圧検出時間Ｔｃに関係なく、大気圧の検出が可能となるように、前記ＶＳＶ切替部６８は、前記第二ＶＳＶ３４の出力ポート４８と前記大気ポート４６が連通し前記吸気ポート４７が遮断されるように切替える（ＳＢ１８、ＳＢ１９、ＳＢ２）。

前述した第一の実施形態における過給圧制御装置において、圧力センサの異常が生じた場合にそれを検出する異常検出手段を付加した第二の実施形態について説明する。本第二の実施形態における過給圧制御にかかる機能ブロック構成は、図６に示すように、第一の実施形態に加え、圧力センサの異常を検出する異常検出手段８０を備えて構成されている。

前記異常検出手段８０は、検出された過給圧を記録する過給圧記録部８１と、前記エンジンに加わる負荷を算出する負荷算出部８２と、前記算出された負荷を記録する負荷記録部８６と、予めエンジン負荷に対する前記圧力センサが正常な場合に検出される過給圧とのテーブルである基準過給圧テーブルを格納してある基準過給圧記憶部８３と、前記記録された過給圧データと同じく記録されたエンジン負荷データとの関係において前記基準過給圧テーブルとのズレを偏差として算出する偏差算出部８４と、前記偏差の値から異常か否かの判定を行なう判定部８５とを備えて構成されている。

前記エンジン負荷は、前記アクセル開度と、前記エンジン回転数に基づいて算出されるものである。つまり、アクセル開度が大きいにもかかわらずエンジン回転数が低いとエンジン負荷が大きく、アクセル開度が小さいにもかかわらず、エンジン回転数が高いとエンジン負荷は小さく算出される。

前記偏差算出部８４は、前記記録された過給圧と同じく記録されたエンジン負荷との関係において前記基準過給圧テーブルとのズレを偏差として算出するものである。尚前記偏差は、特定の負荷に対する過給圧との関係についてのみ算出するのではなく、所定の負荷領域に亘って、各過給圧の値を一通り参照した二次元的な偏差を算出する構成となっている。

前記異常検出手段８０における異常検出の動作について図７のフローチャートに基づいて説明する。前記偏差算出部８４は、前記負荷記録部８６に記録されたエンジン負荷データを参照し（ＳＣ１）、前記エンジン負荷データが所定の負荷領域に亘って記録されているか否かの判定を行なう。つまり、偏差を算出するために必要なデータが揃っているか否かの判定を行なう（ＳＣ２）。前記エンジン負荷データが所定の負荷領域に亘って記録されていない場合には、所定の負荷領域におけるエンジン負荷データが全て記録されるまで待つ。

所定の負荷領域におけるエンジン負荷データが全て記録されると、各負荷データが検出されたタイミングにおける過給圧データを前記過給圧記録部８４から参照し（ＳＣ３）、検出された負荷と過給圧とのテーブルを作成し（ＳＣ４）、前記基準過給圧テーブルとの間で偏差を算出する（ＳＣ５）。前記判定部は算出された偏差が所定値を超えた場合には、異常の判定をし、異常の通知を行なう（ＳＣ６、ＳＣ７、ＳＣ８）。

尚、前記基準過給圧は、予め記憶された値ではなく、前回所定の負荷領域にあったときに検出された圧力値に基づいて学習された値でもよい。

前記所定の負荷領域は、公知の空燃比学習制御における学習領域毎に複数設ける構成としてもよい。つまり、前記偏差算出部８４は、前記負荷記録部に記録されたエンジン負荷データを学習領域ごとに分類し、特定の負荷領域、或いは全ての負荷領域に対応する偏差を算出し、前記判定部は、夫々について判定し、その判定結果に基づいて総合的な判定を行なってもよい。

