JP2007303467A - 自動車診断方法および自動車制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 自動車の診断方法および自動車の制御装置を提供する。
【手段】 本発明によれば、自動車を制御するために用いられる複数の特性値が適応され、適応された適応特性値が、それぞれしきい値と比較され、適応特性値がしきい値を越えた場合に、エラー報告が発生される。さらに、適応特性値が規格化され、規格化特性値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが形成され、複数の規格化特性値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄを同時に考慮することによって、自動車の場合によってはエラーのあるコンポーネントが識別される。
【選択図】図２

Description

本発明は、自動車診断方法および自動車制御装置に関する。

ドイツ特許公開ＤＥ１００３３５８６Ａ１公報には、自動車の診断方法および装置が開示されている。かかる方法および装置においては、自動車を制御するために使用される特性値が適応され、適応された適応特性値が上方および／または下方のしきい値と比較されて、適応特性値が上方および／または下方のしきい値を越えた場合に、エラー報告が行われる。
ドイツ特許公開ＤＥ１００３３５８６Ａ１号公報

本発明は、上記のような従来技術を前提に、複数の特性値を比較することを可能として、自動車のコンポーネントのエラーの診断の質と精度を高め、深刻なエラーが発生する前に認識することが可能な新規かつ改良された方法を提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明によれば、自動車を制御するために用いられる複数の特性値が適応され、適応された適応特性値を規格化、あるいは標準化、あるいは平準化することにより、複数の適応特性値を比較可能とし、複数の規格化特性値（あるいは標準化特性値、平準化特性値）を一緒にまたは同時に用いて、エラーの可能性のあるコンポーネントを認識する自動車の診断方法および制御装置が提供される。かかる構成により、自動車の診断の質の改良を図ることができる。すなわち、本発明によれば、自動車のコンポーネントのエラーを、それが自動車の走行駆動または排ガスに影響を与える深刻なエラーとして認識される前に、認識することができる。さらに、従来の幾つかの診断機能によればシステムのエラーを認識することができるが、どのコンポーネントがエラーを有するかを特定することは困難であった。しかし、この種のエラーのあるコンポーネントは、本発明に基づく方法ないし本発明に基づく装置によって、識別することができる。

他の利点と改良は、従属の請求項の特徴によって明らかにされる。適応特性値の規格化、あるいは標準化、あるいは平準化の計算は、適応特性値に基づいて、特性値の初期値としきい値を考慮しながら、特に簡単に行われる。しきい値が固定である場合に、このしきい値は予設定値としてメモリから簡単に読み出すことができる。自動車の駆動状態に依存するしきい値も存在するが、このようなしきい値において、規格化、または規格化は内燃機関の駆動状態に従って行われ、駆動状態が変化した場合に、規格化特性値がどの期間にわたって初期値からの偏差を有するかを検出することができる。規格化によって規格化特性値は、内燃機関の駆動状態に依存しなくなる。さらに、本発明に基づく方法は、エラーの可能性のあるコンポーネントが自動車の駆動の障害をもたらす前に、可能なエラーの原因を認識するために、付加的なテストプログラムを作動させるために利用することができる。気づかれるほどのエラーが発生する前にすでに、診断を行うことができるので、自動車は、自動車のエラー機能が発生する前の、まだ間に合う時期に修理工場へ入れることができる。本発明に基づく方法は、修理工場において、エラーが発生する前に予めエラーの生じうるコンポーネントの手がかりをつかむために、実施することが可能である。さらに、本発明に基づく方法は、個々のコンポーネントに一義的に対応づけられないエラー報告が発生した場合に、エラーのあるコンポーネントを求めるためにも、使用することができる。さらに、エラー報告に基づいて、コンポーネントを効果的に非常駆動させるために利用することもできる。

本発明によれば、適応された適応特性値を規格化することにより、複数の特性値を比較することが可能となり、自動車のコンポーネントのエラーの診断の質と精度を高め、深刻なエラーが発生する前に認識することが可能となる。

