KR20030036753A - 압력 센서 감시 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

엔진의 주변 압력을 나타내는 값을 검출하는 압력 센서 감시 방법 및 장치가 제안된다. 또한, 스로틀 밸브각과 흡기관 압력으로부터 공급된 공기량을 검출하는 혼합기 성분의 보정 범위에 대한 기준은 혼합기 조절 시스템을 통해 형성된다. 측정된 공기량이 계산된 공기량과 상이하고 혼합기 조절 시스템의 보정이 사전 설정된 한계값보다 작고, 흡기관 압력과 주변 압력이 개방된 스로틀 밸브에서 허용되지 않게 차이가 나면, 에러는 주변 압력의 검출에서 인식된다.

Description

압력 센서 감시 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR MONITORING A PRESSURE SENSOR}

엔진 제어 시스템은 신호들이 부하 검출과 관련된 엔진 제어를 위해 평가되는 다수의 센서를 포함한다. 통상적인 센서 범위는 엔진에 공급된 공기 유입량의 측정을 위한 공기량 측정기, 엔진의 주변 압력(대기압)의 측정을 위한 주변 압력 센서, 스로틀 조정 장치와 관련된 스로틀 밸브각의 측정을 위한 센서 및 경우에 따라서는 흡입 공기 온도의 측정을 위한 센서를 포함한다. 엔진 부하의 검출을 위해 이 센서들의 신호들이 사용되기 때문에, 이것은 다시 설정 변수의 형성을 위하여 중요하고, 이 신호들은 혼합기 형성과 배기 가스 합성에 영향을 미친다. 상기 센서들의 정확한 작동 감시는 배기 가스 합성에 대한 증가하는 요구 사항의 관점에서 필수적이다.

스로틀 밸브각의 검출을 위한 두 개의 여분의 센서의 사용은 스로틀 밸브각의 검출과 관련하여, 예를 들어 독일 특허 제40 04 085호(미국 특허 제5 260 877호)에 공지되어 있으며, 센서들의 신호들로부터 센서들 서로간의 신호 비교를 통하여 두 개의 센서 중에 하나의 센서 에러 작동이 유도된다.

공기량 측정기의 감시를 위한 방법이 독일 특허 제195 13 370에 명시되어 있으며, 람다 조절기의 출력 신호가 사전 설정된 한계값을 초과하면 즉, 혼합기 형성의 과잉 보정이 람다 조절기를 통해 검출되면, 에러가 공기량 측정기의 영역에서 추측된다.

독일 특허 제197 40 918호는 공기량 측정기 작동의 감시를 위한 다른 방법을 설명한다. 공기 유입량은 스로틀 밸브를 통하여 검출된 스로틀 밸브각에 따른 모델 변수와 측정 변수를 기초로 결정되어 공기량 측정기를 통해 측정된 공기 유입량과 비교된다. 적어도 하나의 보정 인자는 두 변수 사이의 편차에 따라 형성된다. 이 보정 인자의 변수는 공기량 측정기를 통해 공기량 검출의 영역에서 그리고/또는 스로틀 밸브각을 통해 공기량 검출의 영역에서 에러에 대한 표시로 판단되어 질 수 있다.

독일 특허 제197 50 191호에서, 공기 유입량 신호는 측정되고 스로틀 밸브 위치 신호를 기초로 한 다른 공기 유입량 신호가 계산되어 진다. 상기 두 신호는 서로 보정된다. 상기 두 신호가 허용되지 않게 서로 차이가나면, 보정된 신호들은 에러 감시를 위해 서로 비교되어지고 에러는 검출된다. 모멘트 감소와 에러 분리가 검출된 에러에서 실행된다.

주변 압력 센서의 신호값은 실시예에 따라, 예를 들어 설명된 보정 또는 엔진의 스로틀 밸브의 조정에 관련되기 때문에, 또한 상기 센서의 에러 검출이 요구된다.

주변 압력 센서의 감시는 공지되지 않은 2000년 5월 4일자의 독일 특허 출원 제1 00 21 639.0에 공지되어 있다. 주변 압력 센서의 신호는 엔진의 교축되지 않은 작동에서(즉, 스로틀 밸브의 개방시에) 계산된 흡기관 압력값과 비교된다. 이 두 값의 허용되지 않은 편차에서 에러 작동이 있는 것으로 결정된다.

본 발명은 엔진 제어와 관련된 엔진 및 상기 엔진을 장착한 차량의 주변 압력을 검출하는 압력 센서 감시 방법 및 장치에 관한 것이다.

이하, 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참조로 상세히 설명된다.

도1은 엔진 제어를 위한 제어 유닛의 개략적인 블록 회로도이다.

