JP5258902B2 - エンジン管理システム方法及びエンジン管理システム - Google Patents

Description

本発明は、センサによって検知された大きさを表す電気情報の、とりわけ自動車の、例えば内燃機関や電気モータと関連する電子制御装置への伝達中におけるドロップアウトを検知するための方法に関する。

これはまた、上述の方法を用いる内燃機関の動作を管理するための方法に関する。

本発明の関する技術分野は、エンジン制御のものである。「エンジン制御」とは、そのセンサ、アクチュエータ、およびシステム間リンク（ＬＩＳ）のすべてを用いてエンジンを管理するためのシステムである。コマンド制御の法則（ソフトウェア・ストラテジ）およびエンジンの特性パラメータ（較正）はすべて、ＥＣＵ（電子制御装置）と呼ばれるコンピュータに含まれている。

ＥＣＵによって用いられるパラメータの１つがエンジンの温度である。これは同時に、エンジンの正しい動作を保証し、かつ燃焼機関の排出基準に適合するように、多くのストラテジ・パラメータを修正するために用いられるが、起こり得るオーバーヒートに対してエンジンを保護するためにも用いられる。

本明細書の残りでは、エンジン温度に関するフォールトを検知する場合について説明が行われる。これは、エンジン冷却温度情報をモニタする方法によってのフォールトの検知を含む。

ただし本発明は、オイルの温度やエンジンのチャンバ内圧力など、他の大きさにも適用可能である。

エンジンの最適動作温度を保証し、また内燃機関（ＭＣＩ）の場合には汚染物質の排出を最小とするために、エンジンに対して温度設定値が選ばれ、かつ独立型および／または制御型のサーモスタットによって、あるいはバルブ調整システムによって調整される。

冷却液の温度センサがエンジンに取り付けられ、冷却液の温度を測定することによってエンジン温度を推定することを可能とする。この温度測定値がＥＣＵストラテジの入力として用いられる。

添付の図１に示されるように、このセンサ１は保護カプセル内に入れられ、同時に、それが接触している冷却液の温度の正確な測定を保証する。センサ１の他の部分は空気中に露出し、冷却液の温度を表す電気情報を伝達可能とするためにコネクタ・システム２を有する。このコネクタ・システムはそれ自体、ワイヤリング・ルーム３の一部へとリンクされ、これがそれをＥＣＵに含まれるインジェクション・コンピュータのコネクタ・システム４へと接続する。この電気情報を、とりわけ、この電気情報を冷却液温度の物理的大きさへと変換するソフトウェア線形化を介して利用するのがこのコンピュータである。この温度はＥＣＵによって利用され、これは他のコンピュータへとそれを伝達し、これらもまたこの温度を利用する。

符号５はコンピュータの入力ステージおよびアナログ／デジタル変換器を示している。

この図では、使用される記号は以下のような意味を持つ、
・Ｒｃｔｎ：ＮＴＣタイプ（すなわち負の温度係数）の温度センサの抵抗、
・Ｒｐｕ：「プルアップ」抵抗、すなわち安定した電源の「＋」端子に接続されたプルアップ抵抗、
・Ｒｆ：フィルタリング抵抗、
・Ｃｅ：入力容量、
・Ｃｆ：フィルタリング容量、
・Ａ／Ｄ：アナログ／デジタル変換器。

温度測定値とはそもそも電気情報であって、干渉を示し得るが、これは電気的には診断されず、そのまま温度として解釈される。よって測定温度は、それがインジェクション・コンピュータによってそれ自体として認識されることなしには、不正確である恐れがある。

したがって、冷却温度を介して行われる修正は、過度であったり不十分であったりする恐れがあり、計測によると、見掛け温度、すなわちセンサの測定によって与えられたものは、しばしば現実よりも低いことが分かっている。

