(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの運転パラメータを評価することによって検出される非妥当性に基づき非常運転処置が導入される内燃機関の制御方法において、
前記少なくとも１つの運転パラメータを示す信号が予測される値をとらない場合に、非妥当性が検出され、
前記非妥当性が検出された場合、さらに、回転数が上昇するかあるいは噴射が行われるかが調べられ、
非妥当性が検出され、かつ回転数が上昇するかあるいは噴射が行われる場合にのみ非常運転処置が導入されることを特徴とする内燃機関の制御方法。
【請求項２】
待機時間の間に微分された回転数信号が所定の値よりも大きくなるときに、回転数が上昇することが検出されることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
待機時間（ＴＡＢＷ）の間にニードル移動センサの噴射信号（ＮＢＦ）が検出されたときに、噴射が検出されることを特徴とする請求項２に記載の方法。
【請求項４】
回転数が下降する場合あるいは噴射が行われない場合には、検出された非妥当性が単に格納され、かつ／または運転者に表示されるだけであることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項５】
非妥当性を検出するために、出力を定める調節装置の位置および／または回転数を示す信号が評価されることを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
待機時間の間に出力を定める調節装置の位置および／または回転数が予測される値をとらない場合に、非妥当性が検出されることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
制御偏差が残存する場合に、非妥当性が検出されることを特徴とする請求項１から６までのいずれか１項に記載の方法。
【請求項８】
少なくとも１つの運転パラメータを評価することによって検出される非妥当性に基づき非常運転処置が導入される内燃機関の制御装置において、
前記少なくとも１つの運転パラメータを示す信号が予測される値をとらない場合に、非妥当性が検出され、
前記非妥当性が検出された場合、さらに、回転数が上昇するかあるいは噴射が行われるかが調べられ、
非妥当性が検出され、かつ回転数が上昇するかあるいは噴射が行われる場合にのみ非常運転処置を導入する手段が設けられることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関の制御方法および装置、さらに詳細には少なくとも１つの運転パラメータを評価することによって非妥当性を検出し、非常運転処置、特に内燃機関の停止を導入する内燃機関の制御方法および装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関を制御するこの種の方法及びこの種の装置が、ＤＥ−ＯＳ３３１７４２（ＵＳ−Ａ４５１５１２５）とＤＥ−ＯＳ３３０１７７４３（ＵＳ−Ａ４５０９９４８０）から知られている。同公報には、内燃機関の種々の運転パラメータ、例えばアクセルペダル位置、回転数およびコントロールロッドの位置などに基づいて許容できない運転状態を検出する内燃機関の制御方法と装置が記載されている。それぞれ許容できない程度に応じて異なる反応が行なわれる。許容できない状態に対する反応として、特に内燃機関を停止装置によって停止させることが行なわれる。余り重大ではない故障状態の場合には、非常運転が導入される。
【０００３】
さらに、しきい値との比較あるいは妥当性を調べることにより種々のセンサが正常に動作しているかどうかを検出する方法と装置が知られている。
【０００４】
この種の方法および装置においては、所定の運転状態において、故障が存在しないのに、装置が故障であると識別され、それに応じた処置、例えば内燃機関の停止が導入される場合がある。これは例えば、対応する条件が満たされているにもかかわらず故障ではないこと、あるいは故障検出が誤って動作することが原因である。内燃機関のこの種の停止は望ましいものではない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭で述べた種類の内燃機関の制御装置と方法においてこの種の望ましくない停止操作ないしは非常運転処置の導入を防止することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明（請求項１）によれば、
少なくとも１つの運転パラメータを評価することによって検出される非妥当性に基づき非常運転処置が導入される内燃機関の制御方法において、
