JP2005534036A - 例えば自動車の内燃機関の少なくとも２つの電磁弁の監視方法 - Google Patents

Abstract

例えば自動車の内燃機関の少なくとも２つの電磁弁（１１，１２）の監視装置が記載される。それぞれの弁（１１）に別の弁（１２）とは無関係な実際電流を供給することができる。それぞれの弁（１１，１２）に対して目標電流（Ｉ_１１，Ｉ_１２）が予め定められるといる。弁（１１，１２）に供給される実際総電流を測定する測定装置（１７，１８）が存在している。測定された実際電流を加算して実際総電流（Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}）を形成する制御装置（１９）が存在している。この制御装置（１９）によって、目標電流（Ｉ_１１，Ｉ_１２）が加算されて目標総電流（Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}）が形成され、該目標総電流（Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}）が実際総電流（Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}，Ｉ_ｉｓｔ）と比較される。該比較は制御装置（１９）によって弁（１１，１２）および／または弁の接続形成の監視のために用いられる。

Description

従来の技術
本発明は、それぞれの弁に別の弁とは無関係な実際電流が供給され、かつそれぞれの弁に対して目標電流が予め定められるという形式の、例えば自動車の内燃機関の少なくとも２つの電磁弁の監視方法から出発している。本発明は、相応する、少なくとも２つの電磁弁の監視装置にも関する。本発明は、上に述べた弁が内燃機関のいずれかその他の電気的な負荷によって置換されているすべての用途にも関する。

ＤＥ４３２８７１９Ａ１から、電気的な負荷を流れる電流を捕捉検出しかつ評価することが公知である。前以て決められている目標値との比較によって、負荷の欠陥を識別することができる。

公知の装置が複数の負荷において使用されるようにする場合、このために相応の数の個々の評価が必要になる。このことは高いコストに結び付いている。

本発明の課題は、弁の数が比較的多い場合にも僅かなコストしか必要としない冒頭に述べた形式の方法を提供することである。

発明の課題および利点
この課題は、冒頭に述べた形式の方法において本発明によれば、弁に供給される実際総電流を求め、目標電流を加算して目標総電流を形成し、該目標総電流を実際総電流と比較し、かつ該比較を弁および／または弁の接続形成の監視のために用いることによって解決される。

従って評価は、それぞれの負荷個々に対する従来の技術の場合のようにではなく、全部の弁が共通に評価される。このことは実際総電流の算出および目標電流の、目標総電流への加算形成を介して行われる。それからこれら総電流が本発明により相互に比較される。重要な利点としてこのことから、全体の方法の大幅な簡素化並びに監視に対する著しく僅かなコストが生じる。

その際基本的に、所定の弁に供給される全部の電流を監視に組み入れることができる。これにより特別正確で、従って一層確実な監視が可能になる。

本発明の第１の有利な実施例において、弁に供給される実際電流は少なくとも２つの測定装置によって測定されかつ加算して実際総電流が形成される。

本発明の第２の有利な実施例において弁に供給される実際電流は唯一の測定装置によって測定されかつ実際総電流として引き続き使用される。従ってこの場合、実際総電流を直接測定する測定装置だけが存在している。このためには明らかにより僅かな構成部品コストしか必要でなく、測定された実際電流の加算も行われない。

実際電流として、所属の弁を安定して終位置に保持する保持電流を用いると特別有利である。これにより、全体の監視は大幅に簡素化され、しかもその場合に正確さがその分損なわれることもない。

更に、実際電流として、保持電流の遮断後弁になお残っている電気エネルギーから生じる消去電流を用いるのも有利である。消去電流は逆給電電流であるので、その点でも監視が行われる。

本発明の有利な発展形態において、時間的に相連続する測定および比較において前記差の発生の時点から障害のある弁が推定される。これにより本発明の方法において、障害をそのようなものとして認識するのみならず、付加的に障害のある弁を推定することができる。

更に本発明は、コンピュータプログラムがコンピュータにおいて実行されるとき、本発明の方法を実施するのに適しているプログラム命令を備えたコンピュータプログラムによって実現される。相応のことは、本発明の方法を実施するのに適しているプログラム命令を有しているコンピュータプログラムを備えたデジタルメモリ媒体に対しても当てはまる。

本発明のその他の特徴、可能な用途および利点は、図面の各図に示されている本発明の実施例の以下の説明から明らかである。その際説明されるまたは図示されている特徴のすべてはそれ自体でまたは任意の組み合わせにおいて、特許請求の範囲におけるまとめ方または従属の仕方に無関係に並びに明細書もしくは図面の表現の仕方に無関係に、本発明の対象である。

