JP3588127B2 - 自動車の内燃機関の電子制御方法及び装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、自動車の内燃機関の電子制御方法及び装置、さらに詳細には、少なくも1つの検出装置が内燃機関あるいは自動車の運転パラメータを示す信号を発生し、その信号が内燃機関の制御装置(開ループ制御あるいは閉ループ制御装置)あるいは検出装置の機能が正常か否かをチェックする装置に供給され、前記機能のチェックが少なくとも1つの信号値を処理することにより行なわれる自動車の内燃機関の電子制御方法及び装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
この種の方法ないしこの種の装置がドイツ特許公開公報DE−OS3621937に記載されている。同装置には、自動車の電子制御装置を監視する監視装置が設けられており、内燃機関ないし自動車の運転パラメータ、特に絞り弁、コントロールラック、アクセルペダルなど内燃機関の出力を設定する部材のそれぞれの位置を検出する検出装置が設けられている。検出装置から出力される信号値は、所定の限界値と比較され、それぞれの検出装置の故障が識別されている。
【0003】
このような方法では、それぞれの検出装置を必ずしも確実にチェックできるとは限らない。というのは、例えば信号線と電源電圧との間に寄生抵抗を有する分路が形成されるような故障が生じた場合には、それを検出することはできず、危険な走行状態が生じる惧れがあるからである。
【0004】
また、ドイツ特許公開公報3510173には、自動車の電子アクセルペダル装置が記載されている。同装置では、アクセルペダルに対して設けられた検出装置によりアクセルペダル位置を示す信号が発生され、その信号値にしたがって絞り弁の位置が制御され内燃機関に供給される空気量が調節されている。アクセルペダルと結合された2つのポテンショメータからなる検出装置をチェックするために、第1のポテンショメータの位置信号が第2のポテンショメータの位置信号と論理回路で比較され、検出装置、特に第1のポテンショメータの機能が正しいか否かが検出されている。このような方法では、各検出装置を確実にチェックすることはできない。というのは、両ポテンショメータ間の分路などのような故障あるいはポテンショメータの非線形性を検出することができないからである。
【0005】
また、ドイツ特許公開公報3433585には、自動車の可動部の位置を検出する装置が記載されている。この検出装置は複数の摺動面を有するポテンショメータにより実現されており、検出装置により検出される可動部の位置が所定の領域にある場合の検出装置の分解能を向上させている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、上記の点に鑑みてなされたもので、内燃機関の運転パラメータを検出する検出装置の故障を広範な範囲に渡って監視できる自動車の内燃機関の電子制御方法及び装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するために、本発明では、
自動車の内燃機関を電子的に制御する方法であって、
2つのセンサを有し、各センサがそれぞれ内燃機関あるいは自動車の出力を設定する同一の部材に結合される検出装置を設け、
該検出装置の両センサによりそれぞれ前記出力を設定する同一部材の位置を示す2つの信号が発生され、
前記出力を設定する部材の位置変化に応じて各信号が互いに逆方向に変化するように形成され、
前記各信号が、内燃機関あるいは自動車を制御するための演算処理ユニットに供給され、該演算処理ユニットが前記各信号をそれぞれ処理して検出装置の機能が正常か否かをチェックする構成を採用している。
【0008】
また、本発明では、
自動車の内燃機関を電子的に制御する装置であって、
2つのセンサを有し、各センサがそれぞれ内燃機関あるいは自動車の出力を設定する同一の部材に結合されていて、一方のセンサが前記出力を設定する部材の位置を示す第1の信号を発生し、また他方のセンサが同部材の位置を示す第2の信号を発生する検出装置を設け、
前記検出装置は、前記出力を設定する部材の位置変化に応じて前記第1と第2の信号が互いに逆方向に変化されるように構成されており、
また、前記第1と第2の信号が内燃機関あるいは自動車を制御するための演算処理ユニットに供給され、該演算処理ユニットは前記第1と第2の信号をそれぞれ処理して検出装置の機能が正常か否かをチェックする構成も採用している。
【0009】
【作用】
本発明では、内燃機関あるいは自動車の運転パラメータを検出装置により運転パラメータを示す複数の信号が形成される。これらの信号の値は、運転パラメータが変化した場合、逆方向に変化する。これらの信号値を比較することにより、検出装置の誤機能を広範囲に渡って識別することができる。
【0010】
