JP2002106410A - 内燃機関の構成要素の診断方法、コンピュータプログラムおよび装置 - Google Patents
内燃機関の構成要素の診断方法、コンピュータプログラムおよび装置Info
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Abstract
いて、内燃機関の作動中に障害がった場合に相応の修理
を意図的に実施できるようにする。 【解決手段】 間接的に障害mdの原因になっている可
能性がある構成要素を、該構成要素が間接的に発生した
障害の原因になりえない「検査作動状態」に内燃機関を
意図的にもっていき、同じ障害が発生するかどうかを検
査する。
Description
燃機関の構成要素の診断方法、それに係るコンピュータ
プログラムおよび診断装置に関する。
内燃機関の作動中の障害の検出は例えば、走行安定性
(回転数に変動があるかどうか)の測定を介して行われ
る。この目的のために、内燃機関のクランク軸に、2つ
の歯が欠けている歯付きホイールが取り付けられてい
る。作動中、1回転するのにホイールが要する時間が測
定される。回転時間がその前に求められたおよびその後
に求められた回転時間と相異しているという、クランク
軸の個々の回転時間が求められると、これは、ミスファ
イヤにより走行安定性が低減されたことの表れである。
とは検出されるが、ミスファイヤの原因は数多くの場合
においてわからない。それ故に障害を取り除くために工
場で広範囲にわたるテストを実施して、障害の原因を限
定しなければならないか、または例えば点火装置の交換
作業の形の一括的な対応が行われるかで、この場合には
本来の障害の原因は分からずじまいである。これにより
内燃機関に対する保守コストおよび保守の手間も高めら
れる。
は、冒頭に述べた形式の方法を、内燃機関の作動中の障
害の発生時に、相応の修理を意図的に実施することがで
きるように改良することである。
題は冒頭に述べた形式の方法において、間接的に障害の
原因になっている可能性がある構成要素を次のようにし
て検査する、すなわち当該構成要素が発生した障害に対
して間接的にその原因になり得ない検査作動状態に内燃
機関を意図的にもっていき、かつそれから同じ障害が発
生するかどうかを検査することによって解決される。
は直接的な原因および間接的な原因を有して可能性があ
ることが認識された。殊に、障害の間接的な原因になっ
ている構成要素の同定はこれまで非常に困難だった。し
かし本発明の方法では、発生した障害に間接的に結び付
けることができる構成要素がわかっている。
障害の原因だったかどうかを検査するために、内燃機関
は意図的に、疑わしい構成要素が「何の役割も演じてい
ない」状態において作動される、すなわち当該構成要素
が内燃機関の作動に影響を及ぼさない状態において作動
される。このような状態において相応の構成要素は発生
した障害の原因をなしているのではない可能性がある。
この障害がもはや発生しないとき、このことは、相応の
構成要素が障害の発生に間接的に本当に関連しているこ
とを表している。反証において、内燃機関の検査作動状
態にも拘わらず、障害が引き続いて発生するとき、当該
構成要素はこの障害の成り立ちには関与していないこと
を推論することができる。
方法において、所定の構成要素が内燃機関の作動中の障
害の発生に関与しているか否かについての、この構成要
素の意図した検査が可能になる。これにより、障害のあ
る内燃機関の修理の際の不要な交換作業が回避される。
それに代わって、障害の原因となっている構成要素を意
図して同定しかつ交換することができる。これにより、
保守コストおよび保守にかかる手間が低減される。
に記載されている。
いて構成要素を意図的に障害のない状態において作動す
る。可能な構成要素としてここでは例えば、制御器が挙
げられ、これは意図的に所定の出発状態にされる。
を意図的に遮断することもできる。点火回路が複数個あ
る場合、例えば順次その都度1つの点火回路を遮断しか
つ、内燃機関がその他の点火回路によって障害なく動作
するかどうかを検査することができる。別の場合におい
て制御区間のセンサを遮断しかつ制御に代わって調整を
行うことができる。
いて構成要素を意図的に所定の作動状態において有効な
モデルによって置換するようにしている。センサの場合
には殊に、事情によっては、センサから供給される信号
を別のセンサの信号から計算しかつ内燃機関の検査作動
をこの計算された量に基づいて実施することも可能であ
る。
ファイヤであるときに使用される。この形式のミスファ
イヤは種々の間接的な原因を有している可能性がある。
検査すべき相応の構成要素は例えば、ガソリン直接噴射
式の内燃機関であれば、高圧噴射弁、点火プラグ、点火
コイルなどである。
構成要素は本発明の実施形態に取り上げられている。そ
