JPH04500846A - 自動車の内燃機関のエンジン出力を開ループ制御及び／あるいは閉ループ制御する方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 自動車の内燃機関のエンジン出力を開ループ制御及び／あるいは閉ループ制御す る方法及び装置 従来の技術 本発明は、請求の範囲第１項忙廿電の前文に記載の自動車の内燃機関のエンジン 出力を開ループ制御及び／あるいは閉ループ制御する方法及び装置に関する。

この種の方法ないし装置がＤＥ　−０５２８３９４６７に記載されている。同公 報には、例えば、アクセルペダルとアクチュエータの位置を比較することにより アクチュエータが負荷位置でアクセルペダルがアイドリング位置にあるときのよ うな安全に危機的になる運転状態を識別する電子アクセルペダル装置が記載され ている。このような運転状態はアクチュエータが動かな（なったとき発生する。

ＤＥ　−０５２８３９４６７によれば、安全性の低下が識別されると、内燃機関 の回転数を調節する装置が駆動されて内燃機関に供給される燃料が遮断されるこ とにより、内燃機関の回転数ないし出力が減少される。このような方法の欠点は 、安全機能の故障を識別することができず、出力用アクチュエータが開いたまま になるような安全性の低下時にはアクティブな安全機能にもかかわらず、自動車 の電子アクセルペダル装置が制御不能に加速されてしまうことである。

ＥＰ−Ａ１３０３４１には、エンジンブレーキ時に内燃機関を制御する方法が記 載されている。エンジンブレーキが識別されると、時間的に変化する限界回転数 以上では燃料供給が遮断される。その場合、エンジンブレーキはアクチュエータ あるいはアクセルペダルがアイドリング位置にあるときに発生する。

本発明の課題は、上述した種類の安全機能が用いることができるかを検査し自動 車の運転安全性を向上させることである。この課題は、内燃機関の所定の運転モ ードの間に安全性が低下しているかどうかに無関係に安全機能を作動しその正し い実施状態を検査する請求の範囲第１項に記載の特徴により解決される。

発明の利点 本発明による解決方法では、自動車の運転中にも安全機能が正常に機能するか否 かを常時検査でき、安全機能の故障を適時に識別することができ、また安全性の 低下が実際に発生した場合には、機能している安全機能を実行することができる 、という利点が得られる。

本発明の他の利点は、安全機能の検査、すなわち安全機能の作動が走行性並びに 排ガスを損なうことなく、また運転者に気付かれることもなく内燃機関のエンジ ンブレーキ時にテストできることである。

他の利点は、従属請求の範囲に関連した以下の実施例の説明から明かになる。

図面 以下に図面に示した実施例に基づき本発明の詳細な説明する。

第１図は、理解しやすさから選んだブロック回路図を示し、第２図は本発明の詳 細な説明するフローチャートを示し、第３図は本発明方法を実施したとき発生す る信号の特性を示すタイミング図であり、第４図は、本発明の他の実施例を示す ものである。

実施例の説明 第１図には、絞り弁１４が配置された吸気管１２を有する内燃機関１０が概略図 示されている。更に内燃機関は、点火装置１６並びに少なくとも１つの燃料噴射 装置１８を有する。噴射装置はシリンダ毎の噴射あるいは集中噴射を行なうよう に構成することができる。内燃機関はアイドリング回転数を制御するために絞り 弁を迂回するバイパスを有している。

更に、第１図には点線で図示したエンジン制御装置２ｏが図示されている。この 制御装置は、２つのユニット、すなわち、燃料供給量、点火及び／あるいはアイ ドリング回転数のエンジンパラメータを制御できるエンジン制御ユニット２２と 、連数を調節するのにも用いられる電子エンジン出力制御ユニット２４から構成 されている。

エンジン制御ユニット２２の入力リード線２６〜２８は、運転データを測定する 内燃機関及び自動車の測定装置３０〜３２に接続されている。第１図には詳細に は図示されていないこれらの測定装置により例えば回転数信号、空気量ないし空 気流量、エンジン温度、排ガス温度に関する測定値及び／あるいは従来から用い られている運転パラメータ等がエンジン制御ユニット２２に供給される。エンジ ン制御ユニット２２は、これらの入力量から燃料供給量及び／あるいは点火時点 及び／あるいはアイドリング用のアクチュエータの位置を演算する。第１図では 、エンジン制御ユニット２２は出力リード線３４〜３６を介して駆動回路３８と 接続される。この駆動回路は、接続線４０〜４２を介して演算した燃料供給量に 従って燃料供給装置１８を制御し、また出力リード線４４を介して点火装置１６ と接続されている。

