JP3588127B2 - 自動車の内燃機関の電子制御方法及び装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車の内燃機関の電子制御方法及び装置、さらに詳細には、少なくも１つの検出装置が内燃機関あるいは自動車の運転パラメータを示す信号を発生し、その信号が内燃機関の制御装置（開ループ制御あるいは閉ループ制御装置）あるいは検出装置の機能が正常か否かをチェックする装置に供給され、前記機能のチェックが少なくとも１つの信号値を処理することにより行なわれる自動車の内燃機関の電子制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
この種の方法ないしこの種の装置がドイツ特許公開公報ＤＥ−ＯＳ３６２１９３７に記載されている。同装置には、自動車の電子制御装置を監視する監視装置が設けられており、内燃機関ないし自動車の運転パラメータ、特に絞り弁、コントロールラック、アクセルペダルなど内燃機関の出力を設定する部材のそれぞれの位置を検出する検出装置が設けられている。検出装置から出力される信号値は、所定の限界値と比較され、それぞれの検出装置の故障が識別されている。
【０００３】
このような方法では、それぞれの検出装置を必ずしも確実にチェックできるとは限らない。というのは、例えば信号線と電源電圧との間に寄生抵抗を有する分路が形成されるような故障が生じた場合には、それを検出することはできず、危険な走行状態が生じる惧れがあるからである。
【０００４】
また、ドイツ特許公開公報３５１０１７３には、自動車の電子アクセルペダル装置が記載されている。同装置では、アクセルペダルに対して設けられた検出装置によりアクセルペダル位置を示す信号が発生され、その信号値にしたがって絞り弁の位置が制御され内燃機関に供給される空気量が調節されている。アクセルペダルと結合された２つのポテンショメータからなる検出装置をチェックするために、第１のポテンショメータの位置信号が第２のポテンショメータの位置信号と論理回路で比較され、検出装置、特に第１のポテンショメータの機能が正しいか否かが検出されている。このような方法では、各検出装置を確実にチェックすることはできない。というのは、両ポテンショメータ間の分路などのような故障あるいはポテンショメータの非線形性を検出することができないからである。
【０００５】
また、ドイツ特許公開公報３４３３５８５には、自動車の可動部の位置を検出する装置が記載されている。この検出装置は複数の摺動面を有するポテンショメータにより実現されており、検出装置により検出される可動部の位置が所定の領域にある場合の検出装置の分解能を向上させている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記の点に鑑みてなされたもので、内燃機関の運転パラメータを検出する検出装置の故障を広範な範囲に渡って監視できる自動車の内燃機関の電子制御方法及び装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、
自動車の内燃機関を電子的に制御する方法であって、
２つのセンサを有し、各センサがそれぞれ内燃機関あるいは自動車の出力を設定する同一の部材に結合される検出装置を設け、
該検出装置の両センサによりそれぞれ前記出力を設定する同一部材の位置を示す２つの信号が発生され、
前記出力を設定する部材の位置変化に応じて各信号が互いに逆方向に変化するように形成され、
前記各信号が、内燃機関あるいは自動車を制御するための演算処理ユニットに供給され、該演算処理ユニットが前記各信号をそれぞれ処理して検出装置の機能が正常か否かをチェックする構成を採用している。
【０００８】
また、本発明では、
自動車の内燃機関を電子的に制御する装置であって、
２つのセンサを有し、各センサがそれぞれ内燃機関あるいは自動車の出力を設定する同一の部材に結合されていて、一方のセンサが前記出力を設定する部材の位置を示す第１の信号を発生し、また他方のセンサが同部材の位置を示す第２の信号を発生する検出装置を設け、