れによれば、検査すべき構成要素は燃料噴射システムの
レール圧力に対する圧力センサである。通例使用されて
いる圧力センサでは寿命が経過するにつれて、信号は比
較的低い方の値へドリフトしていく。従って時間が経つ
につれて、この種の圧力センサは極端に低い信号を送出
する。これにより、実際のレール圧力が所望のものより
大きくなるということが起こる。ガソリン直接噴射に使
用される高圧噴射弁は所定のレール圧力までしか確実に
開放しないので、レール圧力が高すぎる場合には点火シ
リンダへの燃料の噴射は希薄になることになり、このた
めにミスファイヤが生じる。従って、エラーの伴った圧
力信号を送出するこの種の圧力センサはとどのつまり、
ミスファイヤに対する間接的な原因となっている。ミス
ファイアの検査はこれまでは基本的に可能ではなく、本
発明の方法によって大してコストをかけずに実施するこ
とができる。
て、内燃機関の検査作動状態においてレール圧力が意図
的に、どんな場合であってもクリチカルでない領域に意
図的に低下されることが提案される。このことは、通
例、圧力調整弁、レール圧力センサおよび制御器から成
っている制御区間が中断されかつそれに代わって圧力調
整弁が所定の調整信号によって調整される、すなわちど
んな場合にもクリチカルな値の下方にあるレール圧力に
相応している信号によって調整されるということと同じ
意味である。ミスファイヤがとまれば、このことから、
レール圧力が高すぎて高圧噴射弁の正しい開放が妨げら
れていたことを推定することができる。同時に、通常の
作動状態において、制御区間が使用されてレール圧力セ
ンサが正常な値を指示していることが検出されると、こ
のことからレール圧力センサが障害のある動作をしてい
ることが分かる。
成要素の同定の際の確実性を高めるために、本発明によ
れば、内燃機関を検査作動状態後に再び通常の作動状態
にもっていきかつこの通常の作動状態において、同じ障
害が発生するかどうかを検査することも提案される。
的に検査作動状態および通常の作動状態にもっていきか
つその都度、同じ障害が発生するかどうかを検査するよ
うにすれば、一層高められる。
専ら内燃機関の通常の作動状態において発生することが
はっきりするとき、障害メモリへのエントリを行い、該
メモリが障害のある構成要素を指示するようにする。こ
の障害メモリは工場において相応の装置によって読み出
すことができるので、組み立て工は障害のある構成要素
に対する直接的な指示を得ているということである。ミ
スファイヤの場合、この種のエントリは、障害の総和と
して、すなわちミスファイヤが発生したシリンダを示す
ことなく行われるか、またはシリンダ個別に行われる。
しかし障害メモリへのエントリをシリンダ個別に行う場
合には、角速度の不規則性が発生した、クランク軸の角
度位置を特定することが必要である。
作動状態における障害エントリと共に、障害の発生の時
点での内燃機関の関連の作動パラメータによって定めら
れている実時点の作動ウィンドウを記憶し、かつ内燃機
関の検査作動状態において、同じ障害が同じ作動ウィン
ドウにおいて発生するかどうかを検査するようにしてい
る。内燃機関の関連の作動パラメータとして、例えば回
転数、作動温度などが使用される。このようにして、障
害の原因を一層狭めることができ、かつ所定の作動状態
(例えば低回転数の走行、冷間作動状態)にその原因を
求めることができる許容される障害をはじき出すことが
できる。
においてだけまたは主として障害が発生するというもの
であるとき、有利にはアラームもトリガし、該アラーム
が障害のある構成要素を指示するようにすることができ
る。このようにしてユーザは既に、相応の構成要素に対
する指示を得られる。事情によっては、ユーザが障害の
ある構成要素に対してどのように対処すればよいかとい
う指示をユーザに対してすぐに行うこともできる。
結果が、内燃機関の通常の作動状態においてだけまたは
主として障害が発生するというものであるとき、内燃機
関を検査作動状態においてのみ引き続き作動させるよう
にすることが提案される。検査作動状態が、内燃機関が
実質的に障害なく動作している作動状態であれば、この
場合それはいわば、内燃機関が安全に作動することがで
きる非常作動走行状態である。
おいて実施されるとき、この方法を実施するのに適して
いるコンピュータプログラムにも関する。その際、コン
ピュータプログラムが、例えばフラッシュメモリにメモ
リに記憶可能であるようにすれば特別有利である。
構成要素の診断装置に関する。障害の発生に間接的にし
か原因になっていないような構成要素も簡単に同定する
ことができるようにするために、本発明によれば、該装
置は、内燃機関を、当該構成要素が発生した障害に対し
て間接的その原因になりえない検査作動状態に内燃機関
を意図的にもっていく手段を有しており、かつ該装置
