JP3024460B2 - エンジンのスロットル制御装置 - Google Patents
エンジンのスロットル制御装置Info
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- JP3024460B2 JP3024460B2 JP5265221A JP26522193A JP3024460B2 JP 3024460 B2 JP3024460 B2 JP 3024460B2 JP 5265221 A JP5265221 A JP 5265221A JP 26522193 A JP26522193 A JP 26522193A JP 3024460 B2 JP3024460 B2 JP 3024460B2
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Landscapes
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのスロットル
制御装置に関し、特に電子式スロットルアクチュエータ
を備えるものにおける異常時のフェールセーフ技術に関
する。
制御装置に関し、特に電子式スロットルアクチュエータ
を備えるものにおける異常時のフェールセーフ技術に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来の電子式スロットルアクチュエータ
を備えたフェールセーフ機能を有するスロットル制御装
置としては、例えば特開昭63−138132号公報に
示されるものが挙げられる。これは、ドライバーのアク
セルペダル操作から電気的に検出されたアクセル操作量
に基づいて目標スロットル開度を設定すると共に、スロ
ットルセンサでスロットルバルブの実際の開度を検出
し、目標スロットル開度に実際のスロットル開度を一致
させるようアクチュエータを駆動制御するようにした電
子式スロットル制御装置において、スロットルバルブの
実際の開度とアクセル操作量に基づいて設定された目標
スロットル開度との偏差の所定期間内の積分値が判定値
より大きい場合に、スロットルバルブの駆動系に故障が
発生していると判断して、アクチュエータの制御を停止
したり、燃料カットを実行するようにしている。
を備えたフェールセーフ機能を有するスロットル制御装
置としては、例えば特開昭63−138132号公報に
示されるものが挙げられる。これは、ドライバーのアク
セルペダル操作から電気的に検出されたアクセル操作量
に基づいて目標スロットル開度を設定すると共に、スロ
ットルセンサでスロットルバルブの実際の開度を検出
し、目標スロットル開度に実際のスロットル開度を一致
させるようアクチュエータを駆動制御するようにした電
子式スロットル制御装置において、スロットルバルブの
実際の開度とアクセル操作量に基づいて設定された目標
スロットル開度との偏差の所定期間内の積分値が判定値
より大きい場合に、スロットルバルブの駆動系に故障が
発生していると判断して、アクチュエータの制御を停止
したり、燃料カットを実行するようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来例の場合には、スロットル開度とその目標値の偏差及
びその積分値のみに着目しているが、実際の車両挙動や
操縦性やドライバー感覚に必ずしも直結する物理量では
ない。実際の車両挙動や操縦性やドライバー感覚に直接
影響する物理量は、駆動輪に実際に加わる駆動トルクで
ある。そして、スロットル開度の変化が駆動輪の駆動ト
ルクの変化として表れるまでには、エンジンやトルクコ
ンバータやトランスミッション等の非線形な伝達要素が
介在しており時間的なズレが存在する。
来例の場合には、スロットル開度とその目標値の偏差及
びその積分値のみに着目しているが、実際の車両挙動や
操縦性やドライバー感覚に必ずしも直結する物理量では
ない。実際の車両挙動や操縦性やドライバー感覚に直接
影響する物理量は、駆動輪に実際に加わる駆動トルクで
ある。そして、スロットル開度の変化が駆動輪の駆動ト
ルクの変化として表れるまでには、エンジンやトルクコ
ンバータやトランスミッション等の非線形な伝達要素が
介在しており時間的なズレが存在する。
【0004】従って、従来例のようにスロットル開度を
用いて故障検出する構成では、もし仮に故障が発生し
て、スロットル開度が発散若しくは保持されて、ドライ
バーの意志に反した加速が発生したとしても、異常判定
がなされた時点とドライバーが異常と感じる時点とのタ
イミングにズレを生じることなく異常判定できる保証が
ない。また、従来例の場合には、アクチュエータの経時
劣化等により単にその応答特性が悪化しただけの場合に
も、誤って異常判定してしまうことがあり得る。
用いて故障検出する構成では、もし仮に故障が発生し
て、スロットル開度が発散若しくは保持されて、ドライ
バーの意志に反した加速が発生したとしても、異常判定
がなされた時点とドライバーが異常と感じる時点とのタ
イミングにズレを生じることなく異常判定できる保証が
ない。また、従来例の場合には、アクチュエータの経時
劣化等により単にその応答特性が悪化しただけの場合に
も、誤って異常判定してしまうことがあり得る。
【0005】更には、この従来例では、故障検出を行う
ために“目標スロットル開度”を用いているが、この
“目標スロットル開度”は、スロットル制御にも使用さ
れ、スロットル制御に用いられるコントローラ内部で演
算又は発生される値である。従って、スロットル制御部
分と故障検出部分とを電気的に完全に分離することが不
可能であり、スロットル制御部分が故障した際には、ス
ロットル駆動系の異常判定も不可能になるという問題が
ある。
ために“目標スロットル開度”を用いているが、この
“目標スロットル開度”は、スロットル制御にも使用さ
れ、スロットル制御に用いられるコントローラ内部で演
算又は発生される値である。従って、スロットル制御部
分と故障検出部分とを電気的に完全に分離することが不
可能であり、スロットル制御部分が故障した際には、ス
ロットル駆動系の異常判定も不可能になるという問題が
ある。
【0006】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、ドライバーが異常と感じるタイミングに略一致して
異常判定が行われフェールセーフ動作が実行されるよう
にすることを目的とする。
み、ドライバーが異常と感じるタイミングに略一致して