前記検出装置は、前記出力を設定する部材の位置変化に応じて前記第１と第２の信号が互いに逆方向に変化されるように構成されており、
また、前記第１と第２の信号が内燃機関あるいは自動車を制御するための演算処理ユニットに供給され、該演算処理ユニットは前記第１と第２の信号をそれぞれ処理して検出装置の機能が正常か否かをチェックする構成も採用している。
【０００９】
【作用】
本発明では、内燃機関あるいは自動車の運転パラメータを検出装置により運転パラメータを示す複数の信号が形成される。これらの信号の値は、運転パラメータが変化した場合、逆方向に変化する。これらの信号値を比較することにより、検出装置の誤機能を広範囲に渡って識別することができる。
【００１０】
また、本発明方法によれば、複数のセンサからなる検出装置から発生されるそれぞれの信号が電気的に逆方向特性であることによって、検出装置の非線形性ないし特性曲線のずれとセンサの信号線間の分路を検出することができるという利点が得られる。従って本発明方法によれば、検出装置の安全性を十分に監視することができる。
【００１１】
本発明方法によれば、ダブルポテンショメータとして形成された検出装置と組み合わせることによって、出力を設定する部材、例えば絞り弁、コントロールラック及び／あるいは運転者が操作する操作部材、例えば電子アクセルペダル装置のアクセルペダルなどの位置を検出することができるという利点が得られる。
【００１２】
他の利点は、ダブルポテンショメータの２つの抵抗面の抵抗値を異ならせることによって得られる。同一の抵抗値を有する抵抗面で電気的に逆方向にすると、スライダ間に分路が形成される故障が発生した場合に、平均的な変位に相当する値が生じる。しかし抵抗値を異なるように選択することによって、このような故障が発生した場合に発生する電圧値としては、小さい方の変位に相当する値が生じる。
【００１３】
【実施例】
以下、図面に示す実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【００１４】
図１に示すものは、自動車の内燃機関の出力を設定する不図示の部材（出力設定部材）、例えば絞り弁あるいはコントルールラックのような出力アクチュエータの位置あるいは電子アクセルペダル装置のアクセルペダルなどの位置を検出する検出装置１０であって、２つのセンサＰ１とＰ２が設けられている。センサＰ１とＰ２は図１においてはダブルポテンショメータとして示されている。抵抗面１２は導線１６を介して電源電圧の正の極に接続され、導線１８を介して負の極に接続されている。
【００１５】
センサＰ２の抵抗面１４は導線２０を介して電源電圧の正の極と接続され、導線２２を介して負の極と接続されている。それぞれ自動車の出力設定部材と接続された可動のスライダ２４、２６が２つの抵抗面１２、１４を摺動する。２つのスライダ２４と２６は機械的な結合部材２８を介して互いに結合されており、それによって両者は出力設定部材に従って互いに平行に同一方向に移動することができる。
【００１６】
第１の抵抗面１２を摺動するスライダ２４は導線３０と抵抗値ＲＳ１を有する抵抗３２とを介して接続点Ｐ１Ｓに導かれ、一方第２の抵抗面１４を摺動するスライダ２６は導線３４と抵抗値ＲＳ２を有する抵抗３６を介して接続点Ｐ２Ｓに導かれている。接続点Ｐ１Ｓには抵抗値Ｒを有する抵抗３８と導線４０が接続されており、この導線４０によって接続点Ｐ１Ｓと演算処理ユニット（コンピュータ）４４が接続されている。抵抗３８の他方の接点は電源電圧の負の極と接続されている。
【００１７】
同様にして接続点Ｐ２Ｓには抵抗値Ｒを有する抵抗４６と導線４８が接続されており、この導線４８によって接続点Ｐ２Ｓと演算処理ユニット４４が接続される。ここでは第１のセンサＰ１における場合とは異なり、抵抗４６の他方の端子は２つのセンサが電気的に逆方向性であることによって電源電圧の正の極と接続されている。
【００１８】