は、検査作動状態において同じ障害が発生するかどうか
を検査する手段を有している。
続されておりかつ、障害の原因をなしている構成要素を
同定するために必要である相応の措置を、内燃機関の作
動の期間に自動的にとる。すなわち自動車の場合、通常
の走行の期間に相応の検査が実施される。
て詳細に説明する。
れている。これは実質的に燃焼室12を有しており、燃
焼室には吸気管14を介して空気が供給される。燃料排
気は排気管16を通して放出される。排気管16に触媒
器18が配置されている。
tzventile=HDEV)を介して燃料室12に達する。
この弁には、レール22として示されている燃料集合導
管を介して燃料が供給される。燃料集合導管は燃料タン
ク24に接続されておりかつ高圧ポンプ26によって負
圧下に置かれる。圧力調整弁28(Drucksteuerventil
=DSV)は一方においてレール22に接続されており
かつ他方において戻し導管30により燃料タンク24に
接続されている。
グ32が示されている。これは点火装置34からエネル
ギーが供給される。
36を含んでいる。この装置は出力側が点火装置34、
高圧噴射弁20および圧力調整弁28に接続されてい
る。調整および制御装置36に、障害メモリ37が設け
られている。これは、図示されていない診断装置によっ
て読み出すことができる。調整および制御装置36は入
力側において、レール圧力センサ38から信号が供給さ
れる。このセンサはレール22の燃料圧力を検出する。
レール圧力センサ38、圧力調整弁28および調整およ
び制御装置36はレール22における圧力を調整するた
めの閉ループ制御回路を形成している。
0の領域に配置されている装置42に接続されている。
すなわちこの装置によって、内燃機関10のミスファイ
アを識別することができるものである。ミスファイヤの
識別は公知の手法でクランク軸40の公知の形式および
手法で連続する時点におけるクランク軸40の角速度の
比較によって行われる。このために、クランク軸40
に、2つの歯が欠けているという図示されていない歯車
が存在している。クランク軸40の角速度に短時間の落
ち込みが生じると、それはミスファイヤを表している。
ている。これも入力側が調整および制御装置36に接続
されている。
素を診断するための方法が示されている。この方法はコ
ンピュータプログラムとして調整および制御装置36の
フラッシュメモリ(図示されていない)に記憶されてい
る。図示の方法は次のように進行する:スタートブロッ
ク46の後、ブロック48において、ビットE mdが
セットされているかどうかが質問される。この質問は有
利には、内燃機関10のスタート後に1回行われる。図
2には、ブロック48における質問の答えが「ノー」で
あるとき実行される、方法分岐が図示されている。答え
が「イエス」の場合に生じる相応の方法分岐は図3に示
されている。ビットE mdは、それがセットされてい
るとき、少なくとも先行する走行の期間に、関連のミス
ファイヤが発生したことを示すビットである。図2では
まず、重要なミスファイヤが検出されなかったこと、す
なわちブロック48における答えは「ノー」ないし「フ
ォールス(偽)」であることから出発している。
別のための装置42から得られる信号に基づいて、ミス
ファイヤmdが存在しているかどうかが検出される。イ
エスであれば、ミスファイヤmdが発生した時点t1お
よびミスファイヤの発生の時点t1における相応の関連
の作動パラメータx1およびy1も検出される。作動パ
ラメータx1およびy1は例えば、内燃機関10の回転
数および作動温度であってよい。ブロック54におい
て、時間ウィンドウdt内のミスファイヤdmの数aが
限界値amxより大きいかどうかが検出される。図示さ
れていないブロックにおいて、この種のミスファイアm
dは、例えば回転数の低すぎる走行または内燃機関の低
い温度にその原因を求めることができるようなミスファ
イヤを識別しかつ数aに入れないようにすることができ
る。
への戻り飛び越しが行われ、そこでミスファイヤmdお
よび相応の作動パラメータt1,x1およびy1が検出
される。
がミスファイヤmdの最大許容数を上回ると、すなわち
ブロック54における答えは「イエス」であれば、ブロ
ック60においてビットE mdがセットされる。引き
続いてこの分岐は終端ブロック58において終了する。
従って、本発明の方法の今説明した分岐では、実際に障
害に関連したミスファイヤmdが存在しているかどうか
だけが検出される。
力センサ38の診断のための方法の分岐について説明す
る。この分岐は、ブロック48における答えが「ハイ」
ないし「トゥルー(真)」であるとき、すなわちビット
E mdがセットされているときの分岐である。このこ
とは、図2のブロック54においてミスファイヤレート
(ミスファイヤ発生率、ひいてはミスファイヤ数)aが