発明の実施例
図１は、内燃機関の少なくとも２つの電磁弁を監視するための本発明の装置の第１実施例の概略的な回路図を示し、
図２は、４つ相連続する時間領域における電流の流れが示されている図１の電磁弁の１つに対する概略的な回路図を示し、
図３は、図１の電磁弁の１つを流れる電流の、４つの時間領域における特性曲線図を示し、
図４は、図１の２つの電磁弁を流れる電流の、４つの時間領域における２つの特性曲線図を示し、
図５は、内燃機関の少なくとも２つの電磁弁を監視するための本発明の装置の第２実施例の概略的な回路図を示し、かつ
図６は、図５の２つの電磁弁を流れる電流の２つの概略的な時間についての特性曲線図を示している。

図１において少なくとも２つの電磁弁１１，１２を監視するための装置１０が図示されている。電磁弁１１，１２は、殊に自動車の内燃機関に使用されるように設定されている。

以下の説明において、弁１１，１２の代わりに内燃機関のいずれかその他の電気的な負荷に適用することもできることをはっきり断っておく。更に、以下の説明は２つの図示の弁に適用されるのみならず、装置１０は相応の拡張により任意の数の弁ないし負荷にも使用することができることを指摘しておく。

弁１１，１２のエネルギー供給のために、２つの直流電圧変換器１３，１４が設けられている。直流電圧変換器１３は、電気線路１５にブースター電流を生成するのに適している。相応に直流電圧変換器１４は、電気線路１６に保持電流を生成するのに適している。ブースター電流は保持電流より大きい。

線路１５，１６にはそれぞれ、ブースター電流および保持電流を測定するための測定装置が中間介挿されている。測定装置１７，１８によって測定される実際電流は制御装置１９に供給される。

測定装置１７，１８および弁１１，１２の間に、弁１１，１２を介する電流経過を制御する出力段２０が設けられている。その際この制御は制御装置１９によって行われる。出力段２０の機能、その制御並びにこれにより生成される、弁１１を流れる電流の経過は図２に基づいて詳細に説明する。そこでの説明は、相応の仕方で、弁１２を流れる電流経過並びにいずれか他の弁を流れる電流経過にも当てはまるものである。

図２には、２つの直流電圧変換器１３，１４から出ている線路１５，１６が図示されている。線路１６は流れの方向に極性付けられているダイオードＤ１を介して電磁弁１１の２つの接続端子の１つに接続されている。電磁弁１１の別の接続端子は同じく流れの方向に極性付けられているダイオードＤ２を介して線路１５に接続されている。２つのダイオードＤ１，Ｄ２のカソードはスイッチＳ１を介して相互に接続されている。ダイオードＤ２のアノードはスイッチＳ２を介してアースに接続されている。

２つのスイッチＳ１，Ｓ２のスイッチ位置に依存して、弁１１を介してその都度異なっている電流経過が生じる。２つのスイッチＳ１，Ｓ２によって４つの異なったスイッチ位置を調整設定することができる。これら異なったスイッチ位置により、４つの相連続する時間領域ａ，ｂ，ｃ，ｄにおける４つの異なった電流経過が生じることになる。その際２つのスイッチＳ１，Ｓ２の位置は、既に述べたように、制御装置１９によって制御される。

図３には、電磁弁１１を流れる電流Ｉ_ＭＶが時間に関して示されている。殊に図３には、２つのスイッチＳ１，Ｓ２の４つの調整設定可能なスイッチ位置から結果的に生じる４つの時間領域ａ，ｂ，ｃ，ｄが示されている。

第１の時間領域ａにおいて２つのスイッチＳ１，Ｓ２は閉成されている。このことから電流経過ａが生じるが、これは図２にも示されておりかつ「ａ」によって特徴付けられている。直流電圧変換器１３によって生成されるブースター電流が弁１１を介して流れる。この電流Ｉ_ＭＶは終値まで上昇する。

時間領域ａに続く第２の時間領域ｂにおいて、スイッチＳ１は閉成されておりかつスイッチＳ２は開放されている。このことから、図２にも示されておりかつ「ｂ」によって特徴付けられている電流経過が生じる。この電流経過はいわゆるフリーホイールである。このことは、電磁弁１１に含まれている電気エネルギーの少なくとも一部が上述のフリーホイールを介して低減されることを意味している。相応に図３に示されている時間領域ｂにおける電流Ｉ_ＭＶは低下している。

