JP6446341B2 - Control device for internal combustion engine - Google Patents
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Description
本発明は、内燃機関のフェイルセーフ時の燃料カット機能の異常検出装置に関する。 The present invention relates to an abnormality detection device for a fuel cut function during fail-safe operation of an internal combustion engine.
一般的に内燃機関の制御装置では、トルクに影響を及ぼす部品または制御の異常・故障を検出した際、運転者に内燃機関の異常を警告ランプで通知するとともに、スロットル開度の固定、燃料カット、点火カット等のフェイルセーフ機能を実施することが知られている。しかしながら、前記フェイルセーフ機能は通常動作せず、このフェイルセーフ機能が正常に動作することを確認せず、前記フェイルセーフ機能が故障した状態で車両がフェイルセーフ状態に陥った際、異常に高いトルクを出力する可能性があるため、フェイルセーフ機能が正常に動作することを確認することが重要である。 In general, when a control device for an internal combustion engine detects a component affecting torque or a control abnormality / failure, it notifies the driver of the abnormality of the internal combustion engine with a warning lamp, fixes the throttle opening, and cuts the fuel. It is known to perform a fail-safe function such as ignition cut. However, when the fail-safe function does not normally operate, it is not confirmed that the fail-safe function operates normally, and when the vehicle falls into the fail-safe state with the fail-safe function broken, an abnormally high torque It is important to confirm that the fail-safe function operates normally.
従来、上述したフェイルセーフ時の燃料カット機能の異常を検出する技術として、内燃機関の運転が停止されている間(例えば内燃機関の始動前)にフェイルセーフ時の燃料カット機能を診断する期間を設け、その間フェイルセーフ時の燃料カット機能を実施し、燃料噴射装置ドライバの出力ポートの出力レベルを監視することでフェイルセーフ時燃料カット機能の異常診断を行う方法が知られている(例えば特許文献1参照)。 Conventionally, as a technique for detecting the abnormality of the fuel cut function at the time of fail-safe described above, a period for diagnosing the fuel cut function at the time of fail-safe while the operation of the internal combustion engine is stopped (for example, before starting the internal combustion engine) A method of performing abnormality diagnosis of the fuel cut function at the time of failsafe by providing a fuel cut function at the time of failsafe and monitoring the output level of the output port of the fuel injection device driver is known (for example, patent document) 1).
しかしながら、上記特許文献1の構成では通常時燃料カット機能とフェイルセーフ時燃料カット機能を設けてはいるが、どちらの機能の故障であるかを判定することが出来ない可能性がある。また、内燃機関の始動前に前記フェイルセーフ時燃料カット機能の診断を行うため、実際に故障が発生する可能性が高い車両の運転中において、フェイルセーフ時燃料カット機能の故障を検出できない。また、診断方法は上述した燃料噴射装置ドライバの出力ポートの出力レベルを監視するのみであり、たとえば前記出力ポートの出力レベルを監視する機能が故障した際は故障を正しく検出できない可能性がある。
However, although the configuration of
本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、フェイルセーフに陥る前にフェイルセーフ時燃料カット機能が正しく動作していることを診断することが可能であり、また通常時燃料カット機能とフェイルセーフ時燃料カット機能のどちらの異常・故障であるかを判定することが可能であり、さらには運転中の故障を検出することが可能である内燃機関の制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and the object of the present invention is to diagnose that the fail-safe fuel cut function is operating correctly before falling into fail-safe. In addition, it is possible to determine whether the fuel cut function during normal operation or the fuel cut function during fail safe is an abnormality or failure, and further it is possible to detect a failure during operation. To provide an apparatus.