導線４０は第１のセンサの接続点Ｐ１Ｓを演算処理ユニット４４の第１の入力部４２と接続し、導線４８は第２のセンサの接続点Ｐ２Ｓを演算処理ユニット４４の第２の入力部５０と接続している。図１では演算処理ユニット４４の本発明方法に直接関わりのない構成部分は省かれているが、この演算処理ユニットは第１の入力部４２に設けられた第１のＡ／Ｄ変換器５２と、第２の入力部５２に設けられた第２のＡ／Ｄ変換器５４と、処理ユニット５５と出力段５６を有する。出力段５６は演算処理ユニット４４の出力部５７に設けられており、出力部５７には導線５８が接続されており、この導線５８によって演算処理ユニット４４が内燃機関の運転パラメータを変化させる装置６０と接続される。
【００１９】
好ましい実施例においては、装置６０は電気的に操作されるサーボモータを有する出力アクチュエータであって、例えば内燃機関に供給される空気流量を制御する絞り弁あるいは内燃機関に供給される燃料の量を変化させるコントロールラックあるいは噴射弁を作動させる装置等である。
【００２０】
演算処理ユニット４４には図１に示す入出力端子の他に、例えば点火、燃料噴射及び／あるいはアイドリング制御などを行う他の入出力端子が設けられているのは言うまでもない。
【００２１】
次に図１に示す機能を説明する。自動車ないし内燃機関の出力設定部材（好ましい実施例においては絞り弁あるいはコントロールラック及び／あるいは電子アクセルペダル装置のアクセルペダルなど）は２つのセンサＰ１とＰ２の２つのスライダ２４及び２６ないし信号線３０及び３４と堅固に結合されているので、これらの部材の位置の変化によって２つのスライダ２４と２６の位置も変化する。２つのスライダのこの種の位置変化は、結合部材２８によって同一方向に行われる。その場合、絞り弁が完全に開放する位置へ移動することは、図１のスライダ２４と２６がそれぞれ第１の抵抗面１２の正の端子方向と第２の抵抗面１４の負の端子方向へ移動することを意味する。
【００２２】
その場合、接続点Ｐ１ＳとＰ２Ｓはスライダ２４、２６の位置に応じてそれぞれ抵抗ＲＳ１とＲ並びにＲＳ２とＲによって形成される電位となる。この電位は、スライダのそれぞれの位置を示し、従って出力設定部材の位置を示している。その場合、出力設定部材（例えば、絞り弁）が大きく開放する方向へ変化した場合には接続点Ｐ１Ｓの電位は上昇し、一方、接続点Ｐ２Ｓの電位は減少し、従って２つのセンサは電気的に逆方向の特性を示す。センサＰ１とＰ２の位置に応じた２つの電圧値は、接続導線４０ないし４８を介して演算処理ユニット４４の入力部４２ないし５０に入力される。入力部に設けられているＡ／Ｄ変換器によってアナログの電圧信号からデジタルの信号が形成され、処理ユニット５５において更に処理が行なわれる。処理ユニットにおいて電圧信号は自動車ないし内燃機関のそれぞれの出力設定部材の位置を示す値に変換され、この位置の値（電子アクセルペダル装置の場合には目標値あるいは実際値に相当する）に従って出力段５６を介して装置６０の制御が行われる。
【００２３】
装置の安全性を向上させるために処理ユニット５５において、入力部４２ないし５０及びＡ／Ｄ変換器５２ないし５４を介して読み込まれる値を個々にかつ互いにチェックして、検出装置１０が正確に機能しているかどうかを検出する。さらに、機能していないことが識別された場合には、それに応じた処理が行われる。
【００２４】
検出装置１０の機能をチェックする方法及び機能が正常でないことが識別された場合に行なわれる処置が処理ユニット５５で行なわれるフローチャートにより図２に図示されている。
【００２５】
