JP2008008295A - 電気回路の診断方法および装置 - Google Patents

Abstract

【課題】内燃機関のアクチュエータを作動するための電気回路或いは最終段の電気的エラーの疑いを、対応する観察された燃焼のミスファイヤによって確認することができる電気回路の診断方法および装置を提供する。
【解決手段】内燃機関のアクチュエータ（４０）の作動のための電気回路（４５）を電気的エラーについてチェックする、電気回路（４５）の診断方法において、追加としてミスファイヤ検知（６００）の情報が考慮される。診断装置（４００）は、電気回路（４５）の機能可能性についてチェックする監視手段（４１０）を備え、測定手段（４２０）がミスファイヤ検知装置（６００）の情報を測定する。
【選択図】図３

Description

本発明は、内燃機関のアクチュエータを作動するための電気回路の診断方法に関する。
本発明は更に、本発明に基づく方法を実施するための装置並びにコンピュータプログラムに関する。

高圧燃料直接噴射及び低圧燃料直接噴射のための噴射弁は、従来技術で基本的に知られている。その噴射弁は、一般に電磁弁或いは圧電弁として作られている。
噴射弁は、シリンダ内へ噴射すべき、エンジン内でのクリーンで且つ効率的な燃焼のために必要な燃料量を計量する。噴射弁の制御は、一般に出力最終段を通じて行われ、その際、噴射は好ましくは、最終段のいわゆるローサイドスイッチ（Low-Side-Schalter）を介して行われる。

この最終段は、運転の間監視されるから、短絡はバッテリー電圧及び最終段のアースによって発見され、且つそれに基づいて対応可能とされる。
例えば、ＤＥ １０２ ３４ ０９１ Ａ１ から、少なくとも二つの電磁弁の監視方法が知られているが、この方法の場合、弁に送られる電流が測定されて目標電流と比較される。目標電流と実際電流との間の差が限界値をオーバーすると、このことが不良動作として検知される。

ＤＥ ４０ １２ １０９ Ａ１ から、電気的最終段の機能監視のための装置が知られているが、この装置では、最終段に対して並列にエラー把捉論理回路が接続されている。このエラー把捉論理回路は、例えば過負荷或いはアース又はプラス極への短絡或いはその他のエラー可能性を区別することができる様にするために、最終段の様々な端子にエラーの存在の識別のために適した電位を加える。

本発明は、内燃機関のアクチュエータを作動するための電気回路或いは最終段の電気的エラーの疑いを、対応する観察された燃焼のミスファイヤによって確認することができる電気回路の診断方法および装置を提供する。

本発明によれば、内燃機関のアクチュエータの作動のための電気回路を電気的エラーについてチェックする、電気回路の診断方法において、追加としてミスファイヤ検知の情報が考慮される。

内燃機関のアクチュエータを作動するための電気回路或いは最終段の診断のための本発明に基づく方法は、それに対して、電気的チェックに加えてミスファイヤ検出の情報および／または信号が考慮されるという利点を持っている。

アクチュエータ、例えば電磁弁或いは圧電弁の電気的制御装置の故障によって、その時々のシリンダの燃焼室での燃焼も最早期待通りには行われず、その結果、燃焼のミスファイヤ或いは不安定な作動が生じる。従って本発明に基づくやり方は、最終段或いは回路の電気的エラーの疑いを、対応する観察された燃焼のミスファイヤによって確認することができると云う利点を持っている。

更に、本発明の有利な拡張及び改良が可能である。
特に、先ず一方では電気的エラーが何回も記録され又他方では燃焼ミスファイヤが観察された時に、初めてその電気的エラーが妥当な（関連する）エラーと見なされる、ということが定められている。この様なやり方によって、例えば電磁放射によって偶発的に生み出されるエラーメッセージが、ミスファイヤに関する燃焼の追加的観察によって、妥当性をチェックすることができる。

本発明によれば更に、妥当なエラーが生じた際に、非常走行運転へ切り換えられるということが考えられている。
更に本発明による手法を、コンピュータプログラム製品という形に表現すると有利である。

本発明のその他のメルクマール、適用可能性、及び利点が図面に示されている本発明の実施例についての以下の説明から明らかとなる。

内燃機関のアクチュエータ、また特に噴射弁は、一般的には出力最終段を介して制御或いは起動される。最終段の確実且つ故障の無い作動を保証するために、一般に、最終段を、例えばアース或いはバッテリーに対する短絡並びに電気的遮断に関して調べる機能監視装置が備えられている。

その様な機能監視或いは診断の結果は、好ましくは診断装置および／または内燃機関の制御装置でまとめられて評価される。
この診断は、例えばサイクリックに実行され、発生したエラーの回数が測定される。エラー回数が定められたエラー閾値、例えばエラー２回をオーバーすると、原則として、恐らく重大なエラーが発生しており且つ対応するアクチュエータユニットが故障しているということが推定される。内燃機関は、残ったシリンダで非常作動をしているであろう。

