JP2598793B2

JP2598793B2 - 自動車の内燃機関の電子出力制御装置

Info

Publication number: JP2598793B2
Application number: JP62220576A
Authority: JP
Inventors: ペーター・コルネリウス
Original assignee: ローベルト・ボッシュ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング
Priority date: 1986-09-13
Filing date: 1987-09-04
Publication date: 1997-04-09
Anticipated expiration: 2012-04-09
Also published as: DE3631200A1; JPS6371543A; DE3631200C2

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は自動車の内燃機関の電子出力制御装置に係
り、さらに詳しく燃焼空気流量を変化させる絞り弁と、
この絞り弁の位置決めを行う電動調節装置と、絞り弁の
位置を検出する位置センサと、このセンサを監視する手
段とを備えた自動車の内燃機関の電子出力制御装置に関
するものである。

［従来の技術］ドイツ特許公開公報第2514113号には自動車の走行速
度を制御する装置が記載されており、この装置は主に電
気的な位置調節装置から形成され、その目標値入力端子
にはたとえばアクセルペダルと一体の位置センサなどか
らの信号が入力される。制御回路には実際値信号として
電気調節装置の調節機構に設けられた位置センサからの
信号が供給されて、それによって燃料空気混合気が調節
されている。したがってこの装置では、たとえばアクセ
ルペダルの位置を内燃機関の絞り弁の位置へ変換する簡
単な調節装置が設けられている。

［発明が解決しようとする問題点］しかし公知の位置調節装置には２つの大きな欠点があ
る。機械電気的な位置センサの少なくとも１つが故障し
た場合には、制御回路が作動不能となり、その結果自動
車の危険な走行状態を回避できない。というのはその場
合には調節装置が定義されない位置、特に終端ストッパ
の位置を占める可能性があるからである。また、この種
の欠陥が生じた後は自動車はもはや走行することができ
ない。米国特許公報第3722492号と第4305359号に記載の
装置では、この種の制御回路の安全性を向上させるため
に、たとえば、待機状態にある位置センサからの前述し
た実際値信号および目標値信号が極端な位置（たとえば
休止位置あるいは限界までハンドルを切った位置）を占
めた場合に閉鎖し、あるいは開放する切換接点が設けら
れており、それによって他の位置信号を供給することが
知られている。この位置信号は常に調節信号と妥当な関
係になければならない。妥当性（reasonableness）がな
いと認識されるとアラーム信号を発生させ、ないしは内
燃機械を止めることができる。しかし、たとえば内燃機
関の公知の調節制御回路を上述のように形成することに
よってもまだ、例えば最寄りの工場まで自動車を走行さ
せる非常走行運転を行うことはできない。このような方
法によって運転の安全性は向上するが、特に絞り弁を作
動させるために電気的な調節装置に設けられている位置
センサが故障した場合には、自動車を使用することはで
きない。

従って本発明の目的は、公知の安全構想をさらに発展
させて、自動車を使用できる可能性な増大させ、特に内
燃機関の絞り弁の調節装置の位置センサが故障した場合
の自動車の非常走行可能性を改良した自動車の内燃機関
の電子出力制御装置を提供することである。

［問題点を解決するための手段］上記の目的を達成するために本発明によれば、燃焼空
気流量を変化させる絞り弁と、この絞り弁を位置決めするための電動調節装置（13
4）と、絞り弁の実際位置を検出する実際位置センサ（127）
と、前記電動調節装置（134）を駆動するための少なくと
も一つの出力（124）を有するとともに、少なくとも前
記実際位置センサ（127）と、アクセルペダルと結合さ
れていて絞り弁の目標位置の信号を発生する目標位置セ
ンサ（128）と、少なくとも他の一つのセンサ（129、13
0、131、150）の各入力（118、119、120、121、122、14
8）を備えたコンピュータ（111）を含むハードウエア・
モジュール（10）と、ソフトウエア・モジュール（20）によって実現され、
絞り弁の目標位置と実際位置に従って前記電動調節装置
を制御する絞り弁位置調節制御回路とを有し、更に、前記実際位置センサ（127）の故障を検出する
手段が設けられ、前記少なくとも他の一つのセンサ（129、130、131、1
50）は、前記調節制御回路部分以外の運転パラメータ値
でありかつ絞り弁の位置に関連する運転パラメータ値を
検知するように配置されており、前記ソフトウエア・モジュール（20）は、実際位置セ
ンサ（127）の故障が検出された場合前記少なくとも他
の一つのセンサにより検出される運転パラメータ値の実
際値とその目標値に従って絞り弁を制御する構成を採用
した。

