(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
調節装置の位置に関する少なくとも２つの位置情報を形成する測定装置と、
エンジンの負荷の大きさを表す量で、調節装置の位置と直接関連しない量を検出する少なくとも一つの測定装置と、
少なくとも前記位置情報の一つに基づいて制御機能を実行する手段とを備えた内燃機関を制御する装置において、
欠陥を識別するために、前記少なくとも２つの位置情報と、検出されたエンジンの負荷の大きさを表す量とが互いに妥当性があるかが検査され、一つの位置情報、他の位置情報、並びにエンジンの負荷の大きさを表す量のうち一つが、他の２つから許容できない程度にずれているときには、欠陥が識別されることを特徴とする内燃機関を制御する装置。
【請求項２】
２つの位置情報が互いに妥当性があるときには、これらの位置情報に基づいて制御機能が実行されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
一つないし複数の位置情報に妥当性がない場合には、負荷の大きさを表す量の目標値が運転者の要求に従って形成され、この目標値が負荷の大きさを表す量と関係付けられ、この目標値と実際値に基づき実際値が目標値にフィードバック制御されるように調節装置が駆動されることを特徴とする請求項１又は２に記載の装置。
【請求項４】
前記調節装置がステッピングモータにより駆動され、位置情報がステップカウンタから形成されることを特徴とする請求項１から３までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項５】
ステップカウンタ値が負荷の大きさを表す値と妥当性がない場合には、ステップカウンタが調節装置の選択された少なくとも一つの位置においてこの位置に対応する値に設定されることを特徴とする請求項４に記載の装置。
【請求項６】
負荷の大きさを表す量が、空気質量流量、吸入された空気体積流量、吸気管圧力、あるいは負荷信号、即ち基本噴射時間それ自体であることを特徴とする請求項１から５までのいずれか１項に記載の装置。
【請求項７】
回転数を用いて位置情報をエンジン負荷の大きさに変換することにより、あるいはエンジン回転数を用いてエンジン負荷の大きさを表す量を位置の値に変換することにより妥当性検査が行なわれ、続いてこれらの値が所定の許容範囲にあるかの検査が行なわ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項に記載の装置。
【請求項８】
前記調節装置は内燃機関の絞り弁であることを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、内燃機関を制御する装置、更に詳細には、調節装置を制御するための電気的に操作可能な少なくとも一つのアクチュエータを備え、その場合前記調節装置は運転者によって操作可能な操作部材の位置に従って制御され、更に調節装置の位置を検出する少なくとも一つの測定装置と、エンジンの負荷の大きさを表す量で、調節装置の位置と間接的に関連する量を検出する少なくとも一つの測定装置とを備えた内燃機関を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近代の内燃機関の制御装置では、内燃機関ないし車両の運転パラメータを検出する種々の測定装置が利用されており、その測定信号が内燃機関を制御する基礎となっている。これらの測定装置の領域での誤動作により内燃機関に不本意な運転状態がもたらされるので、測定装置が機能できるかを監視しなければならない。運転者によって操作される操作部材（アクセルペダル）用並びに場合により出力アクチュエータ用の位置センサからの測定信号に基づき内燃機関の出力、従って車両の速度が制御される電子エンジン出力制御システム（電子アクセルペダルシステム）ではそのような監視が特別な意味を持つ。従って、従来ではそのような位置センサを監視する種々の手段が提案されている。例えば、非公開のドイツ特許出願ＤＥーＰ４１３３５７１．６から出力用アクチュエータに関連して３つの位置センサを設けることが知られており、これらの測定信号に妥当性があるかが互いに検査され、欠陥時には３つから２つの選択に従った測定装置の一つが用いられ、機能できる残りの２つの測定装置に基づき内燃機関の制御が行なわれる。しかし、このような構成は、実際的にはそのコストに関して余り満足の行くものではない。