以下、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

図１には、燃焼室１０を有する内燃機関が模式的に示されている。燃焼室１０には、空気供給部１１を通して空気が供給され、燃焼室１０内で燃焼される。燃焼により生じた排ガスは、排ガス管１２を通して排出される。なお、空気流や排ガス流を調整するための吸気弁、排気弁および噴射弁などは、簡略化のために図示省略する。内燃機関は、ここでは自動車の一部として示されている。本発明に基づく方法または制御装置は、自動車の他の部分においても実現することができる。燃焼室１０内への空気の流れを制御するために、多数のセンサとコンポーネントが設けられており、それらが制御装置１によって評価され、駆動される。制御装置１により評価され、駆動されるセンサおよびコンポーネントの例として、図１には、周囲圧センサ２、流量センサ３、絞り弁４および吸気管圧センサ５が示されている。これらすべてのコンポーネントは、信号線６を介して制御装置１と接続されている。

周囲圧センサ２によって、自動車の外部の空気圧が測定される。流量センサ３によって、空気供給部１１を貫流する空気量が測定される。絞り弁４によって、空気供給部１１の流れ断面が調節されるので、燃焼室１０内へ流入する空気量をコントロールすることができる。吸気管圧センサ５によって、燃焼室１０の直前の空気供給部１１内の圧力が測定される。

これらすべてのコンポーネント、すなわち周囲圧センサ２、流量センサ３、絞り弁４および吸気管圧センサ５は、自動車またはその部分、ここでは内燃機関、を制御するために用いられる。制御装置１の内部において、内部計算のために特性値、すなわち検出値、操作部材のための制御量、計算の中間ステップを表す値などが使用される。その場合に、コンポーネントの製造ばらつきや駆動が進行する間の変化に基づいて、センサ信号を評価するために、あるいは操作部材を駆動するために、特性値をコンポーネントに適応させるように調整することが必要である。例えば、絞り弁４の位置は、制御装置１により発生される駆動信号に従ってある程度変化することがあり得る。センサの測定に基づいて制御装置１は、絞り弁４が理想的な挙動からどの程度の偏差を有しているかを調査し、絞り弁４の駆動に使用される特性値を調整し（適合（Anpassung）または適応（Adaption））、偏差の効果を補償することができる。適応作業は、特性値の初期値から開始される。特性値の初期値はセンサや操作部材の理想的な状態に相当する。この初期値を基準として、個々のコンポーネントの実際の挙動に対する調整が行われる。例えば、センサ５の測定信号が初期値からある程度の偏差を有することがあり、この偏差が制御装置１内において、適応特性値（adaptierten Kennwert）として考慮される。

このように適応特性値が使用される場合には、特性値が意味のない値や、あり得ない値に調整されないようにするために、制御装置１の適応作業が制限される必要がある。そのため、各適応特性値に応じてしきい値が設けられている。正の方向にも負の方向にも適応させることができる特性値においては、上方および下方のしきい値が設けられている。一方向だけ、例えば正の方向にだけ適応させることができる特性値の場合には、それぞれ１つのしきい値のみが設けられる。適応特性値がしきい値を上回った場合に、この適応特性値には誤りがあると判定されて、それに応じたエラー報告が行われる。例えば、このエラー報告に基づいて、非常駆動のような措置、あるいはさらに詳細なエラー検査を行うことができる。

ある種の特性値においては、しきい値の固定の上限または下限を設けることができる。例えば絞り弁４において、製造ばらつきに起因して角度位置誤差が存在することがあり得る。例えば±２度の角度位置誤差が生じ得るとすると、この誤差変動は、自動車の駆動状態には無関係であり、その誤差に応じて調整される絞り弁位置の適応特性値は、自動車の駆動状態に依存しないしきい値を有している。このような固有のしきい値は、予設定値として制御装置１のメモリに予め格納しておくことができる。これに対して、燃焼室１０の直前の吸気管圧を測定する圧力センサ５に関しては、圧力センサ５に存在する測定誤差は、自動車または内燃機関の駆動状態に依存する。回転数が低い場合には圧力センサ５の測定誤差は小さく、回転数が高く、同時に絞り弁４がほぼ閉鎖されている場合には、非常に高い測定誤差が発生し得る。従って、かかる測定誤差を考慮する適応特性値については、自動車や内燃機関の駆動状態に依存するしきい値と比較する必要がある。