最大許容値amaxを上回る、すなわち内燃機関10の
先行する作動期間に実際にミスファイヤmdが障害に関
連した規模で存在していることが検出されたときに生じ
る。
ンサ38の信号prdssがどんな値を有しているかど
うかが検査される。この信号prdssが最大の許容値
prdssmを上回っているとき、図2のブロック54
において検出された、ミスファイヤmdの障害に関連し
たレートaの存在との関連において、レール22におけ
る燃料圧力は実際に最大許容値prdssmより上にあ
ることから出発することができる。この場合、レール圧
力センサ38の障害は推定するに存在せず、その結果ブ
ロック66において、別の構成要素、例えば圧力調整弁
28の診断が始められる。
ssが最大許容信号レベルprdssmより下にあると
き、このことは、存在しているミスファイヤmdとの関
連において、レール圧力センサ38が小さすぎる値を送
出しかつレール22における実際の圧力が許容圧力の上
方にあることを示唆するものである。これもまた、高圧
噴射弁20の安全な作動を妨害するものである。レール
圧力センサ38の検査は次のように行われる:ブロック
68において、レール圧力センサ38と圧力調整弁38
と調整および制御装置36における本来の制御器とから
形成されている閉ループ制御区間が遮断されかつ圧力調
整弁28が真の圧力調整の意味において、レール22に
おける圧力prがデフォルト圧力prdefをとるよう
に調整される。その際デフォルト圧力prdefはどん
な場合にも最大許容圧力prdssmの下方にある。
き、ミスファイヤmdの数aが作動パラメータt1,x
1およびy1によって定義される作動ウィンドウ内に発
生するかどうかが検査される。レール圧力センサ38が
レール22における燃料の圧力の制御から外されかつレ
ール22が「安全な」燃料圧力において作動されてか
ら、ミスファイヤmdが範囲aにおいて存在し続けるの
であれば、レール圧力センサ38は正しく指示している
こと、すなわち内燃機関10の通常の作動状態において
もレール22に高められた燃料圧力は存在していなかっ
たことが推定される。この場合、例えば点火34のよう
な別の構成要素が検査されることになる(ブロック7
2)。
における燃料圧力prの低下後、作動パラメータt1,
x1およびy1によって特徴付けられている作動ウィン
ドウ内でのミスファイヤmdの著しい現象が認められる
ことが検出されると今度は、ブロック76においてレー
ル圧力センサ38の再接続と、レール圧力センサ38の
信号prdssに相応したレール22における圧力pr
の制御とが行われる。従って、内燃機関10は今や再び
通常の作動状態にされる。
nmaxより大きいかどうかが検査される。ノーであれ
ば、ブロック80において、計数器nが1だけ高められ
る。引き続いてブロック82において今度は、上述した
ブロック70に示されるように、ミスファイヤmdにつ
いての検査が行われる。
や検出されなければ、このことは、内燃機関10が通常
の作動状態においても再び障害なく動作することを意味
している。この場合構成要素のこれ以上の診断は不要に
なるので、ブロック84において、レール圧力とミスフ
ァイヤとの間の確かな因果関係を作ることができなかっ
たということのエントリが行われ、かつ終了ブロック7
4への飛び越しが行われる。これに対してミスファイヤ
mdがまたもや範囲aおよび相応の作動パラメータt
1,x1およびy1によって特徴付けられた作動ウィン
ドウ内に検出されると、ブロック82における答えは
「イエス」であり、ブロック68への戻しジャンプが行
われる。このブロックにおいて再び、レール圧力センサ
38が遮断されかつ圧力調整弁28が直接、レール22
における燃料圧力prがデフォルト圧力prdefをと
るように調整される。
数回、レール圧力センサ38が遮断されていて、レール
22における燃料圧力prが低下していてかつ引き続い
てレール圧力センサ38の信号prdssへ向かって、
燃料圧力prが制御されるという作動状態において作動
されることによって、レール圧力センサ38の診断の祭
の安全性が高められる。ブロック78において計数器n
が最大値nmaxを上回ると、ループからの逸脱が行わ
れる。この場合、レール圧力センサ38は遮断されかつ
デフォルト値prdefに相応する、レール22での燃
料圧力prを用いた内燃機関10の作動が行われる。こ
のようにして、内燃機関10の非常作動が確保される。
ージ88が出力される。これは、ユーザにレール圧力セ
ンサ38が遮断されていることを指示するものである。
付加的に、障害メモリへのエントリが行われ、これは保
守の際に工場において相応の装置によって読み出されか
つレール圧力センサ38に欠陥があることを指示する。
この方法はこの場合も終了ブロック74において終了す
る。