図２に示すプログラムの開始後に、機能ブロック１００において２つのセンサＰ１とＰ２の個々の故障を検出する処理が行われる。この個々の故障検出は各センサについて別々に行われ、従ってステップ１０２において、それぞれのセンサから得られた位置の値が読み込まれ、検出ステップ１０４で上限値との比較が行われる。ステップ１０４においてそれぞれのセンサの位置の値が上限値に対応する最大許容値より大きいことが検出された場合には、それぞれのセンサの個々の故障が識別され、それに応じたフラグを設定して、プログラムを続行する。ステップ１０６で識別される個々の故障はセンサの電源電圧の負の極が正の極へ短絡するか、あるいは接続点Ｐ１ＳまたはＰ２Ｓが電源電圧の正の極に短絡するか、あるいはそれぞれのセンサの電源電圧の負の極における接続の断線等によって発生する。この故障を示すフラグをステップ１０６で設定してもよい。
【００２６】
ステップ１０４において、それぞれの位置の値が上限値より低いことが検出された場合には、ステップ１０８において位置の値が下限値より小さいかどうかをチェックする。そうでない場合にはステップ１１０において個々のセンサの機能が正常であるフラグをセットすることによって各故障の検出を終了する。一方、ステップ１０８においてそれぞれのセンサの位置の値が所定の下限値より小さい場合には、ステップ１２２において第２の故障を識別し、それに応じたフラグを設定する。この第２の故障は、電源電圧の正の極が負の極に短絡するか、接続点Ｐ１ＳあるいはＰ２Ｓが電源電圧の負の極に短絡するか、あるいは正の電源電圧線またはスライダないし接続導線の断線によって発生する。
【００２７】
その後、判断ステップ１１４で個々の故障が判断される。このような故障が存在する場合には、ステップ１１６において非常走行機能が導入される。なおこの非常走行機能は、開ループ制御装置あるいは閉ループ制御装置あるいはその両方（これらの制御装置は、演算処理ユニットによりあるいは不図示のプロセッサ等により構成される）を停止させるか、あるいは正確に機能している方のセンサからの信号に基づき各制御装置の機能を続行させることによって行うことができる。ステップ１１６の後でプログラムを終了させ、新たに開始する。
【００２８】
ステップ１１４において個々の故障が存在しないことが検出された場合には、センサが発生した位置の値の差の大きさと所定のしきい値をステップ１１８において比較することによって、検出装置１０全体の機能が正常であるかどうかをチェックする。差の大きさが所定のしきい値より小さい場合には、ステップ１２０において検出装置の機能が正常であることを確認して、通常走行としての装置の機能を続行する。しかしステップ１１８によって差が所定のしきい値を越えた場合には、ステップ１２２において検出装置の故障を示すフラグをセットして、非常走行を導入する。
【００２９】
ステップ１２２において識別される故障は電源電圧極とスライダ接続点との間で分路が形成されたことを示すものであって、分路は短絡とは異なり有限の接触抵抗を有する。ステップ１２２で採用される非常走行手段は、開ループ制御装置あるいは閉ループ制御装置あるいはその両方を停止させるか、あるいはそれぞれ小さい方の位置の値に基づいて各制御装置の機能を続行するものである。ステップ１２０ないし１２２の後でプログラムを終了し、場合によっては新たにスタートさせる。
【００３０】
２つのセンサが電気的に逆方向特性であること並びに出力設定部材の位置を示す値の差の大きさを比較することによって、２つのスライダ導線ないし接続線間の分路、例えば接続点Ｐ１ＳからＰ２Ｓへの分路を検出することも可能である。この種の故障の検出は、電気的に同方向特性のセンサでは不可能である。ダブルポテンショメータの抵抗面及び抵抗ＲＳ１とＲＳ２の抵抗値を異なるように選択することによって、２つの接続点Ｐ１ＳとＰ２Ｓ間に分路が形成される故障が発生した場合に、この種の故障の場合にそれぞれ小さい方の値を発生する値とし、それによって電子的なアクセルペダル装置においては絞り弁ないしコントロールラックを小さい方の開口断面に維持することにより、装置の機能の確実性をさらに向上させる利点が得られる。
【００３１】
本発明方法は、多数のセンサを有する検出装置に使用することができ、その場合には少なくとも１つのセンサは他のセンサに対して電気的に逆方向特性を有し、これらのセンサの位置信号は他のセンサの機能が正常であることをチェックするのに使用される。
【００３２】
