JPH0776540B2 - 内燃機関のスロツトルバルブ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、内燃機関に配設され、アクセルペダルと機械
的に連結されないでアクチュエータ等により開閉される
スロットルバルブの開度調節機能障害の検出に有効な内
燃機関のスロットルバルブ制御装置に関する。

［従来の技術］ 近年、内燃機関のスロットルバルブをアクセルペダルと
機械的に連結せず、該スロットルバルブの開度を検出す
るセンサや上記開度を変更するアクチュエータ等を備
え、アクセルペダル操作量や内燃機関の運転状態に応じ
た制御信号に基づいて上記センサの検出結果を利用しな
がら上記アクチュエータを駆動してスロットルバルブの
開度を調節し、内燃機関の出力を変更する技術、所謂リ
ンクレススロットルが知られている。ところで、車両用
の内燃機関は頻繁に過渡状態運転されるので、スロット
ルバルブの開度は正確に調節する必要がある。このた
め、このような車両用の内燃機関に上記リンクレススロ
ットルを適用する場合には、高い信頼性が要求される。
したがって、リンクレススロットルが正常に作動するか
否かを確認し、その信頼性を確保するために、例えば次
のような技術が提案されている。すなわち、 （１）イグニションスイッチの作動初期、アクチュエー
タにスロットル弁を所定開度に開く指令信号を出力する
とともに、該指令信号の指令スロットル弁開度と実際の
スロットル弁開度との差を検出し、該差の状態からスロ
ットル弁制御装置の故障を判定することにより、制御系
・アクチュエータ・スロットル弁の３者が正しく動作す
るか否かをエンジンの始動初期に事前にチェックする
「エンジンのスロットル弁制御装置」（特開昭59−1190
36号公報）。

（２）アクセルペダルの変位量を零とした時に応答遅れ
を見込んだ所定時間経過後、実際の絞り弁開度が零にな
っているのに絞り弁開度零の信号を出力していなければ
絞り弁開度検出手段の異常であると判定し、また、同じ
く所定時間経過後、実際の絞り弁開度が零になっていな
ければそれ以外の系統の異常であると判定する「車両用
内燃機関のアクセル制御装置における異常診断装置」
（特開昭61−8435号公報）。

［発明が解決しようとする問題点］ かかる従来技術には、以下のような問題があった。すな
わち、 （１）エンジンの始動初期にスロットル弁制御装置の故
障を判定する技術では、例えば一旦始動初期に異常なし
と判定されると、故障の判定は次回の始動時まで行なわ
れない。ところが、一般にスロットル弁制御装置の故障
は、エンジン停止中ではなくエンジン運転中に、車両の
走行に伴って生じる振動や異物のかみ込みもしくは温度
上昇等に起因して生じる確率が高い。したがって、エン
ジン始動時毎にスロットル弁制御装置の故障を判定して
も、エンジン運転中に発生した故障は次回始動まで判定
できず、故障検出の遅延によりいまだ充分な信頼性を確
保できないという問題点があった。

また、エンジン運転中に、アクセルぺダルの変位量と実
際の絞り弁開度との比較により異常判定を行なう技術で
は、上述したように車両走行中に異常判定される確率が
高い。しかし、例えば、絞り弁を全開状態付近まで駆動
した場合だけかみ込み等が発生する状況では、全開状態
にするまでその異常を検出できないという問題もあっ
た。

本発明は、アクセルペダルの操作量に基づき、機械的に
非連結のスロットルバルブを制御する所謂リンクレスス
ロットルにおける異常判別をするものにおいて、特に燃
料カット中は実際のスロットル開度を大きく制御して
も、運転者に違和感が生じないことに着目して、燃料カ
ット中にスロットルを強制的に全開付近にまで駆動して
スロットルの動作チェックを行い、しかも燃料カット運
転状態が検査時間に必要な時間以上継続するという条件
を予め判定してから動作チェックを行うことで、動作チ
ェックが中断されることを回避して、確実に動作業上の
利用分野チェックを行うことを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

そのため本発明では、第１図のごとく、 アクセルペダルと機械的に連結されていないスロットル
バルブの開度を検出すスロットルバルブ開度検出手段
と、 内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 上記アクセルペダルの操作量を検出するアクセル操作量
検出手段と、 該アクセルペダルの操作量に基づいて上記スロットルバ
ルブの開度を制御する制御手段と、 上記内燃機関が燃料カット運転中であることを検出する
燃料カット実行検出手段と、該燃料カット実行検出手段
にて燃料カット運転中であると検出されたとき、上記運
転状態検出手段の検出結果に基づいて上記内燃機関が燃
料カット運転中の状態で所定時間以上継続して運転され
る検査開始可能条件であることを判定する判定手段と、 該判定手段により上記検査開始可能条件であると判定さ
れたときは、該内燃機関のスロットルバルブの開度を上
記アクセルペダルの操作量に関係なく強制的に最大開度
とする指令を出力上記制御手段に出力する検査手段と、 該検査手段の指令出力後、上記スロットルバルブ開度検
出手段にて検出された上記スロットルバルブの開度と上
記検査手段の指令した所定開度との差が所定範囲外であ
るときは、上記制御手段が異常であると判別する異常判
別手段と を備えた内燃機関のスロットルバルブの制御装置として
いる。