実際温度よりも低い温度は、以下のような結果をもたらす恐れがある。

まずはエンジンの摩擦によるロスの不正確な評価であって、エンジンに関するロスを評価するための情報の主要項目の１つはエンジン温度であり、これらのロスは数十絶対Ｎｍを示し得る。したがってロスの過大評価が起こり得る。

次がアイドル回転数の調整であって、ロスの不正確な評価は、温度に応じたアイドル回転数補正の開ループを途絶させ、アイドル回転数を高すぎる値に修正してしまう恐れがある。

さらに、ディーゼルエンジンに関する極端な場合では、粒子フィルタの更新が、その監理用のプログラマブル・コントローラによって中止とされる恐れがある。とりわけ、低すぎる水温は、証明されておらず制御も受けていない（すなわち、失敗または成功の宣言がなく、粒子推定器の重量の具体化がない）更新出力につながる。

ガソリンエンジンの場合、点火進角の過剰修正（エンジンが高温動作ゾーンにありながら、修正は低温推定値に対応する）は、エンジンに危険な恐れのあるノッキングを起こす。

図２は、センサが読んだ温度に応じての電圧の線形化曲線を示す。ＥＣＵが読むのはこの温度である。電圧はアナログ／デジタル変換器の入力で読まれ、線形化後に物理的大きさ（温度）へと変換される。

この曲線上には３つの電圧ゾーン、すなわち、利用可能ゾーン６と電気的フォールト検知が対応する２つの診断ゾーン７、８（ＣＣグラウンドおよびＣＯ／ＣＣ＋のゾーン）が規定されている。

ゾーン８は「プラスの電源に対する開回路／ショートサーキット」に関して「ＣＯ／ＣＣ＋」と呼ばれ、一方、ゾーン７は「グラウンドへのショートサーキット」に関して「ＣＣグラウンド」と呼ばれる。

＋５ボルト（プラス５ボルトの電源に対する開回路またはショートサーキット）あるいはグラウンド（グラウンドへのショートサーキット）にあまりに近すぎる電圧は、電圧が利用可能ゾーンから遠ざかっていることを検知とし、よって電気的故障（配線における断絶またはショートサーキット）を推定することを可能とする。その結果、温度の測定はそれ以上不可能となる。

しかし、この検知モードには限界がある。

前述の結果、不安定または動きはしたものの利用可能ゾーンに残ったままの温度は、電気的には検知されない。

測定温度と推定温度を関係づけることを可能とする水温モデルも存在する。しかしながら、このモデルは自動車では利用不可能な情報を必要とするか、あるいは装置が単純すぎて、センサからの信号が利用可能ゾーンに残っている場合には、フォールトを正しく検知可能とできない。

さらに公報ＥＰ−Ａ−１６５３０６７号は、エンジンの冷却液の温度センサの異常な動作を検知するための方法を記載している。異常動作は、エンジンスタート後、検知温度がちょうどスタート時に検知されたものより低くなったときに検知される。

こうした技術は、先述のものと同じく、センサの測定値から生じる電気情報の伝達中における電気的ドロップアウトの検知を許容しない。

したがって本発明の目的は、こうしたドロップアウトの検知を許容する方法を提案することである。

他の目的は、こうした検知を考慮に入れたエンジンの動作の管理方法を提供することである。

したがって本発明の第１の側面は、センサによって検知された大きさを表す電気信号の、エンジンと関連する電子制御装置への伝達中における電気的ドロップアウトを検知するための方法に関する。

これはとりわけ、
ａ）「生信号」と呼ばれる前記電気信号を測定し、
ｂ）「フィルタ信号」を得るために前記生信号をフィルタリングし、
ｃ）一定の時間ピッチに対して、｜生信号−フィルタ信号｜、すなわち生信号とフィルタ信号の差の絶対値を計算し、
ｄ）前記絶対値を所定の最大変化閾値と比較し、
ｅ）前記絶対値が前記所定の最大変化閾値よりも高いときにドロップアウト状態を宣言し、
ｆ）そうでなければ、先行するステップを繰り返すことからなるステップを含むものである。