前記目的を達成するために、前記内燃機関は通常時燃料カット機能と異常が起こった場合に作動するフェイルセーフ時燃料カット機能を設け、前記内燃機関の運転状態及び制御状態を検出するために取り付けられた各種センサに基づいて燃料噴射を強制的に停止する燃料カット判定がされた場合、通常時燃料カット機能を診断する通常時燃料カット診断部を設け、この通常時燃料カットが正常と判定された場合は、前記燃料カット判定と前記通常時燃料カット診断の結果からフェイルセーフ時燃料カット診断を実施するか判定するテスト判定部を設けている。テスト実施判定がされた場合は、フェイルセーフ時燃料カット実行部を強制的に作動させ、フェイルセーフ時燃料カット機能の診断を、燃料噴射装置の駆動電圧と、A/FセンサまたはO2センサから出力される電圧と、ノックセンサから出力される電圧のいずれか、または複数で行う。その結果、通常時の燃料カット機能とフェイルセーフ時燃料カット機能の故障を検出することができる。 In order to achieve the above object, the internal combustion engine is provided with a normal fuel cut function and a fail safe fuel cut function that operates when an abnormality occurs, and is mounted to detect an operating state and a control state of the internal combustion engine. When a fuel cut determination for forcibly stopping fuel injection is made based on the various sensors, a normal fuel cut diagnosis unit for diagnosing the normal fuel cut function is provided, and this normal fuel cut is determined to be normal. In this case, a test determination unit for determining whether or not to perform the fail-safe fuel cut diagnosis from the results of the fuel cut determination and the normal fuel cut diagnosis is provided. When the test execution determination is made, the fail-safe fuel cut execution unit is forcibly operated, and the diagnosis of the fail-safe fuel cut function is output from the drive voltage of the fuel injection device and the A / F sensor or O2 sensor. And / or a voltage output from the knock sensor. As a result, it is possible to detect a failure in the normal fuel cut function and the fail-safe fuel cut function.
本発明によれば、車両がフェイルセーフに陥る前に、フェイルセーフ時燃料カット機能が正常に動作することを確認することが可能である。 According to the present invention, it is possible to confirm that the fuel cut function at the time of fail safe operates normally before the vehicle falls into fail safe.
本発明による実施例について、以下図面を参照して説明する。 Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本実施形態の内燃機関101の制御システムにおける全体構成を示したものである。概システムでは運転者のアクセル操作信号118やブレーキ操作信号119等のECU111の入力パラメータに応じて吸気弁123の開度を制御することで、コレクタ120と吸気管106を通り気筒内107へ吸入する吸入空気量を制御し、この吸入空気量をエアフロセンサ122で計測して、この吸入空気量をECU111へ出力している。
FIG. 1 shows an overall configuration of a control system for an
また、燃料を気筒内に直接噴射する燃料噴射装置102と点火を行う点火装置103を備えており、カム104で吸気バルブ105を開くことで、吸気管106から気筒内107へ取り入れた空気と前記燃料噴射装置102から噴射する燃料とを混合した混合空気に、前記点火装置103で着火することで気筒内107に爆発を起こし、車両の駆動力としてクランクシャフトへトルクを出力している。
In addition, a
この時、噴射される燃料は前記燃料噴射装置102からECU111により燃料噴射制御が行われ、制御された量とタイミングで噴射され、噴射された燃料は、同様にECU111により点火制御が行われ、制御されたタイミングで前記点火装置103により着火される。
At this time, the fuel to be injected is subjected to fuel injection control by the
ECU111は運転者のアクセル操作信号118やブレーキ操作信号119、前記カム104の角度を検出するために取り付けられたカム角センサ114や、前記内燃機関の回転数を検出するために取り付けられたクランク角センサ115や、前記内燃機関の冷却水温を検出するために前記気筒107などに取り付けられた水温センサ101や、異常燃焼によるノッキングを検出するために前記気筒107などに取り付けられたノックセンサ113や、他の入力パラメータに基づき前記内燃機関の前記燃料噴射制御、前記点火制御を行う。
The ECU 111 includes a driver's
また、爆発した後の排気ガスは排気バルブ108が開いた後排気管109を通り、触媒110で排気ガス中の有害ガスを除去した後車外へ排気される。この際、排気ガス中の有害ガスを前記触媒110の前後に取り付けたA/Fセンサ116とO2センサ117によって検出し、その検出信号をECU111に出力している。
The exhaust gas after the explosion passes through the
次に図2に本発明の制御ブロック図の一実施例を示す。本発明はECU111内に、CPU209とROM213とRAM214を設けている。ROM213は、CPU209によって実行される内燃機関の制御プログラムや各種設定データを予め保存している不揮発性メモリである。RAM214は、CPU209が内燃機関のプログラムを実行して各種動作を行う際に、データを一時的に保存する揮発性のメモリである。CPU209は、ROM213に記憶されている内燃機関のプログラムを実行し、前述した燃料噴射制御、点火制御は入力回路210から受け取った各種センサ値に基づいて、点火制御信号を点火回路211に出力する、燃料噴射制御信号を燃料噴射装置駆動回路212に出力することで実現している。
