CN113374591B - 发动机控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够缩短到开始监视发动机的输出为止的时间的发动机控制装置。一种发动机控制装置，其特征在于，所述发动机控制装置具有：监视单元，其在发动机的转速为阈值以上时，监视发动机的输出；以及控制单元，其基于所述监视单元的结果来控制所述发动机，所述监视单元具有：输出判定单元，其判定所述发动机的输出过度；以及变更单元，其根据发动机的暖机状态来变更所述阈值。

Description

发动机控制装置
技术领域
本发明涉及发动机控制装置。
背景技术
发动机控制装置构成为，对发动机的输出的目标值进行运算，并以使发动机的输出成为目标值的方式对节气门、吸入空气量、点火正时等进行控制，以能够实现驾驶员对车辆的要求。
另外，发动机控制装置为了防止因控制运算的异常等而导致发动机的输出相对于允许输出变得过大(异常转矩)、产生车辆的意外的加速，而具备监视单元(转矩监视器)。转矩监视器是检测异常转矩，进行发动机的输出的限制等，使发动机从异常状态转移到安全状态的系统。专利文献1公开了判定发动机转矩是否为相比目标转矩而过剩的状态从而适当地应对的技术。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-097347号公报
发明内容
发明所要解决的问题
另一方面，转矩监视器构成为在发动机的转速达到阈值以上的情况下开始监视，为了防止误检测，采用发动机的暖机完成前的高怠速转速以上的发动机转速作为阈值。然而，在暖机完成后，怠速转速变低，因此若将阈值设定为较高的发动机转速，则到监视开始为止需要较多的时间。
本发明的目的在于提供一种能够缩短到开始监视发动机的输出为止的时间的发动机控制装置。
用于解决问题的手段
根据本发明，提供一种发动机控制装置，其特征在于，
所述发动机控制装置具有：
监视单元，其在发动机的转速为阈值以上时，监视发动机的输出；以及
控制单元，其基于所述监视单元的结果来控制所述发动机，
所述监视单元具有：
输出判定单元，其判定所述发动机的输出过度；以及
变更单元，其根据发动机的暖机状态来变更所述阈值。
发明效果
根据本发明，能够缩短到开始监视发动机的输出为止的时间。
附图说明
图1是表示一个实施方式所涉及的发动机控制装置的结构的功能块图。
图2是一个实施方式所涉及的监视开始的阈值的变化例的图。
图3是一个实施方式所涉及的监视开始的阈值设定处理的流程图。
图4是一个实施方式所涉及的输出限制处理的流程图。
图5是说明阈值被固定的情况下的转矩监视部中的监视的开始的图。
图6是说明一个实施方式所涉及的阈值被变更的情况下的转矩监视部中的监视的开始的图。
附图标记说明
10：输出控制部；11：要求轴转矩计算部；12：辅助装置负荷转矩计算部；13：摩擦转矩计算部；14：目标转矩计算部；20：转矩监视部；21：允许轴转矩计算部；22：推定轴转矩计算部；23：监视决定部；24：限制器；25：异常转矩检测部；100发动机控制装置；201：加速踏板传感器；202：辅助装置类传感器(开关)；203：冷却水温传感器；204：发动机转速传感器；301：转矩实现部；302：节气门；303：燃料喷射阀；304：点火装置；305：发动机信息。
具体实施方式
以下，参照附图对实施方式进行详细说明。此外，以下的实施方式并非对权利要求书所涉及的发明进行限定，另外，在实施方式中说明的特征的组合未必全部都是发明所必须的。也可以对实施方式中说明的多个特征中的两个以上的特征任意地进行组合。另外，对相同或者同样的构成标注相同的附图标记，并省略重复的说明。