また、本発明方法によれば、複数のセンサからなる検出装置から発生されるそれぞれの信号が電気的に逆方向特性であることによって、検出装置の非線形性ないし特性曲線のずれとセンサの信号線間の分路を検出することができるという利点が得られる。従って本発明方法によれば、検出装置の安全性を十分に監視することができる。
【0011】
本発明方法によれば、ダブルポテンショメータとして形成された検出装置と組み合わせることによって、出力を設定する部材、例えば絞り弁、コントロールラック及び/あるいは運転者が操作する操作部材、例えば電子アクセルペダル装置のアクセルペダルなどの位置を検出することができるという利点が得られる。
【0012】
他の利点は、ダブルポテンショメータの2つの抵抗面の抵抗値を異ならせることによって得られる。同一の抵抗値を有する抵抗面で電気的に逆方向にすると、スライダ間に分路が形成される故障が発生した場合に、平均的な変位に相当する値が生じる。しかし抵抗値を異なるように選択することによって、このような故障が発生した場合に発生する電圧値としては、小さい方の変位に相当する値が生じる。
【0013】
【実施例】
以下、図面に示す実施例を用いて本発明を詳細に説明する。
【0014】
図1に示すものは、自動車の内燃機関の出力を設定する不図示の部材(出力設定部材)、例えば絞り弁あるいはコントルールラックのような出力アクチュエータの位置あるいは電子アクセルペダル装置のアクセルペダルなどの位置を検出する検出装置10であって、2つのセンサP1とP2が設けられている。センサP1とP2は図1においてはダブルポテンショメータとして示されている。抵抗面12は導線16を介して電源電圧の正の極に接続され、導線18を介して負の極に接続されている。
【0015】
センサP2の抵抗面14は導線20を介して電源電圧の正の極と接続され、導線22を介して負の極と接続されている。それぞれ自動車の出力設定部材と接続された可動のスライダ24、26が2つの抵抗面12、14を摺動する。2つのスライダ24と26は機械的な結合部材28を介して互いに結合されており、それによって両者は出力設定部材に従って互いに平行に同一方向に移動することができる。
【0016】
第1の抵抗面12を摺動するスライダ24は導線30と抵抗値RS1を有する抵抗32とを介して接続点P1Sに導かれ、一方第2の抵抗面14を摺動するスライダ26は導線34と抵抗値RS2を有する抵抗36を介して接続点P2Sに導かれている。接続点P1Sには抵抗値Rを有する抵抗38と導線40が接続されており、この導線40によって接続点P1Sと演算処理ユニット(コンピュータ)44が接続されている。抵抗38の他方の接点は電源電圧の負の極と接続されている。
【0017】
同様にして接続点P2Sには抵抗値Rを有する抵抗46と導線48が接続されており、この導線48によって接続点P2Sと演算処理ユニット44が接続される。ここでは第1のセンサP1における場合とは異なり、抵抗46の他方の端子は2つのセンサが電気的に逆方向性であることによって電源電圧の正の極と接続されている。
【0018】
導線40は第1のセンサの接続点P1Sを演算処理ユニット44の第1の入力部42と接続し、導線48は第2のセンサの接続点P2Sを演算処理ユニット44の第2の入力部50と接続している。図1では演算処理ユニット44の本発明方法に直接関わりのない構成部分は省かれているが、この演算処理ユニットは第1の入力部42に設けられた第1のA/D変換器52と、第2の入力部52に設けられた第2のA/D変換器54と、処理ユニット55と出力段56を有する。出力段56は演算処理ユニット44の出力部57に設けられており、出力部57には導線58が接続されており、この導線58によって演算処理ユニット44が内燃機関の運転パラメータを変化させる装置60と接続される。
【0019】
好ましい実施例においては、装置60は電気的に操作されるサーボモータを有する出力アクチュエータであって、例えば内燃機関に供給される空気流量を制御する絞り弁あるいは内燃機関に供給される燃料の量を変化させるコントロールラックあるいは噴射弁を作動させる装置等である。
【0020】
演算処理ユニット44には図1に示す入出力端子の他に、例えば点火、燃料噴射及び/あるいはアイドリング制御などを行う他の入出力端子が設けられているのは言うまでもない。
【0021】
次に図1に示す機能を説明する。自動車ないし内燃機関の出力設定部材(好ましい実施例においては絞り弁あるいはコントロールラック及び/あるいは電子アクセルペダル装置のアクセルペダルなど)は2つのセンサP1とP2の2つのスライダ24及び26ないし信号線30及び34と堅固に結合されているので、これらの部材の位置の変化によって2つのスライダ24と26の位置も変化する。2つのスライダのこの種の位置変化は、結合部材28によって同一方向に行われる。その場合、絞り弁が完全に開放する位置へ移動することは、図1のスライダ24と26がそれぞれ第1の抵抗面12の正の端子方向と第2の抵抗面14の負の端子方向へ移動することを意味する。
【0022】