FIG. 2 shows an embodiment of the control block diagram of the present invention. In the present invention, a
また、CPU209には運転者または車両の要求により燃料をカットする必要(燃料カット要求)がある場合は燃料噴射量を0とする通常時燃料カット要求演算部205を設けており、運転者のアクセル操作信号118や、ブレーキ操作信号119やその他の入力回路210からの入力パラメータに基づき燃料噴射量を決定する燃料噴射量演算部207へ通常時燃料カット要求を出力している。通常時燃料カット要求があった場合は燃料噴射量演算部207で演算した燃料噴射制御信号を0として燃料噴射装置駆動回路212に出力することで、通常時燃料カットを実現している。
Further, the
一方、CPU209には車両の制御ないしシステムの異常が発生したことを判定する異常判定部203を設けており、この異常判定部203で異常判定がされた場合は、前記燃料噴射装置を強制停止する信号を演算するフェイルセーフ時燃料カット実行部202を設けている。車両の制御ないしシステムの異常が発生した場合はフェイルセーフ時燃料カット実行部202から燃料噴射駆動回路212を強制的にOFFにすることで、フェイルセーフ時の燃料カットを実現している。
On the other hand, the
そして、CPU209には前述した通常時燃料カット要求演算部205の演算が正しく実施されているか確認する通常時燃料カット診断部206と、前述したフェイルセーフ時燃料カット実行部202の演算が正しく実施されているか確認するフェイルセーフ時燃料カット診断部201と、フェイルセーフ時燃料カット診断を実施するか判定するフェイルセーフ時燃料カット診断実施判定部204を設けている。
Then, the
通常時燃料カット要求があった場合は、通常時燃料カット診断を実施し、通常時燃料カット要求と通常時燃料カット診断結果をフェイルセーフ時燃料カット診断実施判定部204へ出力する。この通常時燃料カット機能(通常時燃料カット手段)の診断は後述する図5〜10の診断方法で実施しても良い。通常時燃料カット診断の結果、フェイルセーフ時燃料カット診断実施判定部204でフェイルセーフ時燃料カット診断を行うと判定された場合は、優先的にフェイルセーフ時燃料カット実行部202による燃料カットへ切替え(この時通常時燃料カット要求演算を行わない)、フェイルセーフ時燃料カット診断を行う。
When there is a normal fuel cut request, the normal fuel cut diagnosis is performed, and the normal fuel cut request and the normal fuel cut diagnosis result are output to the fail-safe fuel cut diagnosis
前記フェイルセーフ時燃料カット診断は、図6で後述する燃料噴射装置の駆動電圧208による異常検出方法と、図8で後述する前記A/Fセンサ116または前記空燃比センサ117からの電圧による異常検出方法と、図10で後述する前記ノックセンサ113からの電圧による異常検出方法によって実現される。
The fuel-safe diagnosis at the time of fail-safe is performed by an abnormality detection method using a
図3は前記フェイルセーフ時燃料カット診断の実施タイミングの説明をしたフローチャート例である。S101で燃料カット要求があるか判定し、通常時燃料カットフラグがONであると判定された後、S102で通常時燃料カットフラグをON(通常時燃料カット要求演算部205)にして、S103で通常時燃料カット実施(燃料噴射量演算部207)を行い、S104で通常時燃料カット診断(通常時燃料カット診断部206)を行う。また、S101で燃料カット要求が無いと判定された場合でも、S115でキーオフ時であると判定された場合は強制的に通常時燃料カットを実施して通常時燃料カット診断を行う。本発明では特に記載はしないが、S103の通常時燃料カット診断は図6、8、10で後述する異常検出方法を行っても良い。通常時燃料カット機能(通常時燃料カット手段)がS105で異常と判定された後は、フェイルセーフ時燃料カット機能(フェイルセーフ時燃料カット手段)に切り替え、運転者へ異常を警告する等の通常時燃料カット異常処理S112を行う。 FIG. 3 is an example of a flowchart illustrating the execution timing of the fail-safe fuel cut diagnosis. In S101, it is determined whether there is a fuel cut request. After determining that the normal fuel cut flag is ON, in S102, the normal fuel cut flag is set to ON (normal fuel cut request calculation unit 205), and in S103. A normal fuel cut is performed (fuel injection amount calculation unit 207), and a normal fuel cut diagnosis (normal fuel cut diagnosis unit 206) is performed in S104. Even if it is determined in S101 that there is no fuel cut request, if it is determined in S115 that there is a key-off time, the normal fuel cut is forcibly executed and the normal fuel cut diagnosis is performed. Although not particularly described in the present invention, the normal fuel cut diagnosis in S103 may be performed by an abnormality detection method described later with reference to FIGS. After the normal fuel cut function (normal fuel cut means) is determined to be abnormal in S105, it is switched to the fail safe fuel cut function (fail safe fuel cut means) to warn the driver of the abnormality. An hour fuel cut abnormality process S112 is performed.