接続線４０〜４２により（ないし以下に説明するフィードバック線８０〜８２に より）、本発明は、一つの接続線を備えた集中噴射装置並びに（接続線の数に対 応した）一つあるいは複数のシリンダを備えたシリンダ毎の噴射装置に用いられ ることが理解できる。更にエンジン制御ユニット２２には、エンジン制御ユニッ ト２２と電子エンジン出力制御ユニット２４を接続する接続線４６．４８及び５ ０を介して、アクセルペダルあるいは絞り弁からのアイドリング位置信号（４６ ）並びに安全要求信号（４８）が入力される。接続線５０により各ユニットで機 能を果たすために必要なエンジン制御ユニット２２とエンジン出力制御ユニット ２４間のデータ交換が図式的に図示されている。

電子エンジン出力制御ユニット２４は、入力線５２．５４〜５６を介して絞り弁 位置を検出する一つあるいは複数の絞り弁ポテンショメータ５８、車速測定装置 ６０及び／あるいは絞り弁１４のアイドルスイッチ６２のような各測定装置と接 続されている。更に、電子エンジン出力制御ユニット２４には一つあるいは複数 のアクセルペダル位置用ポテンショメータ６８が接続され、また入力線７０を介 してアクセルペダルのアイドリング位置を示す信号が入力される。

電子エンジン出力制御ユニット２４は、これらの入力信号に従って出力線７２及 び駆動回路７４を介してアクチュエータ７６の位置を制御する。このアクチュエ ータは堅固な結合７８を介して絞り弁１４と結合されている。燃料供給装置を駆 動する接続線４０〜４２は、燃料供給装置１８の機能ないし駆動状態を識別しそ の情報を入力線８８〜９０を介して電子エンジン出力制御ユニット２４に供給す るダイオード８４〜８６として図示された測定装置が配置されたフィードバック 線８０〜８２と接続される。

電子的に結合されたアクセルペダル６６と絞り弁１４に点線で図示した機械的な 結合を重畳させ、電子的な制御が故障したとき非常走行運転を行なうようにする ことができる。

オツトーエンジンとして図示した上記実施例は、本発明の考え方をこの種のエン ジンに限定するものではない。ディーゼルエンジンに適用する場合は、絞り弁１ ４は、燃料供給量を制御するコントロールラックとなる。電子エンジン出力制御 ユニット２４は、その制御機能の他に各部材の機能の検査並びに従来から公知の 制御を実施する。従って、例えば従来がらの技術に従ってアイドリング時に絞り 弁並びにアクセルペダルが開いたままになる故障を識別する。他の故障源は、と りわけポテンショメータ自体あるいは制御装置の電子装備である。電子エンジン 出力制御ユニット２４は、故障が識別されたとき応答してエンジン制御ユニット ２２に出力される安全要求信号（４８）をセットする。これにより内燃機関への 燃料供給は、他の制御機能に最優先して遮断される。好ましくは、燃料カットは 所定回転数、具体的にはｔｏｏｏ〜２０００ｒｐｍ以上で行なわれ、一方この回 転数以下では燃料供給が行なわれて非常走行を可能にし付加装置の運転ができる ようにする。好ましくは、特にディーゼルエンジンの場合、燃料をカットするの ではな（燃料供給量は所定の非常走行量に減少される。

内燃機関の運転中における安全機能の監視は、テストのために電子エンジン出力 制御ユニット２４により安全要求信号（４８）がセットされることにより行なわ れる。安全要求が正しく実施されたかどうかは、接続線８０〜８２を介して電子 エンジン出力制御ユニット２４により検査することができる。その場合、出力回 路の出力線ないし燃料供給装置１８の駆動線は、ダイオード８４〜８６で図示さ れたいわゆるワイヤードオア回路を介してきる。検査時誤った安全機能が検出さ れると、電子エンジン出力制御ユニット２４は、出力線７３を介して適当な故障 反応を示す警告信号を形成する。この故障応答は、好ましくは機械的な結合９２ による機械的な非常走行運転であり、あるいは絞り弁角度を制限することによる 出力の減少であり、あるいは第１図に例示的に示した警告ランプ７５により行な われる。

