JP5643765B2 - 車輛のエンジンシステムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、車輛のエンジンの動力出力が認証なしに変更されることを阻止する車輛のエンジンシステムの制御方法に関する。本発明は、更に、前記方法で使用するための圧力センサ及び電子式制御ユニットに関する。

車輛の使用者にとって、エンジンの最大出力を増大するため、所有する車輛のエンジン制御システムを変更することは周知である。コモンレールを装着したディーゼルエンジンの特定のエンジン速度での最大出力を増大する一つの方法は、偽減少レール圧力値(false reduced rail pressure value) がエンジンの電子式制御ユニット（ＥＣＵ）に提供されるようにエンジン制御システムを変更する工程を含む。この変更により、ＥＣＵの閉ループ制御戦略で、偽減少レール圧力が要求レール圧力と等しいようにコモンレール内の燃料圧力を上昇する。これにより、コモンレール内の実際の圧力がＥＣＵに報告された圧力、即ち偽減少値よりも大きくなる。所定期間に送出された燃料の量が燃料圧力の関数であるため、運転者の最大要求時の変更により、燃焼チャンバに過剰の燃料を送出し、これによりエンジンのトルクが増大し、及び従ってエンジンの出力が増大する。

エンジンのトルク又はレール圧力がエンジンの設計トルク又はレール圧力を越えて増大するとエンジンの磨耗が増大し、製品の破損につながる。また、これは、車輛、エンジン、燃料噴射システム、又は他の構成要素の製造者に対する保証責任(warranty claims)につながる。従って、本発明の目的は、エンジン出力の認証されていない変更を阻止するための車輛エンジンシステムの改良制御方法を提供することである。

本発明の第１の態様によれば、車輛のエンジンシステムの制御方法であって、エンジンの圧力を検知する工程と、検知圧力を示す信号を生成する工程と、検知圧力を示す情報を含む暗号化データメッセージを生成するように、信号を暗号化する工程と、暗号化データメッセージをエンジン制御手段に伝送する工程と、検知圧力を示す情報を得るように、暗号化データメッセージを解読する工程と、車輛のエンジンシステムを暗号化データメッセージに含まれる情報に応じて制御する工程とを含む、方法が提供される。

方法は、検知圧力を示す情報を含む非暗号化信号を暗号化データメッセージと並行してエンジン制御手段に伝送する工程と、非暗号化信号に含まれる情報を暗号化データメッセージに含まれる情報と比較する工程と、非暗号化信号に含まれる情報が暗号化信号に含まれる情報と実質的に同じである場合、車輛のエンジンシステムを非暗号化信号に基づいて制御する工程とを含んでいてもよい。

方法は、非暗号化信号に含まれる情報を、暗号化信号に含まれる情報と所定の時間間隔で比較する工程を含んでいてもよい。
方法は、非暗号化信号に含まれる情報が、暗号化データメッセージに含まれる情報と実質的に同じでない場合に回復モードに入る工程を含んでいてもよい。

エンジンの圧力を検知する工程は、エンジン内の燃料圧力を検知する工程を含んでいてもよい。エンジン内の燃料圧力を検知する工程は、ディーゼルエンジンのコモンレール内の燃料圧力を検知する工程を含んでいてもよい。

本発明の第２の特徴によれば、圧力センサであって、車輛のエンジン内の圧力を検知し、圧力を示す出力信号を生成するように構成された圧力検知手段と、圧力検知手段から出力信号を受信し、圧力を示す情報を含む暗号化データメッセージを生成するように構成された暗号化手段と、車輛エンジン制御方法で使用するため、暗号化データメッセージを電子式制御ユニットに伝送するように構成された伝送手段とを含む、圧力センサが提供される。

圧力センサは、電子式制御ユニットから暗号化キーを受け取り、信号を暗号化キーに従って暗号化するように構成されていてもよい。
伝送手段は、更に、非暗号化信号を電子式制御ユニットに暗号化データメッセージと並行して伝送するように構成されており、非暗号化信号もまた、圧力を示す情報を含んでいてもよい。