＜一个实施方式所涉及的发动机控制装置＞
发动机控制装置(ECU)包括处理部、RAM、ROM等存储部、以及对外部设备与处理部的信号的收发进行中转的接口部。处理部是以CPU为代表的处理器，执行存储于存储部的程序，控制发动机的驱动。在存储部中，除了处理部所执行的程序之外，还存储有各种数据。各种传感器的检测结果经由信号处理电路而提供给接口部，处理部基于所提供的检测结果，经由驱动电路控制每个气缸的燃料喷射阀及点火装置。另外，发动机控制装置也能够应用于包括发动机系统的混合动力系统。
图1是表示一个实施方式所涉及的发动机控制装置的构成的功能块图。发动机控制装置100与检测驾驶员的加速踏板的操作量的加速踏板传感器201、检测辅助装置类(空调、冷却风扇等)的负荷量的辅助装置类传感器(开关)202、检测发动机冷却水温的冷却水温传感器203、以及检测发动机的转速的发动机转速传感器204等传感器连接。
另外，虽未图示，但发动机控制装置100还与检测节气门302的开度的节气门开度传感器、检测发动机的吸入空气量流量的吸入空气量传感器、检测进气温的进气温传感器、检测进气压的进气压传感器、检测空燃比的空燃比传感器等连接。
发动机控制装置100包括控制发动机的输出控制部10和监视发动机的输出的转矩监视部20。发动机控制装置100在输出控制部10中，将基于来自传感器等的检测结果计算出的发动机的输出的目标转矩值提供给转矩实现部301，经由转矩实现部301，通过节气门302、燃料喷射阀303以及点火装置304，以成为目标转矩值的方式控制输出。另一方面，发动机控制装置100基于来自传感器等的检测结果，利用转矩监视部20检测发动机的输出过度，基于该结果，以调节节气门302的开度，从而降低发动机的输出转矩的方式进行控制。
(输出控制部)
输出控制部10具备：要求轴转矩计算部11，其计算驾驶员所要求的转矩；辅助装置负荷转矩计算部12，其计算与辅助装置类的负荷量相应的转矩；摩擦转矩计算部13，其计算发动机的摩擦转矩；以及目标转矩计算部14，其计算发动机的输出转矩的目标值。
要求轴转矩算出部11基于由加速踏板传感器201检测出的驾驶员的加速踏板的操作量、以及由发动机转速传感器204检测出的发动机转速等，计算驾驶员要求的转矩。辅助装置负荷转矩计算部12基于由辅助装置类传感器202检测出的辅助装置类的负荷量，计算与辅助装置类的负荷量对应的转矩。摩擦转矩计算部13基于由冷却水温传感器203检测出的水温等，计算发动机的摩擦转矩。
目标转矩计算部14基于由要求轴转矩计算部、辅助装置负荷转矩计算部以及摩擦转矩计算部计算出的转矩，计算发动机的输出转矩的目标值。将由目标转矩算出部14算出的发动机的输出转矩的目标转矩值的信号提供给转矩实现部301，控制节气门302的开度及点火装置304，并且控制燃料喷射阀303的燃料喷射时间，以使发动机的输出转矩与目标转矩一致。
(转矩监视部)
转矩监视部20具备允许轴转矩计算部21、推定轴转矩计算部22、限制器24、监视决定部23以及异常转矩检测部25，在发动机的转速为阈值以上时，监视发动机的输出。
允许轴转矩算出部21具备计算发动机所允许的轴转矩的控制电路。关于发动机所允许的轴转矩，能够对根据上述驾驶员的加速踏板的操作量以及发动机转速等计算出的要求轴转矩值加上规定的转矩值来计算允许转矩。相加的规定的转矩值是发动机对于发动机的轴转矩所能够允许的转矩量，是被检测为异常转矩的量的转矩值，被设定为与发动机等相适应的值。
推定轴转矩计算部22基于由吸入空气量传感器检测出的发动机的吸入空气量、摩擦转矩值以及点火正时等发动机信息305，计算推定轴转矩。推定轴转矩能够从根据吸入空气量以及点火正时推定出的发动机的输出转矩减去摩擦转矩值而计算。另外，摩擦转矩值能够经由限制器24提供。