異常判定が行われフェールセーフ動作が実行されるよう
にすることを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】このため、本発明は、図
1に示すように、ドライバーによるアクセル操作量を検
出するアクセル操作量検出手段と、スロットルバルブを
駆動するスロットルアクチュエータと、スロットルバル
ブの実際の開度を検出するスロットル開度検出手段と、
検出されたアクセル操作量に基づいて目標スロットル開
度を設定し、該目標スロットル開度に検出された実際の
スロットル開度を一致させるように前記スロットルアク
チュエータを駆動制御する制御手段とを備えて構成され
たエンジンのスロットル制御装置において、車両の速度
を検出する車速検出手段と、車両の駆動輪に実際に加わ
る実駆動トルクを検出する実駆動トルク検出手段と、検
出されたアクセル操作量と車速から最大許容駆動トルク
を算出する最大許容駆動トルク算出手段と、検出された
実駆動トルクと算出された最大許容駆動トルクとを比較
して実駆動トルクが最大許容トルク以上の時に異常判定
を行う異常判定手段と、異常判定された時にフェールセ
ーフ動作を実行するフェールセーフ実行手段とを備えて
構成した。
1に示すように、ドライバーによるアクセル操作量を検
出するアクセル操作量検出手段と、スロットルバルブを
駆動するスロットルアクチュエータと、スロットルバル
ブの実際の開度を検出するスロットル開度検出手段と、
検出されたアクセル操作量に基づいて目標スロットル開
度を設定し、該目標スロットル開度に検出された実際の
スロットル開度を一致させるように前記スロットルアク
チュエータを駆動制御する制御手段とを備えて構成され
たエンジンのスロットル制御装置において、車両の速度
を検出する車速検出手段と、車両の駆動輪に実際に加わ
る実駆動トルクを検出する実駆動トルク検出手段と、検
出されたアクセル操作量と車速から最大許容駆動トルク
を算出する最大許容駆動トルク算出手段と、検出された
実駆動トルクと算出された最大許容駆動トルクとを比較
して実駆動トルクが最大許容トルク以上の時に異常判定
を行う異常判定手段と、異常判定された時にフェールセ
ーフ動作を実行するフェールセーフ実行手段とを備えて
構成した。
【0008】また、前記フェールセーフ実行手段を、異
常判定された時点でスロットル制御を停止し、その後所
定時間経過しても異常判定が継続している時には燃料噴
射を停止する構成とした。
常判定された時点でスロットル制御を停止し、その後所
定時間経過しても異常判定が継続している時には燃料噴
射を停止する構成とした。
【0009】
【作用】かかる構成においては、実際の車両挙動や操縦
性やドライバー感覚に直接影響する駆動トルクを用いて
異常判定し、異常時にスロットル制御の停止や燃料噴射
の停止等のフェールセーフ動作を実行するので、ドライ
バーのフィーリングとマッチさせることが可能となる。
また、駆動トルク自体はスロットル制御に関係ないの
で、スロットル制御システムとフェールセーフシステム
を完全に分離構成することが可能であり、スロットル制
御システムの故障を確実に検出することが可能となる。
性やドライバー感覚に直接影響する駆動トルクを用いて
異常判定し、異常時にスロットル制御の停止や燃料噴射
の停止等のフェールセーフ動作を実行するので、ドライ
バーのフィーリングとマッチさせることが可能となる。
また、駆動トルク自体はスロットル制御に関係ないの
で、スロットル制御システムとフェールセーフシステム
を完全に分離構成することが可能であり、スロットル制
御システムの故障を確実に検出することが可能となる。
【0010】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図2〜図6に基づ
いて説明する。本実施例は、電子制御式のスロットルア
クチュエータを用いて、アクセル開度に応じてスロット
ル開度を制御する駆動力特性可変制御(アクセルバイワ
イヤ制御)を行う際に、ドライバーの運転フィーリング
にマッチングした異常検出を行うようにして運転時のド
ライバーの違和感を解消すると共に、異常発生時の安全
性を確保するようにしたシステムである。
いて説明する。本実施例は、電子制御式のスロットルア
クチュエータを用いて、アクセル開度に応じてスロット
ル開度を制御する駆動力特性可変制御(アクセルバイワ
イヤ制御)を行う際に、ドライバーの運転フィーリング
にマッチングした異常検出を行うようにして運転時のド
ライバーの違和感を解消すると共に、異常発生時の安全
性を確保するようにしたシステムである。
【0011】図2に電子式スロットルアクチュエータの
構造を示す。スロットルバルブ1には、そのバルブシャ
フト2に、スロットルバルブ1を閉方向に付勢するスロ
ットルバルブ用リターンスプリング3を作用させてあ
る。スロットルバルブ1のバルブシャフト2の一端部に
は、アクセルペダル4(図3参照)にワイヤ5を介して
連結したアクセルドラム6を回転自在に支承させてあ
る。アクセルドラム6にはこれを閉方向に付勢するアク
セルドラム用リターンスプリング7を作用させてある。
構造を示す。スロットルバルブ1には、そのバルブシャ
フト2に、スロットルバルブ1を閉方向に付勢するスロ
ットルバルブ用リターンスプリング3を作用させてあ
る。スロットルバルブ1のバルブシャフト2の一端部に
は、アクセルペダル4(図3参照)にワイヤ5を介して
連結したアクセルドラム6を回転自在に支承させてあ
る。アクセルドラム6にはこれを閉方向に付勢するアク
セルドラム用リターンスプリング7を作用させてある。
【0012】そして、アクセルドラム6とバルブシャフ
ト2との間にノーマルクローズタイプの第1の電磁クラ
ッチ8を介装してある。第1の電磁クラッチ8は、アク
セルドラム6に取付けたクラッチ本体8aと、バルブシ
ャフト2と一体に回動し軸方向にスライド可能なクラッ
チプレート8bとを備える。第1の電磁クラッチ8で
は、クラッチプレート8bがクラッチ本体8aとの連結
方向にスプリング8cで常時付勢されていて、コイル8
dへの非通電時に連結状態、通電時に開放状態となる。
ト2との間にノーマルクローズタイプの第1の電磁クラ
ッチ8を介装してある。第1の電磁クラッチ8は、アク
セルドラム6に取付けたクラッチ本体8aと、バルブシ
ャフト2と一体に回動し軸方向にスライド可能なクラッ
チプレート8bとを備える。第1の電磁クラッチ8で
は、クラッチプレート8bがクラッチ本体8aとの連結
方向にスプリング8cで常時付勢されていて、コイル8