S105で正常と判定された場合は、S106で通常時燃料カットフラグをOFF、S107でフェイルセーフ時燃料カットフラグをONとし、S108でフェイルセーフ時燃料カットに切り替える。続いてS109で、図6、8、10で後述する異常検出方法を用いて前記フェイルセーフ時燃料カット診断を実施する。S109の結果S110でフェイルセーフ時燃料カット機能(フェイルセーフ時燃料カット手段)が異常と判定された場合は、S111でフェイルセーフ時燃料カットを停止し、通常時燃料カットへ切り替えるとともにS110で警告灯を点灯させる等を行い運転者へ異常を通知する。 If it is determined normal in S105, the normal fuel cut flag is turned OFF in S106, the fail safe fuel cut flag is turned ON in S107, and the fuel is switched to fail safe fuel cut in S108. Subsequently, in S109, the fail-safe fuel cut diagnosis is performed using an abnormality detection method described later with reference to FIGS. If it is determined in S110 that the fail-safe fuel cut function (fail-safe fuel cut means) is abnormal in S109, the fail-safe fuel cut is stopped in S111, the fuel cut is switched to the normal fuel cut, and a warning light is displayed in S110. The driver is notified of the abnormality by turning on.
このように通常時燃料カットとフェイルセーフ時燃料カットの診断を切り替えて行うことはECUの基本構成の異常判定した後、新たに設けたフェイルセーフ時燃料カットの診断を行うため、通常時燃料カット機能(通常時燃料カット手段)とフェイルセーフ時燃料カット機能(フェイルセーフ時燃料カット手段)のどちらの故障かが判定可能である。また、燃料カット要求がある際にフェイルセーフ時燃料カット手段の診断を行うため、運転者に気づかれず、ドライバビリティに影響を与えることなく診断することが可能である。 Switching between the normal fuel cut diagnosis and the fail safe fuel cut diagnosis in this way is performed after the ECU determines the abnormality of the basic configuration of the ECU, and then performs the newly provided fail safe fuel cut diagnosis. It is possible to determine which of the function (normal fuel cut means) and the fail safe fuel cut function (fail safe fuel cut means) is failed. Further, since the fuel cut means at the time of fail-safe is diagnosed when there is a fuel cut request, it is possible to make a diagnosis without affecting the drivability without being noticed by the driver.
また、診断の結果を例えば不揮発性ROMへ保存しておき、通常時、フェイルセーフ時両方の診断でNGと判定された後は、車両の運転性に著しく影響があると判断し、直ちに吸気弁123を閉じるフェイルセーフS112を実施し安全に車両を停止させる。 In addition, the diagnosis result is stored in, for example, a nonvolatile ROM, and after it is determined as NG in both the normal and fail-safe diagnoses, it is determined that the vehicle drivability is significantly affected, and the intake valve is immediately Fail safe S112 which closes 123 is implemented and a vehicle is stopped safely.
図4には請求項4記載のキーオフ時の、前記フェイルセーフ時燃料カット診断の実施タイミングについてのタイミングチャート例を示す。キーオフされたと判定したタイミングaで、通常時燃料カットフラグをONにして上述図3のフローチャートに移行する。図に示すbのタイミングで通常燃料カットが正常と判定された後、前記F/S時燃料カット診断実施判定部204でフェイルセーフ時燃料カットフラグをONに切替え、前記フェイルセーフ時燃料カット診断201を行う。この時、前記フェイルセーフ時燃料カット診断201の判定結果を、例えば不揮発性ROMに保存し、次回運転時は結果を参照する。こうしておけば、運転中に燃料カットをする機会がなかった場合でも、車両が停車する際に必ず一度診断を行うことになるため、次に運転する機会にフェイルセーフ時燃料カット機能(フェイルセーフ時燃料カット手段)の故障を運転者に知らせることが可能である。
FIG. 4 shows an example of a timing chart regarding the execution timing of the fail-safe fuel cut diagnosis at the time of key-off according to claim 4. At timing a when it is determined that the key has been turned off, the normal fuel cut flag is turned ON, and the process proceeds to the flowchart of FIG. After it is determined that the normal fuel cut is normal at the timing b shown in the figure, the F / S fuel cut diagnosis
次に図5と6を用いて、燃料噴射装置の駆動電圧を用いた、前記フェイルセーフ時燃料カット診断方法を説明する。 Next, the fail-safe fuel cut diagnosis method using the drive voltage of the fuel injection device will be described with reference to FIGS.
