DE102017114843A1

DE102017114843A1 - Ausfallsichere Einrichtung

Info

Publication number: DE102017114843A1
Application number: DE102017114843.4A
Authority: DE
Inventors: Yuichi Yanagihara; Chika Ozaki
Original assignee: Subaru Corp
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2016-08-05
Filing date: 2017-07-04
Publication date: 2018-02-08
Also published as: JP6742190B2; US10215102B2; JP2018021534A; CN107687373A; US20180038289A1; CN107687373B

Abstract

Eine ausfallsichere Einrichtung (110) eines Motors (10) weist ein Temperaturvorgabemodul (116), ein Drehmoment-Schätzmodul (118) und ein Drehmoment-Überwachungsmodul (120) auf. Das Temperaturvorgabemodul (116) gibt einen Wert eines vorbestimmten Temperaturparameters vor, der bei der Schätzung eines Erzeugungs-Drehmoments des Motors (10) verwendet wird. Das Drehmoment-Schätzmodul (118) schätzt das Erzeugungs-Drehmoment des Motors (10) unter Verwendung eines Vorgabewerts des vorbestimmten Temperaturparameters, der von dem Temperaturvorgabemodul (116) vorgegeben wird. Das Drehmoment-Überwachungsmodul (120) vermindert das Erzeugungs-Drehmoment des Motors (10), wenn das von dem Drehmoment-Schätzmodul (118) geschätzte Erzeugungs-Drehmoment um einen vorbestimmten Wert oder mehr größer ist als ein von einem Fahrer erwartetes Drehmoment.

Description

HINTERGRUND
1. Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine ausfallsichere Einrichtung bei einem Motor.
2. Einschlägiger Stand der Technik
Bei einem in einem Fahrzeug angebrachten Motor werden eine Luftansaugmenge, eine Kraftstoffeinspritzmenge, ein Zündzeitpunkt usw. gesteuert in Abhängigkeit von einem erwarteten Drehmoment, das auf der Basis eines Gaspedal-Betätigungsausmaßes eines Fahrers vorgegeben wird, sowie in Abhängigkeit von einem erwarteten Drehmoment, das auf der Basis einer Geschwindigkeitsregelung auf eine konstante Geschwindigkeit oder einer Abstandsregelung zwischen Fahrzeugen vorgegeben wird.
In den letzten Jahren verwenden nicht nur ein Kraftstoffeinspritzventil und eine Zündkerze, sondern auch eine Luftansaug-Drosselklappe zum Einstellen einer Luftansaugmenge eine elektronisch gesteuerte Drosselklappe. Das Kraftstoffeinspritzventil und die Luftansaug-Drosselklappe werden von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) betrieben und gesteuert.
Wenn das Öffnungsausmaß der elektronisch gesteuerten Luftansaug-Drosselklappe unkontrollierbar wird, kann die Sauerstoffmenge in dem Luft-Kraftstoff-Gemisch, das in den Zylinder des Motors eingeleitet wird, nicht mehr gesteuert werden. Somit besteht ein Problem dahingehend, dass entgegen der Intention des Fahrers eine plötzliche Beschleunigung stattfindet.
Wenn das Öffnungsausmaß der Luftansaug-Drosselklappe unkontrollierbar wird, aktiviert die elektronische Steuereinheit somit eine ausfallsichere Einrichtung zum Fixieren des Drosselklappen-Öffnungsausmaßes auf ein vorgegebenes Notbetrieb-Öffnungsausmaß. Das Notbetrieb-Öffnungsausmaß ist derart vorgegeben, dass ein Ausfallen des Motors verhindert ist und beispielsweise ein Fahrvorgang in einer Notsituation (Notbetrieb) möglich ist.
Beispielsweise offenbart die ungeprüfte japanische Patentanmeldungs-Veröffentlichung JP 2010-127 162 A eine ausfallsichere Einrichtung, die ein Drehmoment-Überwachungsmodul beinhaltet, das ein auf der Basis eines Gaspedal-Betätigungsausmaßes berechnetes, erwartetes Drehmoment sowie ein von dem Motor erzeugtes Drehmoment überwacht und eine Anomalie diagnostiziert, wenn das von dem Motor erzeugte Drehmoment um einen Anomalie-Bestimmungswert oder mehr größer ist als das erwartete Drehmoment, und die ferner ein Ausfallsicherheits-Modul aufweist, das einen Ausfallsicherheits-Vorgang zum Vermindern des Erzeugungs-Drehmoments des Motors zum Zeitpunkt der Erfüllung einer Bedingung ausführt, bei der z. B. ein Anomalie-Diagnoseresultat von dem Drehmoment-Überwachungsmodul empfangen wird.
Zum Schätzen des von dem Motor erzeugten Drehmoments werden beispielsweise Temperaturparameter verwendet, wie z. B. die Kühlwassertemperatur, die Öltemperatur oder die Ansauglufttemperatur des Motors, wobei diese auch zum Steuern der Antriebskraft des Motors verwendet werden. Diese Temperaturparameter werden auf der Basis von Eingangswerten von Temperatursensoren vorgegeben, jedoch muss eine Ausfallsicherheitsfunktion derart gewährleistet werden, dass diese auch dann nicht verloren geht, wenn die Temperaturparameter anomale Werte erreichen.
Wenn z. B. der Parameter der Kühlwassertemperatur des Motors niedriger wird als die tatsächliche Kühlwassertemperatur, erkennt die elektronische Steuereinheit fälschlicherweise, dass die Motorreibung (mechanischer Reibungsverlust) zunimmt, und sie erhöht das Luftansaug-Drosselklappen-Öffnungsausmaß zum Fortsetzen der Leerlaufrotation. Dadurch beschleunigt das Fahrzeug entgegen der Intention des Fahrers.
Wenn in diesem Fall der Parameter der Kühlwassertemperatur des Motors, der einen anomalen Wert anzeigt, auch bei der Schätzung des von dem Motor erzeugten Drehmoments bzw. des Erzeugungs-Drehmoments des Motors mittels der Ausfallsicherheitsfunktion verwendet wird, dann ist das geschätzte, von dem Motor erzeugte Drehmoment identisch mit dem erwarteten Drehmoment des Motors, und eine unbeabsichtigte Beschleunigung kann nicht verhindert werden. Infolgedessen ergibt sich das Problem, dass die Funktion der ausfallsicheren Einrichtung verloren geht.
KURZBESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
Es ist wünschenswert, eine neue und verbesserte ausfallsichere Einrichtung bei einem Motor zur Verfügung zu haben, die die Ausfallsicherheitsfunktion auch dann gewährleisten kann, wenn der Eingangswert des Temperaturparameters einen anomalen Wert anzeigt.
Gemäß einem Aspekt schafft die vorliegende Erfindung eine ausfallsichere Einrichtung bei einem Motor, wobei die ausfallsichere Einrichtung Folgendes aufweist:
ein Temperaturvorgabemodul, das zum Vorgeben eines Werts eines vorbestimmten Temperaturparameters ausgebildet ist, der bei einer Schätzung eines von dem Motor erzeugten Drehmoments bzw. Erzeugungs-Drehmoments des Motors verwendet wird;
ein Drehmoment-Schätzmodul, das zum Schätzen des Erzeugungs-Drehmoments des Motors unter Verwendung eines Vorgabewerts des vorbestimmten Temperaturparameters ausgebildet ist, der von dem Temperaturvorgabemodul vorgegeben wird; und
ein Drehmoment-Überwachungsmodul, das zum Vermindern des Erzeugungs-Drehmoments des Motors ausgebildet ist, wenn das von dem Drehmoment-Schätzmodul geschätzte Erzeugungs-Drehmoment um einen vorbestimmten Wert oder mehr größer ist als ein von einem Fahrer erwartetes Drehmoment.
Das Temperaturvorgabemodul behält einen aktuellen Vorgabewert des vorbestimmten Temperaturparameters bei, wenn die Differenz zwischen einem Eingangswert des vorbestimmten Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert einen vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert überschreitet, und aktualisiert den Vorgabewert mit dem Eingangswert des vorbestimmten Temperaturparameters, wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert des vorbestimmten Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert nicht überschreitet.
Wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert des vorbestimmten Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert überschreitet, kann das Temperaturvorgabemodul den aktuellen Vorgabewert des vorbestimmten Temperaturparameters beibehalten und den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert zur Verwendung in einem nachfolgenden Vergleich erhöhen.
Das Temperaturvorgabemodul kann den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert (α) auf der Basis der nachfolgenden Gleichung (1) vorgeben. α = α₀ × (N + 1) (1) wobei

α: Änderungsbetrag-Begrenzungswert;
α₀: Standard-Begrenzungswert; und
N: Anzahl von aufeinanderfolgenden Malen, die der Änderungsbetrag-Begrenzungswert überschritten wird.

Wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert des vorbestimmten Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert einmal überschreitet und dann innerhalb einer vorbestimmten Zeit zu dem vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert oder einen geringeren Wert zurückkehrt, kann das Temperaturvorgabemodul den Vorgabewert mit dem Eingangswert aktualisieren.
Wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert des vorbestimmten Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert einmal überschreitet und dann auch nach einer vorbestimmten Zeit nicht zu dem vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert oder einen geringeren Wert zurückkehrt, kann das Temperaturvorgabemodul einen nachfolgenden Vorgabewert auf dem aktuellen Vorgabewert fixieren.
Als vorbestimmter Temperaturparameter können eine oder beide von der Kühlwassertemperatur und der Öltemperatur des Motors verwendet werden, und bei dem vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert kann es sich um einen Änderungsbetrag-Begrenzungswert zum Zeitpunkt eines Sinkens der Kühlwassertemperatur oder der Öltemperatur handeln.
Bei dem vorbestimmten Temperaturparameter kann es sich um die Ansauglufttemperatur handeln, und bei dem vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert kann es sich um den Änderungsbetrag-Begrenzungswert zum Zeitpunkt eines Anstiegs bei der Ansauglufttemperatur handeln.
Das Temperaturvorgabemodul, das Drehmoment-Schätzmodul und das Drehmoment-Überwachungsmodul können in einer Recheneinheit implementiert sein, die zum Ausführen einer Antriebssteuerung des Motors ausgebildet ist.
Das Drehmoment-Überwachungsmodul kann eine Luftansaug-Drosselklappe auf einem Notbetrieb-Öffnungsausmaß fixieren.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
In den Zeichnungen zeigen:
1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Konfiguration eines Motorsteuersystems gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
2 ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer exemplarischen Konfiguration einer Motorsteuereinheit gemäß dem Ausführungsbeispiel;
3 eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung eines Temperaturparameter-Vorgabevorgangs gemäß dem Ausführungsbeispiel;
4 eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung eines Kühlwassertemperatur-Vorgabevorgangs gemäß dem Ausführungsbeispiel;
5 eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung einer Relation zwischen einer Ansauglufttemperatur und einer Ansaug-Sauerstoffkonzentration;
6 eine exemplarische Darstellung zur Erläuterung einer Relation zwischen einer Kühlwassertemperatur (oder einer Öltemperatur) und der Motorreibung;
7 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer Abfolge bei einem Ausfallsicherheits-Vorgang eines Motors gemäß dem Ausführungsbeispiel; und
8 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung einer Abfolge bei einem Kühlwassertemperatur-Vorgabevorgang gemäß dem Ausführungsbeispiel.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
Im Folgenden werden bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben. Es sei erwähnt, dass in der vorliegenden Beschreibung und den beigefügten Zeichnungen Konstruktionselemente mit im Wesentlichen der gleichen Funktion mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind und auf eine wiederholte Beschreibung dieser Konstruktionselemente verzichtet wird.
1. Motorsteuersystem
Als erstes wird eine exemplarische Konfiguration eines Motorsteuersystems beschrieben, das eine ausfallsichere Einrichtung für einen (Verbrennungs-)Motor gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beinhaltet. 1 zeigt eine schematische Konfigurationsdarstellung des Motorsteuersystems. Bei dem in 1 dargestellten Motorsteuersystem ist ein Luftströmungsmesser 21 als Sensor zum Detektieren einer Ansaugluftmenge auf einer stromaufwärtigen Seite einer Luftansaugpassage 20 eines Motors 10 angeordnet. Eine elektronisch gesteuerte Ansaugluft-Drosselklappe 30 ist stromabwärts von dem Luftströmungsmesser 21 angeordnet.
Weiter stromabwärts von der Ansaugluft-Drosselklappe 30 ist ein Ausgleichsbehälter 29 angeordnet, und ein Ansauglufttemperatursensor 23 zum Detektieren der Ansauglufttemperatur ist an dem Ausgleichsbehälter 29 angeordnet. Bei dem Ansaugluft-Temperatursensor 23 kann es sich z. B. um einen Thermistor handeln. Ein Kraftstoffeinspritzventil 25 ist an einem Luftansaugkanal 27 angeordnet, der zwischen dem Ausgleichsbehälter 29 und Zylindern 11a, 11b des Motors 10 angeordnet ist.
Zündkerzen 13a, 13b sind in einem Zylinderblock des Motors 10 angeordnet. Die Zündkerzen 13a, 13b beinhalten Zündspulen, und die Zündspulen sind mit einem Zünder 19 gekoppelt. Die Zündkerzen 13a, 13b lösen eine Funkenentladung aus, um das Luft-Kraftstoff-Gemisch in jedem Zylinder 11a, 11b zu entzünden. Diese Zündkerzen 13a, 13b, das Kraftstoffeinspritzventil 25 und die Luftansaug-Drosselklappe 30 werden von einer elektronischen Steuereinheit (ECU) 100 betrieben und gesteuert.
Die elektronisch gesteuerte Ansaugluft-Drosselklappe 30 ist über ein Getriebe 33 mit einem Elektromotor 31 als Antriebseinheit gekoppelt. Der Elektromotor 31 treibt eine Welle 39, an der die Luftansaug-Drosselklappe 30 befestigt ist, axial rotationsmäßig an, um das Luftansaug-Drosselklappen-Öffnungsausmaß zu verändern. Bei dem Elektromotor 31 kann es sich z. B. um einen Gleichstrommotor oder um einen Schrittmotor handeln. Der Elektromotor 31 wird von der Motorsteuereinheit 100 betrieben und gesteuert. Die Ansaugluft-Drosselklappe 30 beinhaltet einen Drosselklappensensor 37 zum Detektieren eines Rotationswinkels der Welle 39.
Unter der Annahme, dass beispielsweise der Rotationswinkel der Welle 39 einen Wert von 0° besitzt, wenn die Luftansaug-Drosselklappe 30 entlang der Axialrichtung der Luftansaugpassage 20 angeordnet ist, wird das Luftansaug-Drosselklappen-Öffnungsausmaß 100%, wenn der Rotationswinkel der Welle 39 einen Wert von 0° besitzt, und das Luftansaug-Drosselklappen-Öffnungsausmaß wird 0%, wenn der Rotationswinkel der Welle 39 einen Wert von 90° besitzt.
Ein Kühlwassertemperatursensor 15 zum Detektieren der Kühlwassertemperatur und ein Öltemperatursensor 17 zum Detektieren der Öltemperatur sind in dem Zylinderblock des Motors 10 angeordnet. Bei dem Kühlwassertemperatursensor 15 und dem Öltemperatursensor 17 kann es sich beispielsweise um einen Thermistor handeln.
Ferner sind auch ein Motordrehzahlsensor zum Detektieren der Rotationsgeschwindigkeit einer Kurbelwelle sowie weitere Sensoren (nicht dargestellt) zum Detektieren von Motorantriebszuständen in dem Motor 10 angeordnet. Ausgangssignale von den verschiedenen Arten von Sensoren, die den vorstehend genannten Luftströmungsmesser 21, den Ansauglufttemperatursensor 23 und den Drosselklappensensor 37 aufweisen, werden der Motorsteuereinheit 100 zugeführt. Ferner wird der Motorsteuereinheit 100 auch ein Ausgangssignal eines Gaspedalsensors 7 zum Detektieren eines Betätigungsausmaßes eines Gaspedals 5 durch einen Fahrer zugeführt.
Die Motorsteuereinheit bzw. ECU 100 weist eine Steuerung 110, eine Zündkerzen-Ansteuerschaltung 101, eine Kraftstoffeinspritzventil-Ansteuerschaltung 103 und eine Drosselklappen-Ansteuerschaltung 105 auf. Die Steuerung 110 ist z. B. mit einer zentralen Verarbeitungseinheit (CPU) und einem Schaltungssubstrat ausgebildet. Ferner besitzt die Steuerung 110 Speicherelemente, wie z. B. einen Nur-Lesespeicher (ROM), einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM) sowie einen elektrisch löschbaren programmierbaren Nur-Lesespeicher (EEPROM) (nicht dargestellt).
Beispielsweise führt die Steuerung 110 ein in dem Speicherelement gespeichertes Computerprogramm aus, um verschiedene Arten von Rechenvorgängen unter Verwendung verschiedener Temperaturparameter auszuführen, und gibt Ansteuerungsbefehlssignale an die Zündkerzen-Ansteuerschaltung 101, die Kraftstoffeinspritzventil-Ansteuerschaltung 103 sowie die Drosselklappen-Ansteuerschaltung 105 ab. Die Zündkerzen-Ansteuerschaltung 101, die Kraftstoffeinspritzventil-Ansteuerschaltung 103 und die Drosselklappen-Ansteuerschaltung 105 steuern den Zünder 19, das Kraftstoffeinspritzventil 25 bzw. den Elektromotor 31 in Abhängigkeit von den Ansteuerungsbefehlssignalen an.
2. Ausfallsichere Einrichtung
Im Folgenden wird eine ausfallsichere Einrichtung des Motors gemäß der vorliegenden Ausführungsform beschrieben, die in dem Motorsteuersystem ausgebildet ist. Bei dem Motorsteuersystem gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel dient die Motorsteuereinheit 100 als ausfallsichere Einrichtung. Bei der nachfolgenden Beschreibung wird als Beispiel von der Motorsteuereinheit 100 ausgegangen, die einen Ausfallsicherheits-Vorgang für die Luftansaug-Drosselklappe 30 ausführt.
2 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung einer exemplarischen Konfiguration eines Teils der Motorsteuereinheit 100, der mit dem Ausfallsicherheits-Vorgang für die Ansaugluft-Drosselklappe 30 im Zusammenhang steht. Die Motorsteuereinheit 100 besitzt einen Analog/Digital- bzw. A/D-Wandler 107, die Steuerung 110 und die Drosselklappen-Ansteuerschaltung 105.
Die mit einer CPU oder dergleichen ausgebildete Steuerung 110 weist einen Temperaturrechner 112, eine Drosselklappensteuerung 114, ein Temperaturvorgabemodul 116, ein Drehmoment-Schätzmodul 118 und ein Drehmoment-Überwachungsmodul 120 auf. Bei jedem dieser Module handelt es sich um ein Funktionsmodul, das durch Ausführung eines Computerprogramms durch die CPU implementiert ist.
2-1. A/D-Wandler