しかしながら、ますます複雑になって来ている自動車内の電気回路は、ますます強く電磁放射の負荷を受け或いは故障を起こし易くなっているということが観察される。加えて、例えばアクチュエータ及び補機類の作動のための高電流の使用、又とりわけ高電流の高速のタイミング制御によって、電磁的負荷が高められている。

それ故、電磁的放射によって、診断装置、制御装置、或いは又最終段の信号自体が変化して、システムに問題が無いにも係わらず、最終段の電気的エラーが確認されてしまうことも排除されない。その様なエラーが何度も出されると、従来のエラー診断ではそれ以上のチェック無しにアクチュエータユニットが作動停止され、非常走行運転へ切り換えられる。

本発明は、エラー診断によってエラーが検知されたとしてもアクチュエータ又最終段の作動は故障していないことがあり得る、という考えに基づいている。従って、本発明によれば、最終段或いはそれに対応する回路の電気的チェックに加えて、制御されるべきアクチュエータと作用関係にあるその他のパラメータを観察する、ということが工夫されている。

好ましくは、ミスファイヤ検知装置（ＡＳＥ）に関するエラーの疑いがチェックされる。ミスファイヤの検知装置は、例えば内燃機関のクランクシャフト角度の時間的変化或いは固体伝播音の観察によって、内燃機関のいわゆる円滑な運転を評価する。

噴射が実際に望み通りに行われないか或いは噴射が完全に停止してしまうと、期待されるクランクシャフト速度からのずれ又更には内燃機関の固体伝播音特性の変化が感知される。

ミスファイヤ検知装置は、噴射システム、すなわち噴射弁、最終段等に欠陥があると直ちに燃焼ミスファイヤを検知する。噴射に欠陥があると、期待されるトルクが出なくなり、内燃機関の不安定な動作が大きくなる。噴射システム、特に最終段に実際にエラー（故障）があると、ミスファイヤ検知装置は、大きく上昇する動作不安定性を見誤る恐れがある。

逆に、電磁放射によって誤ってエラーが呼び起こされた場合には、内燃機関はそのまま正常に運転を続けるので、ミスファイヤ検知装置は、動作不安定性の上昇を検知することがない。従って、その様なエラーの疑いは却下され、噴射弁は更に作動を続けることができる。

適用のケースによっては、ミスファイヤ検知の際に許容される動作不安定性について様々な限界値を定めることができ、特にその限界値はエラーの疑いが無い運転時点における動作不安定性の値の平均値から求めることができる。

本発明は、実施例での説明とは関係無く、低圧燃料噴射システムにも高圧燃料噴射システムにも適している。
図１には、噴射装置５を備えた多気筒の内燃機関１が略示されており、そこでは、例として４つの噴射弁４０とシリンダ１１０の一つが示されている。噴射装置５は、第一と第二の燃料ポンプ１０、２０、蓄圧器３０、噴射弁４０、最終段４５、燃料タンク５０、及び圧力センサ６０を含んでいる。第一の燃料ポンプ１０は、燃料を燃料タンク５０から第二の燃料ポンプ２０へ送る。この第一の燃料ポンプ１０は低圧を生成するために適している。第二の燃料ポンプ２０は、燃料を蓄圧器３０へ送り、第一の燃料ポンプ１０によって得られた低圧を高圧へ高める。蓄圧器３０は、しばしば燃料アキュムレータ、レール、或いはコモンレールと呼ばれ、これも又４つの噴射弁４０と接続されている。圧力センサ６０を通じて、少なくとも蓄圧器３０の中の圧力が監視される。

例として、内燃機関１のシリンダ１１０と接続されている４つの噴射弁４０の中の一つが示されている。シリンダ１１０内にはピストン１２０が運動可能に配置されている。シリンダは燃焼室１００を有し、この燃焼室は、ピストン１２０、インテーク弁１５０、及びエグゾースト弁１６０によって仕切られている。複数のインテーク（吸気）弁および／またはエグゾースト（排気）弁１５０、１６０が備えられることもある。インテーク弁および／またはエグゾースト弁１５０、１６０の領域内には、噴射弁４０と点火プラグ２００が燃焼室１００の中に突き出している。噴射弁４０は最終段４５によって制御され、燃焼室１００内へ燃料を直接送り込むことを可能にする。点火プラグ２００を通じて燃焼室１００内の燃料が点火される。更に吸気管１５５がとりわけ空気をインテーク弁１５０に対して送り込み、インテーク弁１５０の開弁によって空気が燃焼室１００内へ到達する。エグゾースト弁１６０の開弁によって、排気ガスが排気管１６５内へ導かれる。

図２は、アクチュエータとしての二つの噴射弁ＥＶ１、ＥＶ２のための最終段バンクの回路を最終段４５の一部として略示しているが、この例では、アクチュエータは象徴的に抵抗として描かれている。勿論、例えば圧電弁或いは電磁弁として作られた容量性或いは誘導性のアクチュエータを用いることも可能である。