好ましくは、安全機能の検査は、エンジンブレーキの間に行なわれる。というの はこの運転モードではエンジン制御ユニット２２は従来から行なわれている燃料 カットを行なうからである。それにより走行特性ないし運転者に与えるネガティ ブな影響は排除される。エンジンブレーキの運転モードは、接続線４６に発生す るアイドリング位置信号により、すなわちアクセルペダルないし絞り弁がアイド リング位置にあることにより、また回転数条件ｎ＞ｎｏ並びに必要に応じてエン ジン温度等の内燃機関の他の運転パラメータに従ってエンジン制御ユニットによ り識別される。エンジンブレーキの間に安全要求が行なわれると、アイドリング 位置信号あるいは安全要求信号により燃料カットが一義的に行なわれ、上述した 安全機能が確実に明確に監視されるようになる。この方法が、さらによく理解で きるように第２図のフローチャートに図示されている。

第２図に図示した電子エンジン出力制御ユニット２４において行なわれるプログ ラム部分がスタートすると、判断ブロック１００においてアクセルペダルないし 絞り弁がアイドル位置分が終了し、一方肯定の場合には、アイドリング位置信号 が接続線４６を介してエンジン制御ユニット２２に出力される（１０２）。

エンジン制御ユニット２２の演算時間によりほぼ定まる所定の応答時間が経過後 （１０４）、判断ブロック１０６において、燃料供給が遮断されたかどうかが判 断される。ブロック１０６で燃料供給が遮断されたと判断されると、ブロック１ ０８で安全要求がセットされ、続く機能ブロック１１０においてアイドリング位 置信号がリセットされる。所定の応答時間が経過後（１１２）改めて燃料供給が 遮断されているか否かが調べられる（判断ブロック１１４）。安全機能が正常な 場合判断ブロック１１４で燃料カットか検出されると、これは、安全要求信号に 基づくブロック１０８．１１０による処置によってもたらされる。従って、ブロ ック１１６で安全機能は正常でありテストは良好に終了したと判断され、アイド リング位置信号が再びセットされ安全要求がリセットされる（１１８）。判断ブ ロック１１４で燃料供給が検出されると、ブロック１２０で安全機能が故障して いると識別され、ブロック１２１で警告信号が発生しプログラムが同様に終了す る。

判断ブロック１０６と１１４の判断に使用される情報は、上述したワイヤードオ ア回路並びに入力線８８〜９０を介して電子エンジン出力制御ユニット２４に入 力される。

アイドリング位置が識別されたあと（１００−１０４）、上述した判断ブロック １０６において第２の可能性としてなお燃料が供給されていると判断される場合 がある。この場合、必ずしも必要でないが、好ましいブロック１２２において、 前回の成功したテストから所定の時間、例えば１５分が経過したかが判断される 。経過していない場合には、詳細な調査を断念し、ブロック１２４でテストを中 断しプログラムを終了する。しかし、前回の成功したテストから前記時間が経過 している場合には、瞬時回転数を所定の回転数、例えば２０００ｒｐｍと比較す る判断ブロック１２６を介して、燃料はカットされてはいないけれども、安全機 能を検査を行なう。しかし、その場合、エンジン回転数が所定の回転数しきい値 を越えているという、判断ブロック１２６での条件が満たされなければならない 。そうでない場合には、ブロック１２４でテストを中断しプログラムを終了する 。判断ブロック１２６の所定の回転数しきい値は、下方の安全回転数しきい値に 相当するもので、このしきい値以下では、エンジンがすぐ止まってしまうのを防 止しないしは走行快適性を顕著に損なわないようにするために、燃料カットは行 なっていはいけないかあるいは所定の条件のときのみ燃料カットが行なわれるも のである。