Der A/D-Wandler 107 wandelt analoge Signale, die von dem Kühlwassertemperatursensor 15, dem Öltemperatursensor 17 und dem Ansauglufttemperatursensor 23 zugeführt werden, in digitale Signale um und gibt die digitalen Signale an die Steuerung 110 ab. Bei der Motorsteuereinheit 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform handelt es sich bei dem von einem jeweiligen Temperatursensor abgegebenen analogen Signal um ein Spannungssignal, das sich mit der detektierten Temperatur ändert, und der A/D-Wandler 107 wandelt das analoge Spannungssignal in ein digitales Spannungssignal um.
2-2. Temperaturrechner
Der Temperaturrechner 112 der Steuerung 110 wandelt das von dem A/D-Wandler 107 zugeführte digitale Signal (V) in Temperaturinformation (°C) um und berechnet die Kühlwassertemperatur Tc, die Öltemperatur To und die Ansauglufttemperatur Ta als Temperaturparameter. Der Temperaturrechner 112 kann einen Rauschunterdrückungsvorgang durch Filtern oder dergleichen ausführen. Dem Temperaturrechner 112 wird das von dem A/D-Wandler 107 abgegebene digitale Spannungssignal in jedem vorgegebenen Prozesszyklus zugeführt, und der Temperaturrechner 112 berechnet die Kühlwassertemperatur Tc, die Öltemperatur To und die Ansauglufttemperatur Ta.
2-3. Drosselklappensteuerung
Die Drosselklappensteuerung 114 gibt ein Ziel-Drosselklappen-Öffnungsausmaß (%) in Bezug auf ein Drosselklappen-Öffnungsausmaßkennfeld auf der Basis eines erwarteten Drehmoments Tq_exp vor, das auf der Basis eines Gaspedal-Betätigungsausmaßes Acc durch den Fahrer, einer Motordrehzahl Ne usw. vorgegeben wird. Mit einem Ansteigen des erwarteten Drehmoments Tq_exp nimmt die erforderliche Sauerstoffmenge zu, die den Zylindern 11a, 11b des Motors 10 zuzuführen ist, und daher wird das Ziel-Drosselklappen-Öffnungsausmaß auf einen höheren Wert gesetzt.
Die Drosselklappensteuerung 114 berechnet den Rotationswinkel (°) der Welle 39 der Luftansaug-Drosselklappe 30 aus dem vorgegebenen Ziel-Drosselklappen-Öffnungsausmaß und bestimmt die dem Elektromotor 31 zuzuführende elektrische Energie und gibt einen Ansteuerungsbefehl an die Drosselklappen-Ansteuerschaltung 105 ab.
Dabei wird das Luftansaug-Drosselklappen-Öffnungsausmaß auf der Basis von mindestens einem der Temperaturparameter vorgegeben, wie z. B. der Kühlwassertemperatur Tc, der Öltemperatur To oder der Ansauglufttemperatur Ta. Beispielsweise haben die Kühlwassertemperatur Tc und die Öltemperatur To Einfluss auf die Verbrennungseffizienz in den Zylindern 11a, 11b des Motors 10, und die Ansauglufttemperatur Ta hat Einfluss auf die Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft.
Beispielsweise ist dann, wenn die Kühlwassertemperatur Tc niedrig ist, die Temperatur in der Nähe des Luftansaugkanals 27 niedrig, und die Vergasung des Kraftstoffs bzw. Benzins ist unvollständig, wobei dies zu einer Reduzierung der Menge an Benzin führt, die tatsächlich verbrennt. Somit kann die Ansaugluftmenge in Richtung einer Zunahme korrigiert werden, wenn die Kühlwassertemperatur Tc niedriger wird. Wenn die Ansauglufttemperatur Ta niedrig ist, wird die Sauerstoffdichte in der Ansaugluft hoch. Somit kann die Ansaugluftmenge in Richtung eines Anstiegs korrigiert werden, wenn die Ansauglufttemperatur Ta niedriger wird.
2-4. Temperaturvorgabemodul
Das Temperaturvorgabemodul 116 gibt einen bei der Schätzung des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 verwendeten Temperaturparameter auf der Basis der Information der Kühlwassertemperatur Tc, der Öltemperatur To und der Ansauglufttemperatur Ta vor, die von dem Temperaturrechner 112 zugeführt wird.
Das Temperaturvorgabemodul 116 vergleicht den Eingangswert T des Temperaturparameters sowie einen aktuellen Vorgabewert Pt in jedem Prozesszyklus. Das Temperaturvorgabemodul 116 behält den aktuellen Vorgabewert Pt des Temperaturparameters bei, wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert T des Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert Pt einen vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert α überschreitet.
Außerdem aktualisiert das Temperaturvorgabemodul 116 den Vorgabewert Pt mit dem Eingangswert T des Temperaturparameters, wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert T des Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert Pt den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert α nicht überschreitet.
Der Änderungsbetrag-Begrenzungswert α kann nach Bedarf auf einen größeren Wert als den angenommenen maximalen Änderungsbetrag des Temperaturparameters in einem Prozesszyklus gesetzt werden. Beispielsweise kann bei einem Prozesszyklus von 8 ms sowie bei einem angenommenen maximalen Änderungsbetrag der Kühlwassertemperatur Tc von 20°C bis 30°C der Änderungsbetrag-Begrenzungswert α mit 40°C bis 50°C vorgegeben werden.
Das bedeutet, wenn die Änderung des von dem Temperaturrechner 112 zugeführten Temperaturparameters den angenommenen Änderungsbetrag überschreitet, bestehen Bedenken dahingehend, dass eine Fehlfunktion des Temperatursensors oder der Motorsteuereinheit 100 aufgetreten ist. Aus diesem Grund verhindert das Temperaturvorgabemodul 116 die Verwendung eines solchen anomalen Eingangswerts T bei der Schätzung des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10.
Selbst wenn das Luftansaug-Drosselklappen-Öffnungsausmaß auf der Basis des anomalen Eingangswerts T des Temperaturparameters vorgegeben wird, wird somit das von dem Motor 10 erzeugte geschätzte Drehmoment Tq_est unter Verwendung des Temperaturparameters mit einer geringen Differenz von der tatsächlichen Temperatur geschätzt. Hierdurch kann gewährleistet werden, dass eine Ausfallsicherheitsfunktion das Erzeugungs-Drehmoment des Motors 10 vermindert, wenn das geschätzte Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 um einen vorbestimmten Wert oder mehr größer ist als das erwartete Drehmoment Tq_exp.
3 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung eines Temperaturparameter-Vorgabeprozesses durch das Temperaturvorgabemodul 116 der Motorsteuereinheit 100 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel. 3 veranschaulicht als eine Ausführungsform den Vorgabeprozess der Kühlwassertemperatur Tc, die bei der Schätzung des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 verwendet wird. In 3 veranschaulicht die dicke durchgezogene Linie die Veränderung des Eingangswerts Tc von dem Temperaturrechner 112, und die dicke gestrichelte Linie veranschaulicht die Veränderung des von dem Temperaturvorgabemodul 116 vorgegebenen Vorgabewerts Ptc.
Die Information der Kühlwassertemperatur Tc(1), Tc(2), ..., Tc(n), die von dem Temperaturrechner 112 berechnet worden ist, wird dem Temperaturvorgabemodul 116 in jedem Prozesszyklus t1 bis t11 zugeführt.
Das Intervall (Millisekunden) des Prozesszyklus t1 bis t11 kann nach Bedarf vorgegeben werden, und zwar in Abhängigkeit von der Leistung der elektronischen Steuereinheit 100. Das Temperaturvorgabemodul 116 gibt den Eingangswert Tc(1) der Kühlwassertemperatur Tc in einem ersten Prozesszyklus t1, beispielsweise einem ersten Prozesszyklus t1 nach dem Hochfahren der Motorsteuereinheit 10, mit einem Vorgabewert Ptc(1) vor (Ptc(1) = Tc(1)).
In einem anschließenden zweiten Prozesszyklus t2 überschreitet der Eingangswert Tc(2) der Kühlwassertemperatur Tc den oberen Grenzwert nicht, den man durch Addieren des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts α zu dem aktuellen Vorgabewert Ptc(1) erhält, und er ist nicht geringer als der untere Grenzwert, den man durch Subtrahieren des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts α von dem aktuellen Vorgabewert Ptc(1) erhält. Aus diesem Grund aktualisiert das Temperaturvorgabemodul 116 den Vorgabewert Ptc(2) mit dem diesmaligen Eingangswert Tc(2) (Ptc(2) = Tc(2)).
In einem anschließenden dritten Prozesszyklus t3 überschreitet der Eingangswert Tc(3) der Kühlwassertemperatur Tc den oberen Grenzwert nicht, den man durch Addieren des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts α zu dem aktuellen Vorgabewert Ptc(2) erhält, und er ist nicht geringer als der untere Grenzwert, den man durch Subtrahieren des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts α von dem aktuellen Vorgabewert Ptc(2) erhält. Daher aktualisiert das Temperaturvorgabemodul 116 den Vorgabewert Ptc(3) mit dem diesmaligen Eingangswert Tc(3) (Ptc = Tc(3)).
In einem nachfolgenden vierten Prozesszyklus t4 ist der Eingangswert Tc(4) der Kühlwassertemperatur Tc geringer als der untere Grenzwert, den man erhält durch Subtrahieren des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts α von dem aktuellen Vorgabewert Ptc(3). Aus diesem Grund behält das Temperaturvorgabemodul 116 den Vorgabewert Ptc(4) auf dem aktuellen Vorgabewert Ptc(3) bei.
Der Grund dafür besteht darin, dass dann, wenn der Eingangswert Tc(4) der Kühlwassertemperatur einen anomalen Wert anzeigt, die Differenz zwischen dem Vorgabewert Ptc(4) und der tatsächlichen Kühlwassertemperatur Tc durch Beibehalten des aktuellen Vorgabewerts Ptc(3) verringert wird, und zwar unter der Annahme, dass die tatsächliche Kühlwassertemperatur Tc in einem Bereich liegt, der von dem vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert α in Bezug auf einen Mittelwert bei dem aktuellen Vorgabewert Ptc(3) begrenzt wird.
Auch wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert Tc(4) der Kühlwassertemperatur und dem aktuellen Vorgabewert Ptc(3) größer ist als der Änderungsbetrag-Begrenzungswert α, wird der Änderungsbetrag-Begrenzungswert α, der bei der Berechnungsverarbeitung des nächsten fünften Prozesszyklus t5 verwendet wird, erhöht sowie auf einen höheren Wert gesetzt. Beispielsweise kann der Änderungsbetrag-Begrenzungswert α unter Verwendung der nachfolgenden Gleichung (1) vorgegeben werden. α = α₀ ×(N + 1) (1) wobei