さらに、本実施の形態によれば、上記のようにコンポーネント固有の偏差を補償するために調整ないし適応された適応特性値を規格化ないし平準化ないし標準化して、規格化特性値（normierte Kennwert）あるいは平準化特性値、あるいは標準化特性値を導き出すことが可能となり、この規格化特性値に基づいて個々の特性値を互いに比較することが可能になる。原理的には、１００％の値の規格化特性値が想定されるが、この１００％の規格化特性値は、適応特性値がしきい値に達したことを意味している。上述した例の絞り弁４の場合には、±１００％の規格化特性値は、絞り弁４の±２度の角度誤差の最大許容偏差に相当する。上述した例の圧力センサ５については、規格化特性値について、しきい値と自動車や内燃機関の駆動状態の関係が考慮されなければならない。従って、回転数が低く、かつ絞り弁が大きく開放されている場合の規格化特性値の±１００％は、ほぼ閉鎖された絞り弁と高い回転数の場合よりも、著しく狭い帯域を意味し、その帯域においては吸気圧のための高い値とそれに伴って、圧力センサ５によって測定される信号の高い変動が発生し得る。

一般的に、規格化特性値によって、適応特性値が初期値からしきい値の方向にどの程度まで適応され変化、あるいは偏差しているかを表すことができる。その場合に、規格化特性値は、例えばパーセントで、あるいは０と±１の間の値として表すことができる。規格化特性値は、一の適応特性値から導き出しても良いし、例えば、後述するように、システムの動作の妥当性を示す値として、複数の適応特性値から導き出しても良い。

図２には、複数の規格化特性値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄが−１００％から＋１００％のスケールで模式的に示されている。規格化特性値Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、自動車を制御するために利用される、適応特性値から計算される。例えば、規格化特性値Ａは、燃焼室１０への空気供給の妥当性についての複数の特性値、すなわち圧力センサ２の測定された周囲圧、流量センサ３による流量、絞り弁４の位置、吸気管圧センサ５によって測定された値に鑑みて、これらの値すべてが互いに妥当であるかを表す妥当値（Plausibilitaetswert）を形成する規格化特性値を表している。図２に示すように、規格化特性値Ａは＋９０％の値に達しており、すなわちしきい値に達する直前にある。値ＢとＣは、流量センサ３と絞り弁４の適応特性値に対する規格化特性値を表している。流量センサ３のための規格化特性値Ｂは、−１０％の値を示しており、規格化値として０を有する初期値のすぐ近傍にある。絞り弁位置のための適応特性値Ｃは、＋２０％の値を示しており、同様に、規格化値として０を有する初期値のすぐ近傍にある。これに対して、−８０％の規格化特性値を有する特性値Ｄは顕著である。この規格化特性値Ｄは、吸気管圧力センサ５によって測定された圧力値の適応特性値から導き出される。吸気管圧力センサ５の適応特性値は、内燃機関１の始動前に、周囲圧センサ２によって測定される周囲圧と比較されて、吸気管圧センサ５のゼロ点のための補償値が計算される。

ここに示されている規格化特性値のどれも、±１００％のしきい値を越える値を有していない。それ自体単独で考えると、妥当値、すなわち規格化特性値Ａが＋９０％を有する場合でも、あるいは吸気管圧センサ値、すなわち規格化特性値Ｄが−８０％の値を有する場合でも、問題はないと思われる。しかし、ここに示されるパターン、＋９０％の特性値Ａ、−８０％の特性値Ｄは、圧力センサ５にエラーが発生した典型的な事象を示している可能性があり得る。従って、診断のためには、ある特性値がしきい値を越えた否かを評価するだけではなく、複数の特性値が所定の形式で変化した場合も、評価する必要がある。適応特性値と適応特性値から導き出される規格化特性値のこの種の典型的なパターンは、理論的な思考に基づいて、あるいはまた実際の自動車における実験によっても得ることができる。このように、本実施の形態によれば、制御対象がセンサであろうと操作部材であろうと、所定のコンポーネントの誤動作または故障を、規格化特性値の所定の偏差パターンと関連付けることができる。このような規格化特性値の所定の偏差パターンを考慮することにより、コンポーネントの診断、特に個々のエラーのあるコンポーネントの識別が改良される。

