JP4545366B2 - 可変弁リフト制御を有する内燃機関における測定負荷のエラー有無をテストする方法 - Google Patents

Description

【０００１】
技術の状態
本発明は，可変弁リフト制御を有する内燃機関において測定負荷のエラー有無のテスト方法に関する。かかる測定負荷のエラー有無テストは，例えばトルク監視の場合に効果的であって，そのトルク監視においては，大略，エンジン回転数とアクセルペダル開度とから取得されるエンジンの確実なトルクが，エンジン駆動の変量から計算された実際トルクと比較される。このエンジン駆動変量に属するのは，通常，点火角度，エンジン回転数及びエンジンの負荷である。トルク監視が常に過小負荷情報によりその有効性を制限されないようにするために，測定負荷信号は特に過小値に関して蓋然化されなければならない。ＥＰ０７７８４０６Ａ２からは，可変弁制御を有しない従来の内燃機関において，絞り弁開度とエンジン回転数から取得された負荷情報を測定負荷と比較することが既知である。測定負荷が，絞り弁開度とエンジン回転数とから導出された負荷情報から所定の程度ずれている場合に，エラーのある負荷測定と推定され，それに応じたエラーリアクションが導入される。
【０００２】
本発明の課題は，可変弁リフト制御を有する内燃機関においても測定負荷のエラー有無をテストすることが可能な，冒頭で挙げた種類の方法を提供することである。
【０００３】
本発明の利点
上記の課題は，請求項１の特徴により，まず，絞り弁開度及び，吸気管内の絞り弁の前圧力と絞り弁の後圧力から求められた差圧に応じて第１の負荷情報が導出されることにより，解決される。さらに，吸気弁リフトとエンジン回転数とに応じて第２の負荷情報が導出される。２つの負荷情報の小さい方が，さらに測定負荷と比較されて，その測定負荷がそれと比較された負荷情報に対してずれている場合に，その測定負荷のエラーが信号出力される。この本発明にかかる方法により，絞り弁以外にも，弁リフト制御も絞りをもたらすことが考慮される。
【０００４】
本発明の好ましい展開は，従属請求項から明らかにされる。
【０００５】
求められた差圧又は吸気弁リフトがエラーを有し，従って弁を介しての絞りが不可能である場合には，絞り弁開度とエンジン回転数に従って第３の負荷情報を導出し，その後測定負荷のエラー有無テストのために第３の負荷情報との比較を実施すると，効果的である。
【０００６】
測定負荷の極めて確実なエラー有無テストのためには，求められた差圧と吸気弁リフトのエラー有無をテストすることも，効果的である。差圧のエラー有無テストは，絞り弁開度とエンジン回転数に応じて差圧情報が導出され，その差圧情報が求められた差圧と比較され，その差圧が差圧情報よりも小さい場合には，差圧のエラーが信号出力されるように，実施される。吸気弁リフトのエラー有無テストは，吸気弁リフトとエンジン回転数から導出された第２の負荷情報が，測定負荷，あるいは絞り弁開度と吸気管差圧から導出された負荷と比較され，第２の負荷情報が測定負荷，又は絞り弁開度と吸気管差圧から導出された負荷よりも小さい場合に，吸気弁リフトのエラーが信号出力されるように，実施することができる。
【０００７】
第１の負荷情報は，好ましくは絞り弁開度と差圧に従ってマップから絞り弁への空気質量流が読み出されて，この空気質量流が，シリンダ数及び排出体積に従属するエンジン固有の係数により乗算されたエンジン回転数により，除算されることにより取得される。
【０００８】
第２の負荷情報は，好ましくは，吸気弁リフトとエンジン回転数に応じてマップから１又は複数の吸気弁を流れる空気質量流が読み出され，この空気質量流が，シリンダ数と排出体積に従属するエンジン固有の係数により乗算されたエンジン回転数により，除算されることにより取得される。
【０００９】
実施例の説明