监视决定部23在由发动机转速传感器204检测出的发动机转速为阈值以上时，将开始监视转矩的信号提供给异常转矩检测部25。阈值也可以考虑着根据发动机的故障的有无而变化的情况来进行设定。
本发明的实施方式所涉及的阈值根据发动机的暖机状态而变更。由此，发动机冷机时和暖机时的转矩监视的开始的时机变得适当，能够缩短到开始监视发动机的输出为止的时间。
暖机状态是指，在发动机运转时被代用为发动机的温度且由冷却水温传感器203检测出的冷却水温上升至规定的温度(例如90℃)为止的状态。在一个实施方式中，暖机状态能够区分为发动机起动初期的冷状态、发动机的暖机已完成的暖机完成状态、冷状态与暖机完成状态之间的半暖机状态。此外，暖机完成状态也包括暖机完成后的状态(冷却水温例如为90℃以上的状态)。
发动机起动初期的冷状态是指冷却水温例如小于40℃的状态。发动机的暖机已完成的暖机完成状态是指冷却水温成为例如90℃(表示发动机的暖机完成的温度)以上的状态。另外，发动机的半暖机状态是指例如40℃以上且小于90℃的状态。
监视决定部23不仅能够基于由冷却水温传感器203检测出的冷却水温，还能够基于由与冷却水温相关的摩擦转矩计算部13检测出的摩擦转矩值、发动机起动时间等来检测暖机状态。摩擦转矩在功能安全标准(ASIL)中被实现了功能安全的要件化，因此在一个实施方式中，监视决定部23基于摩擦转矩值来检测暖机状态。
限制器24获取由摩擦转矩计算部13计算出的摩擦转矩值，并将规定值以下的摩擦转矩值提供给推定轴转矩计算部22。限制器24在获取到的摩擦转矩值相比预先决定的上限值而过大的情况下，视为由摩擦转矩计算部13计算出的摩擦转矩值异常，不是将计算出的摩擦转矩值，而是将上限值作为摩擦转矩值提供给推定轴转矩计算部22。摩擦转矩值是从在推定轴转矩算出部22中推定出的发动机的输出转矩中减去的值，通过将该摩擦转矩值的上限设为限制，能够抑制摩擦转矩值的计算异常传播到推定轴转矩值。
如上所述，在一个实施方式中，监视决定部23基于摩擦转矩值来检测暖机状态，因此限制器24也将摩擦转矩值提供给监视决定部23。
异常转矩检测部25按照从监视决定部23获取的监视开始的信号，判定发动机的输出过度。异常转矩检测部25将由推定轴转矩计算部22计算出的转矩值与由允许轴转矩计算部21计算出的转矩值进行比较，在由推定轴转矩计算部22计算出的转矩值为由允许轴转矩计算部21计算出的转矩值以上时，检测为发动机输出过度。
当异常转矩检测部25检测出发动机输出过度时，发动机控制装置100以调节节气门302的开度，降低发动机的输出转矩的方式进行控制(实施异常时处置)。
接着，参照图2以及图3对一个实施方式所涉及的监视开始的阈值进行说明。图2是表示一个实施方式所涉及的监视开始的阈值的变化例的图，表示相对于发动机的冷却水温的上升(摩擦转矩的降低)的监视开始的阈值的变化。此外，也能够相对于从发动机起动起的时间的经过，而使监视开始的阈值变化。图3是一个实施方式所涉及的监视开始的阈值设定处理的流程图。
在图3所示的步骤S11中，由监视决定部23获取由摩擦转矩计算部13检测出的摩擦转矩值。处理转移到步骤S12，判定暖机状态。
在步骤S12中，判定摩擦转矩值是否较高、或者发动机起动后的发动机的冷却水温是否较低(判定是否为冷状态)。作为一个例子，判定摩擦转矩值是否为图2所示的T1以上。在摩擦转矩值为T1以上的情况下，处理转移到步骤S13，阈值被设定为Ne2(大致恒定)。这样，在摩擦转矩值较高的情况下，发动机怠速转速较高，因此为了防止异常转矩的误检测，监视开始的阈值(发动机转速)被设定为水温较低的情况下的发动机怠速转速Ne2(例如1500rpm)。
