JPH06212994A - 制御装置を監視する方法および装置 - Google Patents
制御装置を監視する方法および装置Info
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Abstract
おいて、連続的な運転においてすべての要素、特にアク
チュエータとセンサが正常に動作しているかどうかを監
視する。 【構成】 回転数センサNと燃料量QKに従ってオブザ
ーバ310を介してラムダセンサの出力信号の予測値U
Eが求められる。この予測値とラムダセンサの出力電圧
の測定値Uの偏差Xが所定のしきい値Kと比較される。
XがKより大きいときは、センサが故障していることが
識別される。
Description
監視する方法および装置、さらに詳細には測定値が予測
値と比較される内燃機関の制御装置を監視する方法と装
置に関するものである。
な方法および装置がDE−OS2805876(US−
A4292658)から知られている。同公報には、ア
クチュエータの操作量が固定の下方の限界値および/あ
るいは固定の上方の限界値を越えたかどうかが検査され
る方法と装置が記載されている。
領域を越えたかどうかについてだけ監視される。即ち、
信号領域を離脱するときのみに故障が検出される。この
構成では、例えば断線のような非常に重大な故障ないし
欠陥しか検出することができない。この場合、信号の正
確な値からの僅かな静的なずれ及び/あるいは動的なず
れは検出することができない。
で述べた種類の内燃機関の制御装置を監視する方法と装
置において、連続運転時、すべての要素、特にアクチュ
エータとセンサが正常に動作しているかについて制御装
置を監視することができるようにすることである。特に
問題があるものとして、ラムダセンサが挙げられる。ラ
ムダセンサに欠陥があると、排ガス放出が増大する。ラ
ムダセンサの欠陥ないし故障は、センサが完全に動作し
なくなる前に検出できなければならない。
めに本発明によれば、測定される値が予測される値と比
較される内燃機関の制御装置を監視する方法において、
所定の運転状態において少なくとも1つの運転パラメー
タに従って予測される値が設定され、測定される値が予
測される値からしきい値より多くずれている場合に、故
障であることが検出される構成を採用した。
出する検出手段と、測定される値を予測される値と比較
する比較手段とを有する内燃機関の制御装置を監視する
装置において、所定の運転状態を検出する第1の手段が
設けられ、所定の運転状態において少なくとも1つの運
転パラメータに従って予測される値を設定する第2の手
段が設けられており、かつ測定される値が予測される値
からしきい値より多くずれている場合に、故障であるこ
とが検出される構成も採用した。
素、特にアクチュエータとセンサが正常に動作している
かを監視することが可能になる。特にラムダセンサが完
全に動作しなくなる前にラムダセンサの欠陥を検出する
ことができる。
他に追加的なセンサは必要とされない。
によりセンサの出力信号を監視しその定常的および動的
な機能能力を調べることが可能である。
出力信号が減速運転検出後予測される期間内に所定の値
に達しない場合に、故障が検出される。この予測される
期間が、空気量を定めるアクチュエータの操作量を示す
少なくとも1つの信号に基づいて設定される。
請求項に記載されている。
説明する。
置)が概略図示されている。この実施例はディーゼル式
内燃機関である。しかしこの方法と装置は原理的に外部
着火式内燃機関(ガソリン機関)にも使用可能である。
新気が供給される。排ガスは排ガス管110を介して排
出される。排ガス管110内にはラムダセンサ(酸素セ
ンサ)125が配置されている。排気ガス再循環弁13
8を介して排ガス管110と新気管105が接続され
る。
る。電子制御装置は、特に燃料量制御装置142と排気
ガス再循環制御装置144を有している。燃料量制御装
置142は噴射ポンプ145に信号QKを供給し、噴射
ポンプはこの信号QKに従って内燃機関に所定の燃料量
を計量する。排気ガス再循環制御装置144は電空変換
器150と接続されている。この電空変換器150は排
気ガス再循環弁138を操作する。
装置142及び排気ガス再循環制御装置144に供給す
る。この信号は第1近似で排ガスの酸素濃度に比例して
いる。電子制御装置140はさらに回転数を検出するセ
ンサ155および運転者の要求QKWを検出するセンサ
160と接続されている。
ち排気ガス再循環弁138を介して内燃機関に供給され
る空気の組成が調節される。そのために排気ガス再循環
制御装置144は対応するパルスデューティー比を有す
る信号TVを電空変換器150に出力する。パルスデュ