도2는 주변 압력 센서에서 에러의 검출을 위한 바람직한 실시예의 상세 흐름도이다.

이하에서 후술되는 방법은 주변 압력 검출의 영역에서 명백한 에러 작동을 검출한다. 배기 가스 합성을 위한 에러의 경우에 중요한 영향력이 있는 또 다른 신호 경로는 안전 조치가 취해진다. 그에 상응하는 요구는 신뢰성있게 충족된다.

추가적인 구성 요소, 예를 들어 여분의 센서가 설치될 필요 없이, 검출이 존재하는 신호를 기초로 하는 것은 특히 바람직하다.

다른 장점들은 이하 실시예의 설명 또는 특허 청구 범위의 종속항에 나타난다.

도1은 마이크로컴퓨터(12), 입력 회로(14), 출력 회로(16) 및 이 요소들을 연결하는 통신 시스템을 포함하는, 엔진 제어를 위한 전기 제어 유닛(10)을 도시한다. 다양한 입력 라인은 제어 유닛(10)을 엔진 및/또는 차량의 다양한 작동 변수의 파악을 위한 측정 장치를 연결하는 입력 회로에 공급된다. 특히 이하의 입력 라인은 후술되는 바람직한 실시예의 관점에서 언급될 수 있다. 가속 페달 위치(wped)의 검출을 위한 측정 장치(22)의 입력 라인(20), 배기 가스 성분(lambda)에 대한 변수의 검출을 위한 적어도 하나의 배기 가스 센서(26)의 입력 라인(24), 스로틀 밸브각(αdk)의 검출을 위한 적어도 하나의 측정 장치(30)의 입력 라인(28), 엔진에 공급된 공기 유입량(mshfm)의 검출을 위한 공기량 측정기(34)의 입력 라인(32), (대기압에 일치하는)주변 압력(pu)의 검출을 위한 주변 압력 센서(38)의 입력 라인(36), 주변 온도(tu)의 검출을 위한 온도 센서(42)의 입력 라인(40), 흡입 공기 온도(tans)의 검출을 위한 측정 장치(46)의 입력 라인(44). 또한, 측정 장치(54 내지 58)의 입력 라인(48 내지 52)은 예를 들어 흡기관 압력, 엔진 온도, 엔진 회전수 등과 같은 다른 작동 변수를 통하여 검출된다. 엔진에 대한 제어 변수는 상응하는 출력 회로(16)를 거쳐 출력 라인을 통해 출력된다. 전기적으로 조작 가능한 스로틀 밸브(62)의 제어를 위한 출력 라인(60), 점화 조정을 위한 출력 라인(64), 분사 밸브의 제어를 위한 출력 라인(66)과 경고등(70)의 작동을 위한 출력 라인(68)이 예로써 도1에 도시되어 있다.

바람직한 실시예에서 목표 스로틀 밸브각으로 변화되는 목표 모멘트값은 적어도 가속 페달 위치 신호(wped)에 따라 마이크로컴퓨터(12)에 보충된 프로그램의 범위 내에서 엔진 제어를 위해 사전 설정된다. 이것은 전기적으로 제어 가능한 스로틀 밸브(62)의 작동을 통해 위치 조절의 범위 내에서 설정된다. 점화와 연료분사를 위한 조정 신호는 부하와 회전수를 통해 특징지워진 작동 상태를 기초로, 경우에 따라서는 실제 모멘트와 목표 모멘트 사이의 편차를 기초로 형성된다.

또한 실제값(예를 들어 실제 모멘트값)은 공기량 신호를 기초로 형성된다. 공기 유입량에 대한 값은 과잉의 이유로 스로틀 밸브 위치 신호에 따라 스로틀 밸브를 통해 결정된다. 흡기관 모델을 통하여 결정되어 모델화된 흡기관 압력은 바람직하게 사용된다. 공기 유입량 검출과 스로틀 밸브의 조정을 보정하는 보정값은공기 유입량의 비교를 통해 결정된다. 또한 그러한 방법은 배경 기술에 공지되어 있다.