本発明に基づく方法は、例えば、適応特性値の１つがしきい値を越えた場合に、エラーのあるコンポーネントを識別するためにも、利用することができる。例えば、規格化特性値Ａが＋１１０％の値を有する場合に、空気供給部１１を通して調和のとれた空気供給が行われていない可能性があるという判断することができる。しかしこの情報だけに基づいて、流量センサ３、絞り弁位置センサ４、吸気管圧センサ５のような、空気供給部１１と関連する種々のコンポーネントのどれがエラーを有しているのかどうかについて判断することはできない。このような場合には、エラーのあるコンポーネント、３、４、５の識別は、他の値、例えば上述したように規格化特性値Ｂ、Ｃ、Ｄの評価によって行うことができる。

図２に示すように、規格化特性値に基づいて吸気管圧センサ５の誤動作または故障などのエラーが検出された場合に、吸気管圧センサ５のこのエラーを検証するために、制御装置１は他のテストプログラムを実行することができる。例えば、絞り弁４がほぼ開放されている駆動状態において、吸気管圧センサ５の圧力を圧力センサ２により測定された周囲圧と、あるいは回転数と関連付けて流量センサ３により測定された流量と比較することができる。すなわち、絞り弁４が完全に開放されている場合に、周囲圧と空気供給部１１を通る流量との間に直接的な関係が存在することが分かっているので、複数の規格化特性値の偏差に基づいて検出された吸気管圧センサ５のエラーが、実際に存在するか否かを検査することができる。

本発明に基づく方法は、修理工場において、修理の際に実際にエラーのあるコンポーネントを識別するため、あるいはまたルーチンとして点検の枠内で、作動させることもできる。その場合に修理工場の診断テスターにおいて、規格化特性値から、エラーのあるコンポーネントを識別する、特徴的なパターンに関する情報を導き出すことができる。老化の影響を受けるコンポーネントにおいては、このパターンは、コンポーネントの老化状態を識別して、場合によってはコンポーネントが故障する前にすでに交換を可能にするために利用することもできる。

自動車の内燃機関と制御装置を図式的に示している。 複数の規格化された特性値を図表で示している。

符号の説明

１ 制御装置
２ 周囲圧センサ
３ 流量センサ
４ 絞り弁
５ 吸気圧センサ
６ 信号線
１０ 燃焼室
１１ 空気供給部
１２ 排ガス管

Claims (8)

1. 自動車を制御するために用いられる複数の特性値が適応され、適応された適応特性値がそれぞれ少なくとも１つのしきい値と比較され、前記適応特性値が前記しきい値を越えた場合に、エラー報告が行われるように構成された、自動車を診断する方法において、
   前記適応特性値から規格化により規格化特性値（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を形成し、複数の前記規格化特性値（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を用いてエラーの可能性のあるコンポーネント（２、３、４、５）を識別することを特徴とする、自動車診断方法。
2. 前記適応特性値の規格化特性値は、前記特性値の初期値と前記しきい値に基づいて設定されることを特徴とする、請求項１に記載の自動車診断方法。
3. 少なくとも１つの前記しきい値は、予設定された固定値であることを特徴とする、請求項２に記載の自動車診断方法。
4. 少なくとも１つの前記しきい値が、自動車の駆動状態に依存し、前記適応特性値の規格化特性値が自動車の駆動状態に応じて設定されることを特徴とする、請求項２に記載の自動車診断方法。
5. エラーの可能性のあるコンポーネント（２、３、４、５）が認識された場合に、可能なエラーの原因を認識するための付加的なテストプログラムが実行されることを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の方法。
6. 本方法が、修理工場において診断のために行われることを特徴とする、請求項１から５のいずれか１項に記載の自動車診断方法。
7. 本方法が、エラー報告の診断のために行われることを特徴とする、請求項１から６のいずれか１項に記載の自動車診断方法。
8. 複数の特性値を適応させ、適応された適応特性値をそれぞれ少なくとも１つのしきい値と比較し、前記適応特性値が前記しきい値を越えた場合に、エラー報告を行うように構成された、自動車の制御装置（１）において、
   前記制御装置（１）は、前記適応特性値から規格化により規格化特性値（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を形成し、複数の前記規格化特性値（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）を用いてエラーの可能性のあるコンポーネント（２、３、４、５）を識別することを特徴とする、自動車制御装置。

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