JP2014145310A - 異常検出装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】目標効率が異常に減少して、運転者の意図するトルクよりも過度なトルクが出力される異常を検出できる異常検出装置を提供する。
【解決手段】この異常検出装置13は、目標トルクTmを用いて目標負荷率KLmを算出して目標負荷率KLmを目標スロットル開度θmに変換し、目標効率ηmを用いて目標点火時期SAmを算出し、目標スロットル開度θmおよび目標点火時期SAmに基づいてエンジン3を制御するエンジン制御装置1に搭載される。異常検出装置13では、目標点火時期SAmを用いて監視用目標効率ηmaを逆算し、監視用目標効率ηmaと目標負荷率KLmとを用いて監視用目標トルクTmaを逆算し、監視用目標トルクTmaと目標トルクTmとのトルク偏差ΔTmを算出し、このトルク偏差ΔTmを用いて異常の有無を検出する。
【選択図】図2

Description

本発明は、例えば車両に搭載されるエンジン制御装置の異常(運転者の意図するトルクよりも過度なトルクが出力される異常)を検出する異常検出装置に関する。
特許文献1の図1には、エンジンのトルク制御を行うエンジン制御装置が開示されている。このエンジン制御装置では、演算要素341,343により目標トルクおよび目標効率からかさ上げ空気量(目標負荷率に相当)を算出し、このかさ上げ空気量からスロットル開度への変換を行って、スロットル開度の制御量を設定している。また、このエンジン制御装置では、目標効率からエンジンの目標点火時期を算出して、エンジンの点火時期を制御している。
特開2010−190196号公報
特許文献1のエンジン制御装置では、運転者が意図するトルクよりも過度のトルクが発生したか否かを監視するには、演算要素341,343が正常に動作しているか否かを監視する必要がある。即ち、目標トルク、目標効率およびかさ上げ空気量(目標負荷率)の3値が正常な関係にあるか否かを監視する必要がある。
この監視を行う技術として、目標効率とかさ上げ空気量とを用いて監視用目標トルクを逆算し、この監視用目標トルクと目標トルクとのトルク偏差を求め、そのトルク偏差が閾値を超えるとカウント数をインクリメントし、そのカウント数が閾値を超えると、異常(即ち、運転者が意図するトルクよりも過度のトルクが発生した)と判定する方法が提案されている(この技術を提案技術と呼ぶ)。
特許文献1のエンジン制御装置では、目標効率が正常値の1倍から例えば0.1倍に異常に減少すると、かさ上げ空気量が増加してスロットル開度の制御量が大きくなり、過度トルクが出力される。この過度トルクを抑制するために目標点火時期が遅角されるが、目標点火時期の遅角限界は一般に失火限界(例えば−20°)に設定されているので、過度トルクを抑制するための遅角(例えば−40°)まで遅角できない。そのため、過度トルクが出力される。
この場合(過度のトルクが出力される場合)、前記提案技術では、目標効率とかさ上げ空気量とを用いて監視用目標トルクを逆算するので、その逆算において、目標効率の減少分とかさ上げ空気量の増加分とが相殺する。このため、監視用目標トルクと目標トルクとが一致して、トルク偏差が閾値を超えず、異常と判定されない(即ち異常が検出できない)という欠点がある。
そこで、本発明は、上記の問題点を鑑みてなされたものであり、目標効率が異常に減少して、運転者の意図するトルクよりも過度なトルクが出力される異常を検出できる異常検出装置を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明の異常検出装置は、目標トルクおよび目標効率が算出された場合に、前記目標トルクを用いて目標負荷率を算出して前記目標負荷率を目標スロットル開度に変換すると共に、前記目標効率を用いて前記目標点火時期を算出し、前記目標スロットル開度および前記目標点火時期に基づいて前記エンジンを制御するエンジン制御装置の異常検出装置において、前記目標点火時期を用いて監視用目標効率を逆算し、前記監視用目標効率と前記目標負荷率とを用いて監視用目標トルクを逆算し、前記監視用目標トルクと前記目標トルクとのトルク偏差を算出し、前記トルク偏差が第1閾値を超えたか否かの判定を行う一連の処理を繰り返し、前記判定の肯定結果の回数が第2閾値を超えた場合に異常と判定することを特徴とする。
上記の構成によれば、目標点火時期を用いて監視用目標効率を逆算するので、目標効率が異常に減少した場合(即ち過度トルクが出力される場合)は、監視用目標効率の減少分は、目標効率の減少分よりも小さくなる。そして、この監視用目標効率と目標負荷率とを用いて監視用目標トルクを逆算するので、その逆算において、監視用目標効率の減少分と目標負荷率の増加分とが十分に相殺せず、監視用目標トルクが目標トルクよりも十分に大きくなる。これにより、トルク偏差が第1閾値よりも大きくなり、目標効率が異常に減少して過度トルクが出力される異常を検出できる。
また、本発明の異常検出装置は、上記に記載の異常検出装置であって、前記一連の処理において、前記目標点火時期を用いて前記監視用目標効率を逆算して前記監視用目標効率および前記目標負荷率を用いて前記監視用目標トルクを逆算する代わりに、前記目標効率を徐変処理して徐変後目標効率を算出し、前記徐変後目標効率および前記目標負荷率を用いて前記監視用目標トルクを逆算することを特徴とする。
上記の構成によれば、目標効率を徐変処理して徐変後目標効率を算出し、徐変後目標効率および目標負荷率を用いて監視用目標トルクを逆算するので、目標効率が異常に減少した場合は、徐変後目標効率の減少分は目標効率の減少分よりも小さくなり、よって、監視用目標トルクの逆算において、徐変後目標効率の減少分と目標負荷率の増加分とが十分に相殺せず、監視用目標トルクが目標トルクよりも十分に大きくなる。これにより、トルク偏差が第1閾値よりも大きくなり、目標効率が異常に減少して過度トルクが出力される異常を検出できる。