주변 압력 신호는 스로틀 밸브를 통해 공기 유입량의 계산에서뿐만 아니라 목표 스로틀 밸브각 계산에서도 평가된다. 또한, 공기량 측정기를 통해 측정된 공기 유입량, 스로틀 밸브 센서를 통해 측정된 스로틀 밸브각과, 만약 검출되면, 온도 센서를 통해 측정된 흡입 공기 온도가 중요한 역할을 한다. 이러한 중요한 작용 변수의 감시는 필요하다. 스로틀 밸브각 검출의 감시는 일반적으로 사전 설정된 허용 오차에 대한 편차가 검사되는 여분의 센서를 통해 실행된다. 또 다른 진단은 한편으로는 공기량 측정기를 통해 측정되고 다른 한편으로는 스로틀 밸브각에 따라 계산되는 공기 유입량의 상이한 검출을 기초로 한다. 상기 두 값이 크게 상이하면 람다 조절이 공기-/연료 혼합을 크게 수정해야 하는지의 여부가 추가적으로 질문된다. 만일 그렇다면, 분사되는 연료량의 계산은 바람직한 실시예에서 상기 신호를 기초로 하기 때문에 공기량 측정기에 에러가 있는 것이다. 다른 경우에는 소위 스로틀 밸브 시스템에(스로틀 밸브각, 주변 압력, 경우에 따라서 흡입 공기온도와 흡기관 압력 변수) 에러가 있는 것이다. 후자의 경우는 주변 압력 검출, 흡입 공기 온도 검출, 흡기관 통로에서의 누출을 통해 또는 흡기관 압력 검출을 통해 제한 될 수도 있다.

상술된 바와같이 스로틀 밸브 시스템이 에러가 있고 스로틀 밸브가 넓게 개방되어 있고 주변 압력이 흡기관 압력과 상당한 차이가 있고, 이러한 신호들이 검출되고 흡입 공기 온도 신호가 유효하면, 주변 압력 신호는 에러가 있는 것으로 추측할 수 있다는 것이 바람직한 실시예에서 설명된다.

따라서, 통상적으로 주변 압력 신호의 진단을 위해 이하가 제공된다. 주변 압력 신호에 만일 스로틀 밸브각에 따라 형성된 공기량 신호에 에러가 있고, 스로틀 밸브가 넓게 개방되고, 주변 압력이 흡기관 압력과 상당한 차이가 있고(스로틀 밸브각에 기초한 공기량 신호의 결정을 위한 사용시에) 흡입 공기 온도 검출이 유효하면 에러가 있는 것이다.

주변 압력 센서의 신호가 왜곡되면, 에러는 전 부하로 장시간 주행 작동 후에 검출되어져야만 한다. 적어도 하나의 람다-조절 (혼합기 보정의 범위를 나타내는) 인자가 진단에 포함되면 에러는 단지 능동적인 조절에서 검출되어진다. 만약 인자의 리셋 후에 차단된 람다 조절에서 측정을 반복하면, 에러는 스로틀 밸브 시스템에서 검사될 수 없기 때문에, 주변 압력 센서의 에러는 표시되지 않는다.

도2는 주변 압력 센서의 상술된 진단의 실행을 위한 흐름도이다. 흐름도는 전기 제어 유닛(10)의 마이크로컴퓨터(12)에서 실행되는 프로그램을 나타내고, 연결 라인은 정보 흐름을 나타내는 반면, 개별 블록은, 프로그램 단계, 프로그램 부분 또는 프로그램을 기술한다.

먼저, 측정된 공기 유입량과 스로틀 밸브각에 따라 계산된 공기 유입량을 나타내는 보정 인자(fkpvdk)가 입력된다. 상기 보정 인자는 배경 기술에 공지된 것처럼 예시적으로 결정된다. 인자는 예를 들어 상기 편차의 적분으로부터 결정된다. 인자는 스로틀 밸브를 통한 공기 유입량 계산의 적응에 이용되고, 결국 유동 질량의(측정되어 계산된) 적응에 서로 영향을 미친다. 구체적인 실시예에서, 값 1은 논리 연산점(100)에서 구체적인 실시에서 보정 인자로부터 감산되고, 이 값의 총계는 단계(102)에서 형성되고, 비교기(104)에서, 예를 들어 15 %, 한계값과 비교된다. 보정 인자는 스로틀 밸브각을 통해 계산된 공기 유입량이 공기량 측정기에 의해 측정된 공기 유입량과 얼마나 차이가 나는지의 기준을 나타낸다. 비교기(104)는 보정 인자가 사전 설정된 한계값보다 크면 신호를 발생한다. 제2 비교기(108)는 람다-조절(예를 들어 혼합기 보정의 긴 시간 부분)의 혼합기 보정을 나타내는 변수(fra)가 사전 설정된 한계값을 초과하는지의 여부를 검사한다. 구체적인 실시예에서 값 1은 혼합 적응 인자에 의해 논리 연산점(100)에서 감산되고, 이 차이의 총계는 단계(112)에 형성되고 단계(114)에서 저장된 한계값(S1)과 비교기(108)에서 비교된다. 혼합 적응 인자가 상기 한계값에 미달하면, 공기량 측정기에 의해 측정된 공기량 신호는 정확한 것이다. 끝으로 연료량 계산과 혼합기 형성을 위한 기초가 결정된다. 측정된 공기량 신호가 정확하면, 혼합기 성분 또한 정확하기 때문에, 람다 조절은 크게 수정될 필요가 없다. 혼합 적응 인자로부터 유도된 값이 한계값보다 이하이면 비교기(108)는 양의 신호를 발생한다.비교기(108, 104)의 신호들은 AND-연산점(106)에서 통합된다. 스로틀 밸브 조정을 통해 계산된 공기 유입량이 측정된 공기 유입량과 크게 편차가 나고(비교기(104)의 양의 신호) 혼합기 보정 인자가 한계값(비교기(108)의 양의 신호) 이하이면, AND-연산점(106)은 스로틀 밸브 시스템(스로틀 밸브각과 다른 작동 변수에 따른 공기 유입량의 계산)의 에러를 신호화하는 출력 신호를 발생한다.