暗号化手段は、圧力センサハウジング内に設けられていてもよい。
本発明の第３の特徴によれば、車輛エンジン用電子式制御ユニットであって、エンジン内の圧力を示す情報を含む暗号化データメッセージを圧力センサから受信するように構成された第１受信手段と、圧力を示す情報を得るため、ため、暗号化データメッセージを解読するように構成された解読手段と、暗号化データメッセージに含まれる情報に従って車輛のエンジンを制御するように構成された制御手段とを含む、電子式制御ユニットが提供される。

電子式制御ユニットは、キーを生成し、暗号化データメッセージを生成する際に圧力センサによって使用されるように、キーを圧力センサに伝送するように構成されていてもよい。

電子式制御ユニットは、更に、エンジンの圧力を示す情報を含む非暗号化信号を圧力センサから受信するように構成された第２受信手段と、非暗号化信号に含まれる情報を暗号化信号に含まれる情報と比較するように構成された比較手段とを含み、制御手段は、非暗号化信号に含まれる情報が暗号化信号に含まれる情報と実質的に同じである場合、非暗号化信号に基づいて車輛エンジンを制御するように構成されている。

比較手段は、非暗号化信号に含まれる情報を暗号化信号に含まれる情報と定期的に比較するように構成されていてもよい。
制御手段は、更に、非暗号化信号に含まれる情報が暗号化信号に含まれる情報と実質的に同じでない場合に回復モードに入るように構成されていてもよい。

本発明を更に容易に理解するため、本発明の好ましい実施例を添付図面を参照して以下に例として説明する。

図１は、暗号化データを車輛エンジンの電子式制御ユニットと交換するように燃料圧力センサが構成された本発明の第１実施例のブロック図である。 図２は、暗号化データを車輛エンジンの電子式制御ユニットと交換し、非暗号化データを電子式制御ユニットに提供するように燃料圧力センサが構成された本発明の第２実施例のブロック図である。

図１を参照すると、この図には、二方向データケーブル１４で燃料圧力センサ１０がＥＣＵ１２に接続された本発明の第１実施例が示してある。二方向データケーブル１４は、圧力センサ１０の第１入力／出力１６とＥＣＵ１２の第１入力／出力１８との間に接続されている。燃料圧力センサ１０は、周知の圧力検知エレメント２０を含む。圧力検知エレメント２０は、この例では、ディーゼルエンジン（図示せず）の燃料噴射システムのコモンレールの燃料の圧力を検知するように形成されている。信号演算処理ユニット２２が燃料圧力センサ１０内に配置されており、圧力検知エレメント２０から出力信号２４を受信し、これを演算処理するように構成されている。暗号化プロセスを使用し、これにより、デジタルデータ暗号化ユニット２６を圧力センサ１０内に形成する。デジタルデータ暗号化ユニット２６は、信号演算処理ユニット２２から演算処理済信号２８を受信し、この信号を暗号化キー（以下、「キー」と呼ぶ）を使用して暗号化するように形成されている。これは、暗号化信号３０を生成し、これを二方向データケーブル１４を介してＥＣＵ１２に提供するために行われる。

ＥＣＵ１２は、圧力センサ１０から暗号化信号３０を受信するように構成されたデジタル信号プロセッサ３４を含む入力／出力領域３２を有する。デジタル信号プロセッサ３４は、更に、ＥＣＵ１２内の暗号化キー生成ツールモジュール３８からキー３６を受け取るように構成されている。デジタル信号プロセッサ３４は、更に、キー３６をＥＣＵ１２内の解読モジュール４０に、及び圧力センサ１０の暗号化ユニット２６に二方向データケーブル１４を介して送出するように形成されている。解読モジュール４０は、キー３６を使用して暗号化信号３０を解読し、解読した信号４２を出力するように形成されている。ＥＣＵ１２内のレール圧力演算処理モジュール４４は、解読モジュール４０から解読した信号４２を受信し、この解読した信号４２からエンジン内の検知された燃料圧力を決定する。レール圧力演算処理モジュール４４は、更に、解読した信号４２から得られた燃料圧力値を使用してコモンレール内の燃料圧力を制御するように形成されている。