図5に本発明の簡単な回路構成図の一実施例を示す。前記ECU111は、前記燃料噴射装置102の駆動電圧を検出する電圧検出部303を設けている。マイコン301によって駆動回路212で燃料噴射装置102を作動させるとともに、前記燃料噴射装置102の駆動電圧を電圧検出部303で検出する。
FIG. 5 shows an embodiment of a simple circuit configuration diagram of the present invention. The
次に上述した回路構成により検出が可能な、前記燃料噴射装置の駆動電圧208のタイミングチャート例を図6に示す。図6の上段の図は燃料噴射指令が行われた際の燃料噴射装置の駆動電圧208の応答を示した図である。まずaのタイミングで噴射指令パルス12aが立ち上がった後、燃料噴射装置の駆動電圧208はGND側へ近づく。bのタイミングで噴射指令パルス12aが立ち下がった後、前記燃料噴射装置102の自己誘導作用 によって磁束がなくならない方向に逆起電圧がcのタイミングまで引き起こされる。
Next, FIG. 6 shows a timing chart example of the
一方、図6の下段の図は前記通常時燃料噴射量演算部205によって燃料カット要求である燃料カットフラグ11aがONである時の、前記燃料噴射装置駆動電圧の応答を示した図である。上段の図に比し、燃料カット中であるため噴射指令パルス11aが立ち上がらない。よって前記燃料噴射装置の駆動電圧208は常に一定の値を示している。
On the other hand, the lower part of FIG. 6 shows the response of the fuel injection device drive voltage when the fuel cut
燃料カット中に異常が発生した際は上述した燃料噴射装置の駆動電圧208に変動が起こることが考えられる。そのため、燃料噴射装置の駆動電圧208が例えばbのタイミングで閾値Aを超えた際は所定時間(例えばb〜cの区間)の燃料噴射装置駆動電圧をサンプリングし、その電圧値の平均値が所定値以上であれば燃料が噴射されたと判定することができるため、異常判定する。
When an abnormality occurs during the fuel cut, it is considered that the
次に図7と8を用いて、請求項7記載のA/Fセンサを用いた、前記フェイルセーフ時燃料カット診断方法を説明する。 Next, the fail-safe fuel cut diagnosis method using the A / F sensor according to claim 7 will be described with reference to FIGS.
図7には通常時のA/Fセンサ値と、燃料カット時のA/Fセンサ値のタイミングチャート例を示す。図7の上段の図は燃料カット時以外で触媒が活性化された後のA/Fセンサ値の応答を示した図である。内燃機関では通常、A/Fが理論空燃比となるように燃料噴射量を制御している。 FIG. 7 shows a timing chart example of the A / F sensor value at the normal time and the A / F sensor value at the time of fuel cut. The upper part of FIG. 7 shows the response of the A / F sensor value after the catalyst is activated except when the fuel is cut. In an internal combustion engine, the fuel injection amount is normally controlled so that A / F becomes the stoichiometric air-fuel ratio.
一方、図7の下段の図は燃料カット中の前記A/Fセンサ値の応答を示した図である。上段の図に比し、aのタイミングで前記燃料カットフラグ11aが立ち上がった後、A/Fセンサ値はリーン側へ推移することが知られている。bの区間からA/Fセンサ値の上限に張り付き、その後燃料カット要求が取り消された後は、燃料を燃焼するためリッチ側へ推移する。
On the other hand, the lower part of FIG. 7 shows the response of the A / F sensor value during fuel cut. It is known that the A / F sensor value shifts to the lean side after the fuel cut
図8には上述した図7の特性を利用した、フェイルセーフ時燃料カット診断のフローチャート例を示す。まずS201でA/Fセンサの活性化判定を行う。活性化されていない場合は燃料カット中であっても診断を行わず、本ルーチンを抜ける。活性化されていると判定された後はS202でST初期化処理を行いS203で点火制御を開始する。次にS204でSTが所定時間経過したかを判定し、経過していない場合はS205でA/Fセンサ値を読み込む(つまり一定時間A/Fセンサ値をサンプリングする)。続いて読み込んだA/Fセンサ値Sの平均値をS206で演算し、S204でST経過したかを判定する。タイマーSTが所定時間経過した後は前記A/Fセンサ値Sの平均値演算を終了し、S208で前記平均値が所定値以上であるかを判定する。この時平均値Sが所定値より大きければ、A/Fセンサはリーン側に倒れていると判断できるため、燃料は噴射しておらず燃料カット機能は正常に動作しているとS209で判定する。また、S208で前記A/Fセンサの平均値が所定値以下であると判断された場合は、何らかの故障・異常により燃料が噴射され、前記点火制御により着火されたと判断でき、S211で燃料カット機能は異常であると判定する。最後にS210で全気筒について診断が実施されたかを判定し、全気筒の診断が済んでいない場合はS202から再度診断を行う。 FIG. 8 shows a flowchart example of the fuel cut diagnosis at the time of fail-safe using the characteristics of FIG. 7 described above. First, in S201, A / F sensor activation determination is performed. If it is not activated, diagnosis is not performed even during fuel cut and the routine is exited. After determining that it is activated, ST initialization processing is performed in S202, and ignition control is started in S203. Next, in S204, it is determined whether a predetermined time has elapsed. If not, the A / F sensor value is read in S205 (that is, the A / F sensor value is sampled for a certain time). Subsequently, the average value of the read A / F sensor values S is calculated in S206, and it is determined whether ST has elapsed in S204. After the timer ST has passed a predetermined time, the average value calculation of the A / F sensor value S is terminated, and it is