両方のアクチュエータＥＶ１、ＥＶ２は、それぞれいわゆる高圧側（Highside）の端子によって、高圧側＝回路要素ＨＳＬを通じて供給ラインと接続されている。アクチュエータＥＶ１、ＥＶ２の別の端子側、いわゆる低圧側（Lowside）では、第一のアクチュエータＥＶ１の端子は、第一の低圧側１の回路要素ＧＬＳ１と接続され、又第二のアクチュエータＥＶ２の端子は、第二の低圧側２の回路要素ＧＬＳ２と接続されており、その際それ等の二つの回路要素ＧＬＳ１、ＧＬＳ２は、二つのアクチュエータＥＶ１、ＥＶ２を共通の低圧側供給ラインへ接続している。

図３は、本発明に基づく方法の流れ図を略示している。個々に示されている診断サイクルは、例えば診断装置自身によって或いは又他の機能モジュールによって開始されることができる。診断ステップ５１０では、アクチュエータの作動のための最終段或いは電気回路の電気的エラーに関するチェックが行われる。このチェックは、例えば、最終段にテスト電圧が印加され、それに対する反応が観察されるという既知の手法で行うことができ、その際予想される挙動からのずれがあれば、そのずれに対応するエラーがあると推定される。問合せステップ５２０で、エラーが確認されなければ（ｎｏ）、診断ステップ５１０へ戻される。

エラーが確認された場合（ｙｅｓ）には、ステップ５３０でエラーカウンタｎが増分増加される（ｎ＝ｎ＋１）。このエラーカウンタは、例えばエラーに対して特異的に設計して、各々のエラーの種類に対して独自のエラーカウンタが増分増加されるようにすることもできる。

ステップ５４０では、エラーカウンタｎが定められているエラー閾値ＳＷをオーバーしているか否か（ｎ≧ＳＷ）がチェックされ、オーバーしていない場合（ｎｏ）には、再び診断ステップ５１０へ戻されて、改めて診断が行われる。しかしながらエラーの回数ｎがエラー閾値ＳＷをオーバーしている場合（ｙｅｓ）には、ステップ５５０で、更に燃焼ミスファイヤも観察されるか否かがチェックされる。このためにミスファイヤ検知装置（ＡＳＥ）６００の結果又は情報或いは信号が考慮される。ミスファイヤが観察されなければ（ｎｏ）、恐らくエラー診断であるから、再び診断ステップ５１０へ戻される。

ミスファイヤが検知された場合（ｙｅｓ）には、診断は的確であると見なされ、確認されたエラーがステップ５６０で妥当であると見なされ，又場合によっては他のエラー対応策が導入される。

図４は，例として、監視手段４１０と測定手段４２０とを備えた本発明に基づく診断装置４００の実施例を示している。診断が始められると，監視手段４１０が最終段４５に適当なテストルーチンを命じる。このテストルーチンに対する反応は、例えば直接監視手段４１０を介して或いは測定手段４２０を介して測定される。加えて、測定手段によってミスファイヤ検知装置６００のデータ或いは情報も他のエラー診断のために測定される。

測定されたデータの評価は、好ましくは診断装置４００自身によって行われるが或いは又更なる評価のために制御装置へ送られることもある。加えて、この診断装置４００は、制御装置の一部とすることができ、或いは又最終段の一部とすることもできる。

噴射装置を備えた内燃機関の概略図である。 二つの噴射弁のための最終段回路の概略図である。 本発明に基づく方法の流れ図の概略図である。 本発明に基づく装置の概略図である。

符号の説明

１…内燃機関
５…噴射装置
１０…燃料ポンプ
２０…燃料ポンプ
３０…蓄圧器
４０…噴射弁
４５…最終段（回路）
５０…燃料タンク
６０…圧力センサ
１００…燃焼室
１１０…シリンダ
１２０…ピストン
１５０…インテーク弁
１５５…吸気管
１６０…エグゾースト弁
１６５…排気管
２００…点火プラグ

Claims (5)

1. 内燃機関のアクチュエータ（４０）の作動のための電気回路（４５）を電気的エラーについてチェックする、電気回路（４５）の診断方法において、
   追加としてミスファイヤ検知（６００）の情報が考慮されることを特徴とする電気回路の診断方法。
2. 電気的エラーが何回も記録され且つ燃焼ミスファイヤが観察された時に、その電気的エラーが妥当なエラーと見なされる請求項１に記載の診断方法。
3. 妥当なエラーがあると非常走行運転へ切り換えられる請求項２に記載の診断方法。
4. 内燃機関のアクチュエータ（４０）の作動のための電気回路（４５）の機能可能性についてチェックする監視手段（４１０）を備えた、電気回路（４５）の診断装置（４００）において、
   測定手段（４２０）がミスファイヤ検知装置（６００）の情報を測定することを特徴とする電気回路の診断装置。
5. プログラムがコンピュータ或いは制御装置で実行された時に、請求項１から３のいずれかに記載の診断方法を実施するための、マシンで読取り可能な媒体に記録されたプログラムコードを有するコンピュータプログラム製品。

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