dへの非通電時に連結状態、通電時に開放状態となる。
【0013】また、スロットルバルブ1のバルブシャフ
ト2の他端部には、DCモータ9により減速ギヤ10を介
して駆動されるモータドラム11を回転自在に支承させて
ある。そして、モータドラム11とバルブシャフト2との
間にノーマルオープンタイプの第2の電磁クラッチ12を
介装してある。
ト2の他端部には、DCモータ9により減速ギヤ10を介
して駆動されるモータドラム11を回転自在に支承させて
ある。そして、モータドラム11とバルブシャフト2との
間にノーマルオープンタイプの第2の電磁クラッチ12を
介装してある。
【0014】第2の電磁クラッチ12は、モータドラム11
に取付けたクラッチ本体12aと、バルブシャフト2と一
体に回動し軸方向にスライド可能なクラッチプレート12
bとを備える。この第2の電磁クラッチ12では、クラッ
チプレート12bがクラッチ本体12aとの開放方向にスプ
リング12cで常時付勢されていて、コイル12dへの非通
電時に開放状態、通電時に連結状態となる。
に取付けたクラッチ本体12aと、バルブシャフト2と一
体に回動し軸方向にスライド可能なクラッチプレート12
bとを備える。この第2の電磁クラッチ12では、クラッ
チプレート12bがクラッチ本体12aとの開放方向にスプ
リング12cで常時付勢されていて、コイル12dへの非通
電時に開放状態、通電時に連結状態となる。
【0015】また、アクセルドラム6の回転角を計測す
るポテンショメータ式のアクセルセンサ21を所定位置に
配置してある。尚、アクセルセンサについては、アクセ
ルペダル4の踏み角を計測するアクセルセンサ22(図3
参照)を配置して、二重系としてある。さらに、スロッ
トルバルブ1の回転角を計測するスロットル開度検出手
段であるポテンショメータ式のスロットルセンサ23を所
定位置に配置してある。
るポテンショメータ式のアクセルセンサ21を所定位置に
配置してある。尚、アクセルセンサについては、アクセ
ルペダル4の踏み角を計測するアクセルセンサ22(図3
参照)を配置して、二重系としてある。さらに、スロッ
トルバルブ1の回転角を計測するスロットル開度検出手
段であるポテンショメータ式のスロットルセンサ23を所
定位置に配置してある。
【0016】図3にシステム構成を示す。上記の電子式
スロットルアクチュエータ(DCモータ9、第1及び第
2の電磁クラッチ8,12)は、スロットルコントロール
モジュール(TCM)30により駆動され、このスロット
ルコントロールモジュール30には、下記のアクセルセン
サ22とスロットルセンサ23からの信号が入力されてい
る。
スロットルアクチュエータ(DCモータ9、第1及び第
2の電磁クラッチ8,12)は、スロットルコントロール
モジュール(TCM)30により駆動され、このスロット
ルコントロールモジュール30には、下記のアクセルセン
サ22とスロットルセンサ23からの信号が入力されてい
る。
【0017】アクセルセンサ22は、アクセルペダル4の
操作量(Acc2 )をポテンショメータの出力電圧によっ
て検出する。スロットルセンサ23は、スロットル開度T
voをポテンショメータの出力電圧によって検出する。ま
た、スロットルアクチュエータを駆動する制御手段であ
るスロットルコントロールモジュール(TCM)30は、
下記の31〜33のブロックから構成される。
操作量(Acc2 )をポテンショメータの出力電圧によっ
て検出する。スロットルセンサ23は、スロットル開度T
voをポテンショメータの出力電圧によって検出する。ま
た、スロットルアクチュエータを駆動する制御手段であ
るスロットルコントロールモジュール(TCM)30は、
下記の31〜33のブロックから構成される。
【0018】31はワンチップマイコンであり、CPU、
ROM、RAM、A/D変換器、各種タイマー、デジタ
ルポート等を内蔵している。このマイコン31は、システ
ム正常時には、第1及び第2の電磁クラッチ8,12への
通電を指示するCLUTCH信号を出力し、さらに、ア
クセルセンサ22の信号に基づいて目標スロットル開度T
vor を演算し、実スロットル開度Tvoがこの目標スロッ
トル開度Tvor に一致するように、DCモータ9の正逆
回転方向を指示するDIR信号、DCモータ9の駆動電
流を指示するDUTY信号を出力する。
ROM、RAM、A/D変換器、各種タイマー、デジタ
ルポート等を内蔵している。このマイコン31は、システ
ム正常時には、第1及び第2の電磁クラッチ8,12への
通電を指示するCLUTCH信号を出力し、さらに、ア
クセルセンサ22の信号に基づいて目標スロットル開度T
vor を演算し、実スロットル開度Tvoがこの目標スロッ
トル開度Tvor に一致するように、DCモータ9の正逆
回転方向を指示するDIR信号、DCモータ9の駆動電
流を指示するDUTY信号を出力する。
【0019】32はHブリッジDCモータ駆動回路であ
り、マイコン31からのモータ制御信号(DIR,DUT
Y)に基づいて、DCモータ駆動用Hブリッジ回路の対
角位置にあるどちらか一組のパワートランジスタのみが
オン状態となるようにして、モータ駆動電流及び電流方
向を制御する。33はクラッチ駆動回路であり、マイコン
31からのクラッチ制御信号(CLUTCH信号)に基づ
いて、パワートランジスタをオン・オフする。このパワ
ートランジスタと、第1の電磁クラッチ8と、第2の電
磁クラッチ12とは、直列に接続されている。すなわち、
第1及び第2の電磁クラッチ8,12を電気的に直列に結
線して単一の駆動回路34で駆動するように構成してあ
る。
り、マイコン31からのモータ制御信号(DIR,DUT
Y)に基づいて、DCモータ駆動用Hブリッジ回路の対
角位置にあるどちらか一組のパワートランジスタのみが
オン状態となるようにして、モータ駆動電流及び電流方
向を制御する。33はクラッチ駆動回路であり、マイコン
31からのクラッチ制御信号(CLUTCH信号)に基づ
いて、パワートランジスタをオン・オフする。このパワ
ートランジスタと、第1の電磁クラッチ8と、第2の電
磁クラッチ12とは、直列に接続されている。すなわち、
第1及び第2の電磁クラッチ8,12を電気的に直列に結
線して単一の駆動回路34で駆動するように構成してあ
る。
【0020】エンジンコントロールモジュール40は、ス
ロットル制御システムのフェールセーフ機能を備えたも
ので、各種センサ等から入力する信号に基づいて、燃料