前記少なくとも１つの運転パラメータを示す信号が予測される値をとらない場合に、非妥当性が検出され、
前記非妥当性が検出された場合、さらに、回転数が上昇するかあるいは噴射が行われるかが調べられ、
非妥当性が検出され、かつ回転数が上昇するかあるいは噴射が行われる場合にのみ非常運転処置が導入される構成を採用しており、
また本発明（請求項８）によれば、
少なくとも１つの運転パラメータを評価することによって検出される非妥当性に基づき非常運転処置が導入される内燃機関の制御装置において、
前記少なくとも１つの運転パラメータを示す信号が予測される値をとらない場合に、非妥当性が検出され、
前記非妥当性が検出された場合、さらに、回転数が上昇するかあるいは噴射が行われるかが調べられ、
非妥当性が検出され、かつ回転数が上昇するかあるいは噴射が行われる場合にのみ非常運転処置を導入する手段が設けられる構成を採用している。
【０００７】
【作用】
本発明方法と本発明装置においては、非常運転処置の望ましくない導入ないし内燃機関の望ましくない停止がほぼ回避される。妥当性（合理性）を検査する通常の検査の他に、他の状況が存在するかどうかを調べ、これらの状況が存在する場合にのみ故障時に対する対応した処置を導入することによって、非常運転処置の不必要な導入あるいは内燃機関の停止が防止される。
【０００８】
非常運転処置は、回転数が上昇している場合あるいは噴射が行われる場合にのみ導入される。待機時間の間微分された回転数信号が所定の値よりも大きくなるときに、回転数上昇であることが検出され、また待機時間の間にニードル移動センサの噴射信号が検出されたときに、噴射が行なわれたことが検出される。
【０００９】
回転数が下降する場合あるいは噴射が行われない場合には、検出された非妥当性が単に格納され、かつ／または運転者に表示されるだけにする。
【００１０】
非妥当性を検出するために、出力を定める調節装置の位置および／または回転数を示す信号が評価され、待機時間の間に出力を定める調節装置の位置および／または回転数が予測される値をとらない場合に、非妥当性が検出される。また制御偏差が残存する場合に、非妥当性が検出される。
【００１１】
【実施例】
以下、図面に示す実施例を用いて本発明を説明する。
【００１２】
以下においては、本発明と本方法を自己着火式内燃機関（ディーゼル式内燃機関）の例で説明する。しかし本発明は自己着火式内燃機関に限定されるものではない。本発明は他のタイプの内燃機関においても使用することができる。その場合には対応する構成部材を交換することが必要である。すなわち、例えば外部着火式内燃機関の場合には、コントロールロッドの代わりに絞り弁が用いられる。
【００１３】
図１に概略図示するように、内燃機関１００には噴射弁１０５によって燃料（噴射）ポンプ１１０から燃料が計量され供給される。燃料ポンプに配置されている出力を定める調節装置（アクチュエータ）１１５により噴射すべき燃料量が決定される。自己着火式内燃機関においては調節装置はコントロールロッド（コントロールラック）ないしは調節レバーである。同様に燃料ポンプに取り付けられ、ないしは燃料ポンプ内に配置されている停止装置ＥＬＡＢ１２０によって燃料供給を中断することができる。
【００１４】
さらに特に内燃機関１００に、あるいは燃料ポンプ１１０に回転数センサ１２５が配置される。特に、クランク軸にはＺ箇の歯を有するパルスホイール並びに１エンジン回転に付きＺ箇のパルスを発生する対応するセンサが設けられている。その場合、Ｚはシリンダ数に相当する。回転数センサ１２５の代わりに、ないしはそれに加えてニードル移動センサ１２７が設けられている。回転数センサ１２５、ニードル移動センサ１２７、停止装置１２０および調節装置１１５は制御装置１３０と接続されている。制御装置にはアクセルペダル位置センサ１３５から信号が供給される。
【００１５】
制御装置１３０は、実質的に安全装置１４０と出力制御装置１４５から構成される。出力制御装置１４５は少なくとも１つのコンピュータから構成される。特に安全上重要なシステムの場合には、多数のコンピュータを設けることも可能である。安全装置と出力制御装置１４５には回転数センサ１２５、調節装置１１５およびアクセルペダル位置センサ１３５の信号が供給される。安全装置１４０は停止装置１２０と出力制御装置１４５に信号を供給する。出力制御装置１４５は安全装置１４０と調節装置１１５に信号を供給する。
【００１６】
図１においては、重要な要素のみが記載されている。すなわち、制御装置１３０によって評価ないしは駆動される他の調節装置ないしアクチュエータ及び他のセンサを設けることも考えられる。さらに制御装置１３０には、他の不図示の機能グループが設けられている。