［作用］以上のような構成によれば、絞り弁の位置を検出する
位置センサが故障した場合にも自動車の走行安全性を保
ちながら、非常走行も行なうことができる。

絞り弁の実際位置センサが故障した場合に、制御に用
いられる運転パラメータは、一例としてハードウエア・
モジュールの出力から電動調節装置へ供給される駆動電
流である。また、他の運転パラメータの例としては、燃
焼空気流量であり、その目標値として絞り弁の目標位置
センサと回転数センサの値に基づき読出メモリ（ROM）
に格納されたデータ値から得られる値が用いられる。更
に他の運転パラメータの例としては、吸気管圧があり、
目標値として同様に絞り弁の目標位置センサと回転数セ
ンサの値に基づき読出メモリ（ROM）に格納されたデー
タ値から得られる値が用いられる。

［実施例］本発明の実施例を図面に示し、以下で詳細に説明す
る。

第１図に図示した、本発明に係る自動車の内燃機関の
出力制御装置には、互いに関連して作動するハードウエ
ア・モジュール10とソフトウエア・モジュール20が設け
られている。ハードウエア・モジュール10は自動車の内
燃機関の出力を制御するための本発明に係る装置を構成
するためにだけ使用することもできるが、時間単位でソ
フトウエア・モジュール20と関連して作動しそれによっ
て本発明に係る機能を順次実行させる自動車のマイクロ
コンピュータ制御装置の一部にすることも可能である。
ハードウエア・モジュール10にはクロック発生機能とタ
イマ機能を有する演算論理ユニット（ALU）111、読出メ
モリ（ROM）116と読み書きメモリ（RAM）117を有するメ
モリ領域113、入力ユニット114、出力ユニット115及び
アドレス・データバス112からなるコンピュータが設け
られている。入力ユニット114には、マルチプレクサで
選択される種々のアナログ入力チャンネルが接続されて
おり、これらのチャンネル本実施例では例えば符号118
から122まで及び148で示されている。簡単な論理状態信
号を取り入れるために別の入力ポート123を設けること
も可能である。

入力ユニット114はバス112（フラグ・バンク）に信号
を供給する。バス112からは反対に出力ユニット115へ信
号が供給される。本実施例では出力ユニット115には例
えばリード線147、154等を介して電動調節装置134、135
等を駆動するドライバ出力段124〜126が設けられてい
る。電動調節装置134は例えば、絞り弁位置センサ127と
して形成された機械−電気センサに機能的に接続されて
いる内燃機関の絞り弁を駆動する駆動モータである。前
記位置センサ127はリード線138を介して入力ユニット11
4の入力ポート118へ位置信号を供給する。ブロック132
で示すものは例えば切換接点であって、所定の位置にお
いて絞り弁の軸によって閉鎖されあるいは開放され、レ
ランダント（redundant）に妥当性（reasonableness）
検査を行い、冗長検査をする監視手段である。

ブロック132は少なくとも１本の導線143を介して状態
検出入力ポート123と接続されている。この入力ポート
にはさらに、特に自動車の安全性にとって重要な監視信
号を入力する他の状態検出線145を接続することも可能
である。アクセルペダル位置センサ128は好ましくはア
クセルペダルに接続されており、アクセルペダルの位置
を運転者の意図を示す電気信号（目標値信号）に変換
し、この電気信号がリード線139を介して入力ユニット1
14の入力ポート119へ供給される。また、この位置セン
サを、状態検出線144を介して入力ユニット114の状態検
出入力ポート123へ論理的な検査信号を出力する他の妥
当性を検査する切換手段133と接続させることもでき
る。