측정된 스로틀 밸브각(αdk)이 임계값(S2, 122)을 초과하였는지의 여부가 비교기(120)에서 검사된다. 또한, 흡기관 압력(바람직하게는 모델화된)과, 단계(128)에서 형성된 주변 압력(pu) 사이의 편차의 단계(126)에서 형성된 총계가 임계값(S3, 130)을 초과하는지 또는 이 임계값이 상기 값보다 작은 지의 여부가 비교기(124)에서 검사된다. 비교기(120, 124)의 신호들은 AND-연산점(118)에서 통합되어진다. 두 개의 비교기가 양의 신호를 보내면(스로틀 밸브각이 S2보다 크면, 즉 완전히 열려있으면, 흡기관 압력과 주변 압력 사이의 편차의 총계가 S3보다 크면) AND-연산점(118)은 전부하의 압력 비교 시 에러를 나타내는 양의 신호를 발생한다. 서두에 언급된 배경 기술에 기술된 바와 같이 흡기관 압력이 공기량 측정기 신호를 기초로 모델화되었기 때문에, 스로틀 밸브각이 임계값(S2)에 미달하면, 주변 압력은 개방된 스로틀 밸브에서 조절된 흡기관 압력과 비교되어진다. 두 값은 에러 없는 주변 압력과 흡기관 압력에서 대체로 일치해야 한다. 주변 압력과 흡기관 압력 사이의 편차가 검출되면, 공기량 측정기 신호는 정확하기 때문에, 에러는 공기 온도 센서 또는 주변 압력 센서에 있어야 한다.

AND-연산점(106, 118)의 신호들은 다른 AND-연산점(116)에 공급된다. 이는연산점(106, 118)의 상응하는 신호들이 입력부에 있다면, 즉, 스로틀 밸브 시스템이 오류적이거나 압력 비교가 에러가 있으면 양의 신호를 발생한다. 이 경우에, 흡기관 압력 검출에서의 에러는 제외되어야 하고(공기량 측정은 이상이 없기 때문에) AND-연산점(116)의 양의 출력 신호는 주변 압력 센서 또는 공기 온도 센서에서 에러를 나타낸다.

공기 온도 신호의 유효성(Plausibility)은 주변 온도 신호(tu)와 흡입 공기 온도 신호(tans) 사이의 편차가 논리 연산점(134)에서 형성됨으로써 확인된다. 이 편차(136)의 총계는 비교기(138)에서 임계값(S4, 140)과 비교된다. 또한, 공기 유입 신호(ml)(예를 들어 공기량 측정기의 신호)는 비교기(142)에서 임계값(S5, 144)과 비교된다. 큰 공기 유입이 많을때 주변 온도와 흡입 공기 온도 사이의 편차가 임계값보다 작으면, 두 정보의 AND-연산점(144)을 통해 유효한 공기 온도 센서 신호로 볼 수 있다.

AND-연산점(116, 144)의 신호는 AND-연산점(132)에 공급된다. 양의 신호가 입력부에 놓이면, (공기 온도 센서 신호가 유효하고 AND-연산점(116)이 에러를 나타내면), 주변 압력 센서의 에러가 인식되고 상응하는 신호가 보내진다. 이것은 예를 들어 에러 메모리에 기입되거나 또는 경고등(70)을 제어 한다.