図１は，内燃機関の吸気管内の圧力と空気質量流量のシステマチック表示を示しており，その吸気管内には負荷を検出する空気量計（好ましくはホットフィルム空気量計）ＨＦＭ，絞り弁ＤＫ及び少なくとも１つの吸気弁ＶＶが配置されており，その吸気弁のリフトは可変に制御可能である。空気量計ＨＦＭの前の空気質量流がｍｈｆｍ，絞り弁ＤＫの前の空気質量流がｍｄｋ，少なくとも１つの吸気弁ＶＶを通る空気質量流がｍｖｖ，エンジンの燃焼室に至る質量流がｍｂｒで示されている。符号ｐｖｄｋで示すものは絞り弁ＤＫの前の圧力，ｐｓは絞り弁ＤＫの後ろの吸気管圧力，ｐｂｒは燃焼室圧力を示す。圧力及び空気質量流のこのシステマチック表示について，以下の関係が挙げられる：
一般的に，式（１）に示すように，定常的には空気質量計ＨＦＭを介しての空気質量流，絞り弁ＤＫを介しての空気質量流及び少なくとも１つの吸気弁ＶＶを介しての空気質量流は等しい大きさであることが成立する。
【００１０】
ｍｈｆｍ＝ｍｄｋ＝ｍｖｖ＝ｍｖｒ （１）
【００１１】
式（２）は，絞り弁ＤＫを介しての空気質量流を示す。この空気質量流は，圧力補正係数，温度補正係数及び絞り弁流量特性曲線ＫＬＡＦＤＫに基づく係数により乗算された，絞り弁開度ｄｋに関係する標準空気質量流ｍｄｋｎから得られる。
【００１２】
【図１】

【００１３】
標準空気質量流ｍｄｋｎは，定められた絞り弁開度，定められた温度Ｔ０及び絞り弁前の定められた圧力ｐ０における絞り弁を介しての空気質量である。圧力補正係数は，絞り弁ＤＫの前の圧力ｐｖｄｋと圧力ｐ０に基づく比である。温度補正係数は，温度Ｔ０と絞り弁の前の温度Ｔｖｄｋの比に基づく根である。係数ＫＬＡＦＤＫは，絞り弁の後ろの吸気管圧力ｐｓと絞り弁の前の圧力ｐｆｄｋの比に関係する絞り弁流量特性曲線に基づいている。
【００１４】
絞り弁前の圧力ｐｖｄｋを無視して，絞り弁を介しての空気質量流ｍｄｋは，絞り弁開度と吸気管圧力差の関数として記述することもできる。
【００１５】
吸気弁を介しての空気質量流は，式（３）に示されている。
【００１６】
【図１】

【００１７】
弁を介しての空気質量流ｍｖｖは，圧力補正係数，温度補正係数及び弁流出特性曲線ＫＬＡＦＶＶの係数により乗算された，絞り弁開度ｖｖに関係する弁を介しての標準空気質量流ｍｖｖｎの積である。弁を介しての標準空気質量流ｍｖｖｎは，定められた圧力ｐ０と定められた温度Ｔ０における空気質量流に相当する。圧力補正係数は，絞り弁ＫＤの後ろの吸気管圧力ｐｓと圧力ｐ０からなる比である。温度補正係数は，温度Ｔ０と，絞り弁ＤＫの後ろの吸気管内の温度Ｔｓとの比に基づく根である。係数ＫＬＡＦＶＶは，弁流出特性曲線の，吸気管圧力ｐｓに対する燃焼室圧力ｐｂｒからなる比に依存する値に相当する。弁流出特性曲線は，一次近似において，少なくとも１つの吸気弁を介して流れる気体流速の尺度と見ることができる。
【００１８】
吸気管圧力ｐｓを無視して，少なくとも１つの弁を介しての空気質量流は，弁リフトとエンジン回転数の関数として推定することもできる。
【００１９】
式（４）には，絞り弁ＤＫの前の圧力ｐｖｄｋと絞り弁後の圧力ｐｓとの間の差を表す，吸気管内の圧力差ｄｐｓが示されている。あるいは換言すると，吸気管差圧力ｄｐｓは，周囲圧力ｐｕと絞り弁ＤＫの後方の吸気管圧力ｐｓとの間の差に等しい。
【００２０】
ｄｐｓ＝ｐｖｄｋ−ｐｓ＝ｐｕ−ｐｓ （４）
【００２１】
図２の機能ダイアグラムが示すように，第１のマップＫＦ１から絞り弁開度ｋｄと差圧ｄｐｓに応じて，絞り弁への空気質量流ｍｄｋが得られる。絞り弁開度ｄｋは，通常は２つのポテンショメータにより検出されるので，このことにより，絞り弁信号ｄｋのエラー有無テストが可能である。差圧ｄｐｓは，絞り弁ＤＫの前の圧力ｐｖｄｋと絞り弁Ｄｋの後ろの圧力ｐｓの２つの圧力の測定により生じる。第１のマップＫＦ１から読み出された空気質量流は，空気質量信号から絞り弁開度が変化した場合に生じる所定の動的成分をフィルタリングアウトするために，ローパスフィルタＦｌを介して案内される。さらに，第２のマップＫＦ２から吸気弁リフトｖｖとエンジン回転数ｎｍｏｔに従って，少なくとも１つの吸気弁を流れる空気質量流ｍｖｖが読み出される。