ブロック129、130、131は全部一緒に設ける必要はな
いが、最近の内燃機関の電子中央制御装置にとって不可
欠の要素になりつつある。ブロック129は吸気通路内に
設けられた圧力センサであって、リード線140を介して
入力ユニット114の入力ポート120と接続されている。ブ
ロック130は空気量センサ、好ましくは空気流量センサ
であって、燃焼空気流量を電気信号に変換し、この電気
信号はリード線141を介して入力ユニット114の入力ポー
ト121へ供給される。ブロック131はたとえば電流−電圧
変換器であって、絞り弁調節装置134の駆動電流を絞り
弁の位置を示す適当な測定電圧に変換する。この測定電
圧はリード線142を介して入力ユニット114の入力ポート
122へ供給される。この電流−電圧変換器は、最も簡単
にする場合には、適当な基準電位に接続され電動調節装
置134の駆動電流を通過させる測定抵抗によって形成す
ることができる。ハードウエア・モジュール10の構成要
素に適当な処理容量がある場合には、符号135で示す電
動調節器と同様に出力ユニットのドライバ出力段126に
点火励磁回路を直接あるいはサブ・モジュールを介して
接続することができる。

ソフトウエア・モジュール20はプログラムの指令に従
ってフィードバック調節機能を行なうもので、例えばPI
D調節器210及び従来の比較器211などのハードウエアと
同様の機能を実行する。データ線212から比較器211の機
能を実現するアルゴリズムに目標値データ213と実際値
データ214が供給される。比較結果は調節器210の機能を
実現するアルゴリズムへ入力され、調節の結果得られる
データは、ソフトウエア・モジュール20とハードウエア
として構成されているROM/RAMメモリ116/117を両方向に
接続しているデータ線212に供給される。

位置センサ127ないしは妥当性監視手段132に欠陥がな
い限り、ハードウエア・モジュール10は調節器210を形
成するアルゴリズムにデータ線212を介して一連のパラ
メータ値を供給する。この一連のパラメータ値は、入力
ポート118において得られる通常の実際値信号を用いて
内燃機関及び該当する自動車に適応させることによって
最適の運転特性を保証する値に選ばれている。

ハードウエア・モジュールによって、読出メモリ（RO
M）116内に格納されている検査値を利用して常に手順を
繰り返すことにより、入力ポート118を介して得られた
位置センサ127の位置信号が状態検出線143を介して監視
手段132から出力される検査情報と妥当な関係にあるか
否かが検出される。妥当な関係にない場合には、ソフト
ウエア・モジュールはプログラムを介し調節系137を自
動的に解除し、内燃機関の他の状態量、例えば圧力セン
サ129、空気流量センサ130あるいは調節電流を変換する
電流−電圧変換器131の出力信号などを調節系出力を示
す実際値信号として補助的（それに代って）に参照す
る。このためには通常は１つの補助的な信号で十分であ
る。しかし、種々の運転パラメータを測定する多数のセ
ンサが設けられており、その出力信号がコンピュータに
よる制御装置で処理される。従って、補助的な実際値信
号として２つ以上の補助的な実際値信号を組み合わせて
参照することも可能である。

本発明によれば、調節装置134の欠陥が原因ではない
調節系137の欠陥が認識された場合には、ハードウエア
・モジュール10からソフトウエア・モジュール20へ実際
値信号として機能する補助信号及び調節装置134によっ
てもたらされる位置と補助信号との固有な関係にそれぞ
れ適合された静的あるいは動的に実行される一連のパラ
メータ値が伝達される。このことは、読出メモリ（RO
M）116に固定的に格納されているこの種の故障の場合を
想定した補助パラメータ値がデータ線212を介して調節
器を形成する調節アルゴリズムに供給されることによっ
て行なわれる。あるいは、補助パラメータ値の調節アル
ゴリズムへの供給は、例えば読出メモリ（ROM）116に固
定的に記憶されている補助パラメータ値がまず運転状態
に関連して演算論理ユニット111によって実際のパラメ
ータ値に変換され、その後読み書きメモリ（RAM）117に
格納され、この読み書きメモリ（RAM）117を介して行わ
れる。