상술한 방법은 바람직한 실시예에서 사용된다. 다른 실시예에서, 예를 들어 흡기관 압력은 모델화되지 않고 측정되는 다른 경계 조건이 제공된다. 흡기관 압력의 정확한 측정은 이 경우에 다른 방식으로 안전하게 조치되어야 한다. 또한, 주변 공기 온도는 다른 실시예에서 부하 검출 시 고려되지 않으며, 신호의 유효성없이는 불가능하다. 스로틀 밸브를 기초로하고 측정된 공기량 신호 사이의 편차를 서술하는 다른 보정 인자는 다른 실시예에서 형성된다. 이 편차를 나타내는 서술된 비교 조치에 따른 인자가 형성되는 것이 중요하다.

다른 실시예에서, 다시 스로틀 밸브각을 기초로한 공기량 신호의 형성이 완전히 포기됨으로써, 측정된 공기량 신호가 정확한 지를 확실하게 하기 위해, 혼합기 적응 인자를 포함한 측정된 공기량 신호의 비교가 주변 압력 센서의 검사를 위하여 실시된다. 흡기관 압력과 주변 압력 사이의 편차는 개방된 스로틀 밸브에서 사전 설정된 한계값으로 검사되고, 주변 압력과 흡기관 압력 사이의 너무 큰 편차가 완전히 개방된 스로틀 밸브에서 정확히 측정된 공기량 신호에 있다면 에러는 주변 압력 센서에서 확실시된다.

또한, 계산 단계와 비교 단계는 도2를 참조로 도시된 예이다. 다른 구현은 예를 들어 인자들이 직접 비교되는 것으로(1의 감산 없이) 가능하다.

Claims (9)

1. 혼합기 조절 시스템을 통해 혼합기 성분의 보정 범위에 대한 기준이 형성되고, 스로틀 밸브각 및 공급된 공기량에 대한 기준이 검출되고, 엔진의 주변 압력을 나타내는 값을 검출하는 압력 센서 감시 방법에 있어서,

   에러는 혼합기 조절 시스템을 통해 혼합기 성분, 스로틀 밸브각, 넓게 개방된 스로틀 밸브에서 주변 압력의 유효성 비교 및 공급된 공기량의 보정 범위를 기초로 하여 주변 압력 검출의 영역에서 인식되는 것을 특징으로 하는 방법.
2. 제1항에 있어서, 공기량 값은 스로틀 밸브각에 따라 계산되고, 사전 설정된 한계값과 비교되는 편차 인자는 측정되고 공급된 공기량과 계산된 공기량 값 사이에서 형성되고, 에러는 충전 검출에서 허용되지 않는 편차일 때 인식되는 것을 특징으로 하는 방법.
3. 제2항에 있어서, 공기량 값의 허용되지 않는 편차에서, 혼합기 조절 시스템의 보정이 사전 설정된 한계값보다 작은지 그리고 이 경우에 스로틀 밸브에 따른 공기량 계산 범위에서 에러에 의해 검출되는 지의 여부가 검사되는 것을 특징으로 하는 방법.
4. 제3항에 있어서, 주변 압력이 개방된 스로틀 밸브에서 흡기관 압력과 현저히 다르면, 스로틀 밸브각을 기초로 하는 공기량 신호의 결정시에 추측된 에러와 관련하여 주변 압력 센서에 에러가 있는 것으로 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
5. 제4항에 있어서, 흡기관 압력은 측정된 공기량 신호를 기초로 하여 모델화되는 것을 특징으로 하는 방법.
6. 상기 항 중 어느 한 항에 있어서, 흡입 공기 온도가 검출되는 것을 특징으로 하는 방법.
7. 제2항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 스로틀 밸브는 스로틀 밸브각을 기초로한 공기량 신호의 결정시에 추측된 에러와 관련하여 완전히 개방되고, 주변 압력은 흡기관 압력과 현저히 다르고, 흡입 공기 온도 신호는 유효하면, 에러 검출은 추가적으로 흡입 공기 온도를 기초로 수행되고 특히 에러는 주변 압력 센서에서 인식되는 것을 특징으로 하는 방법.
8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 주변 온도와 흡입 공기 온도가 공기 유입이 클 때 서로 허용 가능하게 차이가 나면, 흡입 공기 온도 신호는 유효하다는 것을 특징으로 하는 방법.
9. 혼합기 조절 시스템을 통해 혼합기 성분의 보정 범위에 대한 기준을 형성하고, 스로틀 밸브각과 공급된 공기량에 대한 기준을 검출하는 전기 제어 유닛을 포함하는 엔진의 주변 압력을 검출하는 압력 센서 감시 장치에 있어서,

   제어 유닛은 혼합기 조절 시스템을 통해 혼합기 성분, 스로틀 밸브각, 넓게 개방된 스로틀 밸브에서 주변 압력의 유효성 비교 및 공급된 공기량의 보정 범위를 기초로하여 에러를 인식하는 것을 특징으로 하는 장치.