ーティー比が大きい時は排気ガス再循環弁138が開
き、排気ガス再循環率が大きくなる。パルスデューティ
ー比が小さい時はそれに対応して排気ガス再循環率が小
さくなる。
内燃機関100に供給する。噴射ポンプ145の駆動信
号QKと電空変換器150のパルスデューティー比TV
は電子制御装置140によって設定される。そのために
電子制御装置140は種々の信号を処理する。それらは
回転数センサ155の回転数信号Nおよびアクセルペダ
ル位置としてセンサ160によって検出される負荷信号
QKWである。更に、ラムダセンサ125の出力信号が
燃料量制御装置142にも排気ガス再循環制御装置14
4にも供給される。ラムダセンサ125は排ガス内の酸
素濃度に比例した出力信号を発生するように構成されて
いる。これは排ガスの酸素濃度とラムダセンサの出力信
号U間には所定の関係があることを意味している。
監視する方法および装置について説明する。その場合に
特に、追加的なセンサが不要であるという利点がある。
図2にはこの種の監視装置が概略図示されている。すで
に図1で説明されている信号ないしセンサには同一の符
号が付してある。
tを検出する。所定の運転状態を識別する種々の手段が
設けられている。すなわち始動検出装置210、アイド
リング検出装置212、減速運転(エンジンブレーキ)
検出装置214、定常状態検出装置216および冷風検
出装置218が設けられている。始動検出装置210は
回転数センサ155の出力信号を評価(処理)する。
号Nおよびアクセルペダル位置センサ160からの運転
者の要求信号QKWが供給される。燃料量制御装置14
2からの燃料量信号QKおよび回転数センサ155から
の回転数信号Nが減速運転検出装置214に供給され
る。定常状態検出装置216は排気ガス再循環制御装置
144からパルスデューティー比TV、回転数信号Nお
よび燃料量制御装置142からの燃料量信号QKを評価
する。冷風検出装置218はバッテリー電圧Ubat、回
転数N、および燃料量信号QKを評価する。
々のテスト装置と接続されている。始動検出装置210
はバッテリーテスト装置220およびヒータ(加熱)テ
スト装置222に始動信号を供給する。更に始動検出装
置210は排気ガス再循環制御装置のテスト装置22
4、センサ動特性テスト装置226、センサ特性値(特
性曲線)テスト装置228および第2のヒータテスト装
置229に、始動時以外の通常運転を特徴づける信号を
供給する。
循環制御装置のテスト装置224に信号を供給する。こ
の信号はアイドリング運転状態を表す。減速運転検出装
置214はセンサ動特性テスト装置に信号を供給する。
この信号は減速運転(エンジンブレーキ)状態を示して
いる。定常状態検出装置216はセンサ特性値テスト装
置228に信号を供給する。この信号は定常運転状態を
示している。冷風検出装置218は第2のヒータテスト
装置229に信号を供給する。
リー電圧Ubatに関する信号を処理する。ヒータテスト
装置222にはさらにラムダセンサ125の出力信号U
が供給される。排気ガス再循環制御装置のテスト装置2
24には更に排気ガス再循環制御装置144の出力信号
TV、吸入空気量(質量)の実際値に関する信号MLI
および吸入空気量の目標値に関する信号MLSが供給さ
れる。実際値に関する信号MLIはブロック204から
得られる。目標値に関する信号MLSはブロック206
から得られる。これらのブロックは制御装置140の構
成要素である。
ンサ125の出力信号Uおよび排気ガス再循環制御装置
144のパルスデューティー比TVを評価する。センサ
特性値テスト装置228はラムダセンサ125の出力信
号U、回転数信号Nおよび燃料量制御装置142の燃料
量信号QKを評価する。更に第2のヒータテスト装置2
29にはラムダセンサ125の出力信号Uが供給され
る。
6、228および229の出力信号は故障検出装置に達
する。この故障検出装置230は2つの信号を出力す
る。
理回路として実現される。しかしファジィ論理回路とし
て実現される他にオブザーバもしくは対応する特性値マ
ップあるいは論理ユニットとすることもできる。特性値
マップもしくは論理ユニットはディスクリートな素子に
よって、ないしはマイクロコンピュータの個々のプログ
ラムステップとして実現することができる。
る。更に各検出装置およびテスト装置は、対応するセン
サないし対応する信号が得られる場合には、他の信号も
処理することができる。
運転状態を検出する手段が種々の運転状態を識別して、
対応する信号をテスト装置に出力する。
する。回転数信号が毎分約800回転の領域にある所定
のしきい値を下回った時、始動過程を特徴付ける信号が
出力される。このしきい値を越えると、数秒の所定時間