また、本発明の異常検出装置は、上記に記載の異常検出装置であって、前記一連の処理において、更に前記目標効率を徐変処理して徐変後目標効率を算出し、前記監視用目標効率および前記徐変後目標効率のうちの大きい方を、前記監視用目標トルクの逆算に用いることを特徴とする。
上記の構成によれば、一連の処理において、更に目標効率を徐変処理して徐変後目標効率を算出し、監視用目標効率および徐変後目標効率のうちの大きい方を、監視用目標トルクの逆算に用いるので、監視用目標トルクの値がより大きくなる。これにより、目標効率が異常に減少した場合に、より確実にトルク偏差が第1閾値よりも大きくなり、目標効率が異常に減少して過度トルクが出力される異常を検出できる。
また、本発明の異常検出装置は、上記に記載の異常検出装置であって、前記徐変後目標効率は、今回の前記一連の処理で取得された前記目標効率が前回の前記一連の処理で取得された前記目標効率よりも小さい場合は、前回の前記一連の処理で取得された前記目標効率から前記所定の徐変量を減算した値であることを特徴とする。
上記の構成によれば、目標効率が異常に減少した場合に、より確実に、徐変後目標効率の減少分を目標効率の減少分よりも小さくできる。
本発明の異常検出装置によれば、目標効率が異常に減少して、運転者の意図するトルクよりも過度なトルクが出力される異常を検出できる。
本発明の第1実施形態に係る異常検出装置を搭載したエンジン制御装置の構成概略図である。 図1のエンジン制御装置の要部の拡大図である。 図2の目標負荷率算出部、監視用目標効率算出部および監視用目標トルク算出部の各々の概略構成を示した図である。 エンジンの点火時期とトルクとの特性を示した図である。 本発明の第1実施形態に係る異常検出装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第2実施形態に係る異常検出装置を搭載したエンジン制御装置の要部の拡大図である。 図6の目標負荷率算出部および監視用目標トルク算出部の各々の概略構成を示した図である。 本発明の第2実施形態に係る異常検出装置の動作を説明するフローチャートである。 本発明の第3実施形態に係る異常検出装置を搭載したエンジン制御装置の要部の拡大図である。 図9の目標負荷率算出部、監視用目標効率算出部および監視用目標トルク算出部の各々の概略構成を示した図である。 本発明の第3実施形態に係る異常検出装置の動作を説明するフローチャートである。
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
≪第1実施形態≫
<構成説明>
図1は、本発明の第1実施形態に係る異常検出装置を搭載したエンジン制御装置の構成概略図である。図2は、図1のエンジン制御装置の要部の拡大図である。図3は、図2の目標負荷率算出部、監視用目標効率算出部および監視用目標トルク算出部の各々の概略構成を示した図である。
この実施形態に係る異常検出装置13は、図1に示すように、例えば車両に搭載されたエンジン3の制御を行うエンジン制御装置1の異常(即ち目標効率が異常に減少して、運転者の意図するトルクよりも過度なトルクが出力される異常)を検出するものである。この異常検出装置13は、目標点火時期SAmを用いて異常の監視で使用する目標効率(以後、監視用目標効率と呼ぶ)ηmaを逆算し、監視用目標効率ηmaと目標負荷率KLmとを用いて異常の監視で使用する目標トルク(以後、監視用目標トルクと呼ぶ)Tmaを逆算し、監視用目標トルクTmaと目標トルクTmとのトルク偏差ΔTmを算出し、このトルク偏差ΔTmを用いて異常の有無を検出する点に特徴がある。以下、図1〜図3に基づいて、この異常検出装置13を搭載したエンジン制御装置1について詳説する。
エンジン制御装置1は、図1に示すように、エンジン3の運転条件および運転状態に関する情報(以後、共通エンジン情報と呼ぶ)5aを配信する共通信号配信部5と、共通エンジン情報5aに基づいてエンジン3の機能に関する要求を数値化して出力する要求出力部7と、要求出力部7から出力された各種の要求を種類毎に1つの要求値に調停する調停部9と、調停部9により調停された各種の要求の要求値に基づいてエンジン制御で使用される各種のアクチュエータ3a,3b,3cの制御量を設定する制御量設定部11と、制御量設定部11の処理信号に基づいて異常の検出を行う異常検出装置13とを備えている。
アクチュエータ3aは、エンジン3の吸気量を調整するスロットルである。アクチュエータ3bは、エンジン3の点火装置である。アクチュエータ3cは、エンジン3の燃料噴射装置である。以後、スロットル3a、点火装置3b、燃料噴射装置3cとも呼ぶ。
共通信号配信部5は、エンジン3に配設された各種のセンサ(エンジン回転速度センサなど)およびエンジン制御装置1の各種の算出部(ポンプ損失トルク算出部、ISC(Idle Speed Control)要求トルク算出部、MBT(Minimum spark advance for Best Torque)点火時期算出部、実負荷率算出部など)から共通エンジン情報5a(ポンプ損失トルクTp、ISC要求トルクTisc、エンジン回転速度Ne、MBT点火時期SAmbt、実負荷率KLrなど)を取得し、その共通エンジン情報5aを各部(要求出力部7、調停部9および制御量設定部11)に配信する。
なお、ポンプ損失トルクTpは、エンジン3の吸気時の空気抵抗で損失するトルクである。ISC要求トルクTiscは、目標アイドル回転速度を得るために必要なトルクである。MBT点火時期SAmbtは、下記のように定義される。即ち、縦軸をトルクTとし横軸を点火時期SAとした場合、エンジン3から出力されるトルクTは、図4に示すように上に凸の曲線で表される。トルクTが最大になる点火時期SAのことをMBT点火時期SAmbtと呼ぶ。なお、MBT点火時期SAmbtでのトルク(点Aでのトルク)TをMBTトルクTmbtと呼ぶ。実負荷率KLrは、負荷率の検出値であり、前記負荷率は、エンジン3の各気筒の1サイクル当たりの最大吸気量に対する実吸気量の割合として定義される。