噴射制御や点火制御を含むエンジンの各種制御を行うと
共に、スロットル制御システムの異常時にスロットル制
御の停止、又は、スロットル停止と燃料の噴射停止等の
フェールセーフ動作を実行する。エンジンコントロール
モジュール40に入力する信号としては下記の21,24〜28
のセンサ等から信号が入力されている。
ロットル制御システムのフェールセーフ機能を備えたも
ので、各種センサ等から入力する信号に基づいて、燃料
噴射制御や点火制御を含むエンジンの各種制御を行うと
共に、スロットル制御システムの異常時にスロットル制
御の停止、又は、スロットル停止と燃料の噴射停止等の
フェールセーフ動作を実行する。エンジンコントロール
モジュール40に入力する信号としては下記の21,24〜28
のセンサ等から信号が入力されている。
【0021】21はアクセル操作量検出手段に相当するア
クセルセンサであり、アクセルペダル4とワイヤ5で接
続され連動するアクセルドラム6の回動に対応するアク
セル操作量(Acc1 )をポテンショメータの出力電圧に
よって検出する。24は車速検出手段である車速センサで
あり、トランスミッション出力軸に設けられた電磁ピッ
クアップ等により車速Vspに比例した周波数のパルス信
号を出力する。
クセルセンサであり、アクセルペダル4とワイヤ5で接
続され連動するアクセルドラム6の回動に対応するアク
セル操作量(Acc1 )をポテンショメータの出力電圧に
よって検出する。24は車速検出手段である車速センサで
あり、トランスミッション出力軸に設けられた電磁ピッ
クアップ等により車速Vspに比例した周波数のパルス信
号を出力する。
【0022】25は電磁ピックアップ等によりエンジンの
クランク軸の回転速度に比例した周波数のパルス信号を
出力するクランク角センサであり、このクランク角セン
サ25からの信号に基づいてエンジン回転数Neを算出す
る。26はエアフローセンサで、エンジンに吸入される吸
入空気流量Qaを計測する。
クランク軸の回転速度に比例した周波数のパルス信号を
出力するクランク角センサであり、このクランク角セン
サ25からの信号に基づいてエンジン回転数Neを算出す
る。26はエアフローセンサで、エンジンに吸入される吸
入空気流量Qaを計測する。
【0023】27は水温センサで、エンジン冷却水の温度
を計測する。28はオートマチックトランスミッションの
変速を制御するATコントローラで、現在の変速ギヤ位
置を示す信号が出力される。前記、エンジンコントロー
ルモジュール40は、主に下記の41〜43のブロックから構
成される。
を計測する。28はオートマチックトランスミッションの
変速を制御するATコントローラで、現在の変速ギヤ位
置を示す信号が出力される。前記、エンジンコントロー
ルモジュール40は、主に下記の41〜43のブロックから構
成される。
【0024】41はワンチップマイコンであり、CPU、
ROM、RAM、A/D変換器、各種タイマー、デジタ
ルポート等を内蔵している。このマイコン41は、クラン
ク角センサ24、エアフローセンサ26からの信号に基づい
て基本燃料噴射量を演算し、水温センサ27等からの信号
等に基づいて基本燃料噴射量の補正演算を行い実際に噴
射する燃料噴射量に相当するパルス幅のパルス信号を出
力する。また、後述する図5のフローチャートで示すよ
うに、アクセルセンサ21、車速センサ24からの信号に基
づいて演算される最大許容駆動トルクTmax と各種状態
量とAT状態量から推定演算される実駆動トルクToと
を比較して、後者が前者以上の場合にはスロットル制御
系の異常(故障)と判断して第1及び第2の電磁クラッ
ク8,12及びDCモータ9の駆動電源の遮断指令を出力
し、所定時間経過しても駆動トルクの低下が見られない
場合には燃料噴射パルスの出力を停止する。
ROM、RAM、A/D変換器、各種タイマー、デジタ
ルポート等を内蔵している。このマイコン41は、クラン
ク角センサ24、エアフローセンサ26からの信号に基づい
て基本燃料噴射量を演算し、水温センサ27等からの信号
等に基づいて基本燃料噴射量の補正演算を行い実際に噴
射する燃料噴射量に相当するパルス幅のパルス信号を出
力する。また、後述する図5のフローチャートで示すよ
うに、アクセルセンサ21、車速センサ24からの信号に基
づいて演算される最大許容駆動トルクTmax と各種状態
量とAT状態量から推定演算される実駆動トルクToと
を比較して、後者が前者以上の場合にはスロットル制御
系の異常(故障)と判断して第1及び第2の電磁クラッ
ク8,12及びDCモータ9の駆動電源の遮断指令を出力
し、所定時間経過しても駆動トルクの低下が見られない
場合には燃料噴射パルスの出力を停止する。
【0025】42はインジェクター駆動回路であり、エン
ジンの吸入ポートに設けられ燃料を噴射するインジェク
ター29を、マイコン41からの燃料噴射パルス信号に基づ
いて駆動制御する。43はフェールセーフ用電源遮断回路
であり、スロットル制御システムの異常時にマイコン41
からの遮断指令信号に基づいてスロットルコントロール
モジュール30のHブリッジDCモータ駆動回路32及びク
ラッチ駆動回路33のパワートランジスタをオフして、D
Cモータ9及び第1及び第2の電磁クラッチ8,12への
通電の遮断させる。
ジンの吸入ポートに設けられ燃料を噴射するインジェク
ター29を、マイコン41からの燃料噴射パルス信号に基づ
いて駆動制御する。43はフェールセーフ用電源遮断回路
であり、スロットル制御システムの異常時にマイコン41
からの遮断指令信号に基づいてスロットルコントロール
モジュール30のHブリッジDCモータ駆動回路32及びク
ラッチ駆動回路33のパワートランジスタをオフして、D
Cモータ9及び第1及び第2の電磁クラッチ8,12への
通電の遮断させる。
【0026】従って、エンジンコントロールモジュール
40が、実駆動トルク検出手段、最大許容駆動トルク算出
手段、異常検出手段及びフェールセーフ実行手段の機能
を有する。図4及び図5はスロットルコントロールモジ
ュール(TCM)30のマイコン31の行う制御動作及びエ
ンジンコントロールモジュール40のマイコン41の行うフ
ェールセーフ制御動作を示し、図4が通常のスロットル
制御ルーチンであり、図5が異常検出と異常検出時のフ
ェールセーフ処理ルーチンで、それぞれ一定の周期(例
えば1ms)ごとに実行される。
40が、実駆動トルク検出手段、最大許容駆動トルク算出
手段、異常検出手段及びフェールセーフ実行手段の機能
を有する。図4及び図5はスロットルコントロールモジ