例えば車輛又はエンジンの組み立て中、燃料噴射システム（上文中に説明した圧力センサ１０を含む）が最初にＥＣＵ１２と関連させられる時、学習モードを起動化する。学習モードにあるとき、ＥＣＵ１２の暗号化キー生成ツールモジュール３８がキー３６を生成し、これをＥＣＵ１２のメモリーデバイス（図示せず）に記憶する。キー３６を二方向データケーブル１４を介して圧力センサ１０に通信し、圧力センサ１０によってメモリーデバイス（図示せず）に記憶する。記憶されたキー３６は、以下に更に詳細に説明するように暗号化プロセスの一要素として圧力センサ１０の暗号化ユニット２６によって使用される。

エンジンの始動時に、正しく学習した構成要素が存在することを確かめるため、ＥＣＵ１２と圧力センサ１０との間で交換が行われる。交換には、ランダムに生成したデータメッセージをＥＣＵ１２が圧力センサ１０に送出する工程、及び圧力センサ１０が、以前に学習したキー３６を使用して応答データメッセージを生成する工程が含まれる。圧力センサ１０は、応答データメッセージを二方向データケーブル１４を介してＥＣＵ１２に伝達し、ＥＣＵ１２は、以前に記憶したキー３６を使用して応答データメッセージを演算処理する。応答データメッセージがランダムに生成したデータメッセージと合致する場合、ＥＣＵ１２は、キー３６が、学習プロセス中に交換されたキーと対応すること、即ち正しい圧力センサ１０が存在することを検証する。正しい圧力センサ１０が存在することをＥＣＵ１２が検証したとき、システムは、暗号化したレール圧力データの交換を開始する。応答が正しくないことをＥＣＵ１２が確認したとき、回復戦略(recovery strategy) に入る。回復戦略はエンジンの開始を阻止し、又はエンジン速度制御モード等の別の作動モードを起動化する。エンジン速度制御モードでは、エンジン速度は、運転者のペダル位置の関数であるか或いは所定値に固定される。

暗号化プロセスは、データ伝送を確実に行う単一暗号化キープロセス又は以下に説明するプロセス等のデュアルキープロセスのいずれを使用してもよい。
レール圧力データをキー３６（即ち学習キー）及び第２暗号化キーを使用して暗号化する。本明細書中下文において、第２暗号化キーを「期間特定キー(Period Specific Key) と呼ぶ。期間特定キーもまた、ＥＣＵ１２の暗号化キー生成ツール３８によって生成され、圧力センサ１０に提供される。期間特定キーの機能は、エンジンの作動中に暗号化アルゴリズムを変え、かくして、システムが、エンジンの作動中、認証されていない推論(unauthorised inference)をシステム構成要素で検知できるようにすることである。期間特定キーは定期的に更新される。即ち、新たな期間特定キーを生成し、システム較正デバイス（図示せず）で決まる頻度で圧力センサ１０と交換する。例えば、期間特定キーを一回のエンジン作動期間中に固定してもよいし、この期間中に更新を一回又は数回行ってもよい。

圧力センサ１０からＥＣＵ１２に提供されたデータメッセージは、暗号化したレール圧力データを含む。通常の作動中、ＥＣＵ１２の解読ユニット４０が、暗号化データメッセージ３０を解読し、解読したデータメッセージ４２をレール圧力演算処理モジュール４４に提供する。解読したデータメッセージ４２の値を計測したレール圧力として使用する。受信したレール圧力メッセージが正しくないことをシステムが確認した場合には、システムは回復モードに入る。例として、回復モードは、上文中に説明したように、ＥＣＵ１２がエンジン速度制御モードを作動する工程を含む。

次に図２を参照すると、この図には、暗号化したデータに加えて非暗号化データをＥＣＵ１１２に提供するように圧力センサ１１０が構成された本発明の第２実施例が示してある。上文中に説明した第１実施例と共通して、第２実施例の圧力センサ１１０は、ディーゼルエンジンの燃料噴射システムのコモンレール内の燃料の圧力を検知するように形成された周知の圧力検知エレメント１２０を含む。信号演算処理ユニット１２２が燃料圧力センサ１１０内に配置されている。信号演算処理ユニット１２２は、圧力検知エレメント１２０からの出力信号１２４を受信してこれに演算処理を加えるように構成されている。