另一方面，在步骤S12中，在摩擦转矩值小于T1的情况下，转移至步骤S14，判定是否处于半暖机状态。作为一个例子，判定摩擦转矩值是否为图2所示的T2以上。在摩擦转矩值为T2以上的情况下，转移至步骤S15，运算阈值，将其结果设定为阈值。即，若暖机继续进行，摩擦转矩降低(发动机的冷却水温上升)，则发动机怠速转速降低，因此在摩擦转矩值T1至T2中，阈值被运算为逐渐降低。在图2中，在摩擦转矩值T1至T2中运算出的阈值以相对于摩擦转矩值成比例(相对于时间以及温度成反比例)的方式连续地(或者直线地)变化，但有时也非直线地变化。
另一方面，在步骤S14中，在摩擦转矩值小于T2的情况下，判定为是暖机完成状态，处理转移到步骤S16。在步骤S16中，阈值被设定为Ne1(大致固定)。这样，在摩擦转矩值较低的情况下，发动机怠速转速较低，因此监视开始的阈值(发动机转速)被设定为水温较高的情况下的发动机怠速转速Ne1(例如1000rpm)。然后，阈值设定处理返回到步骤S11。
如图2所示，通过可变地设定监视开始的阈值(发动机转速)，在发动机暖机完成前能够将冷态时(暖机中)较高的发动机转速设定为监视开始的阈值，另外，在发动机暖机完成后能够将较低的发动机转速设定为监视开始的阈值，因此在发动机的冷态时和暖机完成后，能够防止异常转矩的误检测，并且能够适当地设定监视发动机的转矩的监视开始的时机。
接着，对一个实施方式所涉及的监视的开始以及输出过度的判定进行说明。图4是一个实施方式所涉及的输出限制处理的流程图。
在步骤S21中，获取在图3所示的阈值设定处理中决定的阈值和由发动机转速传感器204检测出的发动机转速。处理转移到步骤S22，比较阈值和发动机转速。在发动机转速Ne小于阈值的情况下，处理返回步骤S21。
另一方面，在发动机转速Ne为阈值以上的情况下，处理转移到步骤S23。在步骤23中，在异常转矩检测部25中判定输出过度。将由推定轴转矩算出部22算出的转矩值与由允许轴转矩算出部21算出的转矩值进行比较，判定由推定轴转矩算出部22算出的转矩值是否为由允许轴转矩算出部21算出的转矩值以上。在判定为由推定轴转矩计算部22计算出的转矩值小于由允许轴转矩计算部21计算出的转矩值的情况下，处理返回步骤S21。
另一方面，在判定为由推定轴转矩计算部22计算出的转矩值为由允许轴转矩计算部21计算出的转矩值以上的情况下，处理转移到步骤S24。在步骤24中，发动机控制装置100调节节气门302的开度，实施使成为异常转矩的发动机的输出转矩降低的异常时处置。然后，阈值设定处理返回到步骤S21。
接着，参照图5以及图6对暖机完成状态下的监视的开始进行说明。图5是说明阈值被固定的情况下的转矩监视部中的监视的开始的图。阈值在摩擦转矩值较高的情况下，发动机怠速转速较高，因此为了防止异常转矩的误检测，阈值(发动机转速)被设定为水温较低的情况下的发动机怠速转速Ne2(例如1500rpm)。
图6是说明一个实施方式所涉及的阈值被变更的情况下的转矩监视部中的监视的开始的图。阈值是在图3所示的阈值设定处理中决定的处于暖机完成状态的情况下的阈值，是水温较高的情况下的发动机怠速转速Ne1(例如1000rpm)。图5及图6所示的曲线是暖机后的发动机状态下的发动机转速Ne，怠速转速Ne1为1000rpm以下。
在时间T0，发动机转速Ne开始上升，产生发动机的轴转矩的异常。但是，由于发动机转速小于阈值，因此不开始监视。另一方面，若发动机转速Ne继续上升，在时间T1达到监视开始的阈值，则在异常转矩检测部25中开始输出过度的判定。