後に始動以外の内燃機関の運転を示す信号が出力され
る。
び運転者の要求に基づいて運転状態がアイドリングであ
るかどうかを検出する。例えば回転数が毎分約800回
転のアイドリング回転数の領域にあり、かつアクセルペ
ダルが操作されていない場合に、運転状態「アイドリン
グ」が存在する。
信号の変化率が所定の限界値を越えない時、定常的な運
転状態であると識別する。従って例えばパルスデューテ
ィー比TV、回転数Nおよび/あるいは燃料量信号QK
の微分が所定のしきい値を越えたか、もしくはこれらの
信号が所定の時間間隔内に所定量以上変化したかが検査
される。調べた信号の変化が所定のしきい値より下であ
る場合に、定常運転状態が検出され、対応する信号が出
力される。
た燃料量QKに関係する所定の運転状態においては、ラ
ムダセンサ125の領域における排ガス温度が加熱され
たラムダセンサの駆動温度よりも低くなる場合が生じる
ことがある。それによってラムダセンサが排ガス流によ
って冷却される。このような運転状態が冷風検出装置2
18によって検出される。
て実現される。特に定常状態検出装置は、この装置がフ
ァジィ論理回路として実現されている場合に効果的であ
る。
置210からバッテリーテスト装置220に供給される
と、バッテリー電圧Ubatの特性が観察される。バッテ
リー電圧が所定の特性からずれると、バッテリーテスト
装置220が対応する故障信号を発生する。
る始動時に、ヒータテスト装置222はラムダセンサ1
25の出力信号Uが予測される値ないし予測される時間
的経過値に対応するかを検査する。
および排気ガス再循環制御装置144のパルスデューテ
ィー比TVを評価することによって、排気ガス再循環装
置のテスト装置224は、排ガス再循環制御装置のアク
チュエータとコントローラが正常に動作しているかを検
査する。この検査は好ましくはアイドリングにおいて行
われる。
ラムダセンサの温度は所定の温度値に制御される。通常
運転時でかつ排ガス温度がラムダセンサの制御温度値よ
りも低い運転状態を冷風検出装置218が検出したとき
には、第2のヒータテスト装置229は、ラムダセンサ
125から対応する出力信号Uが得られるかを検査す
る。それによりヒータの正しい機能を検査することがで
きる。
在することだけを示す。第2の信号Fを用いてこの故障
信号が故障のある装置に関連づけられる。信号AとFは
これらの信号をさらに処理する適当なブロック232と
234に供給される。すなわち、例えば信号Fに従って
対応するチェックランプが起動されるかないし顧客サー
ビスのときの診断の際に調べられるメモリビットをセッ
トすることができる。
性値テスト装置228の例で詳細に説明する。すでに説
明された信号およびブロックには対応する符号が付され
ており、ここでは改めて説明はしない。
の信号と、定常状態検出装置218の出力信号がアンド
ゲート300において論理的に結合される。アンドゲー
ト300の出力信号はしきい値比較装置330に供給さ
れる。回転数信号Nは第1の信号処理装置302を介し
てオブザーバ310に供給される。同様に燃料量信号Q
Kは第2の信号処理装置304を介してオブザーバ31
0に供給される。ラムダセンサ125の出力信号Uは第
3の信号処理装置306を介して加算点315に供給さ
れ、加算点はこの信号をオブザーバ310の出力信号と
結合する。この結合された信号はその後絶対値形成回路
320を介してしきい値比較装置330に供給される。
その後このしきい値比較装置の出力にはテスト装置の出
力信号が得られる。この信号はその後故障検出装置23
0に供給される。信号処理装置302、304および3
06は好ましくはPTl素子として実現される。
信号Nおよび燃料量信号QKに基づいてオブザーバ31
0はラムダセンサの出力信号に対する予測値UEを決定
する。この予測される値UEは加算点315において測
定値Uと比較される。この比較結果に基づいて絶対値形
成手段が絶対値Xを算出する。その後この絶対値はしき
い値比較装置においてしきい値Kと比較される。ラムダ
センサ信号の予測値と測定値間の偏差の絶対値がしきい
値Kより大きい場合、しきい値比較装置は対応する故障
信号を故障検出装置230へ出力する。
00から対応する信号があるときのみ検査を実施する。
この信号は内燃機関が始動以外の定常運転状態にあると
きに得られる。これは定常状態検出装置216ないし始
動検出装置210が対応する信号をアンドゲートに供給
することを意味している。検査は、定常的な運転状態で
あるとき始動過程以外でのみ行われる。
は、回転数(N)および噴射燃料量を示す信号(QK)
に基づいてラムダセンサの出力信号の予測される値(U
E)を決定する。しきい値比較装置330は、ラムダセ
ンサの出力信号の予測される値(UE)が測定されたラ