【００１７】
本装置は以下のように動作する。調節装置１１５には通常、コントロールロッド位置に相当する信号を出力する位置フィードバック手段が設けられている。アクセルペダル位置センサ１３５も同様なセンサから構成される。最も簡単な実施例では、センサは、その位置に従って所定の電圧降下を発生させる所定の抵抗値を有する回転ポテンショメータから構成される。この電圧が制御装置へ供給されて、制御装置により評価される。
【００１８】
安全装置１４０は、入力信号に基づいて種々の妥当性検査（合理性検査）を実施する。更に安全装置は、回転数センサ１２５および／またはニードル移動センサ１２７ないし他のセンサからの信号も評価する。
【００１９】
同様な信号が出力制御装置１４５へも供給される。これらの信号に基づいて出力制御装置は特に調節装置１１５へ供給する信号を計算する。通常は、出力制御装置１４５は調節装置１１５を特に回転数およびアクセルペダル位置など種々の運転パラメータに従って設定位置に調節するように構成されている。そのために出力制御装置は種々の運転パラメータに従って調節装置の位置に関する目標値を設定する。出力制御装置はこの目標値を調節装置の位置に対して測定された実際値と比較する。この実際値はすでに説明した位置フィードバック手段によって得られる。
【００２０】
安全装置１４０が妥当でない状態を検出した場合には、対応する非常運転処置が導入される。例えば安全装置は対応する信号を出力制御装置１４５へ供給する。この信号が発生すると、出力制御装置１４５は内燃機関の出力を減少させる。さらに、安全装置は、停止装置（１２０）を対応して駆動することによって、内燃機関の緊急停止を行なうことができる。非常運転処置として、内燃機関の出力を減少させるかないしは内燃機関の閉ループ制御から開ループ制御へ移行させることも行なわれる。複数のコンピュータを有するシステムにおいては、第２のコンピュータへの切り換えが行われる。
【００２１】
特に調節装置１１５およびアクセルペダル位置センサ１３５の位置フィードバック時、フィードバックされた信号がもはや正確には調節装置ないしアクセルペダルの実際の位置に対応していない場合が発生する。この種のずれないし狂いは特に、時間の経過に従ってポテンショメータの抵抗が変化することによって発生する。この種のずれの結果、安全装置が非妥当性を検出して、場合によっては必要ではないにもかかわらず、内燃機関の停止ないしは非常運転処置が導入されてしまう場合がある。
【００２２】
この種の望ましくない非常停止ないしは非常運転処置を回避するために、本発明によれば、図２にフローチャートとして図示されたような処理が行なわれる。第１のステップ２００において種々の条件と妥当性検査が行われる。待機時間ＴＡＢＷ内に、アクセルペダル位置、出力を定める調節装置の位置および／または回転数を示す信号が予測される値をとらない場合に、非妥当性が識別ないし検出される。
【００２３】
従って安全装置は、例えば制御偏差が残存するかを検査する。調節装置の位置に対する目標値と実際値の差が所定の待機時間ＴＡＢＷの間所定の値より大きくなるときに、このような制御偏差が残存する。
【００２４】
所定の信号が設定値を下回り、あるいは上回るかどうかを調べる他の条件を設けることができる。妥当性検査として、調節装置１１５のセンサ信号および／またはアクセルペダル位置センサ１３５の信号をその所定位置を示すスイッチ、例えばアイドリングスイッチのスイッチ位置と比較するようにすることができる。
【００２５】
通常はこの妥当性検査は減速運転（エンジンブレーキ）において行われる。減速運転においてかなり回転数が上昇するかあるいは噴射が行われ、かつ同時に非妥当性が存在する場合には、安全上重大な故障状態が考えられる。回転数上昇がなくかつ／または噴射がない場合には、非妥当性が検出されても重大でない故障状態と推定され、非常運転処置は不要とされる。回転数が一定ないしは減少しかつ／または噴射がないことが減速運転の条件と見なされる。非常運転処置は、非妥当性が検出され、同時に減速運転条件が存在しない場合にのみ実施される。
【００２６】
これらの提示した条件は、諸々の条件と非妥当性検査の僅かの選択例でしかない。非妥当な状態が検出された場合には、故障ビットＦがセットされる。判断ステップ２１０において、故障ビットＦがセットされているかどうか、ないしは故障信号、従って非妥当性が存在するかどうかが調べられる。故障状態が存在しない場合には、ステップ２００へ戻る。
【００２７】