ュール(TCM)30のマイコン31の行う制御動作及びエ
ンジンコントロールモジュール40のマイコン41の行うフ
ェールセーフ制御動作を示し、図4が通常のスロットル
制御ルーチンであり、図5が異常検出と異常検出時のフ
ェールセーフ処理ルーチンで、それぞれ一定の周期(例
えば1ms)ごとに実行される。
【0027】まず、P1とP2では、アクセル操作量A
cc2 とスロットル開度Tvoを各センサからの読み込み値
に基づいて計測演算する。P3では、スロットル全閉位
置学習が終了したか否かの判定を行う。これは、スロッ
トル全閉位置学習終了フラグの値に基づいて行い、フラ
グ値が1の時は終了と判断(YES)して後述するP7
に進み、フラグ値が0の時は未終了と判断(NO)して
P4に進む。
cc2 とスロットル開度Tvoを各センサからの読み込み値
に基づいて計測演算する。P3では、スロットル全閉位
置学習が終了したか否かの判定を行う。これは、スロッ
トル全閉位置学習終了フラグの値に基づいて行い、フラ
グ値が1の時は終了と判断(YES)して後述するP7
に進み、フラグ値が0の時は未終了と判断(NO)して
P4に進む。
【0028】P4では、P2で計測されたスロットル開
度Tvoと予め設定した所定値aとを比較し、Tvo≦aの
場合には、ドライバーがアクセルペダル4を踏んでいな
いと判断してP5に進む。そうでない場合にはスロット
ル制御を停止すべくP6に進む。スロットル5では、ス
ロットル全閉位置学習制御を実行する。即ち、今回のス
ロットルセンサ出力を1周期前に計測されて記憶された
スロットルセンサ出力と比較し、同じ値の場合にはタイ
マーをインクリメントし、そうでない場合はクリアす
る。そして、このタイマー値が200ms を越えたらその時
のスロットルセンサ出力値を全閉位置であると判断して
記憶し、更に、スロットル全閉位置学習終了フラグを1
にセットし、P6に進む。
度Tvoと予め設定した所定値aとを比較し、Tvo≦aの
場合には、ドライバーがアクセルペダル4を踏んでいな
いと判断してP5に進む。そうでない場合にはスロット
ル制御を停止すべくP6に進む。スロットル5では、ス
ロットル全閉位置学習制御を実行する。即ち、今回のス
ロットルセンサ出力を1周期前に計測されて記憶された
スロットルセンサ出力と比較し、同じ値の場合にはタイ
マーをインクリメントし、そうでない場合はクリアす
る。そして、このタイマー値が200ms を越えたらその時
のスロットルセンサ出力値を全閉位置であると判断して
記憶し、更に、スロットル全閉位置学習終了フラグを1
にセットし、P6に進む。
【0029】P6では、DCモータ9の回転方向及び駆
動電流をそれぞれ指示するDIR,DUTYの値を零に
初期化する。スロットル全閉位置学習制御が終了してP
3の判定がYESとなってP7に進んだ時は、P7で、
アクセルバイワイヤ制御の演算を行う。即ち、エンジン
や車両の特性を考慮して予め定めたアクセル開度−スロ
ットル開度対応マップに基づいて、実際のアクセル開度
Acc2 から目標スロットル開度Tvor を演算する。
動電流をそれぞれ指示するDIR,DUTYの値を零に
初期化する。スロットル全閉位置学習制御が終了してP
3の判定がYESとなってP7に進んだ時は、P7で、
アクセルバイワイヤ制御の演算を行う。即ち、エンジン
や車両の特性を考慮して予め定めたアクセル開度−スロ
ットル開度対応マップに基づいて、実際のアクセル開度
Acc2 から目標スロットル開度Tvor を演算する。
【0030】P8では、PID制御等の公知の制御手法
を用いて、現在のスロットル開度Tvoと目標スロットル
開度Tvor とのスロットル開度偏差(Tvor −Tvo)に
基づいて、モータ回転方向を指示するDIR信号及びモ
ータ駆動電流を指示するDUTY信号を演算する(スロ
ットルサーボ制御演算)。そして、P9で、マイコン31
の所定のI/Oレジスタに前記のDIR,DUTY及び
第1及び第2の電磁クラッチ8,12の制御信号であるC
LUTCHを書込み、これらを出力する。
を用いて、現在のスロットル開度Tvoと目標スロットル
開度Tvor とのスロットル開度偏差(Tvor −Tvo)に
基づいて、モータ回転方向を指示するDIR信号及びモ
ータ駆動電流を指示するDUTY信号を演算する(スロ
ットルサーボ制御演算)。そして、P9で、マイコン31
の所定のI/Oレジスタに前記のDIR,DUTY及び
第1及び第2の電磁クラッチ8,12の制御信号であるC
LUTCHを書込み、これらを出力する。
【0031】次に、安全性を確保するための図5のフェ
ールセーフ処理ルーチンについて説明する。P11〜P14
では、アクセル操作量Acc1 、車速Vsp、エンジン回転
数Ne及び吸入空気量Qaを各センサの出力信号から計
測演算する。P15では、現在の変速ギヤ位置(Gcrnt)
をATコントローラから受信する。
ールセーフ処理ルーチンについて説明する。P11〜P14
では、アクセル操作量Acc1 、車速Vsp、エンジン回転
数Ne及び吸入空気量Qaを各センサの出力信号から計
測演算する。P15では、現在の変速ギヤ位置(Gcrnt)
をATコントローラから受信する。
【0032】P16では、現在の実駆動トルクToを上記
の各計測値を用いて推定演算する。まず、下式に基づい
て基本燃料噴射量Tpを演算する。 Tp=K・Qa/Ne(K:インジェクター流量特性等
から定まる定数) 更に、実エンジントルクTeを予め記憶しておいてエン
ジントルク特性マップデータから表引き演算する。
の各計測値を用いて推定演算する。まず、下式に基づい
て基本燃料噴射量Tpを演算する。 Tp=K・Qa/Ne(K:インジェクター流量特性等
から定まる定数) 更に、実エンジントルクTeを予め記憶しておいてエン
ジントルク特性マップデータから表引き演算する。
【0033】Te=Fmap1(Tp,Ne) (Fmap
1():エンジントルクマップ) また、トルクコンバータのスリップ比Slip (出力回転
数/入力回転数)を下式から求める。 Slip =Vsp×Gm×Gn÷Rtire÷Ne ここで、 Gm: トランスミッションギヤ比(変速ギヤ位置から
求まる) Gn: ファイナルギヤ比 Rtire: タイヤ半径 更に、予め記憶しておいてトルクコンバータトルク比特
性マップデータから、トルクコンバータでのトルク比R
convを算出する。
1():エンジントルクマップ) また、トルクコンバータのスリップ比Slip (出力回転