ムダセンサ出力信号からしきい値(K)より大きい値だ
けずれている場合に、故障であることを識別する。
の出力信号が予測される所定の値をとるかどうかが調べ
られる。この場合には、ラムダセンサの定常的な精度が
検査される。この構成によって、所定の設定可能なしき
い値との比較により検出される許容できない大きい値な
いしは小さい値に至らないラムダセンサの欠陥を検出す
ることができる。
装置226が詳細に図示されている。アンドゲート40
0は減速運転検出装置214と始動検出装置210の出
力信号を結合する。このアンドゲート400の出力信号
は、第1のしきい値比較装置410、第1の時限(タイ
ミング)素子450および第2の時限素子420へ供給
される。しきい値比較装置410にはさらに、ラムダセ
ンサ125の出力信号Uが供給される。
デューティー比設定装置430へ供給され、その入力に
は排ガス再循環制御装置144のパルスデューティー比
TVが供給される。パルスデューティー比設定装置43
0の出力信号としきい値比較装置の出力信号Tはオブザ
ーバ440へ供給される。オブザーバの出力信号は第2
のしきい値比較装置460を介して故障検出装置230
へ達する。
時限素子450とインバータ452を介して第2のアン
ドゲート454へ達し、さらにまた直接第2のアンドゲ
ート454へ達する。第2のアンドゲート454はしき
い値比較装置460へ対応する信号を供給し、それによ
ってしきい値比較装置はアンドゲート454に対応する
信号が印加された場合にのみしきい値との比較を行う。
ト400は、始動以外の通常運転において減速運転が存
在するかどうかを検出する。しきい値比較装置410
は、減速運転が発生してからラムダセンサの出力信号U
が所定のしきい値を上回りないしは下回る時間Tを求め
る。この期間Tはさらにオブザーバ440へ供給され
る。同時に第2の時限素子420によって、減速運転の
検出時点において所定の期間にわたってパルスデューテ
ィー比TVを一定に保持することが保証される。パルス
デューティー比設定装置430の出力には、減速運転の
開始時に排ガス再循環装置144の出力に得られた信号
が所定の期間出力される。
い値を越える時間Tと減速運転の開始時のパルスデュー
ティー比TVに基づいて、オブザーバ440は故障が存
在するかどうかを検出する。この信号が所定のしきい値
TS外にある場合には、故障信号が故障検出装置230
へ出力される。
ンドゲート454との組み合せにより、減速運転離脱時
所定の期間TMの経過後に検査が実施されることを保証
する。しきい値比較(460)は減速運転開始後所定の
期間TMが経過した後に行われる。好ましくは設定期間
TMと、パルスデューティー比設定装置により一定の値
が保持される所定の期間は等しく選択される。期間TM
は、可能な最大期間TSに対応するように選択される。
オブザーバ440の入力の測定された期間Tがこの期間
TM内にない場合には、故障が検出される。
時においては燃料が噴射されず、従って所定の期間内に
ラムダセンサ125の出力信号が最大可能な酸素含有量
を示すことである。所定の期間TS内に最大の酸素含有
量に相当するこの出力信号に達しない場合には、特にラ
ムダセンサの領域における故障が考えられる。オブザー
バは、予測される上昇時間と、ラムダセンサ125の出
力信号が上昇してしきい値を超える測定された時間Tと
を比較する。オブザーバは排気ガス再循環装置144の
パルスデューティー比TVに従って予測される上昇期間
を設定する。
検査することができる。特に、この信号の上昇が所定の
期間内に行われないとき、従って遅すぎたりあるいは早
すぎたりする場合には故障であると検出される。
ーバにより、出力信号が設定時間TS内に所定のしきい
値を下回らないないしは上回らない場合にも、本装置と
特にラムダセンサを監視して故障を検出することができ
る。
種々の実現方法がある。すなわち最も簡単な場合にはオ
ブザーバ310ないし410は、回転数Nと燃料量QK
に従ってラムダセンサ125の出力信号に対する予測さ
れる値UEを格納することによって、特性値マップとし
て形成される。さらにまた、このオブザーバを対応する
論理ユニットとして形成することもできる。オブザーバ
がファジィ論理回路として構成される場合に、特に好ま
しい実施例が得られる。
すべき信号が所定の数値範囲に割り当てられる。数値範
囲の個々の値のカテゴリーに属する関連の度合はメンバ
シップ関数によって定められる。図5には回転数の種々
のカテゴリーに対するメンバシップ関数が図示されてい
る。
転数に対するメンバシップ関数である。この回転数はア
イドリング回転数に対応する。符号N10は毎分100
0回転の回転数のメンバシップ関数を示す。N20は毎