本発明の方法は、第３図に図示したタイミングチャート図により更に明らかにな る。第３図ａには、接続線４６に現れるアイドリング位置信号の時間的な信号特 性が、第３図すには、接続線４８に現れる安全要求信号の特性が、また第３図Ｃ には燃料供給状態が図示されている。タイミングチャートの時間方向は理解をよ くするために６の区間に分割されている。その場合、区ｆＪ　１ではアイドリン グ位置信号が発生し、回転数しきい値、すなわちいわゆる燃料カット回転数しき い値より太き（所定の応答時間後燃料供給が遮断される。この区間はエンジンブ レーキの開始を示す。区間２では、電子エンジン出方制御ユニット２４は入力８ ８〜９０を介して燃料カットが行なわれたことを検出する。一方、電子エンジン 出力制御ユニットは区間３で「安全要求」信号をエンジン制御ユニットに出力し 、安全に危機的な運転状態を擬制する。

更に区間４では、安全機能を検査するためにアイドリング位置信号が電子エンジ ン出力制御ユニット２４によりリセットされ、安全要求信号により燃料がカット されたままになっているかが調べられる。区間５では、アイドリング信号が電子 エンジン出力制御ユニットによりセットされ、応答時間が経過後区間６で安全要 求信号がリセットされる。燃料カット機能により燃料供給は遮断されたままにな っている。区間４で燃料供給が行なわれると（斜線がほどこされている）、安全 機能が誤って動作していると識別される。

第３図で図示した特性の信号レベルはデジタルの０．１信号で形成される。

安全機能が燃料をカットさせるのではなく、減少させる場合には、燃料供給が無 制限に行なわれているときに区間４で誤った動作が識別される。この場合は、安 全機能のテストはエンジンブレーキに制限されない。

第４図には、本発明の他の好ましい実施例が図示されている。

簡単化のために、すでに第１図で詳細に説明し、第４図で同一の参照符号を有す る部分並びに上述した装置の機能についての説明は省略する。従って、第４図の 説明は、第１図の実施例と異なる部分、すなわち情報がどのように電子エンジン 出力制御ユニット２４に戻されるかに関する部分に止められる。

第１図でエンジン制御ユニット２２から駆動回路３８に導かれる図式的に示され た出力線３４は種々の情報を有している。

例えば、リード線３４ａには必要な燃料噴射パルスに関する情報が流れ、一方リ ード線３４ｂを介し、駆動回路３８にカットあるいはリセット信号が供給され、 それにより燃料供給が遮断される。

図示した安全機能を監視するために、出力線３４の情報を用いることも可能であ る。リード線２００はリード線３４を回路２０２あるいは（点線で図示）エンジ ン制御ユニット２２に接続する。

リード線２００により、エンジン制御ユニットが燃料カットを行なったときの信 号が得られる。更にリード線２０４が設けられ、このリード線により回路２０２ が駆動回路３８と接続されるか、あるいは駆動回路がエンジン制御ユニット２２ と接続される。このリード線には、従来から知られた方法により形成される短絡 のような駆動回路３８の故障あるいは弁装置の誤機能を示す故障信号が現れる。

エンジン制御ユニットないし回路２０２では、リード線２００゜２０４ないしそ の信号は論理的にオア結合される。エンジン制御ユニット２２におけるオア結合 の結果は、データ交換線５゜を介して電子エンジン出力制御ユニット２４に入力 される。リード線２００．２０４を結合するのに回路２０２を用いる場合には、 オア論理結合に相当する信号は両ユニット（２０２，２４）を接続するリード線 ２０６を介して電子エンジン出力制御ユニット２４に供給される。

本発明の方法に従って電子エンジン出力制御ユニットにより安全要求（４８）が セットされると、電子エンジン出力制御ユニットは、そこに供給される信号に基 づき安全機能が得られるかを識別することができる。安全要求がセットされてい る間リード線２０６（あるいは５０）に信号が発生していると、これは、燃料カ ットが行なわれていないか、あるいは駆動回路が故障していることを意味する。

それにより電子エンジン出力制御ユニット２４は、安全機能が得られないことを 識別し、出力線７３を介して警告信号をセットする。

回路２０２の実施例を以下に説明する。リード線２００と２０４は回路２０２に おいて２つのダイオード２１０と２１１を介して導かれている。各ダイオードの カソードは接続点２１２で一緒になっており、この接続点に抵抗２１３が接続さ れる。抵抗２１３の他端は、アースに接続された抵抗２１４と接続されている。

更に抵抗２１３と２１４はトランジスタ２１５のベースと接続されており、この トランジスタのエミッタはアースと、またそのコレクタは他の抵抗２１６を介し て駆動電圧に接続されている。リード線２００あるいは２０４に信号が発生する と、ダイオード２１０と２１１の一方あるいは両方が導通し、それ、によりトラ ンジスタ２１５もオンとなり、リード線２０６には故障状態を示す信号が発生す る。このように回路２０２は論理オアゲートとして動作する。