Der Standard-Begrenzungswert α₀ wird als größerer Wert als der angenommene maximale Änderungsbetrag des Temperaturparameters in einem Prozesszyklus vorgegeben, wie dies vorstehend beschrieben ist, und der Änderungsbetrag-Begrenzungswert α wird mit dem Standard-Begrenzungswert α₀ vorgegeben, solange die Differenz zwischen dem Eingangswert Tc(4) der Kühlwassertemperatur und dem aktuellen Vorgabewert Ptc(3) nicht größer ist als der Änderungsbetrag-Begrenzungswert α (N = 0).
Das bedeutet, der mittels der vorstehenden Gleichung (1) berechnete Änderungsbetrag-Begrenzungswert α wird mit einem höheren Wert vorgegeben, und zwar jedes Mal, wenn die Anzahl von Malen zunimmt, die die Differenz zwischen dem Eingangswert Tc der Kühlwassertemperatur und dem aktuellen Vorgabewert Ptc größer ist als der Änderungsbetrag-Begrenzungswert α.
Dadurch wird der nächste Änderungsbetrag-Begrenzungswert α unter der Annahme vorgegeben, dass sich die tatsächliche Kühlwassertemperatur Tc innerhalb des Bereichs des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts α in Bezug auf einen Mittelwert bei dem aktuellen Vorgabewert Ptc am vollständigsten ändert.
Es sei erwähnt, dass das Vorgabeverfahren, das den Änderungsbetrag-Begrenzungswert α erhöht, nicht auf das Beispiel beschränkt ist, das die vorstehende Gleichung (1) verwendet. Obwohl in dem Beispiel der vorstehenden Gleichung (1) der Änderungsbetrag-Begrenzungswert α 2 Mal, 3 Mal ... zunimmt, und zwar jedes Mal, wenn die Anzahl von Malen, bei denen der Eingangswert Tc eine Anomalie anzeigt, in aufeinanderfolgender Weise zunimmt, kann der Änderungsbetrag-Begrenzungswert α auch um einen Wert steigen, der mit einem vorbestimmten Koeffizienten C multipliziert wird, wie dies z. B. in der nachfolgenden Gleichung (2) der Fall ist. α = α₀ + C × N × α₀ (2) wobei