要求出力部7は、エンジン3の各機能(例えばドライバビリティ(以後、ドラビリと呼ぶ)、排気ガス、燃費)に関する要求を出力する複数の要求出力要素7a,7b,7cを有している。ここでは、要求出力要素7aは、ドラビリに関する要求(ドラビリ要求)を出力する。要求出力要素7bは、排気ガスに関する要求(排気ガス要求)を出力する。要求出力要素7cは、燃費に関する要求(燃費要求)を出力する。以後、ドラビリ要求出力要素7a、排気ガス要求出力要素7b、燃費要求出力要素7cとも呼ぶ。
ここで、エンジン3の出力には、トルク以外にも熱と排気ガスが含まれる。これらの全体によって、前述のドラビリ、排気ガス、燃費といったエンジン3の各種の機能が決定される。よって、エンジン3の出力を制御するためのパラメータは、トルクT、効率ηおよび空燃比AFの3種の物理量に集約することができる。この3種の物理量を用いてエンジン3の各種の機能に関する要求を表現して各種のアクチュエータ3a,3b,3cの動作を制御することで、エンジン3の出力に要求を確実に反映させることが可能である。そこで、この実施形態では、要求の表現に使用する物理量として、トルクT、効率ηおよび空燃比AFの3種が用いられる。なお、効率ηは、出力トルクT/MBTトルクTmbtで定義される。例えば図4の点Bでの効率ηは、50Nm/100Nm=0.5倍となる。
ドラビリ要求出力要素7aは、ドラビリ要求を例えばトルクTに関する要求(以後、トルク要求と呼ぶ)および効率ηに関する要求(以後、効率要求と呼ぶ)として出力する。排気ガス要求出力要素7bは、排気ガス要求を例えば効率要求および空燃比AFに関する要求(以後、空燃比要求と呼ぶ)として出力する。燃費要求出力要素7cは、燃費要求を例えば効率要求および空燃比要求として出力する。
調停部9は、要求(ドラビリ要求、効率要求、空燃比要求)に使用される3つの物理量(トルクT、効率ηおよび空燃比AF)に対応する複数の調停要素9a,9b,9cを有している。ここでは、トルクTに対応する調停要素(以後、トルク調停要素とも呼ぶ)9aは、各要求出力要素7a,7b,7cからの各トルク要求を集約し、予め定められた規則に従って1つのトルク要求値に調停する。効率ηに対応する調停要素(以後、効率調停要素とも呼ぶ)9bは、各要求出力要素7a,7b,7cからの各効率要求を集約し、予め定められた規則に従って1つの効率要求値に調停する。空燃比AFに対応する調停要素(以後、空燃比調停要素とも呼ぶ)9cは、各要求出力要素7a,7b,7cからの各空燃比要求を集約し、予め定められた規則に従って1つの空燃比要求値に調停する。なお、各調停要素9a,9b,9cは、共通エンジン情報5aを参照して、周知の調停方法により調停を行う。
制御量設定部11は、調整部11dと、複数の制御量算出要素11a,11b,11cとを有している。調整部11dは、各調停要素9a,9b,9cからの各要求値(トルク要求値、効率要求値および空燃比要求値)を、それらの相互の関係に基づいてエンジン3の適正運転が可能となるように調整する。なお、調整部11dは、共通エンジン情報5aを参照して、周知の調整方法により調整を行う。この調整された各要求値をそれぞれ目標トルクTm、目標効率ηmおよび目標空燃比AFmとも呼ぶ。
各制御量算出要素11a,11b,11cはそれぞれ、調整部11dにより調整された各要求値(目標トルクTm、目標効率ηmおよび目標空燃比AFm)等を用いて各アクチュエータ3a,3b,3cの制御量を算出し、その制御量に基づいて各アクチュエータ3a,3b,3cを制御する。
ここでは、制御量算出要素11aは、例えば目標トルクTmおよび目標効率ηmを用いて目標負荷率KLmを算出し、その目標負荷率KLmを目標スロットル開度θmに変換し、その目標スロットル開度θmに基づいてスロットル3aのスロットル開度を制御する。制御量算出要素11bは、例えば目標トルクTmおよび目標スロットル開度θmを用いて目標トルクTmが実現されるように目標点火時期SAmを算出し、その目標点火時期SAmに基づいて点火装置3bの点火時期を制御する。なお、目標点火時期SAmの遅角限界(遅角側の限界値)は、例えば失火限界(失火が生じる限界の値)に設定されている。ここでは、目標点火時期SAmの遅角限界は、失火限界に設定されるが、後述のように異常が検出可能な値であれば、どの様な値に設定されてもよい。
制御量算出要素11cは、例えば目標空燃比AFmを用いて目標燃料噴射量Qmを算出し、その目標燃料噴射量Qmに基づいて燃料噴射装置3cの燃料噴射量を制御する。
より詳細には、制御量算出要素11aは、図2に示すように、目標トルクTmおよび目標効率ηmを用いて目標負荷率KLmを算出する目標負荷率算出部11eと、目標負荷率KLmを用いて目標スロットル開度θmを算出する目標スロットル開度算出部11fとを備えている。
目標負荷率算出部11eは、目標トルクTmの増加/減少に応じて目標負荷率KLmを増加/減少させ、目標効率ηmの増加/減少に応じて目標負荷率KLmを減少/増加させるように、目標負荷率KLmを算出する。より詳細には、目標負荷率算出部11eは、図3に示すように、各演算部11g,11hと、各下限ガード処理部11i,11nと、トルクフィルタ処理部11jと、トルク繋ぎ処理部11kと、変換部11mとを備えている。
演算部11gは、調整部11dからの目標トルクTmに前記ポンプ損失トルク算出部からのポンプ損失トルクTpを加算し、この加算結果(以後、加算後目標トルクと呼ぶ)Tm1を演算部11hに出力する。
演算部11hは、演算部11gからの加算後目標トルクTm1を調整部11dからの目標効率ηmで除算し、この除算結果(以後、除算後目標トルクと呼ぶ)Tm2を下限ガード処理部11iに出力する。