【０００３】
また、ＪＰーＯＳ（特開昭）６１ー５８９４５の「要約（Abstract）」から、内燃機関のエアフローメータの測定信号と絞り弁位置の測定信号に基づきエアフローメータの異常を検出し、欠陥時には非常運転の処置を取ることが知られている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、内燃機関の位置センサの監視を簡単な方法で行なうことができる構成を提供することである。その場合、欠陥時には適当な非常運転を行なうことが望ましい。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、この課題を解決するために、
調節装置の位置に関する少なくとも２つの位置情報を形成する測定装置と、
エンジンの負荷の大きさを表す量で、調節装置の位置と直接関連しない量を検出する少なくとも一つの測定装置と、
少なくとも前記位置情報の一つに基づいて制御機能を実行する手段とを備えた内燃機関を制御する装置において、
欠陥を識別するために、前記少なくとも２つの位置情報と、検出されたエンジンの負荷の大きさを表す量とが互いに妥当性があるかが検査され、一つの位置情報、他の位置情報、並びにエンジンの負荷の大きさを表す量のうち一つが、他の２つから許容できない程度にずれているときには、欠陥が識別される構成を採用した。
【０００７】
【作用】
このような構成では、２つの位置情報に基づく２つの信号値と、この位置情報とは独立してエンジン負荷の大きさを表す少なくとも一つの信号値が形成され、これらの３つの信号値のうち一つが、他の２つと許容できない程度にずれているときには、欠陥が識別される。その場合、通常２つの信号値は欠陥のないものとなっており、それを基に内燃機関の制御を行なうことができる。
【０００８】
内燃機関の出力を定める部材が運転者の要求に従って調節される電子エンジン出力制御システムでは、この欠陥時並びにそのようなシステムにおいて一つの位置情報に基づいて単に一つの信号値とこの位置情報とは独立にエンジン負荷の大きさを表す信号値を形成して欠陥検査を行なう場合に対しては、本発明の他の構成が用いられ、この両信号値が互いに許容できない程度にずれているときには、欠陥が識別される。
【０００９】
本発明の他の構成は、この欠陥時ないし信頼性のある位置情報が得られないときには、電子エンジン出力制御システムの非常運転が導入され、運転者の要求が一つあるいは複数の位置情報とは独立に（無関係に）エンジン負荷の大きさを表す量の目標値を形成し、この量を表す信号値が閉ループ制御に従って所定の目標値に調節される。
【００１０】
位置測定装置の欠陥を監視する本発明の構成により少なくとも一つの位置情報に基づいて欠陥監視が可能になる。
【００１１】
特に２つの位置情報に基づく３つから２つの選択が好ましい。その場合、第３の位置センサが省略され、欠陥時には残っている機能できる２つの値に基づき内燃機関の制御が続行される。
【００１２】
本発明の構成では電子エンジン出力制御において、第３の位置センサを省略することによりあるいは単に一つの位置センサないし位置情報を利用することにより運転の安全性が無制限に保証され、かつ同時にコストが減少して使用性が確保される、という利点が得られる。
【００１３】
特に本発明の構成により、機能している位置センサがなくても電子エンジン出力制御装置の重要な機能範囲で非常走行を行なう可能性が得られる。
【００１４】
出力されたステップを計数することにより位置情報が得られるステッピングモータを用いた場合に特別な利点が得られるので、安全性を監視するためにあるいは出力用アクチュエータに関連した閉ループ制御のために単に一つの位置センサを設けるだけで済む。
【００１５】
本発明の構成により可能になる３つからの２つの選択により比較信号間に妥当性がないときには、欠陥時機能の制限なしに非常走行運転が実行できる。本発明の構成は、他の２つの値に基づいて同期化できるステップカウンタ値に妥当性がない場合に特に意味がある。
【００１６】
特に、エンジン制御システムにともかく存在する、空気体積流量測定器、空気質量流量測定器あるは吸気管圧力センサあるいは基本噴射信号（負荷信号）ｔｉ自体のような一つあるいは複数の位置情報とは独立したエンジン負荷を検出する負荷検出装置の信号値を利用するのが好ましい。