【００２２】
２つの空気質量流ｍｄｋとｍｖｖは，最小値形成ＭＩＮを受けて，各々２つの空気質量流ｍｄｋ，ｍｖｖのうちの最も小さい方がディバイダＤＩＶ１に供給される。ディバイダＤＩＶ１は，２つの空気質量流ｍｄｋ，ｍｖｖの各々小さい方と，マルチプライヤＭＵ１によりエンジン固有の定数ＫＵＭＳＲＬで乗算されたエンジン回転数ｎｍｏｔから，出力信号を形成する。このエンジン固有の定数ＫＵＭＳＲＬは，大略，シリンダ数とエンジンの排出体積に関係する。このとき，ディバイダＤＩＶ１の出力信号は，負荷情報ｌ１とｌ２を示す。各々絞り弁がより大きい絞り効果を有するか，あるいは少なくとも１つの吸気弁がそれを有するかに応じて，ディバイダＤＩＶ１の出力には，絞り弁開度ＤＫに依存する第１の負荷情報ｌ１か，あるいは吸気弁リフトｖｖに依存する第２の負荷情報ｌ２が提供される。
【００２３】
第１あるいは第２の負荷情報ｌ１あるいはｌ２は，スイッチＳＷが切り換え位置１を占めている場合に，スイッチＳＷを介してしきい値判定器ＳＥ１へ供給される。スイッチＳＷは，オアゲートＯＤの入力に印加される２つの条件ＢＶＶとＢＤＳのいずれも満たされていない場合に，切り換え位置１に来る。条件ＢＶＶが値１を有する場合は，少なくとも１つの吸気弁が最大のリフトに調節されており，従って可変弁調節は無効であって，従ってエンジンは従来の駆動状態にあることを意味している。条件ＢＤＳが値１を有する場合には，圧力センサエラーが存在し，従って差圧ｄｐｓは誤っており，従って弁を介しての絞りはもはや不可能であることが表示される。従って，２つの条件ＢＶＶとＢＤＳが値０を有する場合には（これは可変弁制御が誤りなく作動しており，かつ１又は複数の圧力センサも誤りのない差圧ｄｐｓを測定することを意味している），スイッチＳＷは，切り換え位置１にあって，しきい値判定器ＳＥ１は入力情報として第１の負荷情報ｌ１か，あるいは第２の負荷情報ｌ２を得る。
【００２４】
条件ＢＶＶとＢＤＳは，情報ｖｖ及びｄｐｓとは関係なく導出される。これらの条件ＢＶＶとＢＤＳを生成するためには，そのエラーのない機能を保証する必要のない情報，例えば弁制御装置のフィードバック，圧力信号の電気的蓋然化が使用される。これは，条件ＢＶＶ又はＢＤＳが不当に論理値１にセットされた場合には，弁を介しての絞りが無効にされて，冒頭で引用したＥＰ０７７８４０６Ａ２に記載されている従来のエラー監視を実施することができるからである。条件ＢＶＶ又はＢＤＳが誤って論理値０にセットされなかった場合には，ここで使用されるエラー有無テストによって認識される。
【００２５】
２つの条件ＢＶＶ又はＢＤＳの１つがエラーに基づいて値１にセットされた場合には，オアゲートＯＤの出力信号によって，スイッチＳＷは切り換え位置２へ移動される。この場合には，スイッチＳＷを介して第３の負荷情報ｌ３がしきい値判定器ＳＥ１へ接続される。第３の負荷情報ｌ３は，第３のマップＫＦ３から絞り弁開度ｄｋとエンジン回転数ｎｍｏｔに従って読み出される。各々３つの負荷情報ｌ１，ｌ２又はｌ３のどれがしきい値判定器ＳＥ１に印加されるかに応じて，このしきい値判定器は該当する負荷情報ｌ１，ｌ２又はｌ３を空気質量センサＨＦＭによって測定負荷ｌｈｆｍと比較する。測定負荷ｌｈｆｍが負荷情報ｌ１，ｌ２又はｌ３を下回った場合には，しきい値判定器ＳＥ１は測定負荷のエラーｆｈｆｍを信号で知らせる。しきい値判定器ＳＥ１は，当然ながら，測定負荷信号ｌｈｆｍが負荷情報ｌ１，ｌ２又はｌ３からずれている場合に，エラー信号ｆｈｆｍを出力する前に，所定の許容誤差を許容する。
【００２６】
測定負荷について正しいエラー有無テストを実施することができるようにするためには，絞り弁開度ｄｋに関する情報，差圧ｄｐｓに関する情報及び弁リフトｖｖに関する情報も誤りがないことが保証されなければならない。