信号演算処理ユニット１２２の第１出力１２５は、圧力センサ１１０内のデジタルデータ暗号化ユニット１２６の入力１２７に接続されている。デジタルデータ暗号化ユニット１２６は、演算処理した信号１２８を信号演算処理ユニット１２２の第１出力１２５から受信し、この信号を暗号化し、暗号化信号１３０を発生する。暗号化信号１３０は、圧力センサ１１０の第１入力／出力１１６とＥＣＵ１１２の第１入力／出力１１８との間に連結された二方向データ転送可能な第１データケーブル１１４を介してＥＣＵ１１２に提供される。

信号演算処理ユニット１２２は、更に、圧力センサ１１０の第２出力１２９に直接的に接続された第２出力１２７を有する。これによって、デジタルデータ暗号化ユニット１２６を迂回する。圧力センサ１１０からＥＣＵ１１２に非暗号化データ１３５を搬送するため、第２データケーブル１３１が圧力センサ１１０の第２出力１２９をＥＣＵ１１２の第２入力１３３に接続する。非暗号化データ１３５は、アナログデータであってもよいしデジタルデータであってもよく、信号演算処理ユニット１２２及び／又は使用され得る任意の別の信号演算処理エレメントの性質で決まる。

図１を参照して上文中に説明したＥＣＵ１２と共通して、図２のＥＣＵ１１２は、圧力センサ１１０の第１入力／出力１１６から暗号化したデータ信号１３０を受信し、これを演算処理するデジタル信号プロセッサ１３４を含む入力／出力領域１３２を有する。デジタル信号プロセッサ１３４は、更に、ＥＣＵ１１２内の暗号化キー生成ツールモジュール１３８から暗号化キー（「キー」）１３６を受け取るようになっている。デジタル信号プロセッサ１３４は、更に、キー１３６をＥＣＵ１１２内の解読モジュール１４０に、及び圧力センサ１１０の暗号化ユニット１２６に第１データケーブル１１４を介して伝えるように形成されている。解読モジュール１４０は、暗号化信号１３０を、キー１３６を使用して解読するように構成されている。

図２のＥＣＵ１１２は、更に、第１及び第２の入力１４３、１４５を持つセンサ検証モジュール１４１を含む。第１入力１４３は、解読ユニット１４０から、解読されたデータ１４２を受信するように構成されており、これに対し第２入力１４５は、圧力センサ１１０から、暗号化されていないアナログデータ又はデジタルデータを受信するように構成されている。この目的のため、ＥＣＵ１１２の入力／出力領域１３２は、非暗号化データ信号１４７を圧力センサ１１０からＥＣＵ１１２の第２入力１３３を介して受信し、非暗号化データ信号を演算処理し、演算処理した非暗号化データ信号１５１を第２センサ検証モジュール１４１の第２入力１４５に伝達するように構成された、アナログ又はデジタルの信号プロセッサ１４９を含む。

センサ検証モジュール１４１は、圧力センサ１１０からの暗号化したデータ１４２を使用して圧力センサからの非暗号化データを検証するように形成されている。圧力センサ１１０からの暗号化したデータ１４２は、ＥＣＵ１１２の解読ユニット１４０によって解読されており、上述のようにセンサ検証モジュール１４１の第１入力１４３に提供される。非暗号化データの検証とは、演算処理がなされた非暗号化データ信号１５１に含まれる非暗号化データが正しいかどうか、又は当該データを変更するために認証されていない変更が行われたかどうかを確認するプロセスを意味する。

非暗号化データ信号１５１を検証するため、デジタルデータ暗号化ユニット１２６が暗号化信号をＥＣＵ１１２に定期的に通信するか或いは、ＥＣＵ１１２がデータ暗号化ユニット１２６にコマンドを発し、暗号化信号１３０をＥＣＵ１１２に伝送することができる。ＥＣＵ１１２は、次いで、解読されたレール圧力値１４２を非暗号化値１５１と比較する。これらの二つの値が較正可能な許容差の範囲内にある場合には、ＥＣＵ１１２は検証済データモードに入り、圧力センサ１１０からの非暗号化信号が正しく且つ変更がなされていないことを確認する。