【００１７】
他の利点は、以下に述べる実施例の説明並びに従属請求項から明らかになる。
【００１８】
【実施例】
以下に図面に示す実施例に基づき本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１９】
図１には、絞り弁１４並びに負荷を検出する測定装置１６が配置された吸気系１２を有する車両の駆動ユニット（内燃機関等）１０が図示されている。更に制御ユニット１８が設けられ、この制御ユニットは、好ましい実施例では、機械的な結合部２４を介して絞り弁１４と結合された電気サーボモータ（アクチュエータ）２２を第１の出力線２０を介して作動させる。好ましい実施例では、更に図１で点線で図示したように燃料計量と点火時点の調節を制御する他の出力線２６および２８が設けられる。
【００２０】
制御ユニット１８は以下の入力線を有する。第１の入力線３０は制御ユニット１８を負荷を検出する測定装置１６と接続する。更に、絞り弁１４ないし機械的な結合部２４に配置され絞り弁の位置を検出する測定装置３２が設けられる。制御ユニット１８の第２の入力線３４により制御ユニットは測定装置３２と接続される。好ましい実施例では、測定装置３２は絞り弁１４の位置を表す２つの信号値を発生するダブル位置センサである。このため、制御ユニット１８を測定装置３２と接続する制御ユニットの他の入力線３６が図１において点線で図示されている。更に、駆動ユニット１０ないし車両の他の運転パラメータを検出する測定装置４２から４４を制御ユニット１８と接続する入力線３８から４０が設けられる。
【００２１】
好ましい実施例では、図１に示したシステムは、少なくとも燃料噴射と絞り弁位置が電子的に制御されるエンジン制御システムである。その場合一般的に知られているように、測定装置１６により検出される負荷を表す量並びに測定装置４２から４４により検出されるエンジン回転数に基づき基本噴射信号Ｔl（負荷信号）が形成され、それに基づき例えば、排ガス組成、海抜高度等に関する種々の補正値を考慮して計量すべき燃料量が求められ、少なくとも一つの噴射弁が駆動される。
【００２２】
更に、運転者により操作可能で測定装置４２から４４により検出される操作部材（例えば、アクセルペダル）の位置に基づき絞り弁１４の位置の目標値が求められる。その場合、好ましい実施例では、エンジン温度、バッテリ電圧、エンジン回転数、車速、トラクションコントロール操作信号等の他の運転パラメータが形成される。これらの運転パラメータは、アイドル運転、始動、トラクションコントロール等本来の走行運転以外の運転状態において意味を持つ。出力線２０を介して出力される駆動信号は、この目標値に基づき場合により絞り弁の位置を表す測定信号の一つを考慮して制御ユニット１８において形成される。その場合、絞り弁１４は設定された目標位置に調節されるように作動される。
【００２３】
その場合、サーボモータ２２は直流モータとすることができるが、好ましい実施例では、サーボモータ２２はステッピングモータである。その場合には、出力されるピッチ（増分）を検出するステップカウンタにより絞り弁１４に関する第１の位置情報が得られるので、好ましい実施例では、測定装置３２が省略されるかあるいは好ましい他の実施例では測定装置３２は、単に第２の位置情報を発生する位置センサを有するだけである。
【００２４】
測定装置１６は、それぞれの実施例に従い空気体積流量センサ、空気質量流量センサ、あるいは吸気管圧力センサである。
【００２５】
更に、以下に示す本発明の構成は、好ましくは絞り弁を電気的に作動しないエンジン制御システムにも応用することができる。このようなシステムでは、絞り弁位置はアイドリングの識別、部分負荷領域での負荷検出、あるいは運転者の加速要求を検出して加速増量を行なうために使用される。
【００２６】
絞り弁の位置検出を検査する本発明の構成が以下に図２から図４に図示されている。
【００２７】
図２には、単に測定装置３２から一つの位置情報が得られるだけの実施例の測定装置３２を監視する例が示されている。ステッピングモータでは測定装置３２は、ステップカウンタと考えられる。図２に示した方法は、測定装置１６が正しく動作しているときにのみ導入される。測定装置１６の機能検査は公知の方法で実施される。
【００２８】