数/入力回転数)を下式から求める。 Slip =Vsp×Gm×Gn÷Rtire÷Ne ここで、 Gm: トランスミッションギヤ比(変速ギヤ位置から
求まる) Gn: ファイナルギヤ比 Rtire: タイヤ半径 更に、予め記憶しておいてトルクコンバータトルク比特
性マップデータから、トルクコンバータでのトルク比R
convを算出する。
【0034】Rconv=Fmap2(Slip ) (Fmap
2():トルクコンバータ比マップ) 最後に、下式から現在の実駆動トルクToを推定演算す
る。 To=Te×Rconv×Gm×Gn 尚、本実施例では、実駆動トルクToを各種状態量から
推定演算するようにしたが、トルクセンサを用いて実際
に検出する構成としてもよい。
2():トルクコンバータ比マップ) 最後に、下式から現在の実駆動トルクToを推定演算す
る。 To=Te×Rconv×Gm×Gn 尚、本実施例では、実駆動トルクToを各種状態量から
推定演算するようにしたが、トルクセンサを用いて実際
に検出する構成としてもよい。
【0035】次に、P17では、アクセル操作量Acc1 と
車速Vspに基づいて、予め記憶しておいたテーブルデー
タから最大許容駆動トルクTmax を表引き演算する。
尚、テーブルデータは、各アクセル操作量と車速におい
て、ドライバーに決して不安感を与えない値であり、官
能評価で予め決める方法がある。また、他の決め方とし
ては、電子式スロットル制御システムが正常な場合に、
出力し得る最大許容駆動トルクをシミュレーション等で
予め計算し、オフセットを加えて最大許容駆動トルクと
して設定しておく方法もある。
車速Vspに基づいて、予め記憶しておいたテーブルデー
タから最大許容駆動トルクTmax を表引き演算する。
尚、テーブルデータは、各アクセル操作量と車速におい
て、ドライバーに決して不安感を与えない値であり、官
能評価で予め決める方法がある。また、他の決め方とし
ては、電子式スロットル制御システムが正常な場合に、
出力し得る最大許容駆動トルクをシミュレーション等で
予め計算し、オフセットを加えて最大許容駆動トルクと
して設定しておく方法もある。
【0036】P18では、上述のようにして演算された実
駆動トルクToと最大許容駆動トルクTmax とを比較
し、To≧Tmax の場合はP19へ進みタイマーのカウン
ト値T1をインクリメントし、そうでなければP20に進
みタイマーのカウント値T1をクリアする。P21では、
前記タイマーのカウント値T1がT1≧600ms か否かを
判定し、T1<600ms の場合はP22に進む。
駆動トルクToと最大許容駆動トルクTmax とを比較
し、To≧Tmax の場合はP19へ進みタイマーのカウン
ト値T1をインクリメントし、そうでなければP20に進
みタイマーのカウント値T1をクリアする。P21では、
前記タイマーのカウント値T1がT1≧600ms か否かを
判定し、T1<600ms の場合はP22に進む。
【0037】P22では、タイマーのカウント値T1がT
1≧300ms か否かを判定し、T1<300ms の場合は、ス
ロットル制御システムが正常と判断してP23に進む。P
23では、フェールセーフ用電源遮断回路43にオン指令を
出力して第1及び第2の電磁クラッチ8,12及びDCモ
ータ9を通常通り駆動制御する。一方、P22でT1≧30
0ms と判定された場合は、スロットル制御システムが異
常と判断し、P24に進み、フェールセーフ用電源遮断回
路43にオフ指令を出力し、フェールセーフ用電源遮断回
路43を介してHブリッジDCモータ駆動回路32及びクラ
ッチ駆動回路33のパワートランジスタをオフして第1及
び第2の電磁クラッチ8,12及びDCモータ9への通電
を停止してスロットルコントロールモジュール30による
スロットル制御を停止する。
1≧300ms か否かを判定し、T1<300ms の場合は、ス
ロットル制御システムが正常と判断してP23に進む。P
23では、フェールセーフ用電源遮断回路43にオン指令を
出力して第1及び第2の電磁クラッチ8,12及びDCモ
ータ9を通常通り駆動制御する。一方、P22でT1≧30
0ms と判定された場合は、スロットル制御システムが異
常と判断し、P24に進み、フェールセーフ用電源遮断回
路43にオフ指令を出力し、フェールセーフ用電源遮断回
路43を介してHブリッジDCモータ駆動回路32及びクラ
ッチ駆動回路33のパワートランジスタをオフして第1及
び第2の電磁クラッチ8,12及びDCモータ9への通電
を停止してスロットルコントロールモジュール30による
スロットル制御を停止する。
【0038】また、P21でT1≧600ms と判定された場
合は、スロットル制御システムに重大故障(例えばスロ
ットルバルブを閉じられない様な重複故障)が発生した
と判断し、P24と同様にフェールセーフ用電源遮断回路
43にオフ指令を出力してスロットルコントロールモジュ
ール30によるスロットル制御を停止すると共に、インジ
ェクター駆動回路42へのパルス信号出力を停止してイン
ジェクター29からの燃料噴射を停止する。
合は、スロットル制御システムに重大故障(例えばスロ
ットルバルブを閉じられない様な重複故障)が発生した
と判断し、P24と同様にフェールセーフ用電源遮断回路
43にオフ指令を出力してスロットルコントロールモジュ
ール30によるスロットル制御を停止すると共に、インジ
ェクター駆動回路42へのパルス信号出力を停止してイン
ジェクター29からの燃料噴射を停止する。
【0039】本実施例における作用及び効果を説明す
る。電子式スロットルシステムを構成するスロットルコ
ントロールモジュール、アクチュエータ、センサに偶発
的な承服故障が発生した場合、ドライバーの加速意志に
反した加速を発生し得るスロットル開度へ発散したり保
持されてしまう可能がある。しかし、図6に示すよう
に、故障発生後、実駆動トルクが最大許容駆動トルク以
上となってから一定時間(300ms)以上経過した場合に
は、スロットルアクチュエータの駆動用電源を遮断して
しまうので、スロットルバルブは電気的なモータ駆動か
ら切り離されて一旦全閉となり、以後はアクセルワイヤ
による機械的な直接操作が可能となる。更に、電源を遮
断しても実駆動トルクが低下せずタイマーがスタートし
てから一定時間(600ms)以上経過した場合には、重大な
重複故障であるとして、一定時間経過した時点でエンジ
ンの燃料噴射を停止してしまうので、車体は確実に減速
する。このように、フェールセーフを二段階に分けて実