この方法によって、これまで検知されなかった電気的ドロップアウトが検知され、よって異常と捉えることが可能となる。

この方法のさまざまな好都合な特徴によれば、
・ステップ（ｂ）で、フィルタリングは、前記信号の変化速度を所定の最大速度と比較し、および、もし信号の変化速度が最大速度（ＳＦＴＥ）よりも早ければ、前記所定の最大速度に対応する所定の値を前記フィルタ信号へと割り当てることからなる。
・ステップ（ｅ）で、基本フォールト・カウンタの値が増加され、このカウンタが所定の値に達した時にドロップアウト状態が宣言される。

本発明の第２の側面は、エンジンの動作を管理する方法に関し、これは前記エンジンの特性の大きさを測定するための少なくとも１つのセンサと、センサによって検知された前記大きさを表す電気信号を、前記エンジンの動作に干渉可能な関連の電子制御装置へと伝達するための電気的手段からなる。

これはとりわけ、先に規定された方法の使用を採り入れている。

この方法のさまざまな好都合な特徴によれば、
・ステップ（ｅ）で、ドロップアウト状態が宣言され、劣化モードと呼ばれる所定の値または所定の値変化が前記大きさに割り当てられる。
・前記所定の値または所定の値変化が、電子制御装置と関連するコンピュータモデルによって規定される。
・劣化モードへの移行に関する情報が、エンジンがオフに切り替えられた後も電子制御装置のメモリに保持される。
・前記劣化モードが、エンジンがオフに切り替えられるまで維持される。
・前記大きさがエンジン冷却用の液体の温度である。
・前記大きさがエンジンのオイルの温度である。
・エンジンが燃焼機関であり、前記大きさが前記エンジンの燃焼室内で支配的な圧力である。

本発明の他の特徴および利点は、以下の好適な実施例の説明を読むことで明らかとなろう。この説明は添付の図面を参照して行われる。

先に述べたように、エンジンの電子制御装置の変換器へとセンサを接続するための手段を示す回路図である。 前記センサの読んだ温度に応じた電圧の線形化曲線である。 本発明の方法の主要なステップを描いたブロック図である。

本方法の起動の事前のステップ（図３のブロック１００）の後、本発明のドロップアウト検知方法の第１のステップ（ステップａ）は、センサから生じた前記電気信号を測定することからなる（ブロック１０１）。

ここに示された例では、これは内燃機関の冷却水の温度の測定を含む。ただしこれは一例に過ぎず、大きさは例えば、エンジンオイルの温度、エンジンの燃焼室内で支配的な圧力、あるいは電気的な起源を持つ他の大きさであってもよい。より一般的には、それはエンジンに特有な大きさであって、センサによって測定可能なものである。

「センサ」との用語はまた、等しく「プローブ(probe)」を意味するものとして理解される。

この信号は「水温生信号」（略してＳＢＴＥ）と呼ばれる。

次のステップは、先に測定されたＳＢＴＥ信号のフィルタリングからなる（ブロック１０２）。

このフィルタリングは好都合には「スルーレート」であり、前記生信号ＳＢＴＥの変化速度を所定の最大速度と比較し、もし信号の変化速度が最大速度（ＳＦＴＥ）よりも早ければ、フィルタ信号「水温フィルタ信号」（ＳＦＴＥ）へと、前記所定の最大速度に対応する所定の値を割り当てることからなる。

変化速度は、温度の増加速度、減少速度の両方とできる。そして最大速度は、例えば１℃／秒とできる。

したがって「生」温度があまりにも速く変化すると、「フィルタ」温度は所定の最大値に到達する。

次に２つの信号ＳＢＴＥとＳＦＴＥの差の絶対値、すなわち｜ＳＢＴＥ−ＳＦＴＥ｜（ブロック１０４）が計算される。

この絶対値は次に、その値がエンジンの電子制御装置（ＥＣＵ）に記憶された最大変化閾値（ＳＶＭ）と比較される（ブロック１０５）。

言い換えれば、以下の関係（１）が確認されるかチェックする、
｜ＳＢＴＥ−ＳＦＴＥ｜＞ＳＶＭ（１）。

この関係（１）が確認されれば、ドロップアウト状態が宣言される。

そうでなければ、本方法の先行するステップが繰り返される。関係が確認されたと想定される場合においても、この検査を行い続けることはやはり可能であり、その結果は記憶される。