図２に図示したプログラム部の開始後第１のステップ１００において測定装置３２の測定値（ＤＫ）、エンジン回転数ｎ並びに負荷測定装置１６の測定値（空気体積量ＱL、吸気管圧力ｐ、空気質量ｍL、あるいは空気体積量ないし質量と回転数の商から形成される基本噴射量ｔｉ）が読み込まれる。以下の好ましい実施例の説明では、エンジン負荷の大きさを表す量として空気質量が用いられるが、他の可能な応用できる測定信号を除外するものではない。
【００２９】
次のステップ１０２では、測定装置３２の測定値と回転数に基づき吸気空気質量の目標値がマップ値から求められ、次の判断ステップ１０４において求めた空気質量流量の目標値と測定装置１６により検出されたその実際値の差の値が所定の許容範囲にあるかが検査される。この差の絶対値が所定値Ａより小さい場合には、ステップ１０６において通常運転、即ち測定装置３２に欠陥のない運転が検出され、一方逆の場合にはステップ１０８に従い測定装置３２の欠陥状態が識別され、非常走行が開始される。ステップ１０６と１０８の後プログラム部が終了し所定の時点で再び繰り返される。
【００３０】
駆動源としてステッピングモータを用いる場合には、妥当性がないとき負荷検出装置が正しく動作するとしてステップカウンタを新たに同期化することにより非常走行運転を回避することができる。そのために、ステップ１０８において絞り弁が所定の点、例えば調節領域の終端位置あるいは他の特別な点（例えばアクチュエータ、即ちサーボモータのトルク反転点）に移動され、ステップカウンタが関連する値にセットされる。その場合、負荷測定量による監視は安全要件を満たすために用いられる。
【００３１】
他の実施例では、空気質量値との比較に代え位置測定値の比較が行なわれる。その場合には、検出された空気質量流量値と回転数に基づき絞り弁の位置目標値が求められ、この目標値と測定装置３２により検出された実際値の偏差が所定の許容範囲にあるかが検査される。
【００３２】
絞り弁を電気的に作動させるエンジン制御システムの好ましい実施例では、ステップ１０８において図４に示した非常走行が行なわれる。
【００３３】
図４に示したプログラム部の開始後最初のステップ２００において車速、エンジン回転数、バッテリ電圧、トラクションコントロール（ＡＳＲ）操作信号等の他の運転パラメータの他にアクセルペダル位置βおよび測定装置１６により検出された測定値が読み込まれる。続くステップ２０２においてアクセルペダル位置と場合により他の運転パラメータに基づきマップから空気質量流量の目標値が求められる。ステップ２０４において、空気質量流量の求められた目標値と測定装置１６により検出されたその実際値から差Δが形成され、続いてステップ２０６において例えばＰＩＤ動作特性を備えた所定の閉ループ制御式により制御偏差Δに基づき出力信号が求められる。ステップ２０８において計算された出力信号値が線２０を介してサーボモータ２２に出力される。
【００３４】
従って、上記の非常走行は、測定装置３２の機能が正しい場合行なわれる絞り弁１４の位置の開ないし閉ループ制御の代りに絞り弁１４により調節される空気質量流量値の閉ループ制御を示している。他の好ましい実施例では非常走行は、空気体積流量、吸気管圧力あるいは負荷信号自体に基づき上述した閉ループ制御回路により行なうこともできる。
【００３５】
図３には、絞り弁１４に関する２つの位置情報が得られる好ましい実施例の測定装置３２の監視が図示されている。これらの位置情報は図１に示したように２つの位置センサから得られるか、あるいは一つの位置センサと、駆動源としてステッピングモータを利用した場合の出力ステップ数を計数するステップカウンタから得られる。
【００３６】
第１のステップ３００では以下の検査に用いられる変数が読み込まれる。これらは、測定装置３２からの第１の位置情報（ＤＫ１）、測定装置３２あるいはステップカウンタから得られる第２の位置情報（ＤＫ２）、エンジン回転数ｎ並びに測定装置１６により検出される内燃機関の負荷を表す測定値である。
【００３７】
続く判断ステップ３０２において、測定装置１６が正しく動作しているかが検査される。そうでない場合には、ステップ３０４で非常走行が実施されプログラム部が終了する。この場合には測定装置３２の監視は行なわれない。
【００３８】