ＴＡＲＴ づ　−ロ　ω 国際調査報告 国際調査報告 ＤＥ　９０００５０６ ＳＡ　３８１３３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）運転者の願望をエンジン出力用のアクチュエータ部材に電子的に伝達し、自 動車の内燃機関のエンジン出力を開ループ制御及び／あるいは閉ループ制御する 方法であって、開ループ制御及び／あるいは閉ループ制御領域で運転状態が安全 に危機的な場合安全機能が働き、それにより燃料供給が制御されて回転数が減少 される方法において、 内燃機関が所定の運転モードにある間に運転状態が安全に危機的であるかどうか に無関係に安全機能を作動させその正しい実施状態を検査して安全機能を検査す ることを特徴とする自動車の内燃機関のエンジン出力を開ループ制御及び／ある いは閉ループ制御する方法。 ２）燃料カット条件になるエンジンブレーキ状態において運転状態が安全に危機 的であるかどうかに無関係に安全機能を作動させることを特徴とする請求の範囲 第１項に記載の方法。 ３）運転状態が安全に危機的であるかどうかに無関係に安全機能が作動されて燃 料が供給されたときは、安全機能が故障していると識別されることを特徴とする 請求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。 ４）アクセルペダルあるいはエンジン出力用アクチュエータ部材がアイドリング 位置にありかつ回転数が所定の回転数しきい値以上のとき燃料カットを行なうこ とを特徴とする請求の範囲第２項に記載の方法。 ５）アクセルペダルないし絞り弁がアイドリング位置にあり燃料がカットされた 場合運転状態が安全に危機的であるかどうかに無関係に安全機能を作動させるこ とを特徴とする請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の方法。 ６）アイドリング位置を識別する工程と燃料供給が遮断されていることを識別す る工程と、安全機能を作動させる工程と、 アイドリング位置信号を遮断する工程と、安全機能により燃料カットが行なわれ ているかを識別する工程と、 燃料供給が行なわれている場合故障で応答する工程とからなることを特徴とする 請求の範囲第１項から第３項までのいずれか１項に記載の方法。 ７）燃料カットが行なわれ前回のテストが成功して所定の時間経過後に燃料供給 時に安全機能を作動させることを特徴とする請求の範囲第１項から第６項までの いずれか１項に記載の方法。 ８）安全機能により燃料カットが行なわれることを特徴とする請求の範囲第１項 から第７項までのいずれか１項に記載の方法。 ９）安全機能により燃料供給量が減少され、燃料供給が無制限になることにより 誤った動作が識別されることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の方法。 １０）故障に対する応答が絞り弁を機械的な制御に移行させて内燃機関の出力を 減少させかつ／あるいは警告ランプを作動させることにより行なわれることを特 徴とする請求の範囲第６項に記載の方法。 １１）電子アクセルペダル装置と、運転状態が安全に危機的であると識別された 場合燃料供給を制御し回転数を減少させる安全装置と、前記運転状態が安全に危 機的であることを識別する手段と、燃料供給を調節する手段とからなる自動車の 内燃機関のエンジン出力を開ループ制御及び／あるいは閉ループ制御する装置に おいて、内燃機関が所定の運転モードにある間に運転状態が安全に危機的である かどうかに無関係に前記安全装置を作動させる手段と、安全装置の機能を検査す る手段を設けることを特徴とする自動車の内燃機関のエンジン出力を開ループ制 御及び／あるいは閉ループ制御する装置。 １２）エンジンブレーキを識別し燃料カット条件を検出する手段が設けられ、エ ンジンブレーキ時で燃料がカットされた場合に安全装置の検査が行なわれること を特徴とする請求の範囲第１１項に記載の装置。 １３）安全装置が作動され燃料が無制限に供給されるとき、安全装置が故障して いることを特徴とする請求の範囲第１１項又は第１２項に記載の装置。 １４）前記電子アクセルペダル装置がワイヤードオア接続ないし論理オア接続に より燃料供給手段と結合され安全装置の正しい機能の検査が行なわれることを特 徴とする請求の範囲第１１項から第１３項までのいずれか１項に記載の装置。