このような手段によって、すでに述べたように例えば
内燃機関の絞り弁の調節軸と堅固に結合されている絞り
弁位置センサ127が故障した場合でも、自動車は比較的
快適な状態で走行を続けることができる。このために
は、調節装置134と実際値信号を供給する位置センサ127
との機械的な結合関係が、調節装置134によって発生さ
れる操作量と、それによってもたらされ補助信号を発生
するセンサ129、130及び131により検出される実際値信
号間に存在する。記憶可能な機能関係に置き換えられ
る。

この種の機能関係のうち最も簡単な例が第２図に線図
として示されている。絞り弁の位置角度αに関して調節
装置134の規格された駆動電流（Ｉ）ないし、調節装置
が戻しばねに抗して発生させる規格されたトルク（Ｍ）
が図示されている。ここではトルクが線形に上昇するの
と同じ程度に調節装置134の駆動電流も線形も上昇する
ことが前提となっている。特に、実際にこの種の線形な
関係が良好に実現される場合には、操作量（すなわち絞
り弁の位置角度）と簡単に電圧に変換可能な調節装置の
駆動電流との間に存在する対応した関係を利用すること
ができる。しかし内燃機関の、例えば回転数と吸気管内
の圧力、あるいは回転数と空気流量または空気量などの
２つの運転パラメータと絞り弁の角度との間に存在する
関係も補助的な実際値信号を得るのに利用することがで
きる。というのは、空気流量制御回路の目標値を予め定
めたデータ値などのように２つの運転パラメータに基づ
き補助的な実際値データを得ることができるからであ
る。

従ってこのような場合には、自動車の運転者の意図が
アクセルペダルと結合されている位置センサ128を介し
て該当するコンピュータ制御装置へ伝達され、故障が発
生した場合には、制御装置によってソフトウエア・モジ
ュールは適当な一連のパラメータ値を変更することによ
って絞り弁の位置制御から吸気管内の空気流量制御ある
いは空気量制御等の他の運転パラメータ制御へ自動的に
切り換えを行なう。この空気流量制御は例えば前述の場
合とは無関係にアルゴリズムに基いて燃料噴射を制御す
る適当な制御装置310を有する第２のソフトウエア・モ
ジュール30によっても規則的に行われる。調節系137の
故障はリード線152を介して出力ユニット115の状態出力
151が供給される警報装置153を介して運転者に対して表
示されることができる。この場合、位置センサ127及び
監視手段132の故障と調節装置134の欠陥は、例えばプロ
グラムと読出メモリ（ROM）116に格納されている検査値
を介してソフトウエア・モジュール20の要請に基づく調
節と調節装置134の駆動電流との妥当性の比較が行われ
ることによって、区別して表示することができる。

以上説明した実施例は本発明の特に好ましい一例であ
って、例えばハードウエア・モジュールが絞り弁の位置
制御のみに用いられ、すなわち同時に内燃機関ないし自
動車の他の機能を果すのには用いられない方がいいよう
な場合に他の構造のハードウエア・モジュールを使用し
ても、本発明の枠を逸脱するものではない。また、例え
ば電流−電圧変換器131をドライバー出力段の機能上の
構成要素とすることも可能であって、その場合にはリー
ド線146はハードウエア・モジュール10の内部に設けら
れる。

本発明では、ハードウエア・モジュール10が他の調節
装置135を作動させるためにも設けられていて、時間単
位でそれぞれ他の少なくとも１つのソフトウエア・モジ
ュール30と接続可能である。

また、ハードウエア・モジュール10はソフトウエア・
モジュール20、30を交換することによって、自動車の走
行速度と絞り弁の位置を制御するために使用される。

また、他の少なくとも１つのソフトウエア・モジュー
ル30に従って、絞り弁位置センサ127あるいはこの位置
センサを監視する手段132が故障し、かつ所定のクラン
ク軸回転数に達した後に、警告装置153が駆動され、あ
るいはアラーム強度が増すように切り換えられる。