分2000回転の回転数のメンバシップ関数を示す。符
号N30は毎分3000回転の回転数のメンバシップ関
数を示す。符号N40は毎分4000回転の回転数のメ
ンバシップ関数を示す。
おり、ゼロと1の間の値をとる。値0は、注目するカテ
ゴリーに属さないことを示し、値1は完全に属すること
を示す。関数カーブとしては通常は図5(a)に示す三
角形の関数が選択される。それに対して図5(b)に示
すような矩形の関数が選択された場合には、計算時間は
かなり短くなる。
れている。これらの規則は経験的ないし実験的な値に基
づいている。これらの規則を用いて、種々の評価される
信号の個々のメンバシップ関数が結合される。この規則
に基づき種々の運転パラメータの処理された信号に従っ
てセンサ電圧に対する予測値UEが求められる。
の方法を用いる場合に比較してシステム特性への影響量
の作用をより良好に考慮することが可能になる。
によれば、内燃機関の制御装置を監視する方法と装置に
おいて、アクチュエータとセンサが正常に動作している
かどうかを確実に監視することができるようにすること
ができる。
ック図である。
すブロック図である。
すブロック図である。
明図である。
Claims (9)
- 【請求項1】 測定される値が予測される値と比較され
る内燃機関の制御装置を監視する方法において、 所定の運転状態において少なくとも1つの運転パラメー
タに従って予測される値が設定され、 測定される値が予測される値からしきい値より多くずれ
ている場合に、故障であることが検出されることを特徴
とする内燃機関の制御装置を監視する方法。 - 【請求項2】 少なくとも回転数を示す信号(N)を評
価することによって所定の運転状態が検出されることを
特徴とする請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 定常運転状態において回転数(N)と噴
射燃料量を示す信号(QK)に基づいてラムダセンサの
出力信号に対する予測値(UE)が設定されることを特
徴とする請求項1あるいは2に記載の方法。 - 【請求項4】 ラムダセンサの出力信号に対する予測値
(UE)がラムダセンサの出力信号の測定値(U)から
しきい値(K)より多くずれている場合に、故障である
ことが検出されることを特徴とする請求項1から3まで
のいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項5】 減速運転時、ラムダセンサの出力信号が
減速運転検出後予測される期間内に所定の値に達しない
場合に、故障が検出されることを特徴とする請求項1か
ら4までのいずれか1項に記載の方法。 - 【請求項6】 予測される期間が、空気量を定めるアク
チュエータの操作量を示す少なくとも1つの信号に基づ
いて設定されることを特徴とする請求項1から5までの
いずれか1項に記載の方法。 - 【請求項7】 測定される値を検出する検出手段と、測
定される値を予測される値と比較する比較手段とを有す
る内燃機関の制御装置を監視する装置において、 所定の運転状態を検出する第1の手段が設けられ、 所定の運転状態において少なくとも1つの運転パラメー
タに従って予測される値を設定する第2の手段が設けら
れており、かつ測定される値が予測される値からしきい
値より多くずれている場合に、故障であることが検出さ
れることを特徴とする内燃機関の制御装置を監視する装
置。 - 【請求項8】 第1の手段として及び/または第2の手
段として論理ユニットあるいはオブザーバが設けらるこ
とを特徴とする請求項7に記載の装置。 - 【請求項9】 論理ユニットとしてファジィ論理回路が
設けられることを特徴とする請求項8に記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
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---|---|---|---|
DE4243493A DE4243493A1 (de) | 1992-12-22 | 1992-12-22 | Verfahren und Vorrichtung zur Überwachung einer Steuereinrichtung |
DE4243493.9 | 1992-12-22 |
Publications (2)
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JPH06212994A true JPH06212994A (ja) | 1994-08-02 |
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