JP6016258B2 - 車両用エンジン制御装置 - Google Patents

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、詳細な制御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の制御装置において、第１のエリアがブラックボックス部を有しており、第２のエリアがブラックボックス部から取得される入出力データマップを備えたデータマップ部を有していることにより、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、ブラックボックス部に入力された入力データと同じ入力データをデータマップ部に入力し、その時のブラックボックス部の出力データとデータマップ部の出力データを比較することにより、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、本発明にかかるエンジン制御装置において、第２のエリアに入力されたデータがデータマップ部で有しているデータか否かを判定し、データマップ部が有しているデータの場合に、そのデータをデータマップ部へ送る判定部を有していることが好ましい。

また、本発明にかかるエンジン制御装置において、ブラックボックス部が故障であると判断された場合に、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、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。

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に接続されており、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ンサ３５や、マイクロプロセッサ３５の周辺機器（ＡＤ変換機、タイミング生成機、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ブラックボックス部であるトルク補正部３１２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３１２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３１２から取得される入出力データマップを備えたデータマップ部３２２を備えている。トルク補正部３１２は、そのロジックは非公開であるが、入力データを入れれば出力データが得られるので、その関係をデータマップとしてデータマップ部に予めいれておくことは可能である。したがって、トルク補正部３１２と同じデータをデータマップ部に入力した場合に、トルク補正部３１２が正常であれば、基本的には、同じ出力が得られるものとなっている。トルク補正部３１２とデータマップ部３２２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３１２とデータマップ部３２２の出力信号が同じであれば、トルク補正部３１２は正常に作動していると判断でき、また、異なっている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、データマップ部３２２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３１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、実際には、データマップ部３１２が有するデータマップ量は有限であり、入力される全ての入力データを予めデータマップ部３２２に入れておくことは難しい。一方、トルク補正部３１２とデータマップ部３２２には同じ信号を入力し比較する必要があるので、その方法としては、エンジンの制御装置が作動中において、トルク変動が少ない等トルク計算の頻度が低いエンジン状態の時等に、データマップ部３２２が入力データとして有しているデータを入力信号としてトルク補正部３１２とデータマップ部３２２にダミー入力し、その出力信号で比較診断を行うことができる。

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３１２とデータマップ部３２２の出力値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３１２は正常であると判断し、トルクの補正を継続する。両者の信号が異なる場合には、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３１２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３１２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３１２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、ブラックボックス部であるトルク補正部から取得される入出力データマップを備えたデータマップ部を第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。 基本的な部分は、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、データマップ部３７２の前に判定部３７４を有する点である。判定部３７４は、入力された信号の値が、データマップ部３７２で有している入力データか否かを判定し、データマップ部３７２で有しているデータの場合にはそのデータをデータマップ部へ送り、データマップ部３７２では当該入力データに対応する出力データが出力信号として選択される。当該出力信号は比較診断部３７３へ送られ、トルク補正部３６２の出力信号と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、入力された信号の値が、データマップ部３７２で有している入力データでない場合には、そのデータはデータマップ部３７２へは送られず、すなわち比較診断は行われない。

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、判定部によりデータマップ部が有する入力データか否かを判定し、データマップ部が有しているデータのときのみ、そのデータをデータマップ部へ送ることができる。これにより、第１の実施形態のようにダミー入力を行うことなく、通常の制御の中で、トルク補正部の故障を診断することができる。

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 (4)

1. 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の制御装置において、
   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のエリアがブラックボックス部を含む複数の演算部を有しており、前記第２のエリアが前記ブラックボックス部から取得される入出力データマップを備えたデータマップ部を前記ブラックボックス部のロジックが非公開の状態で有しており、
   前記ブラックボックス部に入力された入力データと同じ入力データを前記データマップ部が入力し、その時の前記ブラックボックス部の出力データと前記データマップ部の出力データとを比較することにより、前記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。
2. 前記第２のエリアに入力されたデータが前記データマップ部で有しているデータか否かを判定し、前記データマップ部が有しているデータの場合に、そのデータを前記データマップ部へ送る判定部を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載のエンジン制御装置。
3. 前記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または２に記載のエンジン制御装置。
4. 前記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ないし３のいずれか一項に記載のエンジン制御装置。
   
   
   
   

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