α: Änderungsbetrag-Begrenzungswert;
α₀: Standard-Begrenzungswert;
C: Koeffizient; und
N: Anzahl von aufeinanderfolgenden Malen, die der Änderungsbetrag-Begrenzungswert überschritten wird.

In dem nachfolgenden fünften Prozesszyklus t5 überschreitet der Eingangswert Tc(5) der Kühlwassertemperatur Tc den Wert nicht, den man durch Addieren des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts α zu dem aktuellen Vorgabewert Ptc(3) erhält, und er ist nicht geringer als der untere Grenzwert, den man durch Subtrahieren des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts α von dem aktuellen Vorgabewert Ptc(3) erhält. Somit aktualisiert das Temperaturvorgabemodul 116 den Vorgabewert Ptc(5) mit dem diesmaligen Eingangswert Tc(5) (Ptc(5) = Tc(5)).
Die Differenz zwischen dem Eingangswert Tc(5) der Kühlwassertemperatur und dem aktuellen Vorgabewert Ptc(3) kehrt innerhalb des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts α zurück, und somit wird der in dem nächsten Prozesszyklus verwendete Änderungsbetrag-Begrenzungswert α, der unter Verwendung der vorstehenden Gleichung (1) vorgegeben wird, auf den Standard-Begrenzungswert α₀ zurückgesetzt.
In einem anschließenden sechsten Prozesszyklus t6 überschreitet der Eingangswert Tc(6) der Kühlwassertemperatur Tc den oberen Grenzwert nicht, den man erhält durch Addieren des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts α zu dem aktuellen Vorgabewert Ptc(5), und er ist nicht geringer als der untere Grenzwert, den man erhält durch Subtrahieren des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts α von dem aktuellen Vorgabewert Ptc(5). Somit aktualisiert das Temperaturvorgabemodul 116 den Vorgabewert Ptc(6) mit dem diesmaligen Eingangswert Tc(6) (Ptc(6) = Tc(6)).
In einem nachfolgenden siebten Prozesszyklus t7 ist der Eingangswert Tc(7) der Kühlwassertemperatur Tc geringer als der untere Grenzwert, den man erhält durch Subtrahieren des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts α von dem aktuellen Vorgabewert Ptc(6). Somit behält das Temperaturvorgabemodul 116 den Vorgabewert Ptc(7) auf dem aktuellen Vorgabewert Ptc(6) bei.
Auch in einem nachfolgenden achten Prozesszyklus t8 und neunten Prozesszyklus t9 sind die Eingangswerte Tc(8), Tc(9) der Kühlwassertemperatur Tc geringer als der untere Grenzwert, den man erhält durch Subtrahieren des unter Verwendung der vorstehenden Gleichung (1) vorgegebenen Änderungsbetrag-Begrenzungswerts α von dem aktuellen Vorgabewert Ptc(6). Daher behält das Temperaturvorgabemodul 116 die Vorgabewerte Ptc(8), Ptc(9) auf dem aktuellen Vorgabewert Ptc(6) bei.
Wenn hierbei bei der Ausführungsform der 3 die Anzahl von Malen, die die Differenz zwischen dem Eingangswert Tc der Kühlwassertemperatur und dem aktuellen Vorgabewert Ptc den Änderungsbetrag-Begrenzungswert α in aufeinanderfolgender Weise überschreitet, gleich einem Wert oder größer als ein Wert von 3 Malen wird, so wird der vorgegebene Wert Ptc der Kühlwassertemperatur, der bei der nachfolgenden Berechnung des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 verwendet wird, auf dem aktuellen Vorgabewert Ptc fixiert.
Das bedeutet, bei dem neunten Prozesszyklus beträgt die Anzahl von Malen, die die Differenz zwischen dem Eingangswert Tc(9) der Kühlwassertemperatur und dem aktuellen Vorgabewert Ptc(6) den Änderungsbetrag-Begrenzungswert α in aufeinanderfolgender Weise überschreitet, gleich 3 Mal, und somit werden in Prozesszyklen bei oder nach einem zehnten Prozesszyklus die Vorgabewerte Ptc(9), Ptc(10), Ptc(11) fixiert.
Der Grund hierfür besteht darin, dass dann, wenn sich die Anomalie des Eingangswerts Tc der Kühlwassertemperatur für eine vorbestimmte Anzahl von Malen oder mehr fortsetzt, eine Gewährleistung dahingehend schwierig ist, dass der Eingangswert Tc nicht anomal ist, selbst wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert Tc und dem Vorgabewert Ptc innerhalb des Bereichs des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts α liegt, der unter Verwendung der vorstehenden Gleichung (1) oder dergleichen vorgegeben wird.
Wie vorstehend beschrieben, aktualisiert das Temperaturvorgabemodul 116 den Vorgabewert Ptc mit dem Eingangswert Tc, wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert Tc der Kühlwassertemperatur und dem aktuellen Vorgabewert Ptc den Änderungsbetrag-Begrenzungswert α einmal überschreitet und sodann innerhalb einer vorbestimmten Zeitdauer in den Bereich des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts α zurückkehrt (innerhalb von 3 Zyklen bei dem vorstehenden Beispiel).
Auch fixiert das Temperaturvorgabemodul 116 den nachfolgenden Vorgabewert Ptc auf dem aktuellen Vorgabewert Ptc, wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert Tc der Kühlwassertemperatur und dem aktuellen Vorgabewert Ptc den Änderungsbetrag-Begrenzungswert α einmal überschreitet und dann für länger als die vorbestimmte Zeit (3 Zyklen bei dem vorstehenden Beispiel) nicht in den Bereich des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts α zurückkehrt.
Beispielsweise hält das Temperaturvorgabemodul 116 die Fixierung des Vorgabewerts Ptc der Kühlwassertemperatur aufrecht, die bei der Schätzung des von dem Motor 10 erzeugten Drehmoments verwendet wird, bis ein Zündschalter ausgeschaltet wird und damit der diesmalige Ansteuerungszyklus beendet wird.
Wie vorstehend beschrieben, gibt das Temperaturvorgabemodul 116 den Eingangswert Tc als Temperaturparameter vor, der bei der Schätzung des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 verwendet wird, solange der Eingangswert Tc der Kühlwassertemperatur keinen anomalen Wert anzeigt. Dagegen behält das Temperaturvorgabemodul 116 den vorherigen Vorgabewert als Temperaturparameter bei, der bei der Schätzung des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 verwendet wird, wenn der Eingangswert Tc der Kühlwassertemperatur einen anomalen Wert anzeigt.
Das Temperaturvorgabemodul 116 fixiert dann den Temperaturparameter, der bei der nachfolgenden Schätzung des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 verwendet wird, auf dem aktuellen Vorgabewert, wenn der Eingangswert Tc der Kühlwassertemperatur nicht mehr zuverlässig ist. Hierdurch ist gewährleistet, dass das Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10, das von dem Drehmoment-Schätzmodul 118 geschätzt wird, nicht in signifikanter Weise von dem tatsächlichen Erzeugungs-Drehmoment abweicht.
Obwohl bei dem in 3 veranschaulichten Beispiel überwacht wird, ob der Eingangswert Tc der Kühlwassertemperatur um mehr als den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert α in Bezug auf den Mittelwert bei dem aktuellen Vorgabewert Ptc gestiegen oder gesunken ist, kann auch nur überwacht werden, ob der Eingangswert Tc der Kühlwassertemperatur um mehr als den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert α von dem aktuellen Vorgabewert Ptc gesunken ist.
Das bedeutet, es ist für die Ausfallsicherheitsfunktion der Motorsteuereinheit 100 von größerer Bedeutung, eine nicht von dem Fahrer beabsichtigte plötzliche Beschleunigung zu verhindern, und aus diesem Grund kann die Ausfallsicherheitsfunktion auch nur auf ein steiles Abfallen der Kühlwassertemperatur Tc überwachen, das eine Vergrößerung des Luftansaug-Drosselklappen-Öffnungsausmaßes aufgrund einer falschen Erkennung eines raschen Anstiegs bei der Motorreibung verursachen könnte.
4 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung einer Ausführungsform, bei der der bei der Schätzung des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 verwendete Vorgabewert Ptc vorgegeben wird, während eine Überwachung nur dahingehend erfolgt, ob der Eingangswert Tc der Kühlwassertemperatur um mehr als den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert α von dem aktuellen Vorgabewert Ptc gesunken ist.
Auch bei dem in 4 dargestellten Beispiel wird der Vorgabewert Ptc beibehalten, wenn der Eingangswert Tc der Kühlwassertemperatur um mehr als den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert α, der unter Verwendung der vorstehenden Gleichung (1) oder dergleichen vorgegeben wird, von dem aktuellen Vorgabewert Ptc steil abfällt. Auch wenn der Differenzwert, der durch Subtrahieren des Eingangswerts Tc der Kühlwassertemperatur von dem aktuellen Vorgabewert Ptc ermittelt wird, den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert α nicht überschreitet, wird der Vorgabewert Ptc mit dem Eingangswert Tc aktualisiert.
Nicht nur im Hinblick auf die Kühlwassertemperatur Tc, sondern auch auf die Öltemperatur To und die Ansauglufttemperatur Ta berechnet das Temperaturvorgabemodul 116 den Vorgabewert Pto der Öltemperatur To und den Vorgabewert Pta der Ansauglufttemperatur Ta, die bei der Schätzung des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 verwendet werden, in Abhängigkeit von dem vorstehend beschriebenen Vorgabevorgang für die Öltemperatur Tc.
Es sei erwähnt, dass es im Hinblick auf die größere Bedeutung der Ausfallsicherheitsfunktion der Motorsteuereinheit 100, die eine von dem Fahrer nicht beabsichtigte plötzliche Beschleunigung verhindert, im Hinblick auf die Öltemperatur To noch wichtiger ist zu überwachen, ob der Eingangswert To um mehr als einen vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert α von dem aktuellen Vorgabewert Pto gesunken ist, und zwar in der gleichen Weise, wie dies bei der Kühlwassertemperatur Tc der Fall ist.
Andererseits bestehen im Hinblick auf die Ansauglufttemperatur Ta Bedenken, dass die Motorsteuereinheit 100 fälschlicherweise erkennt, dass die Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft zum Zeitpunkt eines Anstiegs bei der Ansauglufttemperatur Ta abnimmt und das Luftansaug-Drosselklappen-Öffnungsausmaß erhöht. Somit ist es im Hinblick auf die Ansauglufttemperatur Ta noch wichtiger zu überwachen, ob der Eingangswert Ta um mehr als den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert α von dem aktuellen Vorgabewert Pta angestiegen ist.
Es sei erwähnt, dass der Änderungsbetrag-Begrenzungswert α, der bei der Vorgabe des Vorgabewerts Ptc der Kühlwassertemperatur, des Vorgabewerts Pto der Öltemperatur und des Vorgabewerts Pta der Ansauglufttemperatur verwendet wird, in Abhängigkeit von den Temperaturänderungsbeträgen, die für die jeweilige Temperatur geschätzt werden können, mit unterschiedlichen Werten vorgegeben werden kann.
2-5. Drehmoment-Schätzmodul
Das Drehmoment-Schätzmodul 118 führt eine Berechnung zum Schätzen des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 aus. Beispielsweise schätzt das Drehmoment-Schätzmodul 118 das Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 auf der Basis von solcher Information, wie z. B. der Motordrehzahl Ne, der Ansaugluftmenge, der Kraftstoffeinspritzmenge, des Zündzeitpunkts, der Kühlwassertemperatur Tc, der Öltemperatur To, der Ansauglufttemperatur Ta usw.
Beispielsweise berechnet das Drehmoment-Schätzmodul 118 ein grundlegendes Erzeugungs-Drehmoment auf der Basis der Motordrehzahl Ne, der Ansaugluftmenge, der Kraftstoffeinspritzmenge, des Zündzeitpunkts usw. unter Verwendung eines Drehmoment-Berechnungskennfelds oder dergleichen. In diesem Fall kann das Drehmoment-Schätzmodul 118 das grundlegende Erzeugungs-Drehmoment auf der Basis der Ansauglufttemperatur Ta korrigieren, die Einfluss auf die Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft nehmen kann.
5 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung einer Relation zwischen der Ansauglufttemperatur Ta und der Ansaug-Sauerstoffkonzentration. Wie in 5 dargestellt, wird mit steigender Ansauglufttemperatur die Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft geringer. Somit wird bei gleicher Ansaugluftmenge das von dem Motor 10 abgegebene Erzeugungs-Drehmoment geringer.
Außerdem schätzt das Drehmoment-Schätzmodul 118 ein Erzeugungs-Nettodrehmoment Tq_est durch Subtrahieren von Minus-Elementen des Drehmoments, wie z. B. der Motorreibung, der Last der Klimaanlage, der Last der Lichtmaschine sowie der Last des Getriebes, von dem berechneten grundlegenden Erzeugungs-Drehmoment. In diesem Fall kann die Motorreibung auf der Basis von einer oder beiden von der Kühlwassertemperatur Tc und der Öltemperatur To vorgegeben werden.