determined in S208 whether the average value is equal to or greater than a predetermined value. At this time, if the average value S is larger than the predetermined value, it can be determined that the A / F sensor has fallen to the lean side, so that it is determined in S209 that no fuel is injected and the fuel cut function is operating normally. . If it is determined in S208 that the average value of the A / F sensor is equal to or less than the predetermined value, it can be determined that fuel has been injected due to some failure / abnormality and has been ignited by the ignition control. Is determined to be abnormal. Finally, in S210, it is determined whether diagnosis has been performed for all cylinders. If diagnosis for all cylinders has not been completed, diagnosis is performed again from S202.
なお、図8のフローチャート例には記載がないが、本診断の途中で燃料カットフラグが立ち下がった際は直ちに診断を中止する。 Although not described in the example of the flowchart of FIG. 8, when the fuel cut flag falls during the main diagnosis, the diagnosis is immediately stopped.
次に図9と10を用いて、請求項5と請求項6記載のノックセンサを用いた、前記フェイルセーフ時燃料カット診断方法を説明する。 Next, with reference to FIG. 9 and 1 0, and claim 5 using a knock sensor according to claim 6, illustrating a fuel cut diagnostic method when the fail-safe.
図9にはノックセンサで検出可能である、通常燃焼時の各振動(音)と燃料カット中の各振動(音)のタイミングチャート例を示す。図9の上段の図では燃料噴射指令パルスが立ち上がった後、燃料噴射装置の開弁音がノックセンサで検出され、燃料噴射指令パルスが立ち下がった後、燃料噴射装置の閉弁音がノックセンサで検出される。また、閉弁の後の圧縮工程で点火を行う点火ノイズと異常燃焼であるノッキング音と気筒内空気を吸排気するバルブ開閉音がノックセンサで検出されることが知られている。 FIG. 9 shows a timing chart example of each vibration (sound) during normal combustion and each vibration (sound) during fuel cut, which can be detected by the knock sensor. In the upper diagram of FIG. 9, after the fuel injection command pulse rises, the valve opening sound of the fuel injection device is detected by the knock sensor, and after the fuel injection command pulse falls, the valve closing sound of the fuel injection device is detected by the knock sensor. Is detected. Further, it is known that a knock sensor detects ignition noise that performs ignition in a compression process after valve closing, knocking noise that is abnormal combustion, and valve opening and closing sound that sucks and exhausts air in the cylinder.
一方図9の下段の図は燃料カット中のノック信号の応答を示した図である。上段の図に比し燃料カット中であるため、上述した燃料噴射装置の開閉弁音と点火ノイズとノッキング音は検出されず、バルブ開閉弁音のみが検出される。ここで、ノッキングと各種ノイズは周波数帯域が一部重畳するが基本的に異なることが知られているため、燃料カットフラグが立ち上がったaのタイミングから通常燃料を噴射する期間a−bの区間ノック信号をサンプリングし、サンプリングした信号結果を周波数解析し、周波数解析結果と予め保存しておいた燃料噴射装置の開閉弁音の周波数強度と比較を行うことによって、燃料カット中に燃料噴射装置の開閉弁音が発生したか否かを確認することが出来、燃料カット機能の異常を検出することが可能である。 On the other hand, the lower part of FIG. 9 shows the response of the knock signal during the fuel cut. Since the fuel is being cut as compared with the upper diagram, the above-described opening / closing valve sound, ignition noise, and knocking sound of the fuel injection device are not detected, but only the valve opening / closing valve sound is detected. Here, since it is known that knocking and various noises are basically different from each other although the frequency band partially overlaps, section knocking in the period ab in which normal fuel is injected from the timing a when the fuel cut flag rises is known. Sampling the signal, analyzing the frequency of the sampled signal result, and comparing the frequency analysis result with the frequency intensity of the opening / closing valve sound of the fuel injection device stored in advance, thereby opening and closing the fuel injection device during fuel cut It is possible to confirm whether or not a valve sound has occurred, and to detect an abnormality in the fuel cut function.