図１に示す検出装置の他の好ましい実施例は、抵抗３８と４６の抵抗値を異ならせることによって形成される。この方法は、抵抗３２と３６及び／あるいは抵抗面１２と１４の設定と組み合わせても、抵抗面１２と１４の抵抗の選択に関する上述の利点を得ることができる。
【００３３】
なお、上記の説明において位置センサの例を用いて本発明方法を説明している。しかし本発明方法は原則的には内燃機関の運転パラメータを検出する他のセンサ装置にも使用することができる。
【００３４】
【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、検出装置に設けられた２つのセンサが、内燃機関あるいは自動車の出力を設定する同一部材に接続され、それにより該出力を設定する同一部材の位置を示す２つの信号が形成され、これらの各信号は、出力を設定する部材の位置が変化したとき、互いに逆方向に変化するので、各信号を処理することにより検出装置の分路を確実に検出することができ、検出装置の故障を広範囲にわたって監視することが可能になる、という優れた作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明方法を実現するためのブロック回路図である。
【図２】本発明における信号処理を説明するフローチャート図である。
【符号の説明】
１２ 抵抗面
１４ 抵抗面
２４ スライダ
２６ スライダ
３２ 抵抗
３６ 抵抗
４４ 演算処理ユニット
５５ 処理ユニット

Claims (7)

1. 自動車の内燃機関を電子的に制御する方法であって、
   ２つのセンサを有し、各センサがそれぞれ内燃機関あるいは自動車の出力を設定する同一の部材に結合される検出装置を設け、
   該検出装置の両センサによりそれぞれ前記出力を設定する同一部材の位置を示す２つの信号が発生され、
   前記出力を設定する部材の位置変化に応じて各信号が互いに逆方向に変化するように形成され、
   前記各信号が、内燃機関あるいは自動車を制御するための演算処理ユニットに供給され、該演算処理ユニットが前記各信号をそれぞれ処理して検出装置の機能が正常か否かをチェックすることを特徴とする自動車の内燃機関の電子制御方法。
2. 検出装置が、ダブルポテンショメータでありその個々のポテンショメータに設けられた抵抗がそれぞれ異なることを特徴とする請求項１に記載の方法。
3. 前記各信号値が許容値であるか否かを個々にチェックして個々の故障を検出し、また各信号の差の大きさを所定の限界値と比較して検出装置の故障を識別し、故障の場合には非常走行を導入することを特徴とする請求項１あるいは２に記載の方法。
4. 前記故障の場合、故障のない信号ないし信号値の小さい方の信号に従って演算処理ユニットの機能を続行することを特徴とする請求項３に記載の方法。
5. 自動車の内燃機関を電子的に制御する装置であって、
   ２つのセンサを有し、各センサがそれぞれ内燃機関あるいは自動車の出力を設定する同一の部材に結合されていて、一方のセンサが前記出力を設定する部材の位置を示す第１の信号を発生し、また他方のセンサが同部材の位置を示す第２の信号を発生する検出装置を設け、
   前記検出装置は、前記出力を設定する部材の位置変化に応じて前記第１と第２の信号が互いに逆方向に変化されるように構成されており、
   また、前記第１と第２の信号が内燃機関あるいは自動車を制御するための演算処理ユニットに供給され、該演算処理ユニットは前記第１と第２の信号をそれぞれ処理して検出装置の機能が正常か否かをチェックすることを特徴とする自動車の内燃機関の電子制御装置。
6. 前記検出装置の２つのセンサは、それぞれポテンショメータとして構成され、異なる抵抗値を有することを特徴とする請求項５に記載の装置。
7. 検出装置がダブルポテンショメータであって、一方のポテンショメータと他方のポテンショメータの駆動電圧の極性を逆にすることによって信号値が逆方向に変化することを特徴とする請求項５あるいは６に記載の装置。

Images