JP6016257B2

JP6016257B2 - 車両用エンジン制御装置

Info

Publication number: JP6016257B2
Application number: JP2011285242A
Authority: JP
Inventors: 成昭石川
Original assignee: Bosch Corp
Current assignee: Bosch Corp
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2011-12-27
Publication date: 2016-10-26
Anticipated expiration: 2031-12-27
Also published as: JP2013133767A

Description

本発明は、車両用のエンジン制御装置に係り、特にエンジン制御装置の診断機能を備えたエンジンの制御装置に関する。

従来、車両用エンジンの制御装置においては、その安全性を高めるため様々な診断装置が提案されている。例えば、エンジン制御装置と連結するコネクタ部の断線検出や、エンジン制御装置に信号を送る各種のセンサおよびエンジン制御装置からの信号により作動する各種アクチュエータの故障診断等がある。その中でも特に、エンジン制御の中核をなすエンジン制御装置自身の診断は最も重要な診断の一つである。

例えば、特許文献１には、１つのマイクロプロセッサの中にエンジンの制御処理が実行される第１のエリアと、前記第１のエリアにおける故障診断を行う第２のエリアが設けられているエンジン制御装置が提案されている。

特表平１０−５０７８０５号公報

ところで、近年、エンジン制御装置の役割は、単にエンジンの制御のみにとどまらず、排気浄化装置の制御、変速機の制御システムや、アンチロックブレーキシステムに代表されるブレーキシステムとの協調制御など急速に拡大している。したがって、その開発においては、一つのエンジン制御装置の開発に多くの技術者や、また多くの事業体が関わる分業化が進んでいる。そして、これら各技術者、各事業体により製作された個々の制御手段が、それぞれのノウハウに基づくものである場合には、詳細なロジックが開示されず、いわゆるブラックボックス部としての取り扱いが必要になる場合がある。

一方、前述の特許文献１に係る制御装置においては、エンジンの制御処理が実行される第１のエリアと、前記第１のエリアにおける故障診断を行う第２のエリアが設けられている。すなわち、第２のエリアは、エンジン制御装置内の各種制御が正常に行われていることをモニタリングし、異常を検出した場合には適当な処理を施し、エンジンおよび、車両等の安全性を保証している。しかしながら、第１のエリアにブラックボックス部を有するエンジンの制御装置においては、そのロジックが開示されていないことから、十分な診断が行えないという問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、エンジンの制御処理が実行される第１のエリアと、第１のエリアにおける故障診断を行う第２のエリアが設けられているエンジン制御装置において、第１のエリア中にロジックが非公開のブラックボックス部を有している場合においても、そのブラックボックス部の診断を可能にするエンジン制御装置を提供するものである。

本発明によれば、エンジンの制御処理が実行される第１のエリアと、第１のエリアにおける故障診断を行う第２のエリアが設けられているエンジン制御装置において、第１のエリアが第１のブラックボックス部を有しており、かつ第２のエリアが第１のブラックボックス部と同じロジックで構成される第２のブラックボックス部を有していることにより、第１のブラックボックス部の故障診断を可能ならしめるエンジン制御装置が提供され、上述した問題を解決することができる。

また、本発明にかかるエンジン制御装置において、第１のブラックボックス部に入力された入力信号と同じ入力信号を第２のブラックボックス部に入力し、その時の第１のブラックボックス部の出力信号と第２のブラックボックス部の出力信号を比較することにより、第１のブラックボックス部が故障しているか否かを判断することが好ましい。

また、本発明およびにかかるエンジン制御装置において、第１のブラックボックス部が故障であると判断された場合に、第１のブラックボックス部の機能を停止させることが好ましい。

また、本発明にかかるエンジン制御装置において、第１のブラックボックス部および第２のブラックボックス部がエンジントルクの補正量を計算する演算部であることが好ましい。

また、本発明の別の態様によれば、エンジンの制御処理が実行される第１のエリアと、第１のエリアにおける故障診断を行う第２のエリアが設けられているエンジン制御装置において、第１のエリアが第１のブラックボックス部を有しており、かつ第２のエリアが第１のブラックボックス部と同じロジックで構成される第２のブラックボックス部および第３のブラックボックス部を有していることにより、第１のブラックボックス部の故障診断を可能ならしめるエンジン制御装置が提供され、上述した問題を解決することができる。