この方法は、内燃機関の動作を管理するための方法という背景で用いられるときに、その全価値を発揮する。ただしいかなるタイプのエンジンにも一般化可能である。

したがって、ドロップアウト状態が宣言されると、好ましくは、基本フォールト電子カウンタ（ＣＰＥ）の数が増減される（ブロック１０６）。

このカウンタが所定の値（ＶＰ）に達すると、ＥＣＵは「劣化モード」に切り替わる（ブロック１０８）。

「劣化モード」は例えば、較正可能な、あるいは例えばＥＣＵに組み込まれた水温モデルに基づいて変化可能な差し替え温度に切り替わることからなる。

この新しい温度は、ずっと不正確ではあるものの、故障があまりに深刻な結果（その結果は明細書の最初で述べた）を生じないことを保証する。

フォールトの確認時には、フォールト診断メッセージがＥＣＵに記憶され、したがってその後のエンジンの修理に役立つことを可能とする。

さらに、このタイプのフォールトの場合、劣化モードを脱する代わりに、フォールトがクリアされても（例えば、ＣＣグラウンドタイプの検知があったような場合）、実行サイクルの終わりまで劣化モードのままでいることが好ましい。

とりわけこの場合、センサから生じる情報はもはや客観的ではなく、より安定した値に戻ったとしても、それは必ずしも実温度の正しいイメージではないということが考慮される。

したがって、新しいフォールトが検知されなくても、センサから生じる情報をＥＣＵが再度利用するのは、次の実行サイクル中のみである。

当然ながら、フォールトが検知され、しかし再出現しない場合、それは例えばその後の修理工場での診断のためにＥＣＵに記憶されたままとなる。

エンジンがオフに切り替えられたあと（ブロック１０９）、本方法が終了する（ブロック１１０）。

ここまで説明した例で想定されていたのは、燃焼機関の冷却システムにおける物理（この条件では測定の帯域幅）に対する信号の最大変化速度である。もし信号があまりに速く変化するなら、それは不安定であって、よって本来表すべき測定値をもはや反映していないことを意味する。

この原理は、例えばエンジンオイル温度や圧力信号など、水温以外の信号に対しても当然用いられる。

この原理はまた、電気モータにおいても考慮可能である。

同様に、センサの環境も考慮されなくてはならない。したがって、例えば空気の温度は水温よりもずっと動的である。

環境に加え、信号のダイナミックスに影響を及ぼす冷却システムの構成を頭に入れる必要もある。したがって、ここで説明された例の場合、そうなるのは冷却液の熱いまたは冷たい予備（ラジエータ）があるか、あるいは、例えばサーモスタットやバルブなど、ある種のアクチュエータのさまざまな動的応答が想定される場合である。

この例は、それがさまざまな理由（経年劣化、損傷または振動にさらされたコネクタ・システム（エンジン環境）、湿気、など）で自動車のコネクタ・システムに起こり得る故障モードであるため、ドロップアウトの検知に関連する。

しかしこの診断はより包括的で、いくつもの現象をカバーする。もしそれが純粋にドロップアウトについての問題であれば、コンピュータの入力ステージの要素のフィルタリングの定数によって、信号はその電源電圧（この例では５ボルト、またはＣＯ（開回路）中などの同等の非常な低温））に達しただろうが、こうしたケースはここでは提示されていない。ドロップアウト中、もしコネクタ・システムが酸化されれば（湿気の存在＋振動＋電圧）、ＥＣＵからはドロップアウトが、温度プローブに対して新たに追加された抵抗として見え、したがって信号を歪める。これはノイズかそうでないかはともかく、信号が突然新たな温度範囲に近い値を取ったときの場合である。