その場合、接続点P1SとP2Sはスライダ24、26の位置に応じてそれぞれ抵抗RS1とR並びにRS2とRによって形成される電位となる。この電位は、スライダのそれぞれの位置を示し、従って出力設定部材の位置を示している。その場合、出力設定部材(例えば、絞り弁)が大きく開放する方向へ変化した場合には接続点P1Sの電位は上昇し、一方、接続点P2Sの電位は減少し、従って2つのセンサは電気的に逆方向の特性を示す。センサP1とP2の位置に応じた2つの電圧値は、接続導線40ないし48を介して演算処理ユニット44の入力部42ないし50に入力される。入力部に設けられているA/D変換器によってアナログの電圧信号からデジタルの信号が形成され、処理ユニット55において更に処理が行なわれる。処理ユニットにおいて電圧信号は自動車ないし内燃機関のそれぞれの出力設定部材の位置を示す値に変換され、この位置の値(電子アクセルペダル装置の場合には目標値あるいは実際値に相当する)に従って出力段56を介して装置60の制御が行われる。
【0023】
装置の安全性を向上させるために処理ユニット55において、入力部42ないし50及びA/D変換器52ないし54を介して読み込まれる値を個々にかつ互いにチェックして、検出装置10が正確に機能しているかどうかを検出する。さらに、機能していないことが識別された場合には、それに応じた処理が行われる。
【0024】
検出装置10の機能をチェックする方法及び機能が正常でないことが識別された場合に行なわれる処置が処理ユニット55で行なわれるフローチャートにより図2に図示されている。
【0025】
図2に示すプログラムの開始後に、機能ブロック100において2つのセンサP1とP2の個々の故障を検出する処理が行われる。この個々の故障検出は各センサについて別々に行われ、従ってステップ102において、それぞれのセンサから得られた位置の値が読み込まれ、検出ステップ104で上限値との比較が行われる。ステップ104においてそれぞれのセンサの位置の値が上限値に対応する最大許容値より大きいことが検出された場合には、それぞれのセンサの個々の故障が識別され、それに応じたフラグを設定して、プログラムを続行する。ステップ106で識別される個々の故障はセンサの電源電圧の負の極が正の極へ短絡するか、あるいは接続点P1SまたはP2Sが電源電圧の正の極に短絡するか、あるいはそれぞれのセンサの電源電圧の負の極における接続の断線等によって発生する。この故障を示すフラグをステップ106で設定してもよい。
【0026】
ステップ104において、それぞれの位置の値が上限値より低いことが検出された場合には、ステップ108において位置の値が下限値より小さいかどうかをチェックする。そうでない場合にはステップ110において個々のセンサの機能が正常であるフラグをセットすることによって各故障の検出を終了する。一方、ステップ108においてそれぞれのセンサの位置の値が所定の下限値より小さい場合には、ステップ122において第2の故障を識別し、それに応じたフラグを設定する。この第2の故障は、電源電圧の正の極が負の極に短絡するか、接続点P1SあるいはP2Sが電源電圧の負の極に短絡するか、あるいは正の電源電圧線またはスライダないし接続導線の断線によって発生する。
【0027】
その後、判断ステップ114で個々の故障が判断される。このような故障が存在する場合には、ステップ116において非常走行機能が導入される。なおこの非常走行機能は、開ループ制御装置あるいは閉ループ制御装置あるいはその両方(これらの制御装置は、演算処理ユニットによりあるいは不図示のプロセッサ等により構成される)を停止させるか、あるいは正確に機能している方のセンサからの信号に基づき各制御装置の機能を続行させることによって行うことができる。ステップ116の後でプログラムを終了させ、新たに開始する。
【0028】
ステップ114において個々の故障が存在しないことが検出された場合には、センサが発生した位置の値の差の大きさと所定のしきい値をステップ118において比較することによって、検出装置10全体の機能が正常であるかどうかをチェックする。差の大きさが所定のしきい値より小さい場合には、ステップ120において検出装置の機能が正常であることを確認して、通常走行としての装置の機能を続行する。しかしステップ118によって差が所定のしきい値を越えた場合には、ステップ122において検出装置の故障を示すフラグをセットして、非常走行を導入する。
【0029】
ステップ122において識別される故障は電源電圧極とスライダ接続点との間で分路が形成されたことを示すものであって、分路は短絡とは異なり有限の接触抵抗を有する。ステップ122で採用される非常走行手段は、開ループ制御装置あるいは閉ループ制御装置あるいはその両方を停止させるか、あるいはそれぞれ小さい方の位置の値に基づいて各制御装置の機能を続行するものである。ステップ120ないし122の後でプログラムを終了し、場合によっては新たにスタートさせる。
【0030】