行することにより、適切なフェールセーフ処理を確実に
実行することが可能となり、スロットル制御システムの
安全性をより一層高めることができる。
る。電子式スロットルシステムを構成するスロットルコ
ントロールモジュール、アクチュエータ、センサに偶発
的な承服故障が発生した場合、ドライバーの加速意志に
反した加速を発生し得るスロットル開度へ発散したり保
持されてしまう可能がある。しかし、図6に示すよう
に、故障発生後、実駆動トルクが最大許容駆動トルク以
上となってから一定時間(300ms)以上経過した場合に
は、スロットルアクチュエータの駆動用電源を遮断して
しまうので、スロットルバルブは電気的なモータ駆動か
ら切り離されて一旦全閉となり、以後はアクセルワイヤ
による機械的な直接操作が可能となる。更に、電源を遮
断しても実駆動トルクが低下せずタイマーがスタートし
てから一定時間(600ms)以上経過した場合には、重大な
重複故障であるとして、一定時間経過した時点でエンジ
ンの燃料噴射を停止してしまうので、車体は確実に減速
する。このように、フェールセーフを二段階に分けて実
行することにより、適切なフェールセーフ処理を確実に
実行することが可能となり、スロットル制御システムの
安全性をより一層高めることができる。
【0040】また、最大許容駆動トルクの意味について
説明すると、どの程度の車体の前後挙動(車両加速度)
がドライバーに不安感を与えてしまうかは、ドライバー
の加速意志(アクセル操作量)と車速に応じて変化する
ことが官能評価の結果判っている。つまり、アクセル操
作量が小さいほど最大許容加速度は小さく、車速が高い
ほど最大許容加速度は小さい。更に、車両前後加速度に
直接影響するのは駆動トルクであるので、最大許容加速
度と実加速度を比較することと、最大許容駆動トルクと
実駆動トルクとを比較することは、平坦高μ(路面と車
輪との摩擦係数)路では略一致する。従って、駆動トル
クという物理量に基づいて異常判定することにより、ド
ライバーのフィーリングに即した異常判定が可能でかつ
フェールセーフ処理を行うことができる。尚、簡易的に
は、最大許容駆動トルクを、スロットルシステム正常時
の実駆動トルク特性にオフセット値を加えた値で置き換
えることもできる。この理由としては、正常時の実駆動
トルク特性にドライバーが慣れてしまい、その値を基準
にドライバーが不安感を感じるか否かが左右されるため
である)。
説明すると、どの程度の車体の前後挙動(車両加速度)
がドライバーに不安感を与えてしまうかは、ドライバー
の加速意志(アクセル操作量)と車速に応じて変化する
ことが官能評価の結果判っている。つまり、アクセル操
作量が小さいほど最大許容加速度は小さく、車速が高い
ほど最大許容加速度は小さい。更に、車両前後加速度に
直接影響するのは駆動トルクであるので、最大許容加速
度と実加速度を比較することと、最大許容駆動トルクと
実駆動トルクとを比較することは、平坦高μ(路面と車
輪との摩擦係数)路では略一致する。従って、駆動トル
クという物理量に基づいて異常判定することにより、ド
ライバーのフィーリングに即した異常判定が可能でかつ
フェールセーフ処理を行うことができる。尚、簡易的に
は、最大許容駆動トルクを、スロットルシステム正常時
の実駆動トルク特性にオフセット値を加えた値で置き換
えることもできる。この理由としては、正常時の実駆動
トルク特性にドライバーが慣れてしまい、その値を基準
にドライバーが不安感を感じるか否かが左右されるため
である)。
【0041】更に、本実施例装置によれば、スロットル
制御システムと、フェールセーフシステムとが、異なる
コントロールモジュールによって実行され、完全に分離
しているので、スロットル制御システムの如何なる故障
時にも、異常判定及びスロットル制御の停止や燃料噴射
の停止等のフェールセーフ動作を確実に実行することが
可能である。
制御システムと、フェールセーフシステムとが、異なる
コントロールモジュールによって実行され、完全に分離
しているので、スロットル制御システムの如何なる故障
時にも、異常判定及びスロットル制御の停止や燃料噴射
の停止等のフェールセーフ動作を確実に実行することが
可能である。
【0042】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ロットル制御システムの異常判定に、車両挙動、操縦
性、ドライバー感覚に直接影響する物理量である駆動ト
ルクを用いるようにしたので、ドライバーの意志に反し
た加速が発生するようなスロットル開度になったとして
も、確実にドライバーが異常を感じるタイミングに同期
して異常判定を行い、フェールセーフ処理を実行するこ
とが可能となる。
ロットル制御システムの異常判定に、車両挙動、操縦
性、ドライバー感覚に直接影響する物理量である駆動ト
ルクを用いるようにしたので、ドライバーの意志に反し
た加速が発生するようなスロットル開度になったとして
も、確実にドライバーが異常を感じるタイミングに同期
して異常判定を行い、フェールセーフ処理を実行するこ
とが可能となる。
【0043】また、スロットル制御システムとフェール
セーフシステムをそれぞれ実行する部分を完全に分離す
ることが可能となるので、スロットル制御システム内の
全ての部位(アクチュエータ、センサ、コントローラ)
に対して異常検出ができ、安全性が極めて高いものにで
きる。
セーフシステムをそれぞれ実行する部分を完全に分離す
ることが可能となるので、スロットル制御システム内の
全ての部位(アクチュエータ、センサ、コントローラ)
に対して異常検出ができ、安全性が極めて高いものにで
きる。
【図1】本発明の構成を示す機能ブロック図
【図2】本発明の一実施例を示す電子式スロットルアク
チュエータの構造図
チュエータの構造図
【図3】同上実施例のシステム構成図
【図4】同上実施例のスロットル制御ルーチンを示すフ
ローチャート
ローチャート
【図5】同上実施例のフェールセーフ処理ルーチンを示
すフェールセーフ
すフェールセーフ
【図6】同上実施例の異常発生時のフェールセーフ処理
を説明する図
を説明する図