検証済レール圧力を含む出力信号１５２がＥＣＵ１１２のレール圧力演算処理モジュール１５４に出力され、これを使用し、要求エンジン出力に従って続くレール圧力を制御する。

二つの値が合致しない場合には、検証済データモードに入らず、システムは回復モードに入る。回復モードには、ＥＣＵ１１２がエンジン速度制御モードを起動化する工程が含まれる。エンジン速度制御モードでは、エンジン速度は運転者のペダルの位置の関数であるか或いは所定値に固定されている。

従って、本発明の第２実施例では、レール圧力を制御するための主な信号は、圧力センサ１１０の第２出力１２９からの非暗号化信号１４７であるが、この信号は、圧力センサの第１出力１１６からの暗号化信号１３０を使用して定期的に検証される。この方法の一つの利点は、暗号化したデータを比較的低い速度で通信できるということである。これは、非暗号化信号１４７を定期的に検証することしか必要とされないためである。このことは、暗号化したデータをコントローラ領域ネットワーク（ＣＡＮ）バス等の共有データバス（図示せず）に通信でき、暗号化したデータ用のデータバスで必要な帯域幅を最小化するということを意味する。

疑義をなくすため、本発明の第２実施例で使用される暗号化プロセス及びキー交換は、本発明の第１実施例に関して上文中に説明したのと同じである。
本発明から逸脱することなく、上文中に説明した例に変更を加えてもよい。例えば、データケーブルを通して通信を行う変わりに、圧力センサ及びＥＣＵを無線で、例えばブルートゥース（登録商標）、赤外線通信、又は他の適当な無線通信プロトコルで通信してもよい。

１０ 燃料圧力センサ
１２ 電子式制御ユニット（ＥＣＵ）
１４ 二方向データケーブル
１６ 圧力センサの第１入力／出力
１８ ＥＣＵの第１入力／出力
２０ 圧力検知エレメント
２２ 信号演算処理ユニット
２４ 出力信号
２６ デジタルデータ暗号化ユニット
２８ 演算処理済信号
３０ 暗号化信号
３２ 入力／出力領域
３４ デジタル信号プロセッサ
３６ キー
３８ キー生成ツールモジュール
４０ 解読モジュール
４２ 解読した信号
４４ レール圧力演算処理モジュール

Claims (15)