時間領域ｃにおいてスイッチＳ１は開放されておりかつスイッチＳ２は閉成されている。このことから、これは図２にも示されておりかつ「ｃ」によって特徴付けられている電流経過が生じる。時間領域ｃでは電圧変換器１４によって生成される保持電流が弁１１に供給される。その際保持電流は、弁１１がブースター電流に基づいて達した終位置が変化しないように選択されている。

時間領域ｃに続いている時間領域ｄにおいて、２つのスイッチＳ１，Ｓ２は開放されている。このことから、これは図２にも示されておりかつ「ｄ」によって特徴付けられている電流経過が生じる。この電流経過は電磁弁１１のいわゆる消去である。このことは、電磁弁１１に含まれているエネルギーが完全に０に低減されることを意味している。その際弁１１から出る電流Ｉ_ＭＶは時間領域ｄではダイオードＤ２を介して直流電圧変換器１３に戻っていく。こうして、弁１１の方向に流れるブースター電流と同じ手法で測定装置１７によって測定することができる逆給電電流が流れる。

既に説明されたように、弁１１，１２に向かって流れる実際電流は測定装置１７，１８によって測定されかつ測定結果は制御装置１９に供給される。制御装置１９は測定装置１７，１８によって測定される電流を実際総電流Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}に加算する。これは図４の上側の時間特性線図において図示されている。

図４においては、２つの弁１１，１２に短い時間間隔において相次いで図３に示されている電流Ｉ_ＭＶがその都度印加されることから出発している。図４の下側の時間特性線図においてこれら２つの電流Ｉ_ＭＶは目標電流Ｉ_１１，Ｉ_１２として示されている。これら２つの目標電流Ｉ_１１，Ｉ_１２の時間間隔は持続時間Ｔとして特徴付けられている。

２つの目標電流Ｉ_１１，Ｉ_１２は、制御装置１９の側から、出力段２０のスイッチＳ１，Ｓ２が、それ自体前以て決められている目標電流Ｉ_１１，Ｉ_１２が弁１１，１２を介して生じるはずであるように制御されることから生じるものである。しかし何らかの誤機能で、目標電流Ｉ_１１，Ｉ_１２が実際には流れないまたは変わった形においてしか流れないということが起こり得る。

この形式の障害は制御装置１９によって次のように識別することができる：
既述のように、出力段２０のスイッチＳ１，Ｓ２は制御装置１９によって制御されるので、制御装置１９は、目標電流Ｉ_１１，Ｉ_１２および殊にその時間的な経過を計算することができる。これにより制御装置１９は更に、計算された目標電流Ｉ_１１，Ｉ_１２を加算することができる。図４の下側の時間特性図に図示の目標総電流Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}が生じる。

既に説明したように、制御装置１９は同様に、実際の実際総電流Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}を求める。この実際総電流Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}は図４では上側の時間特性図に図示されている。これにより制御装置１９は更に別のステップにおいて、実際の実際総電流Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}をそれ自体期待される目標総電流Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}と比較することができる。

この比較で２つの総電流間に偏差が生じなければ、このことは、障害が存在していないことを意味している。従って制御装置１９によって計算される目標電流Ｉ_１１，Ｉ_１２は実際に弁１１，１２を介して流れる。図４の上側の時間特性図に示されているように実際総電流Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}が実線に相応しているときに、この障害のない場合が生じる。

しかし実際総電流Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}が目標総電流Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}から偏差していれば、このことは、図１の装置１０において障害が存在していることを意味している。図４の上側の時間特性図に基づいて、次に２つの障害例を説明する。

実際の実際総電流が、図４の上側の時間特性図において鎖線で障害のある総電流Ｉ_Ｆ１として示されているような経過を有していると、このエラーのある総電流Ｉ_Ｆ１と目標総電流Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}との比較で偏差が生じる。その際相応の計算から制御装置１９は、偏差が弁１２に対する障害のある電流に起因していることを突き止めることができる。このことは、弁１１に対する目標電流Ｉ_１１はエラーのある総電流Ｉ_Ｆ１に完全に含まれているが、弁１２に対する目標電流Ｉ_１２の構成部分は存在していないことから生じる。この構成部分とは図４の上側の時間特性図が示しているようにブースター電流およびこれに続く、弁１２に対するフリーホイールである。

実際総電流Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}が、図４の上側の時間特性図において例としてエラーのある総電流Ｉ_Ｆ２として特徴付けられているような経過を有していると、このことは、総電流Ｉ_Ｆ２の、目標総電流Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}からの偏差を示している。従って制御装置１９はこの場合も図１の装置１０における障害を識別する。