下限ガード処理部11iは、演算部11hからの除算後目標トルクTm2に下限ガード処理を行い、その処理結果(以後、下限ガード処理後目標トルクと呼ぶ)Tm3をトルクフィルタ処理部11jに出力する。より詳細には、下限ガード処理部11iは、前記ISC要求トルク算出部からISC要求トルクTiscを取得する。そして、下限ガード処理部11iは、除算後目標トルクTm2がISC要求トルクTisc以上であるか否かの判定を行い、その判定結果が肯定の場合は、除算後目標トルクTm2を下限ガード処理後目標トルクTm3として出力し、他方、その判定結果が否定の場合は、ISC要求トルクTiscを下限ガード処理後目標トルクTm3として出力する。
トルクフィルタ処理部11jは、下限ガード処理部11iからの下限ガード処理後目標トルクTm3に含まれる特定周波数成分(例えば高周波成分)を除去し、その除去結果(以後、フィルタ処理後目標トルクと呼ぶ)Tm4をトルク繋ぎ処理部11kに算出する。
トルク繋ぎ処理部11kは、トルクフィルタ処理部11jからのフィルタ処理後目標トルクTm4の急変を抑制するトルク繋ぎ処理を行い、その処理結果(以後、トルク繋ぎ処理後目標トルクと呼ぶ)Tm5を変換部11mに出力する。より詳細には、トルク繋ぎ処理部11kは、フィルタ処理後目標トルクTm4に所定幅以上の急増減が発生する場合は、その急増減を抑制するようにフィルタ処理後目標トルクTm4を変化させてトルク繋ぎ処理後目標トルクTm5として出力し、他方、フィルタ処理後目標トルクTm4に所定幅以上の急増減が発生しない場合は、フィルタ処理後目標トルクTm4をトルク繋ぎ処理後目標トルクTm5として出力する。
変換部11mは、トルク繋ぎ処理部11kからのトルク繋ぎ処理後目標トルクTm5を負荷率KLm1に変換して下限ガード処理部11nに出力する。より詳細には、変換部11mには、トルク繋ぎ処理後目標トルクTm5、エンジン回転速度Ne、目標空燃比AFmおよび負荷率KLm1の関係を規定した第1変換マップMP1が設定されている。変換部11mは、トルク繋ぎ処理部11kからトルク繋ぎ処理後目標トルクTm5を取得し、前記エンジン回転速度センサからエンジン回転速度Neを取得し、調整部11dから目標空燃比AFmを取得し、第1変換マップMP1を用いて、その取得したトルク繋ぎ処理後目標トルクTm5、エンジン回転速度Neおよび目標空燃比AFmに対応する負荷率KLm1を求める。
下限ガード処理部11nは、変換部11mからの負荷率KLm1に下限ガード処理を行い、この処理結果を目標負荷率KLmとして目標スロットル開度算出部11fおよび異常検出装置13に出力する。より詳細には、負荷率KLm1の下限値は、負荷率下限ガード値KLminに設定されている。そして、下限ガード処理部11nは、負荷率KLm1が負荷率下限ガード値KLmin以上であるか否かの判定を行い、その判定結果が肯定の場合は、負荷率KLm1を目標負荷率KLmとして出力し、他方、その判定結果が否定の場合は、負荷率下限ガード値KLminを目標負荷率KLmとして出力する。
目標スロットル開度算出部11fは、例えば、目標負荷率KLmの増加/減少に応じて目標スロットル開度θmが増加/減少するように、目標スロットル開度θmを算出する。ここでは、目標スロットル開度算出部11fには、例えば、目標負荷率KLmと目標スロットル開度θmとの関係を規定した第2変換マップMP2が設定されている。目標スロットル開度算出部11fは、第2変換マップMP2を用いて、目標負荷率算出部11eからの目標負荷率KLmに対応する目標スロットル開度θmを求める。
異常検出装置13は、例えば、目標負荷率算出部11eからの目標負荷率KLmと制御量算出要素11bからの目標点火時期SAmとを用いて目標トルク(即ち監視用目標トルク)Tmaを逆算し、この監視用目標トルクTmaと調整部11dからの目標トルクTmとのトルク偏差ΔTm(=監視用目標トルクTma−目標トルクTm)を算出し、このトルク偏差ΔTmに基づいて異常の有無を判定する。
より詳細には、異常検出装置13は、図2に示すように、監視用目標効率算出部13aと、監視用目標トルク算出部13bと、演算部13cと、各判定部13d,13fと、インクリメント処理部13eとを備えている。
監視用目標効率算出部13aは、図3に示すように、演算部13gと、変換部13hとを備えている。
演算部13gは、制御量算出要素11bからの目標点火時期SAmから前記MBT点火時期算出部からのMBT点火時期SAmbtを減算し、その減算結果(以後、点火遅角量と呼ぶ)αを変換部13hに出力する。
変換部13hは、演算部13gからの点火遅角量αを用いて目標効率(即ち監視用目標効率)ηmaを逆算し、その逆算結果を監視用目標トルク算出部13bに出力する。より詳細には、変換部13hには、点火遅角量α、実負荷率KLr、エンジン回転速度Neおよび監視用目標効率ηmaとの関係を規定した第3変換マップMP3が設定されている。変換部13hは、演算部13gから点火遅角量αを取得し、前記実負荷率算出部から実負荷率KLrを取得し、前記エンジン回転速度センサからエンジン回転速度Neを取得し、第3変換マップMP3を用いて、それら取得した点火遅角量α、実負荷率KLrおよびエンジン回転速度Neに対応する監視用目標効率ηmaを求める。
監視用目標トルク算出部13bは、図3に示すように、変換部13iと、各演算部13j,13mと、上限ガード処理部13kとを備えている。
変換部13iは、目標負荷率算出部11eからの目標負荷率KLmをMBTトルクTmbtに変換し、その変換結果を演算部13jに出力する。より詳細には、変換部13iには、目標負荷率KLm、エンジン回転速度Ne、空燃比AFおよびMBTトルクTmbtの関係を規定した第4変換マップMP4が設定されている。変換部13iは、目標負荷率算出部11eから目標負荷率KLmを取得し、前記エンジン回転速度センサからエンジン回転速度Neを取得し、空燃比AFを所定値(例えば12.5)に固定し、第4変換マップMP4を用いて、それら取得した目標負荷率KLmおよびエンジン回転速度Neに対応するMBTトルクTmbtを求める。
