JPS6145950A - 操作機器の機能能力を検査する方法および装置 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は操作機器の自己診断方法及び装置、更に詳細に
は内燃機関の制御装置、特にアイドリング充填効率制御
に用いられる操作機器の自己診断方法及び装置に関する
。

し従来技術］ 従来からこの分野で、閉ループ制御あるいは開ループ制
御により所定の量、値あるいは位置を求めることが行な
われている。これは任意の操作機器に所定の特性値を有
する値を制御器から入力させることにより行なわれてい
る。制御器はその制御系からの入力信号を処理し、操作
機器を駆動させる駆動信号を発生させ、実際値の大きさ
を変化させている。

この場合、通常所定の箇所に発生する信号を検出し、正
しく動作しているかどうかをチェックする自己チェック
あるいはいわゆるフェイルセーフ回路を設けることが通
常行なわれている。しかし操作機器自体の診断には問題
がある。というのは制御機器を診断する時それに関連し
て設けられた制御回路あるいはそれによって制御される
制御回路が不本意な応答を示してはいけないし、またシ
ステムを静止させたり、また他の／Ｘ−ドウエアや部品
を設けて操作機器の移動を測定させなければならない必
要性が生じるからである。

従来からシステムが非動作の時各操作機器に外部信号を
入力させることにより作動させ、操作機器の反応を単に
視聴覚的に見ることにより操作機器の診断を行なう方法
が考えられている。

今日では内燃機関の制御においては例えば千ドローニッ
クあるいはＬジェトロニックの名前で知られているよう
にマイクロコンピュータを用ｌ／）だ制御が頻繁に行な
われており、このような装置では各部品あるいはユニッ
トを自己診断することの必要性が高まっている。各シス
テムに設けられたセンサのチェックは比較的容易にでき
る。というのはセンサ信号は入力信号としてコンピュー
タに入れられ、対応するサブルーチンにより容易に妥当
であるかどうかチェックできるからである。しかし制御
回路によって駆動される操作機器の場合は本質的に難し
くなる。というのは各出力は少なくともそれをコンピュ
ータに戻す必要があるし、その場合配線を行なう等、他
に／＼−ドウエアの構成を必要とし、また操作機器の機
械的な故障は判別することができないからである。

［発明が解決しようとする問題点］ 従って本発明はこのような点に鑑み成されたもので、更
にハードウェアの構成を必要とすることなく、また制御
されるシステムの正常な駆動に故障をきたすことなく、
しかも操作機器の移動量を正確に知ることが可能な操作
機器の自己診断方法及び装置を提供することを目的とす
る。

［問題点を解決するための手段］ 本発明はこの問題点を解決するために、各制御システム
の機能が維持される所定の駆動状態になる時点において
操作機器を駆動すると同時に操作機器の駆動に起因する
実際値の変化を制御システム内の他の制御回路に設けら
れる実際値測定センサにより測定し、操作機器の変化並
びにそれによる実際値の変化を、操作機器の変化と実際
値の変化の所定の関係を示す格納された値と比較するこ
とにより操作機器が正常に働いているが否かを自己診断
する構成を採用した。

［作　用］ 本発明では閉ループ制御あるいは開ループ制御において
所定の制御系の操作機器を駆動させる。

その場合操作機器の駆動は、その操作機器を変化ｙせて
もこの制御系によって制御が行なわれる制御対象に何ら
あるいはほぼ応答が無いような、即ち不本意な作用を及
ぼさずこの制御系の実際値にも何らの影響を及ぼさない
ような駆動状態で行なわれる。

即ち、本発明では他の制御系に属するが、関連する操作
機器によって制御される量と相関関係がつけられている
他の実際値信号を処理し、操作機器の駆動によるその実
際値の変化を測定し、これが所定の関係になるか否かを
判断して、操作機器の自己診断を行なうようにしている
。