【００２７】
絞り弁開度ｄｋのエラー有無テストは，絞り弁開度を測定する２つのポテンショメータを使用して公知のように行われる。従ってエラー有無テストについては，詳細には説明しない。
【００２８】
図３に示されている機能ダイアグラムは，差圧ｄｐｓについてのエラー有無テストを示している。その場合にしきい値判定器ＳＥ２により，測定された差圧ｄｐｓが，絞り弁開度ｄｋとエンジン回転数ｎｍｏｔに従ってマップＫＦ４から取り出された差圧ｄｐｉと比較される。マップＫＦ４の後段に接続されているローパスフィルタＦｉは，図２に設けられているローパスフィルタＦｉと同一の機能，即ち絞り弁開度の変化によりもたらされる望ましくない信号成分を抑圧する機能を有する。しきい値判定器ＳＥ２により，測定された差圧ｄｐｓが差圧情報ｄｐｉよりも大きいことが検出された場合には，しきい値判定器はアンドゲートＡ１へ論理値１を出力することにより，測定された差圧ｄｐｓの誤りを信号で知らせる。このアンドゲートＡ１の出力には，同時に２つの条件ＢＤＳとＢＤＫが満たされている場合にのみ，エラー信号ｆｄｐｓが論理値１の形式で生じる。条件ＢＤＳは，差圧センサが正常である場合にのみ，値１を有し，条件ＢＤＫは，絞り弁開度を検出するためのセンサ技術が誤りなく作動している場合に，値１を有する。これは，これら２つの条件ＢＤＳとＢＤＫが満たされている場合にのみ，差圧ｄｐｓについての上記エラー有無テストが意味をなし，かつその場合においてのみ，測定された差圧ｄｐｓがマップＫＦ４から導出された差圧ｄｐｉから所定の程度だけずれている場合に，アンドゲートＡ１はエラー信号ｆｄｐｓを出力すべきであるからである。
【００２９】
２つの条件ＢＤＳ及びＢＤＫ並びにそれらが情報ｄｐｓ及びｄｋとは関係ないことについて，すでに図２との関連において条件ＢＶＶ及びＢＤＳについて説明したのと同様のことが該当する。条件ＢＤＳとＢＤＫを導出するために，吸気管差圧と絞り弁開度の電気的な蓋然化信号を利用することができる。
【００３０】
図４に示される機能ダイアグラムは，吸気弁リフトｖｖのエラー有無テストを説明している。そのために吸気弁リフトｖｖとエンジン回転数ｎｍｏｔから導出された第２の負荷情報ｌ２が，しきい値判定器ＳＥ３によって，測定負荷ｌｈｆｍと比較される。吸気弁リフトｖｖとエンジン回転数ｎｍｏｔから導出された負荷情報ｌ２は，図２の機能ダイアグラムにおいてすでに説明されたのと同じ方法で，吸気弁リフトｖｖとエンジン回転数ｎｍｏｔに従ってマップＫＦ２から少なくとも１つの吸気弁を通る空気質量流ｍｖｖが取り出されて，この空気質量流ｍｖｖがディバイダＤＩＶ２によりエンジン回転数ｎｍｏｔで割り算されることによって得られ，そのエンジン回転数はマルチプライヤＭＵ２によってエンジン固有の定数（シリンダ数，排出体積に依存する）を供給される。ディバイダＤＩＶ２の出力には，負荷情報ｌ２が出力される。ディバイダＤＩＶ２の出力の負荷情報ｌ２がしきい値判定器ＳＥ３へ供給される前に，負荷情報は加算器ＡＤによってさらに許容誤差量ＴＯＬだけ増大される。測定負荷信号ｌｈｆｍが，吸気弁リフトｖｖとエンジン回転数ｎｍｏｔから導出された負荷情報ｌ２よりも大きい場合に，しきい値判定器ＳＥ３はその出力に論理値１を出力する。即ち，その場合には，吸気弁リフトに誤りがあるはずである。測定負荷ｌｈｆｍの代わりに，絞り弁開度と吸気管差圧から導出された負荷を，負荷情報ｌ２と比較することもできる。
【００３１】
アンドゲートＡ２は，アンドゲートの入力に同時に２つの条件ＢＶＶとＢＤＳが論理値１と共に現れた場合にのみ，しきい値判定器ＳＥ３のエラーを信号表示する論理値１をエラー信号ｆｖｖとしてその出力に出力する。条件ＢＶＶは，それが論理値１を有する場合には，弁リフト情報が正常であることを表す。条件ＢＤＳは，それが論理状態１にある場合に，差圧センサがエラーなしで作動していることを表す。