演算部13jは、変換部13iからのMBTトルクTmbtに監視用目標効率算出部13aからの監視用目標効率ηmaを乗算し、その乗算結果(以後、乗算後トルクと呼ぶ)Tma1を演算部13mに出力する。この乗算処理により、乗算後トルクTma1は、MBTトルクTmbtおよび監視用目標効率ηmaの各々の増加/減少に応じて増加/減少する。
上限ガード処理部13kは、前記ポンプ損失トルク算出部からのポンプ損失トルクTpに上限ガード処理を行い、その処理結果(以後、上限ガード処理後ポンプ損失トルクと呼ぶ)Tp’を演算部13mに出力する。より詳細には、ポンプ損失トルクTpの上限値は、所定の上限ガード値Tpmaxに設定されている。そして、上限ガード処理部13kは、ポンプ損失トルクTpが所定の上限ガード値Tpmax以下であるか否かの判定を行い、その判定結果が肯定の場合は、ポンプ損失トルクTpを上限ガード処理後ポンプ損失トルクTp’として出力し、他方、その判定結果が否定の場合は、所定の上限ガード値Tpmaxを上限ガード処理後ポンプ損失トルクTp’として出力する。
演算部13mは、演算部13jからの乗算後トルクTma1から上限ガード処理部13kからの上限ガード処理後ポンプ損失トルクTp’を減算し、その減算結果を監視用目標トルクTmaとして演算部13cに出力する。
演算部13cは、演算部13mからの監視用目標トルクTmaから調整部11dからの目標トルクTmを減算してトルク偏差ΔTmを算出する。
判定部13dは、演算部13cからのトルク偏差ΔTmが閾値(第1閾値)ΔTm1以上であるか否かの判定を行う。インクリメント処理部13eは、判定部13dの判定結果が肯定である場合は、カウント数Ncをインクリメント(即ち+1増加)させ、他方、判定部13dの判定結果が否定である場合は、カウント数Ncを値0にリセットする。
判定部13fは、インクリメント処理部13eでのカウント数Ncが閾値(第2閾値)Nc1以上であるか否かの判定を行う。そして、その判定結果が肯定である場合は、判定部13fは、異常(即ち、監視用目標トルクTmaが目標トルクTmよりも過度に大きくなる異常、換言すれば、運転者の意図するトルクよりも過度なトルクが出力される異常)と判定し、他方、その判定結果が否定である場合は、判定部13fは、異常でないと判定する。
ここでは、判定部13dの判定結果が否定である場合はカウント数Ncがリセットされるので、カウント数Ncが閾値Nc1回数連続してインクリメントされた場合だけ、異常と判定されるが、判定部13dの判定結果が否定である場合にカウント数Ncを保持することで、カウント数Ncが断続的にインクリメントされて閾値Nc1に達すると、異常と判定されるように設定してもよい。
<動作説明>
次に図2、図3および図5に基づいて異常検出装置13の動作を説明する。図5は、第1実施形態に係る異常検出装置の動作を説明するフローチャートである。
ステップS1では、異常検出装置13は、図2に示すように、調整部11dから目標トルクTmを取得し、目標負荷率算出部11eから目標負荷率KLmを取得し、制御量算出要素11bから目標点火時期SAmを取得する。
ステップS2では、異常検出装置13は、図2に示すように、目標点火時期SAmを用いて監視用目標効率ηmaを逆算する。より詳細には、異常検出装置13は、図3に示すように、更に、エンジン制御装置1の各種の算出部およびセンサからMBT点火時期SAmbt、実負荷率KLrおよびエンジン回転速度Neを取得する。そして、異常検出装置13は、監視用目標効率算出部13aにおいて、目標点火時期SAmからMBT点火時期SAmbtを減算して点火遅角量αを算出し、第3変換マップMP3を用いて、点火遅角量α、実負荷率KLrおよびエンジン回転速度Neに対応する監視用目標効率ηmaを求める。
ステップS3では、異常検出装置13は、図2に示すように、目標負荷率KLmおよび監視用目標効率ηmaを用いて監視用目標トルクTmaを逆算する。より詳細には、異常検出装置13は、図3に示すように、更に、エンジン制御装置1の前記ポンプ損失トルク算出部からポンプ損失トルクTpを取得する。そして、異常検出装置13は、変換部13iにおいて、第2変換マップMP2を用いて、空燃比AFを所定値(例えば1.5)に固定して、目標負荷率KLmおよびエンジン回転速度Neに対応するMBTトルクTmbtを求める。そして、異常検出装置13は、演算部13jにおいて、MBTトルクTmbtと監視用目標効率ηmaとを乗算して乗算後トルクTma1を求める。また、異常検出装置13は、上限ガード処理部13kにおいて、ポンプ損失トルクTpに上限ガード処理を行って、上限ガード処理後ポンプ損失トルクTp’を求める。そして、異常検出装置13は、演算部13mにおいて、乗算後トルクTma1から上限ガード処理後ポンプ損失トルクTp’を減算して、監視用目標トルクTmaを求める。
ステップS4では、異常検出装置13は、演算部13cにおいて、監視用目標トルクTmaから目標トルクTmを減算してトルク偏差ΔTm(=Tma−Tm)を求める。
ステップS5では、異常検出装置13は、判定部13dにおいて、トルク偏差ΔTmが閾値(第1閾値)ΔTm1以上であるか否かの判定を行う。この判定結果が否定(Yes)の場合は、処理がステップS7に進み、他方、この判定結果が肯定(No)の場合は、処理がステップS6に進む。
ステップS6では、異常検出装置13は、インクリメント処理部13eにおいて、カウント数Ncが値0にリセットされる。そして、処理がステップS1に戻る。
ステップS7では、異常検出装置13は、インクリメント処理部13eにおいて、カウント数Ncがインクリメント(即ち+1増加)される。そして、処理がステップS8に進む。
ステップS8では、異常検出装置13は、判定部13fにおいて、カウント数Ncが閾値(第2閾値)Nc1以上であるか否かの判定を行う。この判定結果が否定(No)の場合は、判定部13fは、異常でないと判定して、処理がステップS1に戻る。他方、この判定結果が肯定(Yes)の場合は、判定部13fは、異常と判定して、処理が終了する。