8 zeigt eine Ansicht zur Erläuterung einer Relation zwischen der Kühlwassertemperatur Tc oder der Öltemperatur To und der Motorreibung. Wie in 6 dargestellt, wird bei sinkender Kühlwassertemperatur Tc oder Öltemperatur To die Motorreibung höher. Somit wird das von dem Motor 10 abgegebene Erzeugungs-Drehmoment geringer.
Bei der Motorsteuereinheit 100 gemäß dem vorliegenden Beispiel wird das grundlegende Erzeugungs-Drehmoment unter Verwendung des von dem Temperaturvorgabemodul 116 vorgegebenen Vorgabewerts Pta der Ansauglufttemperatur berechnet. Außerdem wird die Motorreibung unter Verwendung von einer oder beiden von der Kühlwassertemperatur Tc und der Öltemperatur To vorgegeben, die von dem Temperaturvorgabemodul 116 vorgegeben werden. Während der Eingangswert T des Temperaturparameters zuverlässig ist, kann somit das Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 unter Verwendung des Eingangswerts T geschätzt werden.
Auch wenn der Eingangswert T der Kühlwassertemperatur einen anomalen Wert anzeigt oder wenn der Eingangswert T des Temperaturparameters nicht mehr zuverlässig ist, kann das Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 unter Verwendung des Vorgabewerts Pt geschätzt werden, der eine geringere Differenz von dem tatsächlichen Temperaturparameter T aufweist.
Somit nimmt das geschätzte Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 nicht aufgrund der Anomalie des Eingangswerts T des Temperaturparameters ab. Wenn es sich bei dem Eingangswert T des Temperaturparameters um einen anomalen Wert handelt, wird somit das geschätzte Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 größer berechnet als das erwartete Drehmoment Tq_exp.
2-6. Drehmoment-Überwachungsmodul
Das Drehmoment-Überwachungsmodul 120 überwacht das von dem Drehmoment-Schätzmodul 118 berechnete Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 und vermindert das Erzeugungs-Drehmoment des Motors 10, wenn das geschätzte Erzeugungs-Drehmoment Tq_est um einen vorbestimmten Wert oder mehr größer ist als das erwartete Drehmoment Tq_exp. Zum Beispiel vergleicht das Drehmoment-Überwachungsmodul 120 das auf der Basis des Gaspedal-Betätigungsausmaßes Acc und der Motordrehzahl Ne vorgegebene erwartete Drehmoment Tq_exp mit dem geschätzten Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10.
Wenn dann der durch Subtrahieren des erwarteten Drehmoments Tq_exp von dem geschätzten Erzeugungs-Drehmoment Tq_est ermittelte Wert einen vorbestimmten Schwellenwert β überschreitet, gibt das Drehmoment-Überwachungsmodul 120 ein Befehlssignal an die Drosselklappen-Ansteuerschaltung 105 ab und veranlasst die Drosselklappen-Ansteuerschaltung 105 zum Fixieren des Ansaugluft-Drosselklappen-Öffnungsausmaßes auf das Notbetrieb-Öffnungsausmaß. Hierdurch wird die Ausfallsicherheitsfunktion aktiviert, um eine von dem Fahrer nicht beabsichtigte plötzliche Beschleunigung des Fahrzeugs zu verhindern.
Der Schwellenwert β kann z. B. in Abhängigkeit von der Spezifikation des Motors 10, der zulässigen Beschleunigungsspanne des Fahrzeugs usw. mit einem geeigneten Wert vorgegeben werden. Außerdem kann das Notbetrieb-Öffnungsausmaß mit einem Luftansaug-Drosselklappen-Öffnungsausmaß vorgegeben werden, das eine ausreichende Ansaugluftmenge gewährleisten kann, um dem Fahrzeug z. B. einen Fahrvorgang in einer Notsituation zu ermöglichen.
Alternativ hierzu kann das Luftansaug-Drosselklappen-Öffnungsausmaß mit 0% als Notbetrieb-Öffnungsausmaß vorgegeben werden, um das Fahrzeug unmittelbar zu stoppen. In diesem Fall kann der Fahrer oder dergleichen durch einen Warnton, eine Sprachmitteilung, eine Anzeige mittels einer Leuchte, einer Bildanzeige usw. gewarnt werden.
2-7. Drosselklappen-Ansteuerschaltung
Die Drosselklappen-Ansteuerschaltung 105 führt einen Ansteuerungsvorgang des Elektromotors 31 der Luftansaug-Drosselklappe 30 in erster Linie auf der Basis eines von der Drosselklappen-Steuerung 114 der Steuerung 110 abgegebenen Ansteuerungsbefehls aus. Dadurch wird das Ansaugluft-Drosselklappen-Öffnungsausmaß in Abhängigkeit von dem erwarteten Drehmoment Tq_exp eingestellt.
Wenn die Drosselklappen-Ansteuerschaltung 105 den von dem Drehmoment-Überwachungsmodul 120 abgegebenen Ansteuerungsbefehl empfängt, führt die Drosselklappen-Ansteuerschaltung 105 ferner den Ansteuerungsvorgang des Elektromotors 31 zum Fixieren des Luftansaug-Drosselklappen-Öffnungsausmaßes auf dem Notbetrieb-Öffnungsausmaß aus. Dadurch wird die Ansaugluftmenge, die den Zylindern 11a, 11b des Motors 10 geführt wird, reduziert und eine plötzliche Beschleunigung des Fahrzeugs verhindert.
3. Ablaufdiagramm des Ausfallsicherheits-Prozesses
Bisher ist die exemplarische Konfiguration der ausfallsicheren Einrichtung (Motorsteuereinheit bzw. ECU) 100 des Motors gemäß dem vorliegenden Beispiel beschrieben worden. Im Folgenden wird ein Beispiel eines Ablaufdiagramms des Ausfallsicherheits-Prozesses des Motors, wie dieser von der Motorsteuereinheit 100 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ausgeführt wird, unter Bezugnahme auf 7 und 8 beschrieben.
7 zeigt ein Ablaufdiagramm einer Hauptroutine des Ausfallsicherheits-Prozesses, und 8 veranschaulicht ein Ablaufdiagramm eines Vorgabeprozesses für den Vorgabewert Ptc der Kühlwassertemperatur, der bei der Schätzung des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 verwendet wird. Die in diesen Ablaufdiagrammen veranschaulichte Rechenverarbeitung kann z. B. stets während einer Periode ausgeführt werden, in der der Zündschalter des Motors 10 eingeschaltet ist.
Wie in 7 dargestellt, berechnet als erstes das Temperaturvorgabemodul 116 der Steuerung 110 die Vorgabewerte Ptc, Pto, Pta der Kühlwassertemperatur Tc, der Öltemperatur To und der Ansauglufttemperatur Ta, die bei der Schätzung des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 verwendet werden (Schritt S11). Sowohl der Vorgabewert Ptc der Kühlwassertemperatur als auch der Vorgabewert Pto der Öltemperatur können vorgegeben werden.
Vorliegend wird das Ablaufdiagramm des Vorgabeprozesses für den Vorgabewert Ptc der Kühlwassertemperatur als ein Beispiel des Vorgabeprozesses für den Temperaturparameter beschrieben, der bei der Schätzung des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 verwendet wird.
Wie in 8 dargestellt, ermittelt das Temperaturvorgabemodul 116 der Steuerung 110 den Eingangswert Tc(n) der von dem Temperaturrechner 112 berechneten Kühlwassertemperatur (Schritt S21). Der ermittelte Eingangswert Tc(n) der Kühlwassertemperatur wird von dem Temperaturrechner 112 auf der Basis der über den A/D-Wandler 107 zugeführten Sensorsignale berechnet, während z. B. ein Vorgang zum Eliminieren von Rauschen oder dergleichen ausgeführt wird.
Anschließend berechnet das Temperaturvorgabemodul 116 den Änderungsbetrag ΔTc(n) der Kühlwassertemperatur in dem diesmaligen Prozesszyklus auf der Basis der Differenz zwischen dem diesmal zugeführten Eingangswert Tc(n) der Kühlwassertemperatur und dem Vorgabewert Ptc(n – 1) der zu dem aktuellen Moment vorgegebenen Kühlwassertemperatur (Schritt S23).
Dieser Änderungsbetrag ΔTc(n) der Kühlwassertemperatur kann der Absolutwert der Differenz zwischen dem diesmal zugeführten Eingangswert Tc(n) der Kühlwassertemperatur und dem zu dem aktuellen Moment vorgegebenen Vorgabewert Ptc(n – 1) der Kühlwassertemperatur sein oder, im Fall der Kühlwassertemperatur, ein Wert sein, den man durch Subtrahieren des zu dem aktuellen Moment vorgegebenen Vorgabewerts Ptc(n – 1) der Kühlwassertemperatur von dem diesmal zugeführten Eingangswert Tc(n) der Kühlwassertemperatur erhält. Der Grund hierfür besteht darin, dass es wichtiger ist, ein starkes Absinken der Kühlwassertemperatur zu ermitteln, um die von dem Fahrer nicht beabsichtigte, plötzliche Beschleunigung des Fahrzeugs zu vermindern.
Anschließend gibt das Temperaturvorgabemodul 116 den Änderungsbetrag-Begrenzungswert α für die Bestimmung vor, ob es sich bei dem Eingangswert Tc(n) der Kühlwassertemperatur um einen anomalen Wert handelt (Schritt S25). Der Änderungsbetrag-Begrenzungswert α kann z. B. unter Verwendung der vorstehenden Gleichung (1) oder (2) vorgegeben werden. Es sei erwähnt, dass die Reihenfolge von Schritt S23 und Schritt S25 auch umgekehrt sein kann.
Danach stellt das Temperaturvorgabemodul 116 fest, ob der Änderungsbetrag ΔTc(n) der Kühlwassertemperatur in dem vorliegenden Prozesszyklus gleich dem oder geringer als der Änderungsbetrag-Begrenzungswert α ist (Schritt S27). Wenn der Änderungsbetrag ΔTc(n) der Kühlwassertemperatur gleich dem oder geringer als der Änderungsbetrag-Begrenzungswert α ist (Schritt S27: Ja), aktualisiert das Temperaturvorgabemodul 116 den aktuellen Vorgabewert Ptc(n – 1) mit dem diesmaligen Eingangswert Tc(n) der Kühlwassertemperatur und gibt den Eingangswert Tc(n) als Vorgabewert Ptc(n) vor, der bei der Schätzung des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 verwendet wird (Schritt S29).
Wenn dagegen der Änderungsbetrag ΔTc(n) der Kühlwassertemperatur den Änderungsbetrag-Begrenzungswert α überschreitet (Schritt S27: Nein) stellt das Temperaturvorgabemodul 116 fest, ob die Anzahl N von Malen, die der Änderungsbetrag ΔTc(n) der Kühlwassertemperatur den Änderungsbetrag-Begrenzungswert α in aufeinanderfolgender Weise überschreitet, geringer ist als ein vorgegebener Schwellenwert N_thre (Schritt S31). Bei dem Schwellenwert N_thre handelt es sich um einen Wert, der zum Auswerten der Zuverlässigkeit des Eingangswerts (Tc(n) der Kühlwassertemperatur geeignet vorgegeben ist und der bei der vorstehenden Ausführungsform der 3 mit ”3” vorgegeben ist.
Wenn die Anzahl N der aufeinanderfolgenden Male geringer ist als der Schwellenwert N_thre (Schritt S31: Ja), behält das Temperaturvorgabemodul 116 den Vorgabewert Ptc(n – 1) der zu dem vorliegenden Moment vorgegebenen Kühlwassertemperatur als den diesmaligen Vorgabewert Ptc(n) so wie er ist bei (Schritt 33). Wenn dagegen die Anzahl N von aufeinanderfolgenden Malen den Schwellenwert N_thre erreicht (Schritt S31: Nein), fixiert das Temperaturvorgabemodul 116 den Vorgabewert Ptc(n) der Kühlwassertemperatur, der bei der nachfolgenden Schätzung des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 verwendet wird, auf dem zu dem vorliegenden Moment vorgegebenen Vorgabewert Ptc(n – 1).
Nachdem der Vorgabewert Ptc(n) der Kühlwassertemperatur mit dem fixierten Wert vorgegeben ist, wird die Vorgabe des fixierten Werts beibehalten, während der Zündschalter des Motors 10 eingeschaltet ist, wobei die Vorgabe des fixierten Werts beispielsweise aufgehoben werden kann, wenn der Zündschalter ausgeschaltet wird.
Wie in dem Ablaufdiagramm gemäß 8 dargestellt ist, wird dann, wenn der Änderungsbetrag ΔTc(n) des Eingangswerts Tc(n) der Kühlwassertemperatur in Relation zu dem aktuellen Vorgabewert Ptc(n – 1) den in jedem Prozesszyklus geschätzten maximalen Änderungsbetrag (den Änderungsbetrag-Begrenzungswert α) nicht überschreitet, von dem Temperaturvorgabemodul 116 der Eingangswert Tc(n) auf den Vorgabewert Ptc(n) gesetzt, der bei der Schätzung des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 verwendet wird.
Wenn dagegen der Änderungsbetrag ΔTc(n) des Eingangswerts Tc(n) der Kühlwassertemperatur in Relation zu dem aktuellen Vorgabewert Ptc(n – 1) den Änderungsbetrag-Begrenzungswert α überschreitet, wird der Eingangswert Tc(n) als anomaler Wert festgestellt, und somit behält das Temperaturvorgabemodul 116 den aktuellen Vorgabewert Ptc(n – 1) als diesmaligen Vorgabewert Ptc(n) bei.