1. 車輛のエンジンシステムの制御方法であって、
   前記エンジンの圧力を検知する工程と、
   検知圧力を示す信号（２４、１２４）を生成する工程と、
   前記検知圧力を示す情報を含む暗号化データメッセージ（３０、１３０）を生成するように、前記信号を暗号化する工程と、
   前記暗号化データメッセージをエンジン制御手段（１２、１１２）に伝送する工程と、
   前記検知圧力を示す情報を得るように、前記暗号化データメッセージ（３０、１３０）を解読する工程と、
   前記車輛のエンジンシステムを前記暗号化データメッセージ（３０、１３０）に含まれる情報に応じて制御する工程とを含む、方法。
2. 請求項１に記載の方法において、更に、
   前記検知圧力を示す情報を含む非暗号化信号（１３５）を前記暗号化データメッセージ（１３０）と並行して前記エンジン制御手段（１１２）に伝送する工程と、
   前記非暗号化信号（１３５）に含まれる情報を前記暗号化データメッセージ（１３０）に含まれる情報と比較する工程と、
   前記非暗号化信号に含まれる情報が前記暗号化信号に含まれる情報と実質的に同じである場合、前記車輛のエンジンシステムを前記非暗号化信号に基づいて制御する工程とを含む、方法。
3. 請求項２に記載の方法において、更に、
   前記非暗号化信号（１３０）に含まれる情報を、前記暗号化信号に含まれる情報と所定の時間間隔で比較する工程を含む、方法。
4. 請求項３に記載の方法において、更に、
   前記非暗号化信号に含まれる情報が、前記暗号化データメッセージに含まれる情報と実質的に同じでない場合に回復モードに入る工程を含む、方法。
5. 請求項１乃至４のうちのいずれか一項に記載の方法において、
   前記エンジンの圧力を検知する前記工程は、前記エンジン内の燃料圧力を検知する工程を含む、方法。
6. 請求項５に記載の方法において、
   前記エンジン内の前記燃料圧力を検知する前記工程は、ディーゼルエンジンのコモンレール内の燃料圧力を検知する工程を含む、方法。
7. 圧力センサ（１０、１１０）であって、
   車輛のエンジン内の圧力を検知し、前記圧力を示す出力信号（２４、１２４）を生成するように構成された圧力検知手段（２０、１２０）と、
   前記圧力検知手段から前記出力信号を受信し、前記圧力を示す情報を含む前記暗号化データメッセージ（３０、１３０）を生成するように構成された暗号化手段（２６、１２６）と、
   車輛エンジン制御方法で使用するため、前記暗号化データメッセージを電子式制御ユニット（１２、１１２）に伝送するように構成された伝送手段（１４、１１４）とを含む、圧力センサ。
8. 請求項７に記載の圧力センサにおいて、
   前記圧力センサ（１０、１１０）は、前記電子式制御ユニット（１２、１１２）から暗号化キーを受け取り、前記信号を前記暗号化キーに従って暗号化するように構成されている、圧力センサ。
9. 請求項７又は８に記載の圧力センサにおいて、
   前記伝送手段は、更に、非暗号化信号（１３５）を前記電子式制御ユニット（１１２）に前記暗号化データメッセージ（１３０）と並行して伝送するように構成されており、前記非暗号化信号もまた、前記圧力を示す情報を含む、圧力センサ。
10. 請求項７、８、又は９に記載の圧力センサにおいて、
    前記暗号化手段（２６、１２６）は、圧力センサハウジング内に設けられている、圧力センサ。
11. 車輛エンジン用電子式制御ユニット（１２、１１２）であって、
    前記エンジン内の圧力を示す情報を含む暗号化データメッセージ（３０、１３０）を圧力センサ（１０、１１０）から受信するように構成された第１受信手段（１８、１１８）と、
    前記圧力を示す前記情報を得るため、前記暗号化データメッセージを解読するように構成された解読手段（４０、１４０）と、
    前記暗号化データメッセージに含まれる情報に従って車輛のエンジンを制御するように構成された制御手段とを含む、電子式制御ユニット。
12. 請求項１１に記載の電子式制御ユニットにおいて、
    前記電子式制御ユニット（１２、１１２）は、キーを生成し、前記暗号化データメッセージを生成する際に前記圧力センサによって使用されるように、前記キーを前記圧力センサに伝送するように構成されている、電子式制御ユニット。
13. 請求項１１又は１２に記載の電子式制御ユニットにおいて、更に、
    前記エンジンの前記圧力を示す情報を含む非暗号化信号（１３５）を前記圧力センサ（１１０）から受信するように構成された第２受信手段（１３３）と、
    前記非暗号化信号に含まれる情報を前記暗号化信号に含まれる情報と比較するように構成された比較手段（１４１）とを含み、
    前記制御手段は、前記非暗号化信号に含まれる情報が前記暗号化信号に含まれる情報と実質的に同じである場合、前記非暗号化信号に基づいて前記車輛エンジンを制御するように構成されている、電子式制御ユニット。
14. 請求項１３に記載の電子式制御ユニットにおいて、
    前記比較手段（１４１）は、前記非暗号化信号に含まれる情報を前記暗号化信号に含まれる情報と定期的に比較するように構成されている、電子式制御ユニット。
15. 請求項１３又は１４に記載の電子式制御ユニットにおいて、
    前記制御手段は、更に、前記非暗号化信号（１３５）に含まれる情報が前記暗号化信号（１３０）に含まれる情報と実質的に同じでない場合に回復モードに入るように構成されている、電子式制御ユニット。

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