このエンジン制御装置1では、図2に示すように、目標トルクTmが10Nmで且つ目標効率ηmが正常値の1倍の場合は、例えば、目標負荷率KLmが10%となって目標スロットル開度θmが5°となり、目標点火時期SAmが0°となる。この状態で、目標効率ηmが異常に減少すると(例えば目標効率ηmが正常値の1倍から0.1倍に異常に減少すると)、例えば、目標負荷率KLmが50%に増加して目標スロットル開度θmが70°に増加し、エンジン3の出力トルクTが目標トルクTm(=10Nm)よりも過渡に大きくなる。
そのため、エンジン制御装置1では、目標トルクTmを実現するために(即ち出力トルクTを目標トルクTmに一致させるために)目標点火時期SAmが遅角される。しかし、目標点火時期SAmの遅角限界が失火限界(例えば−20°)に設定されているので、目標点火時期SAmは、失火限界までしか遅角できず、目標トルクTmを実現するために必要な遅角(例えば−40°)まで遅角できない。そのため、出力トルクTが目標トルクTmよりも過度に大きくなる。
この場合、異常検出装置13では、上述のように、遅角限界が失火限界に設定されている目標点火時期SAmを用いて監視用目標効率ηmaを逆算するので、目標効率ηmが異常に減少した場合は、監視用目標効率ηmaの減少分は、目標効率ηmの減少分よりも小さくなる。そして、この監視用目標効率ηmaと目標負荷率KLmとを用いて監視用目標トルクTmaを逆算するので、その逆算において、監視用目標効率ηmaの減少分と目標負荷率KLmの増加分とが十分に相殺せず、監視用目標トルクTmaが目標トルクTmよりも十分に大きくなる。これにより、トルク偏差ΔTmが閾値(第1閾値)ΔTm1よりも大きくなり、異常(目標効率が異常に減少して過度トルクが出力される異常)が検出可能になる。
<主要な効果>
以上のように、この実施形態によれば、遅角限界が失火限界に設定されている目標点火時期SAmを用いて監視用目標効率ηmaを逆算するので、目標効率ηmが異常に減少した場合(即ち過度トルクが出力される場合)は、監視用目標効率ηmaの減少分は、目標効率ηmの減少分よりも小さくなる。そして、この監視用目標効率ηmaと目標負荷率KLmとを用いて監視用目標トルクTmaを逆算するので、その逆算において、監視用目標効率ηmaの減少分と目標負荷率KLmの増加分とが十分に相殺せず、監視用目標トルクTmaが目標トルクTmよりも十分に大きくなる。これにより、トルク偏差ΔTmが閾値(第1閾値)ΔTm1よりも大きくなり、目標効率ηmが異常に減少して過度トルクが出力される異常を検出できる。
≪第2実施形態≫
<構成説明>
図6は、第2実施形態に係る異常検出装置を搭載したエンジン制御装置の要部の拡大図である。図7は、図6の目標負荷率算出部および監視用目標トルク算出部の各々の概略構成を示した図である。
この実施形態に係る異常検出装置13Bは、第1実施形態に係る異常検出装置13の一連の処理において、目標点火時期SAmを用いて監視用目標効率ηmaを逆算して監視用目標効率ηmaおよび目標負荷率KLmを用いて監視用目標トルクTmaを逆算する代わりに、目標効率ηmを徐変処理して徐変後目標効率ηmbを算出し、徐変後目標効率ηmbおよび目標負荷率KLmを用いて監視用目標トルクTmaを逆算するものである。以下、図6および図7に基づいて、この実施形態に係る異常検出装置13Bについて詳説する。
異常検出装置13Bは、第1実施形態に係る異常検出装置13において、監視用目標効率算出部13aの代わりに徐変処理部13nを備えたものである。
徐変処理部13nは、調整部11dからの目標効率ηmに徐変処理を行い、その処理結果(即ち徐変後目標効率)ηmbを監視用目標トルク算出部13bに出力する。
より詳細には、徐変処理部13nは、今回(n回目)の一連の処理で調整部11dから取得した目標効率ηm(以後、目標効率ηm(n)と呼ぶ)が前回((n−1)回目)の一連の処理で調整部11dから取得した目標効率ηm(以後、目標効率ηm(n−1)と呼ぶ)よりも大きい場合は、徐変処理として前回の目標効率ηm(n−1)に所定の徐変量δηを加算し、その加算結果を徐変後目標効率ηmbとして出力する。また、徐変処理部13nは、今回の目標効率ηm(n)が前回の目標効率ηm(n−1)よりも小さい場合は、徐変処理として前回の目標効率ηm(n−1)から所定の徐変量δηを減算し、その減算結果を徐変後目標効率ηmbとして出力する。また、徐変処理部13nは、今回の目標効率ηm(n)が前回の目標効率ηm(n−1)と同じ場合は、徐変後目標効率ηmbとして、今回の目標効率ηm(n)または前回の目標効率ηm(n−1)を出力する。このように徐変後目標効率ηmbを算出するので、目標効率ηmが異常に減少した場合に、より確実に、徐変後目標効率ηmbの減少分を目標効率ηmの減少分よりも小さくできる。
なお、徐変処理は、目標効率ηmの異常減少を検出するための処理であるので、今回の目標効率ηm(n)が前回の目標効率ηm(n−1)よりも小さい場合だけ、徐変処理を行うようにしてもよい。
また、徐変量δηは、前回の目標効率ηm(n−1)と今回の目標効率ηm(n)との差分よりも十分に小さい量であり、例えば0.05倍に設定することができる。
ここでは、徐変処理として、前回の目標効率ηm(n−1)に徐変量δηを加算または減算するが、このように限定されるものではなく、前回の目標効率ηm(n−1)から今回の目標効率ηm(n)に変化する場合に、目標効率ηmを急変させない処理(例えば目標効率ηm(n−1)と目標効率ηm(n)との間の値に調整する処理)であれば、どのような処理でもよい。
この実施形態の監視用目標トルク算出部13bは、目標負荷率算出部11eからの目標負荷率KLmと、徐変処理部13nからの徐変後目標効率ηmbとを用いて、第1実施形態の場合と同様に監視用目標トルクTmaを算出する。
この実施形態の他の構成要素は、第1実施形態と同様であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
<動作説明>