図10には上述した図9の特性を利用した、フェイルセーフ時燃料カット診断のフローチャート例を示す。まずS301でタイマーSTの初期化処理を行う。その後、S302で前記ノック信号の値をサンプリングし、S303でタイマーSTが所定時間経過したと判定された後S304で周波数解析を行う。この時前述したとおり燃料カット中はバルブ開閉弁音のみであり、周波数帯域は一部重畳するが基本的に異なる。燃料噴射装置の開閉弁音の周波数帯域f1〜f8の周波数における複数強度を抽出し、S306でクランク角センサ115の信号からノックセンサ信号サンプリング処理中にバルブが開閉したか否かをS305で判定し、バルブが開閉したと判定された場合は、S307で前記周波数帯域f1〜f8の周波数における予め保存しておいたバルブ開閉の周波数強度をノイズとして前記S304で解析した燃料噴射装置の周波数強度から除去する。その後S308で予め保存しておいた燃料噴射装置の周波数強度と差分を取った結果が所定値より大きい時は燃料噴射していないと判断し、正常に燃料カットが行われたと判定する。最後にS311で全気筒について診断が実施されたかを判定し、全気筒の診断が済んでいない場合はS301から再度診断を行う。
FIG. 10 shows a flowchart example of the fuel cut diagnosis at the time of fail-safe using the characteristics of FIG. 9 described above. First, in step S301, the timer ST is initialized. Thereafter, the value of the knock signal is sampled in S302, and after it is determined in S303 that the timer ST has passed a predetermined time, frequency analysis is performed in S304. At this time, as described above, during the fuel cut, only the valve opening / closing valve sound is generated, and the frequency band is partially overlapped but is basically different. A plurality of intensities at frequencies in the frequency band f1 to f8 of the opening / closing valve sound of the fuel injection device are extracted, and it is determined at S305 whether or not the valve is opened / closed during the knock sensor signal sampling process from the signal of the
以下、フェイルセーフ時燃料カット診断のフローチャート例を示す。まずS301でタイマーST1の初期化処理を行う。その後S302で前記ノック信号の値Sを読み込み、S303でノックセンサ値Sが閾値Aより大きいか判定する。S305でノックセンサ値が、タイマーST1が所定時間経過するまで、閾値Aより小さいと判定された場合は、上述した燃料噴射装置の開弁または閉弁音は無く、燃料を噴射しておらず、燃料カット機能は正常であると判定する。
Hereinafter , an example of a flowchart of the fuel cut diagnosis at the time of fail-safe is shown. First, in step S301, the timer ST1 is initialized. Thereafter, the value S of the knock signal is read in S302, and it is determined whether the knock sensor value S is larger than the threshold A in S303. If it is determined in S305 that the knock sensor value is smaller than the threshold A until the timer ST1 elapses for a predetermined time, there is no valve opening or closing sound of the fuel injection device described above, and fuel is not being injected, It is determined that the fuel cut function is normal.
一方S303でノックセンサ値Sが閾値Aを超えた場合は、上述した燃焼動作によるノイズが発生した可能性があると判定し、S304でタイマーST2を初期化し、その後タイマーST2が所定時間経過するまで、S307でノックセンサ値Sをサンプリングする。サンプリング期間中S308で前記ノックセンサ値Sの積分処理を行い、タイマーST2が所定時間経過した後、積分が終了した際にS310で前記ノックセンサの積分値ΣSが所定値Bより大きい場合は、上述した燃料噴射装置の開弁または閉弁音が鳴ったと判定できるため、フェイルセーフ燃料カット機能に故障・異常が発生したと判定する。最後にS312で全気筒について診断が実施されたかを判定し、全気筒の診断が済んでいない場合はS301から再度診断を行う。 On the other hand, if knock sensor value S exceeds threshold value A in S303, it is determined that there is a possibility that noise due to the above-described combustion operation has occurred, timer ST2 is initialized in S304, and then timer ST2 passes until a predetermined time elapses. In step S307, the knock sensor value S is sampled. If the integration value ΣS of the knock sensor is larger than the predetermined value B in S310 when the integration is completed after the predetermined time has elapsed after the timer ST2 has elapsed in S308 during the sampling period, Therefore, it can be determined that a failure / abnormality has occurred in the fail-safe fuel cut function. Finally, in S312, it is determined whether diagnosis has been performed for all cylinders. If diagnosis for all cylinders has not been completed, diagnosis is performed again from S301.