前記空燃比学習制御とは、例えば、空燃比フィードバック制御中の制御空燃比と理論空燃比との間のずれを補正するための補正係数をその時の過給圧を含む運転状態データとともに空燃比学習値ＫＧＸとして記憶しておき、同一運転状態となった時に記憶されている空燃比学習値ＫＧＸを用いて空燃比制御の応答性を良好にする空燃比学習制御をいう。空燃比学習値ＫＧＸは、エンジン回転数Ｎ及びエンジン負荷或いは基本燃料噴射量ＴＰに基づいてエンジン運転状態が複数の学習領域、例えば図８（ａ）に示す格子状の領域に分割され、各運転領域Ａ_ij毎に空燃比学習値Ｋｌ_ijが設定され記憶される場合、図８（ｂ）に示すように、吸入空気量ＧＡ（あるいは過給圧）に基づいてエンジン運転状態が領域分割され、各領域ＫＧｊ毎に空燃比学習値ＫＧＸj が設定され記憶される場合があり、これらの各学習領域における空燃比学習値Ｋｌ_ijあるいはＫＧＸは、所定時間あるいは周期で、実際のエンジン運転状態における運転領域およびその時のフィードバック補正量の基準値からの偏差の平均値を求めることによって更新されるものである。本発明の場合、学習領域毎に記憶された運転状態データとして基準過給圧が位置づけられる。

前述した第二の実施形態では、基準過給圧テーブルを用いた偏差の算出により圧力センサの異常を検出する場合につい説明したが、エンジンの脈動成分を利用することにより圧力センサの異常を検出する第三の実施形態について説明する。本第三の実施形態における過給圧制御にかかる機能ブロック構成は、図９のように前記異常検出手段８０に換えて、新たな異常検出手段９０を備えて構成されている。

前記異常検出手段９０は、前記エンジン回転数を時系列に記録するエンジン回転数記録部９１と、前記記録されたエンジン回転数データからエンジンの脈動周期を算出する脈動周期算出部９２と、検出された過給圧を時系列に記録する過給圧記録部９３と、記録された過給圧データから過給圧の変動周期を算出する過給圧変動周期算出部９４と、エンジンの脈動周期と過給圧の変動周期とを比較した結果から、異常か否かの判定を行なう判定部９５とを備えて構成されている。

前記エンジンの脈動周期は、エンジンのピストンの動きにより発生するエンジンの振動であり、エンジンの回転数から算出する。

過給圧の変動周期は、前記エンジン本体２１内部に加圧された大気が吸気されるときに過給圧が変動する周期であり、前記時系列に記録された過給圧データをフーリエ変換することにより算出する。

判定部９５は、エンジンの脈動周期を参照することにより、当該エンジンの脈動周期が過給圧の変動周期と一致するか否かで、前記圧力センサ３３の異常の有無を判定する。つまり、前記圧力センサ３３に異常がなければ、前記エンジンの脈動周期に対応した前記過給圧の変動周期を検出でき、また、検出できなければ何らかの異常があることが判定できるように構成されている。

前記異常検出手段９０における異常検出の動作について図１０のフローチャートに基づいて説明する。前記脈動周期算出部９２は、記録されたエンジン回転数データを参照し（ＳＤ１）、前記エンジンの脈動周期を算出する（ＳＤ２）。

一方、前記過給圧変動周期算出部９４は、記録された過給圧データを参照し（ＳＤ３）、過給圧の変動周期を算出する（ＳＤ４）。

前記判定部８４は、前記エンジンの脈動周期と過給圧の変動周期とを比較演算し、一致しない場合には、異常の判定をし、異常の通知を行なう（ＳＤ５、ＳＤ６、ＳＤ７）。

上述した実施形態は、本発明の一例に過ぎず、本発明の作用効果を奏する範囲において各ブロックの具体的構成等を適宜変更設計できることは言うまでもない。

尚、大気圧のみを検出する圧力センサの場合、走行している標高が変化しない等により、現在走行している標高の大気圧に圧力センサ値がはり付く場合があるが、この圧力センサ値が変化しない状況が続いた場合、圧力センサの異常検出が遅れてしまうという問題がある。これに対して、本発明のように、大気圧と過給圧の圧力センサを兼用しているような場合には、圧力センサ値が大気圧よりも頻繁に変化する過給圧で異常検出を行なうことによって、早期に異常検出が可能となる。つまり、エンジン負荷領域の変化により、或いは、エンジンの駆動によって吸気管内に生じる脈動により、頻繁に変化する過給圧で異常検出を行なうことによって、早期に異常検出が可能となる。

ターボチャージャシステムの構造の説明図 圧力センサの構造の説明図 第一の実施形態における過給圧制御装置の機能ブロック構成の説明図 大気圧或いは過給圧を検出するための動作についてのフローチャート 大気圧或いは過給圧を検出するための動作についてのフローチャート 第二の実施形態における過給圧制御装置の機能ブロック構成の説明図 第二の実施形態における圧力センサの異常を検出するための動作についてのフローチャート 空燃比学習値の例の説明図 第三の実施形態における過給圧制御装置の機能ブロック構成の説明図 第三の実施形態における圧力センサの異常を検出するための動作についてのフローチャート 従来におけるターボチャージャシステムの構造の説明図