次に図6、図7および図8に基づいて異常検出装置13Bの動作を説明する。図8は、第2実施形態に係る異常検出装置の動作を説明するフローチャートである。
ステップS1Bでは、異常検出装置13Bは、調整部11dから目標トルクTmおよび目標効率ηmを取得し、目標負荷率算出部11eから目標負荷率KLmを取得する(図6参照)。
ステップS2Bでは、異常検出装置13Bは、目標効率ηmに徐変処理を行い、その徐変結果(徐変後目標効率)ηmbを監視用目標トルク算出部13bに出力する。より詳細には、異常検出装置13Bの徐変処理部13nは、今回の一連の処理で調整部11dから取得した目標効率ηm(n)が前回の一連の処理で調整部11dから取得した目標効率ηm(n−1)よりも大きい場合は、徐変処理として前回の目標効率ηm(n−1)に所定の徐変量δηを加算し、その加算結果を徐変後目標効率ηmbとして出力する。また、徐変処理部13nは、今回の目標効率ηm(n)が前回の目標効率ηm(n−1)よりも小さい場合は、徐変処理として前回の目標効率ηm(n−1)に所定の徐変量δηを減算し、その減算結果を徐変後目標効率ηmbとして出力する。また、徐変処理部13nは、今回の目標効率ηm(n)が前回の目標効率ηm(n−1)と同じ場合は、前回の目標効率ηm(n−1)または今回の目標効率ηm(n)を徐変後目標効率ηmbとして出力する。
ステップS3Bでは、異常検出装置13Bは、目標負荷率KLmおよび徐変後目標効率ηmbを用いて監視用目標トルクTmaを逆算する(図6参照)。より詳細には、異常検出装置13Bは、図7に示すように、更に、エンジン制御装置1の前記ポンプ損失トルク算出部からポンプ損失トルクTpを取得する。そして、異常検出装置13Bは、変換部13iにおいて、第2変換マップを用いて、空燃比AFを所定値(例えば1.5)に固定して、目標負荷率KLmおよびエンジン回転速度Neに対応するMBTトルクTmbtを求める。そして、異常検出装置13Bは、演算部13jにおいて、MBTトルクTmbtと徐変後目標効率ηmbとを乗算し、その乗算結果(乗算後トルク)Tma1を演算部13mに出力する。また、異常検出装置13Bは、上限ガード処理部13kにおいて、ポンプ損失トルクTpに上限ガード処理を行い、その処理結果(即ち上限ガード処理後ポンプ損失トルク)Tp’を演算部13mに出力する。そして、異常検出装置13Bは、演算部13mにおいて、徐変後目標効率ηmbから上限ガード処理後ポンプ損失トルクTp’を減算して、監視用目標トルクTmaを求める。
ステップS4〜S9は、第1実施形態のステップS4〜S9と同じであるので、説明は省略する。
<主要な効果>
以上のように、この実施形態によれば、目標効率ηmを徐変処理して徐変後目標効率ηmbを算出し、徐変後目標効率ηmbおよび目標負荷率KLmを用いて監視用目標トルクTmaを逆算するので、目標効率ηmが異常に減少した場合は、徐変後目標効率ηmbの減少分は目標効率ηmの減少分よりも小さくなり、よって、監視用目標トルクTmaの逆算において、徐変後目標効率ηmbの減少分と目標負荷率KLmの増加分とが十分に相殺せず、監視用目標トルクTmaが目標トルクTmよりも十分に大きくなる。これにより、第1実施形態の場合と同様に、トルク偏差ΔTmが閾値(第1閾値)ΔTm1よりも大きくなり、目標効率ηmが異常に減少して過度トルクが出力される異常を検出できる。
≪第3実施形態≫
<構成説明>
図9は、第3実施形態に係る異常検出装置を搭載したエンジン制御装置の要部の拡大図である。図10は、図9の目標負荷率算出部、監視用目標効率算出部および監視用目標トルク算出部の各々の概略構成を示した図である。
この実施形態に係る異常検出装置13Cは、第1実施形態に係る異常検出装置13の一連の処理において、更に目標効率ηmを徐変処理して徐変後目標効率ηmbを算出し、この徐変後目標効率ηmbおよび監視用目標効率ηmaのうちの大きい方を、監視用目標トルクTmaの逆算に用いるものである。以下、図9および図10に基づいて、この実施形態に係る異常検出装置13Cについて詳説する。
異常検出装置13Cは、第1実施形態に係る異常検出装置13において、更に、調整部11dからの目標効率ηmに徐変処理を行う徐変処理部13nと、監視用目標効率算出部13aからの監視用目標効率ηmaおよび徐変処理部13nからの徐変後目標効率ηmbのうちの大きい方を選択して監視用目標トルク算出部13bに出力する最大値選択部13pとを備えている。
徐変処理部13nは、第2実施形態の徐変処理部13nと同様に構成されている。
この実施形態の監視用目標トルク算出部13bは、目標負荷率算出部11eからの目標負荷率KLmおよび最大値選択部13pからの目標効率(監視用目標効率ηmaまたは徐変後目標効率ηmb)を用いて、監視用目標トルクTmaを逆算する。その際、監視用目標効率ηmaが用いられる場合は、第1実施形態の場合と同様に監視用目標トルクTmaが逆算され、徐変後目標効率ηmbが用いられる場合は、第2実施形態の場合と同様に監視用目標トルクTが逆算される。
この実施形態の他の構成要素は、第1実施形態と同様であるので、同じ構成要素には同じ符号を付して説明を省略する。
<動作説明>
次に図11に基づいて異常検出装置13Cの動作を説明する。図11は、第3実施形態に係る異常検出装置の動作を説明するフローチャートである。
ステップT1では、異常検出装置13Cは、調整部11dから目標トルクTmおよび目標効率ηmを取得し、目標負荷率算出部11eから目標負荷率KLmを取得し、制御量算出要素11bから目標点火時期SAmを取得する。
ステップT2では、異常検出装置13Cは、第1実施形態のステップS2と同様に、目標点火時期SAmを用いて監視用目標効率ηmaを逆算する。
ステップT3では、異常検出装置13Cは、第2実施形態のステップS2Bと同様に、調整部11dからの目標効率ηmに徐変処理を行って徐変後目標効率ηmbを算出する。