【図面の簡単な説明】
本発明を，図面に示す実施例を使用して詳細に説明する。その場合に：
【図１】 図１は，圧力と空気質量流量のシステム表示であり，
【図２】 図２は，測定負荷のエラー有無テストのための機能ダイアグラムを示し，
【図３】 図３は，測定された差圧のエラー有無テストのための機能ダイアグラムを示し，
【図４】 図４は，吸気弁リフトのエラー有無テストのための機能ダイアグラムを示している。

Claims (6)

1. 可変弁リフト制御を有する内燃機関において空気量計により測定された測定負荷のエラー有無をテストする方法において，
   −絞り弁開度（ｄｋ）及び，吸気管内の絞り弁（ＤＫ）の前の圧力（ｐｖｄｋ）と絞り弁（ＤＫ）の後ろの圧力（ｐｓ）とから求められた差圧（ｄｐｓ）に従って，第１の負荷情報（ｌ１）が導出され，
   −吸気弁リフト（ｖｖ）とエンジン回転数（ｎｍｏｔ）に従って第２の負荷情報（ｌ２）が導出され，
   −前記２つの負荷情報（ｌ１，ｌ２）の小さい方が，測定負荷（ｌｈｆｍ）と比較されて，
   −かつ，前記測定負荷が、前記２つの負荷情報（ｌ１，ｌ２）の小さい方よりに小さい場合に，前記測定負荷（ｌｈｆｍ）のエラー（ｆｈｆｍ）が信号出力される，ことを特徴とするエラー有無のテスト方法。
2. 前記絞り弁開度（ｄｋ）と前記エンジン回転数（ｎｍｏｔ）に従って第３の負荷情報（ｌ３）が導出され，
   前記求められた差圧（ｄｐｓ）又は前記吸気弁リフト（ｖｖ）にエラーがある場合に，前記測定負荷（ｌｈｆｍ）のエラー有無テストのために，前記第３の負荷情報（ｌ３）との比較が実施される，ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記求められた差圧（ｄｐｓ）のエラー有無テストは，前記絞り弁開度（ｄｋ）と前記エンジン回転数（ｎｍｏｔ）に従って差圧情報（ｄｐｉ）が導出され，前記差圧情報が前記求められた差圧（ｄｐｓ）と比較されることによって，実施され，
   前記差圧が差圧情報（ｄｐｉ）よりも小さい場合に，前記差圧（ｄｐｓ）のエラーが信号出力される，ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
4. 前記吸気弁リフト（ｖｖ）のエラー有無テストは，前記吸気弁リフト（ｖｖ）と前記エンジン回転数（ｎｍｏｔ）から導出された第２の負荷情報（ｌ２）が前記測定負荷（ｌｈｆｍ）あるいは前記絞り弁開度と前記吸気管差圧から導出された前記第１の負荷情報と比較されることによって，実施され，
   前記第２の負荷情報（ｌ２）が前記測定負荷（ｌｈｆｍ），あるいは前記絞り弁開度と前記吸気管差圧から導出された前記第１の負荷情報よりも小さい場合に，前記吸気弁リフト（ｖｖ）のエラーが信号出力される，ことを特徴とする請求項２に記載の方法。
5. 前記第１の負荷情報（ｌ１）は，前記絞り弁開度（ｄｋ）と前記差圧（ｄｐｓ）に従ってマップ（ＫＦ１）から絞り弁（ＤＫ）への空気質量流（ｍｄｋ）が導出され，かつ前記空気質量流（ｍｄｋ）が，シリンダ数と排出体積に依存するエンジン固有の定数（ＫＵＭＳＲＬ）で乗算されたエンジン回転数（ｎｍｏｔ）によって割り算されることによって得られる，ことを特徴とする請求項１に記載の方法。
6. 前記第２の負荷情報（ｌ２）は，前記吸気弁リフト（ｖｖ）と前記エンジン回転数（ｎｍｏｔ）に従ってマップ（ＫＦ２）から１つ又は複数の吸気弁を通る空気質量流（ｍｖｖ）が読み出されて，前記空気質量流（ｍｖｖ）が，シリンダ数と排出体積に依存するエンジン固有の定数（ＫＵＭＳＲＬ）で乗算されたエンジン回転数（ｎｍｏｔ）で割り算されることによって得られる，ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。

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