また、本発明の別の態様かかるエンジン制御装置において、第１のブラックボックス部に入力された入力信号と同じ入力信号を第２のブラックボックス部および第３のブラックボックス部に入力し、まず、第２のブラックボックス部および第３のブラックボックス部の出力信号が比較され、これらが同じまたは所定範囲内の差の場合には、その時の第１のブラックボックス部の出力信号と第２のブラックボックス部または第３のブラックボックス部の出力信号を比較することにより、第１のブラックボックス部が故障しているか否かを判断することが好ましい。

本発明によって、エンジンの制御処理が実行される第１のエリアと、第１のエリアにおける故障診断を行う第２のエリアが設けられているエンジン制御装置において、第１のエリア中にロジックが非公開のブラックボックス部を有している場合においても、そのブラックボックス部の診断を可能にするエンジン制御装置を提供することができるようになるという優れた効果が得られる。

本発明にかかる実施形態の一つであるエンジン制御装置を含むエンジン制御システム図である。本発明にかかるエンジン制御装置の第１実施形態において、本発明に関係する制御機能の部分を記載したブロック図である。第１実施形態における比較診断部で実行される診断手順を示すフローチャートである。本発明にかかるエンジン制御装置の第２実施形態において、本発明に関係する制御機能の部分を記載したブロック図である。

本実施形態のエンジン制御装置は、車両用エンジンを制御するものであり、例えば、ディーゼルエンジンを対象とする。なお、以下に説明する部材、配置等は本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨の範囲内で種々改変することができるものである。

［第１実施形態］まず、図１に基づき本実施形態のエンジン制御装置を含むエンジン制御システムについて説明する。

図１に示すように、エンジン制御システムは、エンジン本体１と、燃料を供給するための燃料噴射装置２と、これらを制御するエンジン制御装置３とを備える。

燃料噴射装置２は、インジェクタ２１、コモンレール２２、高圧ポンプ２３等からなる。高圧ポンプ２３は燃料タンク（図示せず）から送られた燃料を高圧にしてコモンレール２２に送る。コモンレール２２には、エンジンの各気筒毎に設けられたインジェクタ２１が接続されており、コモンレール２２内に高圧で貯留された燃料は、エンジン制御装置３による電子制御により、エンジンのシリンダ内にインジェクタ２１から適時噴射供給される。

エンジン制御装置３には、冷却水の温度を検出する水温センサ１３、エンジンスピードセンサ１４、カム角センサ１５、燃料温度センサ２４およびコモンレール圧力センサ２５やアクセル開度センサ４１などの各種センサが接続され、それら各種センサからの検出信号が入力される。

また、エンジン制御装置３には、高圧ポンプ２３を制御する比例制御弁２６や、インジェクタ２１の噴射を制御するソレノイドバルブが接続され、これらの作動を制御している。インジェクタ２１の噴射制御においては、ソレノイドバルブのＯＮ-ＯＦＦの時間を変えることにより、燃料の噴射量を調整することができる。

次に、エンジン制御装置３内の機能ブロックについて説明する。まず、本発明の実施の形態におけるエンジン制御装置３においては、１つのマイクロプロセッサ３５内でソフトウェアが実行されるエリアが、概念的に形成される３つのエリア（第１のエリア３１、第２のエリア３２及び第３のエリア３３）に区分されたものとなっている。

第１のエリア３１では、エンジン制御装置３内における基本機能である燃料噴射量の制御等が行われる。第１のエリアは前述したように、各種センサ信号（エンジンスピードセンサ１４等）に基づいてエンジン１の運転状態を読み取り、その運転状態に基づき、燃料噴射装置２に供給すべき燃料噴射量などを算出して、エンジン１を制御するものである。

第２のエリア３２には、第１のエリアの診断機能、すなわち第１のエリアにおける各種のエンジン制御が正常に行われているか否かをモニタリングし、異常を検出した場合には適当な処理を施す機能が備えられている。

第３のエリア３３は第２のエリア３２におけるコンピュータの基本機能を監視するものとなっている。例えば、第２のエリアが使用するところのマイクロプロセッサ３５や、マイクロプロセッサ３５の周辺機器（ＡＤ変換器、タイミング生成器、など）を外部の監視ＩＣとの質問と回答のやり取りを通して診断している。したがって、当該第２のエリア３２が使用するところの中央演算装置等は、第１のエリアに比べ、その信頼性が格段に高いものとなっている。