それに対して、測定装置１６が機能できる場合には、ステップ３０６において両位置情報ＤＫ１、ＤＫ２の差の絶対値が所定の許容範囲にあるかが検査される。両測定値の差の絶対値が所定のしきい値Ａより小さい場合には、ステップ３０９において測定装置３２が機能できると判断される。ステップ３０６での差の絶対値が所定の値Ａを超えている場合には、続くステップ３０８において第１の位置情報ＤＫ１と回転数に従ってマップ値に基づき負荷値の第１の目標値と、第２の位置情報ＤＫ２とエンジン回転数に従って第２のマップ値に基づき負荷値の第２の目標値が求められる。
【００３９】
続くステップ３１０において、負荷に関する第１の目標値と測定装置１６により求められたエンジンの負荷の実際値間の差の絶対値が求められる。この差の絶対値が所定値Ｂ以下の場合には、ステップ３１２において位置情報ＤＫ２に欠陥があると判断される。差が所定のしきい値Ｂを超えている場合には、次のステップ３１４において第２の負荷目標値と検出された実際値間の差が形成される。この差の絶対値が所定のしきい値Ｃ以下の場合には、ステップ３１６において位置情報ＤＫ１に欠陥があると判断される。逆の場合には、ステップ３１８において信頼性のある位置情報が得られずシステムの欠陥が判別される。
【００４０】
ステップ３０９、３１２、３１６および３１８の後の判断ステップ３２０において、上述した監視の結果としてステップ３０９の正常な状態が得られたかが調べられる。そうである場合には、ステップ３２２において第１および／又は第２の位置情報に基づき絞り弁の制御が行なわれ、その後プログラム部が終了する。上述した監視の結果がステップ３０９で判別された正常な状態でない場合には、ステップ３２０に続くステップ３２４においてステップ３１６の結果が第１の位置情報に欠陥があるものであったかが調べられる。そうである場合には、ステップ３２６において第２の位置情報に基づき絞り弁の制御が行なわれる。逆の場合には、判断ステップ３２８においてステップ３１２の結果が第２の位置情報の欠陥であったかが検査される。そうである場合には、ステップ３３０において第１の位置情報に基づいて絞り弁の制御が行なわれるか、あるいは第２の位置情報がステップカウンタからの場合には、ステップカウンタが第１の位置情報により与えられる値にセットされ、ステップ３２２に従い正常な状態と同様に絞り弁の制御が行なわれる。
【００４１】
判断ステップ３２８の結果が「ノー」の場合、即ち、ステップ３１８に従いなんら信頼性のある位置情報が存在しない場合には、続くステップ３３２において負荷目標値と負荷実際値に基づく図４に説明した絞り弁の閉ループ制御による非常走行機能が行なわれる。ステップ３２２、３２６、３３０および３３２の後、プログラム部が終了し、所定の時間に繰り返される。
【００４２】
この場合も、機能検査は負荷値に基づく図示した方法の他に、他の好ましい実施例では位置の値に基づいても行なうことができる。
【００４３】
更に、監視と非常走行処置はそれぞれ実施例に従い一緒にあるいは分離して行なうこともできる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、調節装置に関する２つの位置情報と、それにエンジンの負荷を表す量の３つの情報を求め、２つの位置情報が負荷情報と互いに妥当性があるかが検査され、その一つが他の２つから許容できない程度にずれている場合には、欠陥であると識別しているので、広範囲の欠陥を検出できるとともに、２つの位置情報が負荷情報と互いにずれていないかどうかが検査されるので、調節装置の位置情報の信頼性を顕著に高めることができる、という優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が用いられるエンジン制御システムの概略構成を示すブロック図である。
【図２】負荷値との妥当性比較による個々の位置センサの監視を示したフローチャート図である。
【図３】２つの位置センサの互いのおよび負荷値との妥当性比較により位置センサの監視を行なう場合のフローチャート図である。
【図４】位置情報に欠陥がある場合電子エンジン出力制御システムの非常走行運転を実施する場合のフローチャート図である。
【符号の説明】
１０  内燃機関
１４  絞り弁
１６  負荷測定装置
１８  制御ユニット
２２  サーボモータ
３２  測定装置
【図１】
0003665351.tif 000002
【図２】
0003665351.tif 000003
【図３】
0003665351.tif 000004
【図４】
0003665351.tif 000005