【符号の説明】 1 スロットルバルブ 2 バルブシャフト 4 アクセルペダル 5 ワイヤ 6 アクセルドラム 8 第1の電磁クラッチ 9 DCモータ 12 第2の電磁クラッチ 21,22 アクセルセンサ 23 スロットルセンサ 24 車速センサ 25 クランク角センサ 26 エアフローセンサ 28 ATコントローラ 30 スロットルコントロールモジュール 31 ワンチップマイコン 32 HブリッジDCモータ駆動回路 34 クラッチ駆動回路 40 エンジンコントロールモジュール 41 ワンチップマイコン 42 インジェクター駆動回路 43 フェールセーフ用電源遮断回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−101049(JP,A) 特開 平4−171239(JP,A) 特開 平3−26836(JP,A) 特開 平4−101049(JP,A) 特開 平4−103840(JP,A) 特開 平4−203251(JP,A) 実開 平1−162055(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 41/14 320 F02D 9/02 341 F02D 9/02 351 F02D 41/22 310
Claims (2)
- 【請求項1】ドライバーによるアクセル操作量を検出す
るアクセル操作量検出手段と、 スロットルバルブを駆動するスロットルアクチュエータ
と、 スロットルバルブの実際の開度を検出するスロットル開
度検出手段と、 検出されたアクセル操作量に基づいて目標スロットル開
度を設定し、該目標スロットル開度に検出された実際の
スロットル開度を一致させるように前記スロットルアク
チュエータを駆動制御する制御手段とを備えて構成され
たエンジンのスロットル制御装置において、 車両の速度を検出する車速検出手段と、 車両の駆動輪に実際に加わる実駆動トルクを検出する実
駆動トルク検出手段と、 検出されたアクセル操作量と車速から最大許容駆動トル
クを算出する最大許容駆動トルク算出手段と、 検出された実駆動トルクと算出された最大許容駆動トル
クとを比較して実駆動トルクが最大許容トルク以上の時
に異常判定を行う異常判定手段と、 異常判定された時にフェールセーフ動作を実行するフェ
ールセーフ実行手段と、 を備えて構成したことを特徴とするエンジンのスロット
ル制御装置。 - 【請求項2】前記フェールセーフ実行手段は、異常判定
された時点でスロットル制御を停止し、その後所定時間
経過しても異常判定が継続している時には燃料噴射を停
止する構成である請求項1記載のエンジンのスロットル
制御装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5265221A JP3024460B2 (ja) | 1993-10-22 | 1993-10-22 | エンジンのスロットル制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5265221A JP3024460B2 (ja) | 1993-10-22 | 1993-10-22 | エンジンのスロットル制御装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07119522A JPH07119522A (ja) | 1995-05-09 |
JP3024460B2 true JP3024460B2 (ja) | 2000-03-21 |
Family
ID=17414210
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5265221A Expired - Lifetime JP3024460B2 (ja) | 1993-10-22 | 1993-10-22 | エンジンのスロットル制御装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3024460B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19536038B4 (de) * | 1995-09-28 | 2007-08-16 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung der Antriebseinheit eines Kraftfahrzeugs |
DE19624822C1 (de) * | 1996-06-21 | 1997-08-14 | Daimler Benz Ag | Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug |
DE19624824A1 (de) * | 1996-06-21 | 1998-01-08 | Daimler Benz Ag | Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug |
DE19624825C2 (de) * | 1996-06-21 | 1998-09-10 | Daimler Benz Ag | Sicherheitssystem für ein Kraftfahrzeug |
DE19729100A1 (de) | 1997-07-08 | 1999-01-14 | Bosch Gmbh Robert | Verfahren zum Betreiben einer Brennkraftmaschine insbesondere eines Kraftfahrzeugs |
DE19742083B4 (de) * | 1997-09-24 | 2007-11-15 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Steuerung einer Brennkraftmaschine |
JP3967599B2 (ja) | 2002-01-28 | 2007-08-29 | 株式会社デンソー | 車両用電子制御装置 |
JP5848661B2 (ja) * | 2012-04-03 | 2016-01-27 | 本田技研工業株式会社 | スロットル弁駆動装置の制御装置 |
JP6069104B2 (ja) * | 2013-05-31 | 2017-01-25 | 富士重工業株式会社 | 制御装置および制御装置の異常検出方法 |
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1993
- 1993-10-22 JP JP5265221A patent/JP3024460B2/ja not_active Expired - Lifetime
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