JP4739539B2 - 排気ターボチャージャの回転数を制限するための装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、圧力センサが機関の吸気管に設けられているターボチャージャの圧縮機の圧力側で過給圧を測定し、回転数が最大許容値に達すると前もって与えられた目標過給圧を低減する手段が設けられている、内燃機関の排気ターボチャージャの回転数を制限するための装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
排気ターボチャージャの設計および制御の際、チャージャの回転数が最大許容値を上回らないように顧慮しなければならない。ＭＴＺ（Motortechnische Zeitschrift）５３（１９９２年）,１０，４５４〜４６２頁から明らかなように、周知の方法で、ドライバの要望から生ずる目標過給圧を吸気管の過給圧センサによって測定される実際過給圧と比較することにより、過給圧の調整が行われる。チャージャ回転数を制御するために、通常、吸気管内の圧縮機の回転数を検出する回転数センサが用いられる。この場合、測定されるチャージャ回転数を最大許容回転数値に相当する閾値と比較することにより、ターボチャージャが臨界回転数領域に達しているかどうか検出され、それに相応して、過給圧の調整に作用する。前記ＭＴＺからは、吸気管の過給圧が常に、標準大気の場合に求められたプログラミングされた値に調整制御されることがわかる。高度が増し、それに伴い周囲圧力が低下すると、すなわち空気密度が低下した場合、要求される目標過給圧はチャージャ回転数の高まりによってのみ達成される。このため、ターボチャージャのバイパス弁はより閉じられ、したがってタービンにより多くの排気ガス量が加えられる。大気圧センサを用いて、低い周囲圧力の際に、過給圧調整装置によって前もって与えられる目標過給圧は低下される。このことにより、チャージャ回転数もその最大許容値未満に制限することが出来る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、チャージャ回転数のための回転数センサも大気圧センサも必要としない、冒頭に述べた形式の排気ターボチャージャの回転数を制限するための装置を提案することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、請求項１に記載の特徴部により解決される、すなわち、帯域フィルタが設けられており、該帯域フィルタは吸気管に設けられている過給圧センサの出力信号からスペクトル成分をろ波し、該スペクトル成分は、吸気管のなかのエアコラムが振動される場合、過給圧センサの信号スペクトルにおいて現われ、この振動は最大許容回転数でのターボチャージャの圧縮機の回転の際に発生する。さらに補正素子（ＫＧ）が設けられており、該補正素子（ＫＧ）は、前記帯域フィルタ（ＢＰＦ）から供給されるスペクトル成分（ｓｎｖ）を閾値と比較し、前記補正素子（ＫＧ）は、閾値を上回っている場合に、前記前もって与えられた目標過給圧（ｌｄｓ）を低減する補正信号（ｌｄｋ）を発生する。ここでは、いずれにせよ設けられている過給圧センサの出力信号から、チャージャ回転数を最大許容値未満に制限するための基準が導出される。その場合、回転数センサおよび大気圧センサが不要となる。
【０００５】
有利な別の構成が、従属請求項に示されている。それによると、補正素子が設けられており、該補正素子は帯域フィルタから供給されるスペクトル成分を閾値と比較し、この補正素子は、閾値を上回っている場合に、前もって与えられた目標過給圧を低減する補正信号を発生する。
【０００６】
過給圧センサは有利には圧電センサである、なぜなら、圧電素子は吸気管のエアコラムの振動に非常に高感度で反応するからである。
【０００７】
【発明の実施の形態】
次に本発明を実施の形態に基づき図を用いて詳細に説明する。
【０００８】
図１は、排気ターボチャージャを有する内燃機関およびチャージャの回転数を制限する制御装置の略線図である。
【０００９】
図１に、吸気管２及び排気チャネル３を有する内燃機関１が示されている。排気チャネル３にターボチャージャのタービン４が設けられており、タービン４は吸気管２に設けられている圧縮機５と機械的に結合されている。吸気管の過給圧を調整可能にするために、排気チャネル３のタービン４はバイパス６によりバイパスされており、該バイパス６に制御可能な弁７が設けられている。弁７は操作素子８により駆動される。
【００１０】
吸気管２において、圧縮機５の圧力側に過給圧センサ９が設けられており、該過給圧センサの出力信号ｌｄが制御装置ＳＥに供給される。過給圧信号ｌｄは低域フィルタＴＰＦの入力側に加えられ、該低域フィルタの出力側には、全てのノイズ量が除去された平均的な実際過給圧ｌｄｉが生じている。過給圧調整器ＬＤＲ（例えばＰＤ調整器又はＰＩ調整器又はＰＩＤ調整器）は、実際過給圧ｌｄｉと、ドライバの要望および場合によっては機関の他の作動量に依存する目標過給圧ｌｄｓとの間の偏差ｄｌｄから、バイパス弁７の操作素子８に対する制御量ｗｇを導出する。
【００１１】
冒頭に述べたように、ターボチャージャの破壊を回避するために、該ターボチャージャが最大許容回転数を上回らないように顧慮しなければならない。高度の高い場所で自動車を作動する場合、最大許容チャージャ回転数を容易に上回ってしまう。なぜなら、高度が増すとそれに伴い周囲圧力が低下し、求められている目標過給圧はチャージャ回転数の高まりによってのみ達成される。したがって、標準大気に比して著しく低い気圧の場合、ターボチャージャの破壊を回避するため、特に、チャージャの回転数が最大許容値を上回らないように注意しなければならない。この目的のために、制御装置ＳＥに帯域フィルタＢＰＦが設けられており、この帯域フィルタＢＰＦに過給圧センサ９の出力信号ｌｄが低域フィルタＴＰＦに並行して供給される。
【００１２】
過給圧センサ９は、圧縮機５の回転によって生ずる吸気管のエアコラムの振動も検出する。この振動の周波数は圧縮機５の回転数に依存し、有利には、過給圧センサ９が圧電センサである場合、該センサは、圧縮機によって発生する吸気管のエアコラムの振動に非常に高感度で反応する。このような振動は、センサ信号に重畳される高周波の信号成分の形で現われる。帯域フィルタＢＰＦは周波数通過域に関して次のように設計される、すなわち、出力信号において、最大許容回転数での圧縮機５の回転の際に生ずる吸気管２のエアコラムの振動に起因するスペクトル成分ｓｎｖのみが現われる。
【００１３】
帯域フィルタＢＰＦの出力信号ｓｎｖは補正素子ＫＧに供給される。この補正素子ＫＧは信号ｓｎｖを、次のように定められる閾値と比較する、すなわち、この閾値を、過給圧信号ｌｄからフィルタによりろ波されたスペクトル成分ｓｎｖが上回る場合、そのろ波されたスペクトル成分ｓｎｖは最大許容値に達した圧縮機５の回転数により生ぜしめられたと云うことを確実に前提とすることができる。つまり、補正素子ＫＧがこのようにして最大許容チャージャ回転数を検出する場合、該補正素子ＫＧは補正信号ｌｄｋを送出する。結合点Ｖ１において、この補正信号ｌｄｋは目標過給圧ｌｄｓから減算される。
【００１４】
結合点Ｖ２において、補正された低減された目標過給圧ｌｄｓｋと実際過給圧ｌｄｉとの間の偏差ｄｌｄが形成され、偏差ｄｌｄは最終的に過給圧調整器ＬＤＲに供給される。次いで、この過給圧調整器ＬＤＲはバイパス弁７を次のように制御する、つまり、少ない排気ガス量が排気ターボチャージャのタービン４を介して供給され、それにより該排気ターボチャージャの回転数は最大許容値未満に低減する。
【００１５】
本装置により、チャージャ回転数センサおよび気圧センサを用いることなく、地理的に高い場所で走行する場合にも排気ターボチャージャはその最大許容回転数まで十分に近づけられ、しかし、これを上回らないことが達成される。
【図面の簡単な説明】
【図１】排気ターボチャージャを有する内燃機関およびチャージャの回転数を制限する制御装置の略線図である。
【符号の説明】
１ 内燃機関
２ 吸気管
３ 排気チャネル
４ タービン
５ 圧縮機
６ バイパス
７ 弁
８ 操作素子
９ 過給圧センサ
ｌｄ 過給圧センサの出力信号
ＳＥ 制御装置
ＢＰＦ 帯域フィルタ
ＴＰＦ 低域フィルタ
ｓｎｖ スペクトル成分
ＫＧ 補正素子
ｌｄｋ 補正信号
ｌｄｓ 目標過給圧
ｌｄｓｋ 低減された目標過給圧
ｌｄｉ 実際過給圧
ｄｌｄ 偏差
ＬＤＲ 過給圧調整器
ｗｇ 制御量