即ち、本発明では自己診断のために操作機器を駆動させ
、その結果を間接的に測定するようにしており、詳しく
はともかく他の制御目的に用いられる適当な実際値セン
サから得られる実際値信号に基づき診断を行なうように
している。例えば内燃機関のアイドリング充填効率制御
に用いられる操作機器の自己診断では実際値として内燃
機関の吸気管における圧力信号ないしは空気重量あるい
は空気流量信号が用いられる。また操作機器の診断すべ
き応答が機能値あるいは関数値として処理される。その
場合アイドリング充填効率制御の操作機器の一部を成す
制御回路は空気値として関連するデータは全熱必要でな
く、実際値として回転数量が必要となるだけである。

また本発明では所定動作点において操作機器が問題なく
動作するかどうか診断されるだけでなく、操作機器の全
動作領域に渡って特性値が判断され、機械的な故障、例
えば操作機器の詰りゃ同時に接点不良あるいは制御回路
における他の障害も検出するようにしている。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に従い本発明の詳細な説明する
。

以下に述べる実施例では内燃機関のアイドリング充填効
率制御（アイドル回転数制御）に用いられる操作機器の
診断について述べられるが、本発明はこれに限定される
ものでなく他の任意の開ループ制御あるいは閉ループ制
御あるいはそれらを組合わせた制御に用いられる操作機
器の診断にも適用できるものである。

また以下に述べる実施例はブロック図として図示される
が、それに限定されるものでなくそのブロックによる実
現される機能的な作用も含むものである。また各部品ユ
ニットはアナログ的、デジタル的あるいはハイブリッド
的にも構成でき、例えばマイクロコンピュータやマイク
ロプロセッサ、あるいはデジタルあるいはアナログ論理
回路を用いても実現できるものである。

第１図においてアイドリング充填効率制御器１０には回
転数の目標値ｎ５．回転数の実際値ｎｉ　　、内燃機関
の温度θ等が入力される。制御器１０からの信号はその
後段に接続された出力段１２に入力され、それにより例
えば電磁操作機器として構成された操作機器を駆動する
。操作機器１３の弁１３ａは例えば内燃機関の吸気管１
５の空気バイパス路１４に配置され、絞り弁１６がほぼ
閉じている時（アイドリング時）、内燃機関１７に供給
される空気量を制御し、実際の回転数ｎ１　　を所定の
限界値内に位置するように制御する。

内燃機関１７の全体の制御シヌテムは、上述したアイド
リング充填効率制御の他に、電子燃料噴射制御、点火制
御また吸気管１５における圧力測定あるいは空気重量な
いし空気流量等を含む他の制御系を有している。この空
気量を測定する空気量センサが第１図で１８で図示され
ており、図では機械的に揺動する揺動弁１８ａとして図
示されており、その揺動角によって内燃機関に供給され
る空気量Ｑが表される。

噴射制御器２０はこの負荷（空気量）信号Ｑと回転数の
実際値ｎ１　　に基づき燃料噴射弁２１に供給される噴
射信号を発生する。この噴射制御器、２０はその他に第
１図で矢印Ａで図示された種々の入力信号並びに駆動状
態を示す信号が入力される。

このような構成で操作機器１３の機械的な機能までチェ
ックするのには非常に困難であり複雑な問題が伴なう。

というのは弁１３が占る位置に関するデータは得られず
、操作機器を駆動する駆動信号をフィードバックさせる
のには更に配線等ハードウェア的な構成が必要となるか
らである。

本発明において操作機器の診断を行なう場合、内燃機関
が所定の駆動状態になった時が選ばれる。即ち、内燃機
関が通常駆動であり、またシステムを遮断することなく
、アクセルペダルｌｃ　作ｌｉｔせず、更に操作機器を
駆動させて空気量を変化させた場合でも走行特性やエン
ジン特性に何ら不本意な作用を及ぼさないような駆動状
態が遭ばれる。

このような駆動状態において正規の操作機器の状態から
出発し操作機器が駆動され、その変化によって生しる空
気流量ないし空気質量あるいは吸気圧の変化が検出され
る。このような操作機器の駆動はアイドリング充填効率
制御器あるいは出力段１２を介して行なわれるか、ある
いはり−ト線２２を介して別の診断回路２３により操作
機器に信号を入力することによって行なわれる。なおこ
の診断回路２３はマイクロコンピュータによって制御さ
れる場合プログラムルーズの一部とすることもできる。