101 内燃機関
102 燃料噴射装置
103 点火装置
106 吸気管
107 気筒
109 排気管
111 エンジンコントロールユニット(ECU)
113 ノックセンサ
114 カム角センサ
115 クランク角センサ
116 A/Fセンサ
117 O2センサ
118 アクセル
119 ブレーキ
120 コレクタ
DESCRIPTION OF
113
Claims (7)
車両の装置ないしシステムの異常が発生した際、前記燃料噴射装置を強制停止するフェイルセーフを行うフェイルセーフ時燃料カット手段と、
前記通常時燃料カット手段の故障を検出する通常時燃料カット診断手段を備え、
前記通常時燃料カット診断手段によって、前記通常時燃料カット手段に異常がないことが確認できた後であり、かつ前記燃料噴射装置による燃料噴射が必要とされないフェイルセーフ診断可能期間に、前記フェイルセーフ時燃料カット手段を作動させ、前記燃料噴射装置からの燃料の供給の有無を検知する燃料噴射検知手段により、燃料が供給されたと判断された時は前記フェイルセーフ時燃料カット手段が故障していると判定するフェイルセーフ機能診断手段を有することを特徴とする内燃機関の制御装置。 A normal fuel cut means for setting the fuel injection amount by the fuel injection device to zero when the output torque of the internal combustion engine is not required, such as when a deceleration operation by the vehicle or the driver is performed,
Fail-safe fuel cut means for performing fail-safe for forcibly stopping the fuel injection device when an abnormality occurs in a vehicle device or system; and
A normal fuel cut diagnosis means for detecting a failure of the normal fuel cut means;
After the normal fuel cut diagnostic means has confirmed that the normal fuel cut means is normal, and during the fail safe diagnosis possible period when fuel injection by the fuel injection device is not required, the fail safe When the fuel injection detecting means that activates the fuel cut means and detects whether or not the fuel is supplied from the fuel injection device is determined that the fuel has been supplied, the fail-safe fuel cut means has failed. A control device for an internal combustion engine, comprising fail-safe function diagnosis means for determining
前記燃料噴射検知手段は、前記駆動電圧測定手段により測定された駆動電圧をフェイルセーフ機能診断実施時に所定の時間、サンプリングし、前記サンプリングにより得られた値の平均値が所定の値以上であれば、燃料噴射していると判定することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。 Drive voltage measuring means for measuring the drive voltage of the fuel injection device;
The fuel injection detecting means samples the drive voltage measured by the drive voltage measuring means for a predetermined time at the time of fail-safe function diagnosis, and if the average value obtained by the sampling is equal to or greater than a predetermined value 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein it is determined that fuel is being injected.
前記燃料噴射検知手段は、前記ノックセンサの検出値を所定の運転状態で所定の時間サンプリングを行った後、前記サンプリングにより得られた値から燃料噴射装置の開弁音と閉弁音の複数の周波数帯域の周波数強度を抽出し、予め保存しておいた通常燃料噴射時の噴射装置の周波数強度と比較を行う周波数比較手段を備え、周波数比較結果が所定の範囲内であれば燃料を噴射したことを判定することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine includes a knock sensor capable of detecting vibration such as knocking generated in the internal combustion engine,
The fuel injection detection means samples the detection value of the knock sensor in a predetermined operation state for a predetermined time, and then calculates a plurality of valve opening sounds and valve closing sounds of the fuel injection device from the values obtained by the sampling. Frequency comparison means that extracts the frequency intensity of the frequency band and compares it with the frequency intensity of the injection device stored in advance during normal fuel injection, and injects fuel if the frequency comparison result is within a predetermined range The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, further comprising:
前記燃料噴射検知手段は、前記点火装置による点火を行い、かつその間、前記A/F検出手段により検出されたA/Fの値を所定の時間サンプリングし、サンプリングにより得られた値が所定値以下の場合、燃料噴射していると判定することを特徴とする請求項1記載の内燃機関の制御装置。 The internal combustion engine includes an ignition device that performs ignition, and an A / F detection unit that detects an air-fuel ratio,
The fuel injection detection means performs ignition by the ignition device, and samples the A / F value detected by the A / F detection means for a predetermined time, and the value obtained by the sampling is equal to or less than a predetermined value. 2. The control apparatus for an internal combustion engine according to claim 1, wherein it is determined that fuel is being injected.
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