Wenn die Anzahl N von Malen, die der Änderungsbetrag ΔTc(n) des Eingangswerts Tc(n) der Kühlwassertemperatur in Relation zu dem aktuellen Vorgabewert Ptc(n – 1) den Änderungsbetrag-Begrenzungswert α in aufeinanderfolgender Weise überschreitet, den Schwellenwert N_thre erreicht, trifft das Temperaturvorgabemodul 116 die Feststellung, dass der Eingangswert Tc(n) der Kühlwassertemperatur nicht mehr zuverlässig ist, und es fixiert den nachfolgenden Vorgabewert Ptc(n) auf dem aktuellen Vorgabewert Ptc(n – 1). Dadurch wird verhindert, dass der anomale Eingangswert oder der unzuverlässige Eingangswert der Kühlwassertemperatur bei der Schätzung des Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 verwendet wird.
Es sei erwähnt, dass der Vorgabewert Pto der Öltemperatur oder der Vorgabewert Pta der Ansauglufttemperatur durch den gleichen Prozessablauf wie bei dem in 8 veranschaulichten Ablaufdiagramm vorgegeben werden kann. Es sei erwähnt, dass es im Fall der Ansauglufttemperatur wichtig ist, festzustellen, ob der durch Subtrahieren des aktuellen Vorgabewerts Pta(n – 1) von dem diesmaligen Eingangswert Ta(n) der Ansauglufttemperatur ermittelte Wert den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert α nicht überschreitet.
Der Grund hierfür besteht darin, dass es wichtiger ist, einen steilen Anstieg bei der Ansauglufttemperatur zu detektieren, um die plötzliche Beschleunigung des Fahrzeugs zu verhindern, die von dem Fahrer nicht beabsichtigt ist. Der Änderungsbetrag-Begrenzungswert α, der bei der Vorgabe des Vorgabewerts Ptc der Kühlwassertemperatur, des Vorgabewerts Pto der Öltemperatur sowie des Vorgabewerts Pta der Ansauglufttemperatur verwendet wird, kann in Abhängigkeit von den Temperaturänderungsbeträgen, die für jede Temperatur geschätzt werden können, auf unterschiedliche Werte gesetzt werden.
Wie unter erneuter Bezugnahme auf 7 ersichtlich, werden in dem Schritt S11 der Vorgabewert Ptc der Kühlwassertemperatur, der Vorgabewert Pto der Öltemperatur und der Vorgabewert Pta der Ansauglufttemperatur vorgegeben, und anschließend schätzt das Drehmoment-Schätzmodul 118 der Steuerung 110 das Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 (Schritt S13).
Zum Beispiel berechnet das Drehmoment-Schätzmodul 118 das grundlegende Erzeugungs-Drehmoment auf der Basis der Motordrehzahl Ne, der Ansaugluftmenge, der Kraftstoffeinspritzmenge, des Zündzeitpunkts usw. unter Verwendung eines Drehmoment-Berechnungskennfelds oder dergleichen. In diesem Fall kann das Drehmoment-Schätzmodul 118 das grundlegende Erzeugungs-Drehmoment auf der Basis der Ansauglufttemperatur Ta korrigieren, die Einfluss auf die Sauerstoffkonzentration in der Ansaugluft nehmen kann.
Außerdem schätzt das Drehmoment-Schätzmodul 118 das Erzeugungs-Nettodrehmoment Tq_est durch Subtrahieren von Minus-Elementen des Drehmoments, wie z. B. der Motorreibung, der Last der Klimaanlage, der Last der Lichtmaschine und der Last des Getriebes, von dem berechneten grundlegenden Erzeugungs-Drehmoment. In diesem Fall kann die Motorreibung auf der Basis von einer oder von beiden der Kühlwassertemperatur Tc und der Öltemperatur To vorgegeben werden.
Danach stellt das Drehmoment-Überwachungsmodul 120 der Steuerung 110 fest, ob der durch Subtrahieren des erwarteten Drehmoments Tq_exp von dem geschätzten Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 ermittelte Wert den vorgegebenen Schwellenwert β überschreitet (Schritt S15). Der Schwellenwert β kann z. B. in Abhängigkeit von der Spezifikation des Motors 10, der zulässigen Beschleunigungsspanne des Fahrzeugs usw. auf einen geeigneten Wert gesetzt werden.
Wenn der durch Subtrahieren des erwarteten Drehmoments Tq_exp von dem geschätzten Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 ermittelte Wert den Schwellenwert β überschreitet, trifft das Drehmoment-Überwachungsmodul 120 die Feststellung, dass bei dem geschätzten Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 ein steiler Anstieg vorliegt, und es gibt einen Ansteuerungsbefehl an die Drosselklappen-Ansteuerschaltung 105 ab, um das Ansaugluft-Drosselklappen-Öffnungsausmaß auf dem Notbetrieb-Öffnungsausmaß zu fixieren.
Bei dem Notbetrieb-Öffnungsausmaß kann es sich um ein Ansaugluft-Drosselklappen-Öffnungsausmaß handeln, das eine ausreichende Ansaugluftmenge gewährleisten kann, um eine Fahrt in einer Notsituation zu ermöglichen, oder es kann mit 0% vorgegeben werden, um den Motor 10 unmittelbar zu stoppen. Dadurch wird eine plötzliche Beschleunigung des Fahrers, die von diesen nicht beabsichtigt ist, sofort beendet.
Wenn dagegen der durch Subtrahieren des erwarteten Drehmoments Tq_exp von dem geschätzten Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 ermittelte Wert den Schwellenwert β nicht überschreitet, wird der steile Anstieg bei dem geschätzten Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 nicht festgestellt, und somit beendet das Drehmoment-Überwachungsmodul 120 die aktuelle Routine und kehrt zu dem Schritt S11 zurück, um die jeweiligen Prozessschritte entlang des vorstehend beschriebenen Ablaufs zu wiederholen.
Bei dem Ausfallsicherheits-Prozess des Motors 10 gemäß dem vorliegenden Ausführungsbeispiel werden dann, wenn die Eingangswerte Tc, To, Ta der Temperaturparameter einen anomalen Wert anzeigen, oder wenn die Zuverlässigkeit dieser Eingangswerte Tc, To, Ta abnimmt, die Vorgabewerte Ptc, Pto, Pta der aktuellen Temperaturparameter beibehalten, und das Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 wird geschätzt.
Somit wird das Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 nicht unter Verwendung der den anomalen Wert anzeigenden Eingangswerte Tc, To, Ta der Temperaturparameter geschätzt, und eine von dem Fahrer nicht beabsichtigte plötzliche Beschleunigung des Fahrzeugs kann durch den steilen Anstieg in dem geschätzten Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 exakt detektiert werden.
Wie vorstehend beschrieben, gibt die ausfallsichere Einrichtung (ECU) 100 des Motors 10 gemäß dem vorliegenden Beispiel den Eingangswert (Tc(n), To(n), Ta(n)) als Vorgabewert (Ptc(n), Pto(n), Pta(n)) vor und schätzt das Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10, wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert (Tc(n), To(n), Ta(n)) des Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert (Ptc(n – 1), Pto(n – 1), Pta(n – a)) den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert a nicht überschreitet.
Dagegen behält die ausfallsichere Einrichtung 100 des Motors 10 den aktuellen Vorgabewert (Ptc(n – 1), Pto(n – 1), Pta(n – a)) bei und schätzt das Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10, wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert (Tc(n), To(n), Ta(n)) des Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert (Ptc(n – 1), Pto(n – 1), Pta(n – a)) den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert α überschreitet.
Somit wird das Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 nicht unter Verwendung des Eingangswerts (Tc(n), To(n), Ta(n)) des Temperaturparameters geschätzt, der einen anomalen Wert anzeigt, und hierdurch wird eine von dem Fahrer nicht beabsichtigte plötzliche Beschleunigung des Fahrzeugs auf der Basis des geschätzten Erzeugungs-Drehmoments Tq_est des Motors 10 exakt detektiert. Hierdurch ist die Ausfallsicherheitsfunktion des Motors 10 auch dann gewährleistet, wenn der Temperaturparameter einen anomalen Wert anzeigt.
Die ausfallsichere Einrichtung 100 des Motors 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform erhöht den Änderungsbetrag-Begrenzungswert α, wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert (Tc(n), To(n), Ta(n)) des Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert (Ptc(n – 1), Pto(n – 1), Pta(n – a)) den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert α in aufeinanderfolgender Weise überschreitet. Hierdurch besteht eine geringere Möglichkeit, dass der Eingangswert des Temperaturparameters, der sich in der Tat verändert haben könnte, als anomaler Wert festgestellt wird.
Außerdem fixiert die ausfallsichere Einrichtung 100 des Motors 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform den nachfolgenden Vorgabewert auf dem aktuellen Vorgabewert (Ptc(n – 1), Pto(n – 1), Pta(n – a)), wenn die Anzahl N von Malen, die die Differenz zwischen dem Eingangswert (Tc(n), To(n), Ta(n)) des Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert (Ptc(n – 1), Pto(n – 1), Pta(n – a)) den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert α in aufeinanderfolgender Weise überschreitet, einen vorgegebenen Schwellenwert N_thre überschreitet.
Auf diese Weise wird das Erzeugungs-Drehmoment Tq_est des Motors 10 niemals unter Verwendung des Eingangswerts (Tc(n), To(n), Ta(n)) geschätzt, der nicht mehr zuverlässig ist. Die ausfallsichere Einrichtung 100 des Motors 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann somit die Ausfallsicherheitsfunktion selbst dann gewährleisten, wenn der Eingangswert (Tc(n), To(n), Ta(n)) des Temperaturparameters anomal ist.
Obwohl bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen ausführlich beschrieben worden sind, ist die vorliegende Erfindung nicht darauf beschränkt. Für die Fachleute versteht es sich, dass verschiedene Modifikationen oder Variationen möglich sind, sofern diese im technischen Umfang der beigefügten Ansprüche oder deren Äquivalenten liegen. Es versteht sich, dass auch derartige Modifikationen oder Variationen im technischen Umfang der vorliegenden Erfindung liegen.
Obwohl z. B. bei der vorliegenden Ausführungsform das Temperaturvorgabemodul die Differenz zwischen dem Eingangswert des Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert mit dem Änderungsbetrag-Begrenzungswert vergleicht, um die Feststellung zu treffen, ob der Eingangswert anomal ist, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
Das Temperaturvorgabemodul kann einen oberen Grenzwert, den man durch Addieren des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts zu dem aktuellen Vorgabewert erhält, oder einen unteren Grenzwert, den man durch Subtrahieren des Änderungsbetrag-Begrenzungswerts von dem aktuellen Vorgabewert erhält, vorgeben und den Eingangswert mit dem oberen Grenzwert oder dem unteren Grenzwert vergleichen.
Obwohl bei dem vorstehenden Beispiel das Drehmoment-Überwachungsmodul als Ausfallsicherheits-Prozess zum Zeitpunkt des steilen Anstiegs bei dem geschätzten Erzeugungs-Drehmoment des Motors das Ansaugluft-Drosselklappen-Öffnungsausmaß auf das Notbetrieb-Öffnungsausmaß fixiert, ist die vorliegende Erfindung nicht auf dieses Beispiel beschränkt.
Beispielsweise kann das Drehmoment-Überwachungsmodul als Ausfallsicherheits-Prozess des Motors die Kraftstoffeinspritzmenge auf der Notbetrieb-Einspritzmenge fixieren. In diesem Fall kann es sich bei der Notbetrieb-Einspritzmenge um eine Einspritzmenge handeln, bei der die Leerlaufdrehzahl der Motorrotation aufrechterhalten werden kann, oder diese kann mit Null vorgegeben werden, um den Motor unmittelbar zu stoppen.
Ferner kann bei der ausfallsicheren Einrichtung des Motors gemäß dem vorliegenden Beispiel die Steuerung, die das Temperaturvorgabemodul, das Drehmoment-Schätzmodul und das Drehmoment-Überwachungsmodul beinhaltet, als eine Funktion einer Steuerung, wie z. B. einer CPU, konfiguriert sein, die den Ansteuerungsvorgang des Motors ausführt.
Wenn jedes Modul zum Bereitstellen der Ausfallsicherheitsfunktion durch die CPU oder dergleichen implementiert ist, die auch als Antriebssteuerung des Motors dient, und wenn der anomale Wert des Temperaturparameters sowohl bei der Antriebssteuerung als auch bei dem Drehmoment-Schätzmodul verwendet wird, bestehen Bedenken dahingehend, dass das geschätzte Erzeugungs-Drehmoment des Motors mit dem erwarteten Drehmoment identisch wird und die Anomalie des Erzeugungs-Drehmoments des Motors nicht detektiert wird.
Durch Anwendung der vorliegenden Erfindung bei der CPU oder dergleichen wird das von dem Motor erzeugte Drehmoment bzw. Erzeugungs-Drehmoment nicht unter Verwendung des anomalen Werts des Temperaturparameters geschätzt, und die von dem Fahrer nicht beabsichtigte plötzliche Beschleunigung des Fahrzeugs wird auf der Basis der Anomalie des geschätzten Erzeugungs-Drehmoments des Motors detektiert.
Bezugszeichenliste