操作機器の診断に適する駆動状態としては、例えば回転
数が所定回転数以上（例えば＋８００／回転以上）で燃
料カットを伴なう減速運転状態（エンジンブレーキ等）
が好適である。

このような駆動状態で操作機器を解放させ、同時に場合
によって発生する回転数の降下も考慮して空気量センサ
１８によって測定される負荷信号が変化するかどうかが
チェックされる。このように操作機器を駆動しても走行
特性には何ら顕著な変化を行させない。というのは燃料
カットにより噴射はそもそも遮断されており、単に吸気
管工５並びに内燃機関１７に達する空気流量が変化する
だけであるからである。

空気流量測定装置の例を考えると、所定の操作機器の開
度τｌに対して減速運転状態での回転数に対し第２図の
特性かられかるように負荷信号はｔＬｌ　＝ＱＬ　　（
７１）／ｎ−に となる。操作機器は診断用の駆動信号によって短時間、
例えばて２のデユーティ比で解放される。

その場合第２図（ｂ）かられかるように回転数に関係し
た負荷信号の特性に基づき負荷信号はｔＬ２の値に増大
する。第２図に図示したデータは診断回路２３に接続さ
れるメモリ２４の一部に格納させるか、あるいは制御シ
ステムを構成するマイクロコンピュータのメモリ部分に
格納される。従って操作機器が正常に働いている場合に
おける操作機器の駆動とそれに関連した負荷信号間にお
ける関係ないし相関値が格納されたデータから読み出す
ことが可能となる。

本発明では所定の駆動状態において診断が行なわれるの
で、第１図に図示した実施例では燃料カット状態を判別
する判別回路（ＳＡＳ）２５ないし始動直後を判別する
判別回路２５′が設けられる。

また診断回路２３には診断を行なうのに必要な駆動状態
を識別するデータの他に回転数の実際値信号ｎｊ　　が
入力される。この回転数の実際値信号はそもそも内燃機
関の駆動時には存在するものであり、例えばクランク軸
と同期して回軸するディスク２７上のマーク？７＆を誘
導的あるいは容量的に検出するセンサ２６によって得ら
れるものである。

減速運転時の回転数並びに減速運転の期間によっては操
作機器を全範囲までに渡って駆動させ、操作機器に入力
される信号を変化させて操作機器全体の特性値を調べ、
それが問題無く動作するかどうか検査することも可能で
ある。全特性値を検査する場合には、例えば操作機器を
連続的に駆動し、しかも負荷信号が突然変化したような
場合には接点不良等も検出することが可能になる。

操作機器を診断の目的で駆動させ、それによって予想さ
れる負荷信号との相関を常にとることにより、す早くし
かも所望の場合には所定の駆動状態が表れる毎に操作機
器の自己診断をす早く行なうことが可能になる。

上述した例では自己診断を内燃機関が減速運転状態にあ
る時に行なうようにしたが、それに限定されることなく
、例えば第１図でブロック２５′で示したように始動直
後における駆動状態を選ぶようにしてもよい。始動直後
の場合操作機器の回動を大きくすると、アイドル回転数
が上昇する。

統いて操作機器を閉じることにより目標とするアイドル
回転数になるまで空気量が減量される。この回転数の実
際値の変化を考慮することにより同様にセンサ１８から
得られる空気量の変化を得、操作機器の開度の変化に相
関させて診断回路２３において操作機器が正常に機能し
ているかどうかを診断することができる。

この場合自己診断を適当な始動着後の信号により行なう
ようにすることもできるが、その場合操作機器を駆動す
る診断回路２３でなく駆動信号を診断回路２３と並列に
接続された回路あるいはマイクロコンピュータの対応す
る回路に入力させ、始動直後信号が得られた場合に他の
制御回路からの負荷信号を実際値として用い、供給値ま
たは測定値あるいは特性値を格納された値と比較するこ
とができる。