このフォールト検知方法は単純な方法のままである（わずかな較正と計算のみ）。それは較正モデルの使用回避を可能とするものであり、それは診断されるべき測定値を、急速に複雑化して多くのメモリやセンサから生じる他の情報を消費し得る該モデルと比較するためのものである。

Claims (8)

1. エンジン管理システムにおける、電気的ドロップアウト状態を検知する方法であって、
   ａ）エンジンの冷却液の温度、オイルの温度、又は、燃焼機関エンジンの燃焼室内の圧力を測定し、測定結果の大きさに応じた電気信号を「生信号」（ＳＢＴＥ）として出力するステップと、
   ｂ）前記「生信号」を伝達するステップと、
   ｃ）伝達された前記「生信号」の変化速度を抽出して、「フィルタ信号」（ＳＦＴＥ）として出力するステップと、
   ｄ）一定の時間ピッチにおける前記生信号と前記フィルタ信号との差の絶対値｜生信号−フィルタ信号｜を計算するステップと、
   ｅ）前記絶対値を所定の最大変化閾値（ＳＶＭ）と比較するステップと、
   ｆ）前記絶対値が前記所定の最大変化閾値よりも高い場合に、前記伝達中の電気的ドロップアウト状態を宣言するステップと、
   ｇ）そうでない場合、前記ｄ）−ｆ）を繰り返すステップと、
   を含む、方法。
2. 前記変化速度が最大速度（ＳＦＴＥ）よりも早ければ、前記所定の最大速度に対応する所定の値を前記フィルタ信号へと割り当てるステップを、さらに含む請求項１に記載の方法。
3. ステップｆ）で、前記絶対値が前記所定の最大変化閾値よりも高い場合、基本フォールト・カウンタ（ＣＰＥ）の値が増減され、このカウンタ（ＣＰＥ）が所定の値に達した時に電気的ドロップアウト状態が宣言される、請求項１または請求項２に記載の方法。
4. ステップｆ）で、電気的ドロップアウト状態が宣言され、劣化モードと呼ばれる所定の値または所定の値変化が前記大きさに割り当てられる、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の方法。
5. 前記所定の値または所定の値変化が、電子制御装置と関連するコンピュータモデルによって規定されることを特徴とする請求項４に記載の方法。
6. 前記劣化モードが、エンジンがオフに切り替えられるまで維持されることを特徴とする請求項４または請求項５に記載の方法。
7. 劣化モードへの移行に関する情報が、エンジンがオフに切り替えられた後も電子制御装置のメモリに保持されることを特徴とする請求項４乃至６のいずれか１項に記載の方法。
8. エンジンの電気的ドロップアウト状態を検知する電子制御装置と、
   エンジンの冷却液の温度、オイルの温度、又は、燃焼機関エンジンの燃焼室内の圧力を測定し、測定結果の大きさに応じた電気信号を「生信号」（ＳＢＴＥ）として出力するセンサと、
   前記「生信号」を前記電子制御装置に伝達する伝達手段と、
   前記伝達手段により伝達された前記「生信号」の変化速度を抽出して、「フィルタ信号」（ＳＦＴＥ）として出力するフィルタ手段と、
   を具備し、
   前記電子制御装置は、
   ｄ）一定の時間ピッチにおける前記生信号と前記フィルタ信号との差の絶対値｜生信号−フィルタ信号｜を計算し、ｅ）前記絶対値を所定の最大変化閾値（ＳＶＭ）と比較し、ｆ）前記絶対値が前記所定の最大変化閾値よりも高い場合に、前記伝達中の電気的ドロップアウト状態を宣言し、ｇ）そうでない場合、前記ｄ）−ｆ）を繰り返す、
   エンジン管理システム。

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