図２は本発明にかかるエンジン制御装置の第１実施形態において、本発明に関係する制御機能の部分を記載したブロック図である。

まず、図２中の第１のエリア３１について説明する。エンジンスピードセンサ１４およびアクセル開度センサ４１の信号がトルク計算部３１１に入力され、エンジンが必要とするトルクが計算される。一方、水温センサ等の信号が第１のブラックボックス部であるトルク補正部Ａ３１２に入力され、トルク補正量が計算される。前述のトルクとトルク補正量は加算され、この加算後の値と、後述する第２のエリア３２で計算された許可トルクとが、Min選択部３１３で比較され、小さいほうが選択される。その後、噴射量計算部３１４で当該トルクは噴射量に変換され、その噴射量となるよう通電時間計算部３１５でインジェクタ２１の通電時間が計算され、その出力信号はインジェクタ駆動回路に送られる。ここで、ブラックボックス部とは、そのロジックが非公開で、何を入力するか、そして何が出力されるかが分かっている制御部または演算部のことを言う。

次に、図２中の第２のエリア３２について説明する。エンジンスピードセンサ１４およびアクセル開度センサ４１の信号に加え、トランスミッション制御装置からのトルクに関する要求信号や、ブレーキシステム制御装置からのトルクに関する要求信号等が、許可トルク計算部３２１に入力され、エンジントルクとして許可可能なトルクが計算される。当該許可トルクはトルク補正部Ａ３１２で計算されたトルク補正量と加算される。一方、第２のエリア３２には、トルク補正部Ａ３１２と同じロジックで構成される第２のブラックボックス部であるトルク補正部Ｂ３２２を備えている。したがって、トルク補正部Ａ３１２とトルク補正部Ｂ３２２は同じ信号を入力した場合に、正常であれば、基本的には同じ出力信号を出すものとなっている。トルク補正部Ａ３１２とトルク補正部Ｂ３２２の出力信号は比較診断部３２３で比較診断される。すなわち、トルク補正部Ａ３１２とトルク補正部Ｂ３２２の出力信号が同じまたは所定範囲内の差であれば、トルク補正部Ａ３１２は正常に作動していると判断でき、また、所定範囲を超える差の場合には何か異常を有するおそれがあると推測できる。これは、トルク補正部Ｂ３２２が第２のエリア３２に在り、前述の通り第２のエリア３２が、第１のエリアに比べ、その信頼性が格段に高いものとなっているからである。比較診断部３２３の診断フローについては、図３のフローチャートにしたがって後述する。尚、トルク補正部Ｂ３２２を構成するソフトウェアは、トルク補正部Ａ３１２を構成するソフトウェアに対して、ラベル名違いのオブジェクトコードのソフトウェアを準備することにより作成し、第２のエリア３２内に移植することができる。

次に図３のフローチャートにしたがって、比較診断部３２３の診断処理について説明する。ステップＳ１０でトルク補正部Ａ３１２とトルク補正部Ｂ３２２の出力信号を比較しこれらが同一または所定範囲内の差であればステップＳ１５へ進み、トルク補正部Ａ３１２は正常であると判断し、トルクの補正を継続する。両者の信号が所定範囲を超える差の場合には、何らかの異常が発生したものと判断し、ステップＳ１１へ進み、エラーカウンタのエラーカウント数を１つ加算する。その後ステップＳ１２へ進み、エラーカウンタのカウント数が所定値を超えているか否かを判断する。所定値をまだ超えていない場合にはステップＳ１５へ進み、トルク補正部Ａ３１２による補正を継続する。ステップＳ１２において所定値を超えた場合には、ステップＳ１３に進み、トルク補正部Ａ３１２に異常があると判断し、さらにステップＳ１４で、トルク補正部Ａ３１２による補正を停止する。

以上説明したように、第１の実施形態にかかるエンジン制御装置においては、第１のブラックボックス部であるトルク補正部Ａと同じロジックで構成される第２のブラックボックス部であるトルク補正部Ｂを、第１のエリアに比べ、その信頼性が高い第２のエリアに置き、両者の出力信号を比較診断することにより、第１のエリアのトルク補正部Ａの異常を検知し、異常があった場合にはその機能を停止させることができる。