法の1つの分岐のフローチャート図である。
法の別の分岐のフローチャート図である。
弁、 36 調整および制御装置、 37 障害メモ
リ、 38 レール圧力センサ、 40 クランク軸、
88 アラーム
Claims (16)
- 【請求項1】 内燃機関(10)の構成要素(38)の
診断方法において、間接的に障害(md)の原因になっ
ている可能性がある構成要素(38)を次のようにして
検査する、すなわち当該構成要素(38)が発生した障
害(md)に対して間接的に原因とはなりえない検査作
動状態に内燃機関(10)を意図的にもっていき、かつ
それから同じ障害(md)が発生するかどうかを検査す
ることを特徴とする方法。 - 【請求項2】 前記検査作動状態において前記構成要素
を意図的に障害のない状態において作動する請求項1記
載の方法。 - 【請求項3】 前記検査作動状態において前記構成要素
(38)を意図的に遮断する請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 前記検査作動状態において前記構成要素
(38)を意図的に所定の作動状態において有効なモデ
ルによって置換する請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 障害はミスファイヤ(md)である請求
項1から4までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項6】 検査すべき構成要素は燃料噴射システム
(22)のレール圧力(PR)に対する圧力センサ(3
8)である請求項1から4までのいずれか1項記載の方
法。 - 【請求項7】 内燃機関(10)の検査作動状態におい
てレール圧力(pr)を、いずれの場合にもクリチカル
でない領域(prdef)に意図的に低下させる請求項
6記載の方法。 - 【請求項8】 内燃機関(10)を検査作動状態後に再
び通常の作動状態に持っていきかつこの通常の作動状態
において、同じ障害(md)が発生するかどうかを検査
する請求項1から7までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項9】 内燃機関(10)を複数回順次、検査作
動状態および通常の作動状態に意図的に持っていきかつ
その都度、同じ障害(md)が発生するかどうかを検査
する請求項8記載の方法。 - 【請求項10】 内燃機関(10)の通常の作動状態に
おける障害エントリと共に、障害(md)の発生の時点
(t1)での内燃機関(10)の関連の作動パラメータ
(x1,y1)によって定められている実時点の作動ウ
ィンドウを記憶し、かつ内燃機関(10)の検査作動状
態において、同じ障害(md)が同じ作動ウィンドウ
(t1,x,y1)において発生するかどうかを検査す
る請求項1から9までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項11】 検査の結果が、内燃機関(10)の通
常の作動状態においてだけ障害(md)が発生するとい
うものであるとき、障害メモリ(37)へのエントリを
行い、該メモリが障害のある構成要素(38)を指示す
る請求項1から10までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項12】 検査の結果が、内燃機関(10)の通
常の作動状態においてだけ障害(md)が発生するとい
うものであるとき、アラーム(38)をトリガし、該ア
ラームが障害のある構成要素(38)を指示する請求項
1から11までのいずれか1項記載の方法。 - 【請求項13】 検査の結果が、内燃機関(10)の通
常の作動状態においてだけ障害(md)が発生するとい
うものであるとき、内燃機関(10)を検査作動状態に
おいてのみ引き続き作動させる請求項1から12までの
いずれか1項記載の方法。 - 【請求項14】 請求項1から13までのいずれか1項
記載の方法がコンピュータにおいて実施されるとき、請
求項1から13までのいずれか1項記載の方法を実施す
るのに適していることを特徴とするコンピュータプログ
ラム。 - 【請求項15】 メモリに記憶可能である請求項14記
載のコンピュータプログラム。 - 【請求項16】 障害が発生すると相応のエントリが行
われる障害メモリを備えている内燃機関(10)の構成
要素(38)の診断装置において、該装置は、当該構成
要素(38)が発生した障害(md)に対して間接的に
原因とはなりえない検査作動状態に内燃機関(10)を
意図的にもっていく手段を有しており、かつ該装置は、
検査作動状態において同じ障害(md)が発生するかど
うかを検査する手段を有していることを特徴とする装
置。
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