それに対して故障信号Ｆ、従って非妥当性が存在することが検出された場合には、ステップ２１５において回転数が上昇しているかどうかが調べられる。そのために回転数信号が微分される。あるいはまた、安全装置によって実際の回転数信号が先行する回転数信号より大きいかどうか、ないしは２つの回転数パルス間の時間間隔が減少したかどうかを調べるようにすることもできる。
【００２８】
次の判断ステップ２２０は回転数信号が上昇するかどうかを調べる。この判断ステップでは例えば、微分された回転数ｄＮ／ｄｔがゼロより大きいかどうかが調べられる。回転数Ｎが上昇した場合には、判断ステップ２２５で回転数上昇が待機時間ＴＡＢＷ以来続いているかを調べる。そうである場合には、ステップ２３０において対応する非常運転処置が導入される。そうでない場合にはステップ２１５において改めて回転数が微分される。非常運転処置としては、例えばいわゆる電磁停止装置（ＥＬＡＢ）を駆動して、それによって内燃機関への燃料供給を中断することが行なわれる。対応する非常運転処置および／または内燃機関の停止は、回転数が上昇する場合にのみ行われる。
【００２９】
好ましい実施例においては、微分された回転数信号をゼロより大きい所定の値と比較することが行なわれる。それによって、かなり回転数が上昇した場合にのみ内燃機関の停止が行われることが保証される。
【００３０】
判断ステップ２２０で、回転数が下降し、あるいは一定であることが検出された場合には、ステップ２００へ戻る。非常運転処置の導入および／または内燃機関の停止はこの場合には行われない。回転数が上昇する場合にだけ安全上重大な故障であることが識別される。
【００３１】
本発明によれば、内燃機関の停止は、ステップ２１０において第１の条件に基づいて非妥当性が検出され、かつ同時に回転数が上昇する場合にだけ行われる。
【００３２】
特に好ましい実施例においては、ステップ２４０が設けられ、そこでステップ２３０の遮断ないし停止に到ることのなかった非妥当性が制御装置に格納される。その後保守のときにこの種の非妥当性を簡単に検出して除去することができる。さらに、運転者に非妥当性を伝達し、かつ／または手入れを行わせないしは修理工場を訪れるべきことを要請するようにしてもよい。
【００３３】
本発明によれば、非妥当性の状態が区別される。即ち、内燃機関の停止などの非常運転処置が必要とされる非妥当な状態と、非常運転処置が必要とされない非妥当な状態とが区別される。
【００３４】
燃料量を調節する調節装置が引っかかっている場合、出力段の破損および／または燃料量の設定が大きくなり過ぎた場合には、対応する非常運転処置、例えば内燃機関の停止を行わなければならない。この種の停止は好ましくは、内燃機関への燃料供給を中止するＥＬＡＢによって行うことができる。アクセルペダル位置センサおよび／または位置フィードバック手段のポテンショメータの狂いによって同様に非妥当な状態になる場合がある。しかしこの場合には非常運転処置の導入は不要である。
【００３５】
回転数上昇があるかどうかの検査の代わりに、図３にフローチャートとして示すように処理することも可能である。ステップ２００における妥当性検査は、好ましくは減速運転において行われる。通常は減速運転においては噴射は行われない。ただ安全上重大な故障が存在する場合にのみ、この種の噴射が発生する。
【００３６】
ニードル移動センサ１２７を用いて通常噴射ないしは噴射の正確な時点が検出される。本発明方法においては、噴射が発生したかどうかだけが調べられる。発生しない場合には、重大な故障は存在しておらず、非常運転処置は不要である。それに対して噴射信号が存在する場合には、安全上重大な故障が考えられ、対応する処置が要求される。
【００３７】
その場合に、以下のような処理が行われる。第１の判断ステップ３００において、ニードル移動センサ１２７が正常に動作しているかどうかが調べられる。そうである場合、減速運転のときにステップ３０５においてカウンタＺ＝０にセットされる。ニードル移動センサ１２７に欠陥がある場合には、ステップ３１０においてカウンタＺが最大値ＭＡＸにセットされる。次に妥当性検査２００が図２に示すのと同様に行われる。
【００３８】
図２に示すのと同様に判断ステップ２１０によって故障信号があり、ないしは故障フラグＦがセットされていることが検出された場合には、ステップ３１５においてカウンタＺがニードル移動センサ１２７の各信号ＮＢＦ毎に１だけ増分される。判断ステップ３２０において、待機時間ＴＡＢＷがすでに経過しているかどうかが調べられる。まだ経過していない場合には、ニードル移動センサ１２７の信号ＮＢＦが発生していれば、ステップ３１５においてカウンタＺがさらに増分される。待機時間の経過後に検査３２５が行われる。この検査３２５では、カウンタＺがしきい値Ａを越えているかどうかが調べられる。
【００３９】
なお、値Ａに関しては次の関係が成立する。
【００４０】