当在时间T2判定为输出过度时，发动机控制装置100调节节气门302的开度，实施使成为异常转矩的发动机的输出转矩降低的异常时处置。由此，发动机转速Ne降低，成为怠速转速Ne1(1000rpm)以下。
在图6所示那样的一个实施方式所涉及的监视开始中，从产生转矩的异常(T0)到实施转矩的异常时处置(T1)为止的检测时间(T2～T0)比图5所示的检测时间(T2～T0)缩短，能够缩短从产生异常到发动机恢复稳定状态为止的总时间。
＜实施方式的总结＞
上述实施方式至少公开以下的发动机控制装置。
1.上述实施方式的发动机控制装置是发动机控制装置(100)，
所述发动机控制装置具有：
监视单元，其在发动机的转速为阈值以上时，监视发动机的输出；以及
控制单元，其基于所述监视单元的结果来控制所述发动机，
所述监视单元具有：
输出判定单元，其判定所述发动机的输出过度；以及
变更单元，其根据发动机的暖机状态来变更所述阈值。
根据该实施方式，能够防止异常转矩的误检测，并且能够缩短到开始监视发动机的输出为止的时间，能够缩短从发动机的产生异常到异常时处置为止的时间。
2.在上述实施方式中，
所述暖机状态具有所述发动机的起动初期的冷状态、所述发动机的暖机已完成的暖机完成状态、以及所述冷状态与所述暖机完成状态之间的半暖机状态，
所述冷状态的所述阈值大于所述暖机完成状态的所述阈值。
根据该实施方式，能够防止异常转矩的误检测，并且能够缩短到开始监视发动机的输出为止的时间，能够缩短从发动机的产生异常到异常时处置为止的时间。
3.在上述实施方式中，
所述冷状态以及所述暖机完成状态各自的所述阈值大致恒定。
根据该实施方式，能够适当地设定发动机的监视开始。
4.在上述实施方式中，
所述半暖机状态的所述阈值连续地变化。
根据该实施方式，能够适当地设定发动机的监视开始。
5.在上述实施方式中，
所述变更单元根据摩擦转矩的推定值来判定所述暖机状态。
根据该实施方式，能够适当地设定发动机的监视开始。
6.在上述实施方式中，
在所述输出判定单元中判定为输出过度的情况下，所述控制单元以降低所述输出的方式控制所述发动机。
根据该实施方式，能够缩短从发动机的产生异常到异常时处置为止的时间。
以上，对发明的实施方式进行了说明，但发明并不限定于上述的实施方式，能够在发明的主旨的范围内进行各种变形、变更。

Claims (5)

1.一种发动机控制装置，其特征在于，
所述发动机控制装置具有：
监视单元，其在发动机的转速为阈值以上时，开始监视发动机的输出；以及
控制单元，其基于所述监视单元的结果来控制所述发动机，
所述监视单元具有：
输出判定单元，其判定所述发动机的输出过度；以及
变更单元，其根据发动机的暖机状态来变更所述阈值，
所述暖机状态具有所述发动机的起动初期的冷状态、所述发动机的暖机已完成的暖机完成状态、以及所述冷状态与所述暖机完成状态之间的半暖机状态，
所述冷状态的所述阈值大于所述暖机完成状态的所述阈值。
2.根据权利要求1所述的发动机控制装置，其特征在于，所述冷状态以及所述暖机完成状态各自的所述阈值恒定。
3.根据权利要求1或2所述的发动机控制装置，其特征在于，所述半暖机状态的所述阈值连续地变化。
4.根据权利要求1或2所述的发动机控制装置，其特征在于，所述变更单元根据摩擦转矩的推定值来判定所述暖机状态。
5.根据权利要求1或2所述的发动机控制装置，其特征在于，在所述输出判定单元中判定为输出过度的情况下，所述控制单元以降低所述输出的方式控制所述发动机。
CN202110193255.4A 2020-02-25 2021-02-20 发动机控制装置 Active CN113374591B (zh)

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