5: Gaspedal
7: Gaspedalsensor
10: Motor
11a: Zylinder
11b: Zylinder
13a: Zündkerze
13b: Zündkerze
15: Kühlwassertemperatursensor
17: Öltemperatursensor
19: Zünder
20: Luftansaugpassage
21: Luftströmungsmesser
23: Ansauglufttemperatursensor
25: Kraftstoffeinspritzventil
27: Luftansaugkanal
29: Ausgleichsbehälter
30: Luftansaug-Drosselklappe
31: Elektromotor
33: Getriebe
37: Drosselklappensensor
39: Welle
100: elektronische Steuereinheit (ECU)
101: Zündkerzen-Ansteuerschaltung
103: Einspritzventil-Ansteuerschaltung
105: Drosselklappen-Ansteuerschaltung
107: A/D-Wandler
110: Steuerung
112: Temperaturrechner
114: Drosselklappensteuerung
116: Temperaturvorgabemodul
118: Drehmoment-Schätzmodul
120: Drehmoment-Überwachungsmodul

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2010-127162 A [0006]

Claims

Ausfallsichere Einrichtung (110) bei einem Motor (10), wobei die ausfallsichere Einrichtung (110) Folgendes aufweist: – ein Temperaturvorgabemodul (116), das zum Vorgeben eines Werts eines vorbestimmten Temperaturparameters ausgebildet ist, der bei einer Schätzung eines Erzeugungs-Drehmoments des Motors (10) verwendet wird; – ein Drehmoment-Schätzmodul (118), das zum Schätzen des Erzeugungs-Drehmoments des Motors (10) unter Verwendung eines Vorgabewerts des vorbestimmten Temperaturparameters ausgebildet ist, der von dem Temperaturvorgabemodul (116) vorgegeben wird; und – ein Drehmoment-Überwachungsmodul (120), das zum Vermindern des Erzeugungs-Drehmoments des Motors ausgebildet ist, wenn das von dem Drehmoment-Schätzmodul geschätzte Erzeugungs-Drehmoment um einen vorbestimmten Wert oder mehr größer ist als ein von einem Fahrer erwartetes Drehmoment, wobei das Temperaturvorgabemodul (116) einen aktuellen Vorgabewert des vorbestimmten Temperaturparameters beibehält, wenn die Differenz zwischen einem Eingangswert des vorbestimmten Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert einen vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert überschreitet, und den Vorgabewert mit dem Eingangswert des vorbestimmten Temperaturparameters aktualisiert, wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert des vorbestimmten Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert nicht überschreitet.
Ausfallsichere Einrichtung (110) nach Anspruch 1, wobei dann, wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert des vorbestimmten Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert überschreitet, das Temperaturvorgabemodul (116) den aktuellen Vorgabewert des vorbestimmten Temperaturparameters beibehält und den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert zur Verwendung in einem nachfolgenden Vergleich erhöht.
Ausfallsichere Einrichtung (110) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Temperaturvorgabemodul (116) den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert (α) auf der Basis der nachfolgenden Gleichung (1) vorgibt: α = α₀ × (N + 1) (1) wobei α Änderungsbetrag-Begrenzungswert; α₀ Standard-Begrenzungswert; und N Anzahl von aufeinanderfolgenden Malen, die der Änderungsbetrag-Begrenzungswert überschritten wird.
Ausfallsichere Einrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei dann, wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert des vorbestimmten Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert einmal überschreitet und dann innerhalb einer vorbestimmten Zeit zu dem vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert oder einem geringeren Wert zurückkehrt, das Temperaturvorgabemodul (116) den Vorgabewert mit dem Eingangswert aktualisiert.
Ausfallsichere Einrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei dann, wenn die Differenz zwischen dem Eingangswert des vorbestimmten Temperaturparameters und dem aktuellen Vorgabewert den vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert einmal überschreitet und dann auch nach einer vorbestimmten Zeit nicht zu dem vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert oder einem geringeren Wert zurückkehrt, das Temperaturvorgabemodul (116) einen nachfolgenden Vorgabewert auf dem aktuellen Vorgabewert fixiert.
Ausfallsichere Einrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei eine oder beide von der Kühlwassertemperatur und der Öltemperatur des Motors (10) als vorbestimmter Temperaturparameter verwendet werden, und wobei es sich bei dem vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert um einen Änderungsbetrag-Begrenzungswert zum Zeitpunkt eines Sinkens der Kühlwassertemperatur oder der Öltemperatur handelt.
Ausfallsichere Einrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei es sich bei dem vorbestimmten Temperaturparameter um die Ansauglufttemperatur handelt und bei dem vorbestimmten Änderungsbetrag-Begrenzungswert um einen Änderungsbetrag-Begrenzungswert zum Zeitpunkt eines Anstiegs bei der Ansauglufttemperatur handelt.
Ausfallsichere Einrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Temperaturvorgabemodul (116), das Drehmoment-Schätzmodul (118) und das Drehmoment-Überwachungsmodul (120) in einer Recheneinheit implementiert sind, die zum Ausführen einer Antriebssteuerung des Motors (10) ausgebildet ist.
Ausfallsichere Einrichtung (110) nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Drehmoment-Überwachungsmodul (120) eine Luftansaug-Drosselklappe (30) auf einem Notbetrieb-Öffnungsausmaß fixiert.