ステップT4では、異常検出装置13Cの最大値選択部13pは、ステップT2で逆算した監視用目標効率ηmaおよびステップT3で算出した徐変後目標効率ηmbのうちの大きい方を選択する。より詳細には、最大値選択部13pは、ステップT2で逆算された監視用目標効率ηmaがステップT3で算出された徐変後目標効率ηmb以上であるか否かの判定を行う。この判定結果が肯定(Yes)の場合は、最大値選択部13pは、ステップT3で算出された徐変後目標効率ηmbを選択する。そして、処理がステップT5に進む。他方、この判定結果が否定(No)の場合は、最大値選択部13pは、ステップT2で逆算された監視用目標効率ηmaを選択する。そして、処理がステップT6に進む。
ステップT5では、異常検出装置13Cは、監視用目標トルク算出部13bにおいて、第2実施形態のステップS3Bと同様に、目標負荷率KLmおよび徐変後目標効率ηmbを用いて監視用目標トルクTmaを逆算する。そして、処理がステップT7に進む。
ステップT6では、異常検出装置13Cは、監視用目標トルク算出部13bにおいて、第1実施形態のステップS3と同様に、目標負荷率KLmおよび監視用目標効率ηmaを用いて監視用目標トルクTmaを逆算する。そして、処理がステップT7に進む。
ステップT7〜T12ではそれぞれ、第1実施形態のステップS4〜S9と同じ処理が行われるので、説明は省略する。なお、各ステップT9,T11の処理後は、ステップT1に戻る。
<主要な効果>
以上のように、この実施形態によれば、第1実施形態の異常検出装置13の一連の処理において、更に目標効率ηmを徐変処理して徐変後目標効率ηmbを算出し、監視用目標効率ηmaおよび徐変後目標効率ηmbのうちの大きい方を、監視用目標トルクTmaの逆算に用いるので、監視用目標トルクTmaの値がより大きくなる。これにより、目標効率ηmが異常に減少した場合に、より確実にトルク偏差ΔTmが閾値(第1閾値)ΔTm1よりも大きくなり、目標効率ηmが異常に減少して過度トルクが出力される異常を検出できる。
なお、目標効率ηmの異常減少時に監視用目標効率ηmaの減少分が目標効率ηmの減少分と同程度になる場合(例えば、目標効率ηmの異常減少時でも目標点火時期SAmにより目標トルクTmを実現できる程度に失火限界が十分に遅角側に設定されているか、または、失火限界が無い場合)でも、徐変後目標効率ηmbの減少分は目標効率ηmの減少分よりも小さくなる。そのため、この場合でも、上述のように、監視用目標効率ηmaおよび徐変後目標効率ηmbのうちの大きい方(即ちこの場合は徐変後目標効率ηmb)を監視用目標トルクTmaの逆算に用いることで、目標効率ηmが異常に減少して過度トルクが出力される異常を検出できる。
≪付帯事項≫
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は斯かる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと解される。
本発明は、例えば車両に搭載されるエンジンの制御を行うエンジン制御装置の異常(運転者の意図するトルクよりも過度なトルクが出力される異常)を検出する異常検出装置への適用に最適である。
1 エンジン制御装置
3 エンジン
11b 制御量算出要素
11e 目標負荷率算出部
11f 目標スロットル開度算出部
13,13B,13C 異常検出装置
13a 監視用目標効率算出部
13b 監視用目標トルク算出部
13c 演算部
13d,13f 判定部
13e インクリメント処理部
13n 徐変処理部
13p 最大値選択部
KLm 目標負荷率
SAm 目標点火時期
Tm 目標トルク
Tma 監視用目標トルク
θm 目標スロットル開度
ηm 目標効率
ηma 監視用目標効率
ηmb 徐変後目標効率
ηm(n) 今回の目標効率
ηm(n−1) 前回の目標効率
δη 徐変量
ΔTm トルク偏差
ΔTm1 閾値(第1閾値)
Nc カウント数(肯定結果の回数)
Nc1 閾値(第2閾値)

Claims (4)

  1. 目標トルクおよび目標効率が算出された場合に、前記目標トルクを用いて目標負荷率を算出して前記目標負荷率を目標スロットル開度に変換すると共に、前記目標効率を用いて前記目標点火時期を算出し、前記目標スロットル開度および前記目標点火時期に基づいて前記エンジンを制御するエンジン制御装置の異常検出装置において、
    前記目標点火時期を用いて監視用目標効率を逆算し、前記監視用目標効率と前記目標負荷率とを用いて監視用目標トルクを逆算し、前記監視用目標トルクと前記目標トルクとのトルク偏差を算出し、前記トルク偏差が第1閾値を超えたか否かの判定を行う一連の処理を繰り返し、前記判定の肯定結果の回数が第2閾値を超えた場合に異常と判定することを特徴とする異常検出装置。
  2. 請求項1に記載の異常検出装置であって、
    前記一連の処理において、前記目標点火時期を用いて前記監視用目標効率を逆算して前記監視用目標効率および前記目標負荷率を用いて前記監視用目標トルクを逆算する代わりに、前記目標効率を徐変処理して徐変後目標効率を算出し、前記徐変後目標効率および前記目標負荷率を用いて前記監視用目標トルクを逆算することを特徴とする異常検出装置。
  3. 請求項1に記載の異常検出装置であって、
    前記一連の処理において、更に前記目標効率を徐変処理して徐変後目標効率を算出し、前記監視用目標効率および前記徐変後目標効率のうちの大きい方を、前記監視用目標トルクの逆算に用いることを特徴とする異常検出装置。
  4. 請求項2または3に記載の異常検出装置であって、
    前記徐変後目標効率は、今回の前記一連の処理で取得された前記目標効率が前回の前記一連の処理で取得された前記目標効率よりも小さい場合は、前回の前記一連の処理で取得された前記目標効率から前記所定の徐変量を減算した値であることを特徴とする異常検出装置。
JP2013014588A 2013-01-29 2013-01-29 異常検出装置 Active JP5949583B2 (ja)

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