符号の説明

２７：アクチュエータ
３３：圧力センサ
３４：ＶＳＶ
３５：ＥＣＵ
５７：標高差検出手段
５８：圧力検出手段
５９：過給圧制御手段
６１：アクセル開度検出部
６２：速度検出部
６３：エンジン回転数検出部
６４：勾配値算出部
６５：勾配値記録部
６６：速度記録部
６７：標高変化量算出部
６８：ＶＳＶ切替部
６９：大気圧検出部
７０：過給圧検出部
７１：過給圧記録部
７２：過給圧変化量算出部
７３：大気圧記録部
７４：大気圧／過給圧記録部
７５：アクチュエータ制御部
７６：第一カウント部
７７：第二カウント部

Claims (12)

1. 吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより過給圧及び大気圧を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段による検出圧力に基づいて過給圧を制御する過給圧制御手段とを備えた過給圧制御装置であって、
   標高が変化し、且つ、過給圧が安定しているときに前記圧力センサを大気に接続して大気圧を検出する過給圧制御装置。
2. 前記圧力検出手段は、前回大気圧を検出した標高と現在の標高との標高差が所定量以上となり、且つ、過給圧が安定しているときに前記圧力センサを大気に接続して大気圧を検出するように構成されている請求項１記載の過給圧制御装置。
3. 前記圧力検出手段は、前回大気圧を検出した標高と現在の標高との標高差が所定量以上である状態が所定時間以上経過した場合には、過給圧の状態にかかわらずに大気圧を検出するように構成されている請求項２記載の過給圧制御装置。
4. 前記圧力検出手段は、エンジン始動前に大気圧を検出するように構成されている請求項１から３の何れかに記載の過給圧制御装置。
5. 吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより過給圧及び大気圧を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段による検出圧力に基づいて過給圧を制御する過給圧制御手段とを備えた過給圧制御装置であって、
   前記圧力検出手段により検出された過給圧と所定のエンジン負荷領域における基準過給圧との偏差に基づいて前記圧力センサの異常を検出する異常検出手段を備えてある過給圧制御装置。
6. 吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより過給圧及び大気圧を検出する圧力検出手段と、前記圧力検出手段による検出圧力に基づいて過給圧を制御する過給圧制御手段とを備えた過給圧制御装置であって、
   前記圧力検出手段により検出された過給圧にエンジンの脈動成分が重畳されているか否かに基づいて前記圧力センサの異常を検出する異常検出手段を備えてある過給圧制御装置。
7. 吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより、エンジンの過給圧及び大気圧を検出する圧力検出装置であって、
   標高が変化し、且つ、過給圧が安定しているときに前記圧力センサを大気に接続して大気圧を検出する圧力検出装置。
8. 吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより、エンジンの過給圧及び大気圧を検出する圧力検出装置であって、
   検出した過給圧と、所定のエンジン負荷領域における基準過給圧との偏差に基づいて、前記圧力センサの異常を検出する異常検出手段を備えてある圧力検出装置。
9. 吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより、エンジンの過給圧及び大気圧を検出する圧力検出装置であって、
   検出した過給圧にエンジンの脈動成分が重畳されているか否かに基づいて、前記圧力センサの異常を検出する異常検出手段を備えてある圧力検出装置。
10. 吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより、エンジンの過給圧及び大気圧を検出する圧力検出方法であって、
    標高が変化し、且つ、過給圧が安定しているときに前記圧力センサを大気に接続して大気圧を検出する圧力検出方法。
11. 吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより、エンジンの過給圧及び大気圧を検出する圧力検出方法であって、
    検出した過給圧と、所定のエンジン負荷領域における基準過給圧との偏差に基づいて、前記圧力センサの異常を検出する圧力検出方法。
12. 吸気管と大気との一方に選択的に接続される圧力センサにより、エンジンの過給圧及び大気圧を検出する圧力検出方法であって、
    検出した過給圧にエンジンの脈動成分が重畳されているか否かに基づいて、前記圧力センサの異常を検出する圧力検出方法。

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