2つのセンサが電気的に逆方向特性であること並びに出力設定部材の位置を示す値の差の大きさを比較することによって、2つのスライダ導線ないし接続線間の分路、例えば接続点P1SからP2Sへの分路を検出することも可能である。この種の故障の検出は、電気的に同方向特性のセンサでは不可能である。ダブルポテンショメータの抵抗面及び抵抗RS1とRS2の抵抗値を異なるように選択することによって、2つの接続点P1SとP2S間に分路が形成される故障が発生した場合に、この種の故障の場合にそれぞれ小さい方の値を発生する値とし、それによって電子的なアクセルペダル装置においては絞り弁ないしコントロールラックを小さい方の開口断面に維持することにより、装置の機能の確実性をさらに向上させる利点が得られる。
【0031】
本発明方法は、多数のセンサを有する検出装置に使用することができ、その場合には少なくとも1つのセンサは他のセンサに対して電気的に逆方向特性を有し、これらのセンサの位置信号は他のセンサの機能が正常であることをチェックするのに使用される。
【0032】
図1に示す検出装置の他の好ましい実施例は、抵抗38と46の抵抗値を異ならせることによって形成される。この方法は、抵抗32と36及び/あるいは抵抗面12と14の設定と組み合わせても、抵抗面12と14の抵抗の選択に関する上述の利点を得ることができる。
【0033】
なお、上記の説明において位置センサの例を用いて本発明方法を説明している。しかし本発明方法は原則的には内燃機関の運転パラメータを検出する他のセンサ装置にも使用することができる。
【0034】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、検出装置に設けられた2つのセンサが、内燃機関あるいは自動車の出力を設定する同一部材に接続され、それにより該出力を設定する同一部材の位置を示す2つの信号が形成され、これらの各信号は、出力を設定する部材の位置が変化したとき、互いに逆方向に変化するので、各信号を処理することにより検出装置の分路を確実に検出することができ、検出装置の故障を広範囲にわたって監視することが可能になる、という優れた作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法を実現するためのブロック回路図である。
【図2】本発明における信号処理を説明するフローチャート図である。
【符号の説明】
12 抵抗面
14 抵抗面
24 スライダ
26 スライダ
32 抵抗
36 抵抗
44 演算処理ユニット
55 処理ユニット
Claims (7)
- 自動車の内燃機関を電子的に制御する方法であって、
2つのセンサを有し、各センサがそれぞれ内燃機関あるいは自動車の出力を設定する同一の部材に結合される検出装置を設け、
該検出装置の両センサによりそれぞれ前記出力を設定する同一部材の位置を示す2つの信号が発生され、
前記出力を設定する部材の位置変化に応じて各信号が互いに逆方向に変化するように形成され、
前記各信号が、内燃機関あるいは自動車を制御するための演算処理ユニットに供給され、該演算処理ユニットが前記各信号をそれぞれ処理して検出装置の機能が正常か否かをチェックすることを特徴とする自動車の内燃機関の電子制御方法。 - 検出装置が、ダブルポテンショメータでありその個々のポテンショメータに設けられた抵抗がそれぞれ異なることを特徴とする請求項1に記載の方法。
- 前記各信号値が許容値であるか否かを個々にチェックして個々の故障を検出し、また各信号の差の大きさを所定の限界値と比較して検出装置の故障を識別し、故障の場合には非常走行を導入することを特徴とする請求項1あるいは2に記載の方法。
- 前記故障の場合、故障のない信号ないし信号値の小さい方の信号に従って演算処理ユニットの機能を続行することを特徴とする請求項3に記載の方法。
- 自動車の内燃機関を電子的に制御する装置であって、
2つのセンサを有し、各センサがそれぞれ内燃機関あるいは自動車の出力を設定する同一の部材に結合されていて、一方のセンサが前記出力を設定する部材の位置を示す第1の信号を発生し、また他方のセンサが同部材の位置を示す第2の信号を発生する検出装置を設け、
前記検出装置は、前記出力を設定する部材の位置変化に応じて前記第1と第2の信号が互いに逆方向に変化されるように構成されており、
また、前記第1と第2の信号が内燃機関あるいは自動車を制御するための演算処理ユニットに供給され、該演算処理ユニットは前記第1と第2の信号をそれぞれ処理して検出装置の機能が正常か否かをチェックすることを特徴とする自動車の内燃機関の電子制御装置。 - 前記検出装置の2つのセンサは、それぞれポテンショメータとして構成され、異なる抵抗値を有することを特徴とする請求項5に記載の装置。
- 検出装置がダブルポテンショメータであって、一方のポテンショメータと他方のポテンショメータの駆動電圧の極性を逆にすることによって信号値が逆方向に変化することを特徴とする請求項5あるいは6に記載の装置。
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