［効　果］ 以上説明したように本発明によれば、何ら伺加的な装置
を用いることなく操作機器の機械的な機能までを含めた
操作機器の自己診断を行なうことが可能になる。その場
合何らの／＼−ドウエア的な構成を必要とすることなく
、構成されるシステムに従って少なくとも一部をプログ
ラム化し測定された値と格納された値を所定の時間毎に
比較しより正確な操作機器の自己診断が可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の概略構成を示すブロック図、第２
図（ａ）、（ｂ）は内燃機関が減速運転状態にある時回
転数に関係させた操作機器の開度並びに負荷信号の関係
を示した特性図である。 １０・・・アイドリング充填効率制御器１２・・・出力
段　　　　１３・・・操作機器１４・・・空気／ヘイパ
ス路 １５・・・吸気管　　　　１６・・・絞り弁１７・・・
内燃機関　　　１８・・・空気量センサ２０・・・噴射
制御器　　２１・・・燃料噴射弁２３・・・診断回路　
　　２４・・・メモリ２５・・・燃料遮断判別回路 ２５′・・・始動直後判別回路 −２′ｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）特に内燃機関の制御装置に用いられる操作機器の自
   己診断方法において、各制御システムの機能が維持され
   る所定の駆動状態になる時点において操作機器を駆動す
   ると同時に、操作機器の駆動に起因する実際値の変化を
   制御システム内の他の制御回路に設けられる実際値測定
   センサにより測定し、続いて実際の操作機器の変化並び
   にそれによる実際値の変化を、少なくともその駆動時点
   での操作機器の変化と実際値の変化の関係を示す格納さ
   れた値と比較することにより操作機器が正常であるか否
   かを診断することを特徴とする操作機器の自己診断方法
   。 ２）操作機器の変化と、測定される実際値の比較を行な
   う駆動状態として回転数が所定回転数以上にあり燃料が
   遮断される内燃機関の減速運転状態が用いられ、実際値
   信号が燃料噴射信号を定める時に用いられる吸気管にお
   ける空気流量ないし空気重量を示す負荷信号である特許
   請求の範囲第１項に記載の方法。 ３）操作機器を全特性範囲にわたって変化させ、実際値
   信号の対応する変化を負荷信号として検出し、それを格
   納された特性値と比較し、操作機器の自己診断を行なう
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項に
   記載の方法。 ４）自己診断に適する所定の駆動状態が発生した時に自
   己診断回路（２３）により自己診断信号を発生させて実
   際の負荷信号を変化させ自己診断を行なうようにした特
   許請求の範囲第１項，第２項または第３項に記載の方法
   。 ５）制御システムにマイクロプロセッサが用いられる場
   合、自己診断命令を所定の条件で駆動されるプログラム
   ループとして発生させ、マイクロプロセッサにより処理
   された吸気管圧力あるいは空気量の実際値を格納された
   相関値と比較処理するようにした特許請求の範囲第１項
   から第４項までのいずれか１項に記載の方法。 ６）内燃機関の制御装置、特にアイドリング充填効率制
   御に用いられる操作機器の自己診断装置において、アイ
   ドリング充填効率制御器と、実際値信号を処理してアイ
   ドリング充填効率制御器に作用させる制御回路と、制御
   システムの機能が維持される所定の駆動状態において操
   作機器を駆動する信号を発生する駆動手段（２３）と、
   操作機器の駆動量とそれに基づく実際値の変化の所定の
   関係を示す値を格納するメモリ（２３）とを設け、操作
   機器の実際の駆動に起因する実際値の変化を制御システ
   ム内の他の制御回路の設けられる実際値測定センサによ
   り測定し、それを前記メモリ（２３）に格納された値と
   比較して操作機器が正常であるか否かを自己診断するこ
   とを特徴とする操作機器の自己診断装置。 ７）前記所定の駆動状態は内燃機関の駆動に影響を及ぼ
   さない減速運転あるいは始動直後の駆動状態であり、操
   作機器の駆動信号を変えて負荷信号を測定し、操作機器
   の駆動信号の特性値を内燃機関の回転数に従って格納さ
   れている値と比較するようにした特許請求の範囲第６項
   に記載の装置。 ８）所定の駆動状態を判別する回路（２５，２５′）に
   よって駆動される診断回路（２３）が設けられ、操作機
   器の駆動信号を発生させ、それに起因する負荷信号の変
   化を測定し、メモリ（２４）に格納されている所定の関
   係と比較することにより自己診断を行なうようにした特
   許請求の範囲第６項または第７項に記載の装置。