Claims (2)

1. 内燃機関の排気ターボチャージャの回転数を制限するための装置であり、
   圧力センサ（９）が、機関（１）の吸気管（２）に設けられている、ターボチャージャ（４，５）の圧縮機（５）の圧力側で過給圧を測定し、
   回転数が最大許容値に達すると、前もって与えられた目標過給圧（ｌｄｓ）を低減する手段（ＳＥ）が設けられている、内燃機関の排気ターボチャージャの回転数を制限するための装置において、
   帯域フィルタ（ＢＰＦ）が設けられており、該帯域フィルタ（ＢＰＦ）は前記過給圧センサ（９）の出力信号（ｌｄ）からスペクトル成分（ｓｎｖ）をろ波し、該スペクトル成分（ｓｎｖ）は、前記吸気管（２）のなかのエアコラムが振動される場合、前記過給圧センサ（９）の信号スペクトルにおいて現われ、該振動は最大許容回転数での前記圧縮機（５）の回転の際に発生し、さらに、
   補正素子（ＫＧ）が設けられており、該補正素子（ＫＧ）は、前記帯域フィルタ（ＢＰＦ）から供給されるスペクトル成分（ｓｎｖ）を閾値と比較し、前記補正素子（ＫＧ）は、閾値を上回っている場合に、前記前もって与えられた目標過給圧（ｌｄｓ）を低減する補正信号（ｌｄｋ）を発生することを特徴とする、内燃機関の排気ターボチャージャの回転数を制限するための装置。
2. 前記過給圧センサ（９）が圧電センサであることを特徴とする、請求項１に記載の装置。

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