クランク軸のこの所定の回転数は内燃機関の少なくと
も１つの運転パラメータによって変えることができる。

［発明の効果］以上の説明から明らかなように、本発明によれば、絞
り弁の実際位置センサが故障した場合には、絞り弁の位
置制御に代り、絞り弁の位置を制御する調節制御回路部
分以外から得られる運転パラメータであり、かつ絞り弁
の位置に関連した運転パラメータによる制御が行なわれ
る。このように、本発明では、絞り弁の実際位置センサ
の故障時には、絞り弁の位置に関連する運転パラメータ
の実際値とその目標値に従って絞り弁が制御され、この
場合、この運転パラメータの実際値は、センサで正確に
検出できるのでこの運転パラメータの目標値になるよう
な正確なフィードバック制御を介して絞り弁が調節され
るようになり、それにより自動車の走行安全性を保ちな
がら、非常走行も可能になる。という優れた効果が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は自動車の内燃機関の出力を制御する本発明装置
のブロック回路図、第２図は絞り弁の位置角度αと補助
信号との関係を示す線図である。 10……ハードウエア・モジュール 20、30……ソフトウエア・モジュール 111……演算論理ユニット 127……絞り弁センサ 128……アクセルペダル位置センサ 129……圧力センサ 130……空気流量センサ 134……調節装置、150……回転数センサ 153……警報装置

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】燃焼空気流量を変化させる絞り弁と、この絞り弁を位置決めするための電動調節装置（134）
と、絞り弁の実際位置を検出する実際位置センサ（127）
と、前記電動調節装置（134）を駆動するための少なくとも
一つの出力（124）を有するとともに、少なくとも前記
実際位置センサ（127）と、アクセルペダルと結合され
ていて絞り弁の目標位置の信号を発生する目標位置セン
サ（128）と、少なくとも他の一つのセンサ（129、13
0、131、150）の各入力（118、119、120、121、122、14
8）を備えたコンピュータ（111）を含むハードウエア・
モジュール（10）と、ソフトウエア・モジュール（20）によって実現され、絞
り弁の目標位置と実際位置に従って前記電動調節装置を
制御する絞り弁位置調節制御回路とを有し、更に、前記実際位置センサ（127）の故障を検出する手
段が設けられ、前記少なくとも他の一つのセンサ（129、130、131、15
0）は、前記調節制御回路部分以外の運転パラメータ値
でありかつ絞り弁の位置に関連する運転パラメータ値を
検知するように配置されており、前記ソフトウエア・モジュール（20）は、実際位置セン
サ（127）の故障が検出された場合前記少なくとも他の
一つのセンサにより検出される運転パラメータ値の実際
値とその目標値に従って絞り弁を制御することを特徴と
する自動車の内燃機関の電子出力制御装置。
【請求項２】前記運転パラメータが、ハードウエア・モ
ジュール（10）の出力（124）から電動調節装置（134）
へ供給される駆動電流であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の装置。
【請求項３】前記運転パラメータが燃焼空気流量であ
り、その目標値として前記目標位置センサ（128）と回
転数センサ（150）の値に基づき読出メモリ（ROM116）
に格納されたデータ値から得られる値が用いられること
を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項４】前記運転パラメータが吸気管圧であり、そ
の目標値として前記目標位置センサ（128）と回転数セ
ンサ（150）の値に基づき読出メモリ（ROM116）に格納
されたデータ値から得られる値が用いられることを特徴
とする特許請求の範囲第１項に記載の装置。
【請求項５】前記運転パラメータの制御に適合された一
連のパラメータ値（212）がソフトウエア・モジュール
に供給可能であることを特徴とする特許請求の範囲第１
項に記載の装置。
【請求項６】ハードウエア・モジュール（10）が他の調
節装置（135）を作動させるためにも設けられていて、
時間単位でそれぞれ他の少なくとも１つのソフトウエア
・モジュール（30）と接続可能であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項から第５項までのいずれか１項に
記載の装置。
【請求項７】ハードウエア・モジュール（10）はソフト
ウエア・モジュール（20、30）を交換することによっ
て、自動車の走行速度と絞り弁の位置の制御に使用され
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項から第６項ま
でのいずれか１項に記載の装置。
【請求項８】前記実際位置センサ（127）が故障し、か
つ所定のクランク軸回転数に達した後に、警告装置（15
3）が駆動されることを特徴とする特許請求の範囲第１
項から第７項までのいずれか１項に記載の装置。