［第２実施形態］図４は本発明にかかるエンジン制御装置の第２実施形態において、本発明に関係する制御機能の部分を記載したブロック図である。基本的には、図２に示す第１実施形態と同じであるので、異なる部分について焦点をあて説明する。

第１実施形態と異なる点は、第２のエリアにおいて、ブラックボックス部であるトルク補正部が二つあることである。すなわち、トルク補正部Ｂ３７２の他に第３のブラックボックス部であるトルク補正部Ｃ３７４があり、両者の出力信号は比較部３７５で比較され、両者の出力が同じまたは所定範囲内の差であることが確認された後、トルク補正部Ａ３６２の出力信号はトルク補正部Ｂ３７２またはトルク補正部Ｃ３７４の出力信号と比較診断部３７３にて比較診断がなされる。比較診断部の診断フローは図３に示す第１実施形態の診断フローと同じである。尚、トルク補正部Ｃ３７４はトルク補正部Ａ３６２およびトルク補正部Ｂ３７２と同じロジックで構成されている。

以上説明したように、第２の実施形態にかかるエンジン制御装置においては第２のエリアにおけるブラックボックス部であるトルク補正部によるトルク補正量の計算を二重化することにより、第１のブラックボックス部であるトルク補正部Ａに対する診断を、第１実施形態に比べ信頼性の高いものとすることができる。

ブラックボックス部を有しているエンジンの制御装置において、高い信頼性で、ブラックボックス部の異常を検出できる。

１…エンジン２…燃料噴射装置３…エンジン制御装置１３…水温センサ１４…エンジンスピードセンサ１５…カム角センサ２１…インジェクタ２２…コモンレール２３…高圧ポンプ２４…燃料温度センサ２５…コモンレール圧力センサ２６…比例電磁弁３１…第１のエリア３２…第２のエリア３３…第３のエリア３５…マイクロプロセッサ４１…アクセル開度センサ

Claims

エンジンの制御処理を実行する第１のエリアと、前記第１のエリアとともに前記エンジンの制御処理を実行しつつ前記第１のエリアにおける故障診断を行う第２のエリアとを備えるエンジン制御装置において、
前記第１のエリア及び前記第２のエリアは、１つのマイクロプロセッサ内に形成されており、
前記第１のエリアが第１のブラックボックス部を含む複数の演算部を有しており、かつ前記第２のエリアが前記第１のブラックボックス部と同じロジックで構成される第２のブラックボックス部をロジックが非公開の状態で有しており、
前記第１のブラックボックス部に入力された入力信号と同じ入力信号を前記第２のブラックボックス部が入力し、その時の前記第１のブラックボックス部の出力信号と前記第２のブラックボックス部の出力信号とを比較することにより、前記第１のブラックボックス部について、ロジックを非公開にしたままの状態で故障しているか否かを判断する
ことを特徴とするエンジン制御装置。
前記第１のブラックボックス部が故障であると判断した場合に、前記第１のブラックボックス部の機能を停止させる
ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
前記第１のブラックボックス部および前記第２のブラックボックス部がエンジントルクの補正量を計算する演算部である
ことを特徴とする請求項１または２に記載のエンジン制御装置。
エンジンの制御処理を実行する第１のエリアと、前記第１のエリアとともに前記エンジンの制御処理を実行しつつ前記第１のエリアにおける故障診断を行う第２のエリアとを備えるエンジン制御装置において、
前記第１のエリア及び前記第２のエリアは、１つのマイクロプロセッサ内に形成されており、
前記第１のエリアが第１のブラックボックス部を含む複数の演算部を有しており、かつ前記第２のエリアが前記第１のブラックボックス部と同じロジックで構成される第２のブラックボックス部および第３のブラックボックス部をロジックが非公開の状態で有しており、
前記第１のブラックボックス部に入力された入力信号と同じ入力信号を前記第２のブラックボックス部および前記第３のブラックボックス部が入力し、前記第２のブラックボックス部の出力信号と、前記第３のブラックボックス部の出力信号とを比較し、これらが同じまたは所定範囲内の差の場合には、その時の前記第１のブラックボックス部の出力信号と前記第２のブラックボックス部または前記第３のブラックボックス部の出力信号とを比較することにより、前記第１のブラックボックス部について、ロジックを非公開にしたままの状態で故障しているか否かを判断する
ことを特徴とするエンジン制御装置。