エラーのある総電流の偏差の時間的な状況に基づいて、制御装置１９にとって、障害をこの種のものとして認識するのみならず、障害を比較的正確に位置特定することもできる。エラーのある総電流Ｉ_Ｆ２の経過から、制御装置１９は、ブースター電流および２つの弁１１，１２のフリーホイールが正しく存在していたことを導き出すことができる。しかし２つの弁１１，１２に対する保持電流の領域に、エラーのある総電流Ｉ_Ｆ２がある。従って理論的には、弁１１に対する保持電流かまたは弁１２に対する保持電流に落ち込みがあって、そのためにエラーのある総電流Ｉ_Ｆ２の偏差が生じている可能性がある。その際弁１１に対する保持電流が余りに早期に終了したことかつこのために、エラーのある総電流Ｉ_Ｆ２の、それ自体期待される目標総電流Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}からの偏差が生じることになったという確率が比較的大きい。

従って全体として、制御装置１９は測定装置１７，１８によって測定された電流を実際に生じている実際総電流Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}に加算する。更に、制御装置１９は出力段２０のスイッチＳ１，Ｓ２の制御に依存して、スイッチＳ１，Ｓ２の予め決められている制御に基づいて生じるはずである出力段の目標総電流Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}を求める。それから制御装置１９は実際総電流Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}と目標総電流Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}とを相互に比較する。偏差が存在しなければ、装置１０は障害なく動作している。時間的な状況、殊に実際総電流Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}の、目標総電流Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}からの偏差の発生時点から、制御装置１９は装置１０の障害を一層正確に位置特定、殊に弁１１，１２の一方に限定することができる。

図５は図１に殆ど相応している。この理由から、一致する参照番号は同じ意味も有している。図１と図５の差は、直流電圧変換器１４、測定装置１８、ダイオードＤ１および所属の導体１６がもはや存在していない点である。唯一の直流電圧変換器１３によって生成される電流を測定する唯一の測定装置１７だけが依然として残っている。

その際残っている直流電圧変換器１３はもはやブースター電流を生成するために設けられているのではなく、保持電流を生成するために設けられている。このために２つのスイッチＳ１，Ｓ２が同時に閉成されて、２つの弁１１，１２を介して保持電流が流れるか、スイッチＳ１が閉成されておりかつスイッチＳ２が開放されていて保持電流が消去されるかのいずれかである。

図４に示されているように、図６においても、２つの弁１１，１２に短い時間間隔で相次いで電流が供給されることから出発している。このことは図６の下側の時間特性図において２つの目標電流Ｉ_１１，Ｉ_１２によって図示されており、これら電流は既に説明されたスイッチＳ１，Ｓ２の制御によって生成され、かつその時間間隔はここでも時間期間Ｔによって示されている。２つの目標電流Ｉ_１１，Ｉ_１２の加算で図６の目標総電流Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}が生じる。

図６の上側の時間特性図には実際総電流Ｉ_ｉｓｔが図示されている。実際総電流Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}が２つの直流電圧変換器１３，１４によって生成されかつ２つの測定装置１７，１８を介して流れる２つの電流の加算から生じている図４とは異なって、図６では実際総電流Ｉ_ｉｓｔは直流電圧変換器１３によって直接生成されかつ唯一の測定装置１７によって測定される。従って実際電流の加算は、図４の場合のようには行われない。

実際総電流Ｉ_ｉｓｔは目標総電流Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}と比較される。この比較で偏差が生じなければ、障害は存在していないことを意味する。しかし偏差が存在していると、このことは障害を示唆している。

図６の上側の時間特性図においてエラーのある電流Ｉ_Ｆ１が示されている。これは図６の下側の時間特性図の目標総電流Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}と一致していない。このエラーのある電流Ｉ_Ｆ１と目標総電流Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}との比較から、弁１２を流れる電流との関連における障害を推定することができる。

自動車の内燃機関の少なくとも２つの電磁弁を監視するための本発明の装置の第１実施例の回路略図 ４つ相連続する時間領域における電流の流れが示されている図１の電磁弁に対する回路略図 図１の電磁弁の１つを流れる電流の、４つの時間領域における特性曲線図 図１の２つの電磁弁を流れる電流の、４つの時間領域における２つの特性曲線図 内燃機関の少なくとも２つの電磁弁を監視するための本発明の装置の第２実施例の回路略図 図５の２つの電磁弁を流れる電流の２つの概略的な時間についての特性曲線図