Ａ＝ＴＡＢＷ／ＴＮＢＦ
時間ＴＮＢＦはニードル移動センサ１２７の出力信号の周期長さに相当する。
【００４１】
数Ａは、妥当性検査が行われる最低回転数時に通常運転において待機時間ＴＡＢＷ内に検出されるニードル移動センサの信号ＮＢＦの数に相当する。カウンタ値がしきい値Ａより大きい場合には、ステップ２３０において非常運転処置がとられる。カウンタ値Ｚがしきい値Ａを越えない場合には、図２に示す場合と同様にステップ２４０ないしはステップ３００に続く。
【００４２】
本発明によれば、待機時間ＴＡＢＷ内に噴射が行われるかが調べられる。そうである場合には、安全上重大な故障が存在する。この時間内に噴射が発生しない場合には、安全上重大な故障は存在しない。この方法によって、故障時停止までの反応時間がこの検査に基づいて長くならないことが保証される。待機時間ＴＡＢＷは好ましくは、妥当性検査が行われる時間に相当する。
【００４３】
数Ａに関するイベント（事象）の検査は回転数に無関係であって、時間の検査に比較して、高回転数時の停止判断基準が厳しくなることがなく、それによって安全上重大な故障の場合により確実な停止が可能になる。
【００４４】
図４には種々の信号が時間に関して記載されている。図４（ａ）には安全上重大な故障があって、対応した非常運転処置をとることになる場合の状況が図示されている。図４（ｂ）には安全上重大ではなく、非常運転処置がとられない場合の状況が図示されている。
【００４５】
時点０で減速運転において妥当性検査が開始される。判断ブロック２１０によって非妥当性が検出され、それは故障信号Ｆが値１をとることを意味している。妥当性検査は減速運転において行われるので、カウンタＺはゼロにセットされる。エンジンの２回転毎にニードル移動センサの信号ＮＢＦが発生する。回転数センサ１２５はエンジンの１回転毎にＺ個のパルスＮを出力する。
【００４６】
ニードル移動センサ１２７の信号ＮＢＦが発生する毎にカウンタが１だけ増分される。待機時間ＴＡＢＷの経過後にカウンタは値２を有する。これはニードル移動センサによって噴射が検出され、従って安全上重大な状態が存在することを意味する。従って待機時間ＴＡＢＷの経過後に対応する非常運転処置が導入される。例えばＥＬＡＢの駆動信号がゼロにリセットされる。それによってＥＬＡＢが閉鎖し、燃料供給が中断される。ＥＬＡＢを駆動する代わりに対応する他の非常運転処置をとることも可能である。
【００４７】
図４（ｂ）に示す状況においては、時点０で噴射量ＱＫがゼロにされる。同時に信号路に非妥当性が検出され、それによって故障信号Ｆが１にセットされる。ニードル移動センサのパルスはもはや発生しない。パルスがないことが点線で図示されている。
【００４８】
回転数センサのパルスはさらに発生する。回転数センサの２＊Ｚ個のパルスの後にニードル移動センサの信号が発生しないので、減速運転であると識別される。この時点Ｔ１で減速運転信号Ｓが値１をとり、このことは現在減速運転であることを示している。同時にカウンタＺがゼロにリセットされる。待機時間ＴＡＢＷの間にニードル移動センサの信号ＮＢＦは発生しないので、待機時間ＴＡＢＷの経過後にＥＬＡＢは駆動されることはない。ＥＬＡＢの駆動信号は１のままである。この場合には安全上重大な故障は存在しない。
【００４９】
好ましくは回転数の上昇あるいは噴射の有無という２つの条件のうち一方のみが調べられる。しかし、２つの条件を調べて、一方が満たされている場合に非常運転に切り換えてもよい。しかし、回転数が上昇し同時に噴射が検出された場合にのみ非常運転処置を導入するようにすることもできる。
【００５０】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、望ましくない非常運転処置の導入ないし望ましくない内燃機関の停止を回避することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明方法を説明するフローチャート図である。
【図３】本発明方法を説明するフローチャート図である。
【図４】種々の信号を時間に関して記載したタイミングチャート図である。
【符号の説明】
１００  内燃機関
１０５  噴射弁
１１０  燃料ポンプ
１１５  調節装置
１２０  ＥＬＡＢ（遮断装置）
１２５  回転数センサ
１２７  ニードル移動センサ
１３０  制御装置
１３５  アクセルペダル位置センサ
１４０  安全装置
１４５  出力制御装置
【図１】
0003665356.tif 000002
【図２】
0003665356.tif 000003
【図３】
0003665356.tif 000004
【図４】
0003665356.tif 000005