Claims (16)

1. それぞれの弁（１１）に別の弁（１２）とは無関係な実際電流が供給され、かつそれぞれの弁に対して目標電流（Ｉ_１１，Ｉ_１２）が予め定められるという形式の、例えば自動車の内燃機関の少なくとも２つの電磁弁の監視方法において、
   弁（１１，１２）に供給される実際総電流（Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}，Ｉ_ｉｓｔ）を求め、
   目標電流（Ｉ_１１，Ｉ_１２）を加算して目標総電流（Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}）を形成し、
   該目標総電流（Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}）を実際総電流（Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}，Ｉ_ｉｓｔ）と比較し、かつ
   該比較を弁（１１，１２）および／または弁の接続形成の監視のために用いる
   ことを特徴とする方法。
2. 弁（１１，１２）に供給される実際電流を少なくとも２つの測定装置（１７，１８）によって測定しかつ加算して実際総電流（Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}，Ｉ_ｉｓｔ）を形成する
   請求項１記載の方法。
3. 弁（１１，１２）に供給される実際電流を唯一の測定装置（１７）によって測定しかつ実際総電流（Ｉ_ｉｓｔ）として引き続き使用する
   請求項１記載の方法。
4. 実際電流として、所属の弁（１１，１２）を安定して終位置に保持する保持電流（ｃ）を用いる
   請求項１から３までのいずれか１項記載の方法。
5. 実際電流として、保持電流（ｃ）の遮断後弁（１１，１２）になお残っている電気エネルギーから生じる消去電流（ｄ）を用いる
   請求項４記載の方法。
6. 目標総電流（Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}）と実際総電流（Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}，Ｉ_ｉｓｔ）との差から、弁（１１，１２）の１つの障害を推定する
   請求項１から５までのいずれか１記載の方法。
7. 時間的に相連続する測定および比較において前記差の発生の時点から障害のある弁（１１，１２）を推定する
   請求項６記載の方法。
8. コンピュータプログラムがコンピュータにおいて実行されるとき、請求項１から７までのいずれか１項記載の方法を実施するのに適しているプログラム命令を備えたコンピュータプログラム。
9. 請求項１から７までのいずれか１項記載の方法を実施するのに適しているプログラム命令を有しているコンピュータプログラムを備えたデジタルメモリ媒体。
10. それぞれの弁（１１）に別の弁（１２）とは無関係な実際電流が供給され、かつそれぞれの弁（１１，１２）に対して目標電流（Ｉ_１１，Ｉ_１２）が予め定められるという形式の、例えば自動車の内燃機関の少なくとも２つの電磁弁（１１，１２）の監視装置において、
    弁（１１，１２）に供給される実際総電流（Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}，Ｉ_ｉｓｔ）を求め、目標電流（Ｉ_１１，Ｉ_１２）を加算して目標総電流（Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}）を形成し、該目標総電流（Ｉ_{ａｄｄｓｏｌｌ}）を実際総電流（Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}，Ｉ_ｉｓｔ）と比較する手段が設けられておりかつ該比較は弁（１１，１２）および／または弁の接続形成の監視のために制御装置（１９）によって用いられる
    ことを特徴とする装置。
11. 弁（１１，１２）に供給される実際電流を測定することができる少なくとも２つの測定装置（１７，１８）が設けられており、かつ制御装置（１９）によって、測定された実際電流が加算されて実際総電流（Ｉ_{ａｄｄｉｓｔ}，Ｉ_ｉｓｔ）が形成される
    請求項１０記載の装置。
12. 弁（１１，１２）に供給される実際電流を測定することができる唯一の測定装置（１７）が設けられており、かつ制御装置（１９）によって、測定された実際電流が実際総電流（Ｉ_ｉｓｔ）として引き続き使用される
    請求項１０記載の方法。
13. 弁（１１，１２）に供給される実際電流を生成する直流電圧変換器（１３，１４）が設けられている
    請求項１０から１２までのいずれか１項記載の装置。
14. 弁（１１，１２）に供給される実際電流を制御する出力段（２０）が設けられている
    請求項１０から１３までのいずれか１項記載の装置。
15. 出力段（２０）は、制御装置（１９）によって切り換え可能であるスイッチ（Ｓ１，Ｓ２）を有している
    請求項１４記載の装置。
16. 弁（１１，１２）に代わってその他いずれかの電気的な負荷を使用することができることを特徴とする請求項１から請求項１５までのいずれか１項記載の方法またはコンピュータプログラムまたはデジタルメモリ媒体または装置。

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