〔作用〕

上記構成によれば、内燃機関が燃料カット運転中である
ことは、燃料カット実行検出手段にて検出され、さらに
判定手段において、内燃機関が燃料カット運転中の状態
で所定時間以上継続して運転される検査可能条件である
ことが判定される。検査開始可能条件であると判定され
てから、検査手段が、スロットルバルブの開度をアクセ
ル操作量検出手段にて検出されるアクセルペダルの操作
量に関係なく強制的に最大開度とする指令をスロットル
バルブの制御手段に出力し、この指令出力後、スロット
ルバルブ開度検出手段にて検出された上記スロットルバ
ルブの開度と上記検査手段の指令した所定開度との差が
所定範囲外であるときは、異常判別手段にて、制御手段
が異常であると判別される。

このように、本発明では、アクセルペダルが通常殆ど操
作されることのない燃料カット中にスロットルバルブを
強制的に全開状態にまで駆動して、実際のスロットルバ
ルブの開度と指令した所定開度との差に基づいて作動チ
ェックを行うことにより、スロットル弁が全域で作動す
るかを確実にチェックできるとともに、運転中に高い頻
度でスロットルバルブの作動チェックを実行できる。

さらに、燃料カット中にスロットルバルブを全開にまで
動かすとそれだけでも非常に時間がかかるため、燃料カ
ット運転領域にいる時間が短すぎた場合は、作動チェッ
クの途中でスロットルを大きな開度に駆動していく途中
で燃料噴射が再開されてしまい、燃料噴射復帰時の機関
出力が急増してしまうという問題が懸念されるものの、
本発明では、燃料カット中に、燃料カット状態がさらに
検査時間に必要な所定時間以上継続するという検査開始
可能条件を判定してからスロットルバルブを最大開度に
駆動して作動チェックを行うため、作動チェックがスロ
ットルバルブか開いたまま中断されることを回避できる
ようになり、一層確実に作動チェックが行え、安全性も
向上する。

［実施例］ 次に、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。本発明一実施例であるエンジン制御装置のシス
テム構成を第２図に示す。

第２図に示すように、エンジン制御装置１は、エンジン
２、該エンジン２の燃料噴射量や点火時期等を制御する
電子制御装置（以下単にECUと呼ぶ。）３、上記エンジ
ン２に配設されてその吸入空気量を調節するスロットル
バルブ４および該スロットルバルブ４の開度を制御する
スロットルバルブ電子制御装置（以下単にスロットルバ
ルブECUと呼ぶ。）５から構成されている。

エンジン２は、シリンダ６とピストン７とから燃焼室８
を形成し、該燃焼室８には点火プラグ９が配設されてい
る。エンジン２の吸気系統は、吸気バルブ10を介して吸
気ポート11が吸気管12に連通している。該吸気管12の上
流には吸入空気の脈動を吸収するサージタンク13が設け
られており、該サージタンク13上流にはスロットルバル
ブ４が配設され、さらに上流にはエアクリーナ14が設け
られている。

上記スロットルバルブ４は、トーションスプリングから
なるリターンスプリング15により、該スロットルバルブ
４を閉じる方向に付勢されている。また、スロットルバ
ルブ４は、モータ16から回転力の供給を受けて回動する
ことによりその開度を変更する。

一方、エンジン２の排気系統は、排気バルブ17を介して
排気ポート18が排気管19に連通し、該排気管19の下流に
は三元触媒20が設けられている。燃料系統は、図示しな
い燃料タンクおよび燃料ポンプより成る燃料供給源、燃
料供給管、さらに、吸気ポート11近傍に配設された燃料
噴射弁21から構成されている。また、点火系統は、点火
に必要な高電圧を出力するイグニションコイルを備えた
イグナイタ22および図示しないクランク軸に連動して上
記イグナイタ22で発生した高電圧を各気筒の点火プラグ
に分配供給するディストリビュータ23により構成されて
いる。

エンジン制御装置１は検出器として、エアクリーナ14内
に設けられて吸入空気温度を測定する吸気温センサ31、
スロットルバルブ４に連動して該スロットルバルブ４の
開度を検出するスロットルポジションセンサ32、モータ
16の停止位置を検出するモータ停止位置センサ33、吸気
管圧力を検出する吸気圧センサ34、シリンダブロックの
冷却系統に設けられて冷却水温度を検出する水温センサ
35、排気管19内に設けられて排気中の残存酸素濃度をア
ナログ信号として検出する酸素濃度センサ36、ディスト
リビュータ23のカムシャフトの1/24回転毎に、すなわ
ち、クランク角０°から30°の整数倍毎に回転角信号を
出力する回転数センサを兼ねた回転角センサ37、アクセ
ルペダル38aの操作量および全閉指令信号を検出するア
クセルセンサ38、エンジン２と図示しない変速機との間
に介装されたクラッチの断続状態を検出してクラッチ信
号を出力するクラッチセンサ39を備えている。

上記各センサからの検出信号は、ECU3もしくはスロット
ルバルブECU5の少なくとも一方に入力され、ECU3は燃料
噴射弁21及びイグナイタ22を、一方、スロットルバルブ
ECU5はスロットルバルブ４の開度を制御する。

ECU3は、CPU3a,ROM3b,RAM3c,バックアップRAM3dを中心
に論理演算回路として構成され、コモンバス3eを介して
入出力部3fに接続されて外部との入出力を行なう。上記
吸気圧センサ31、スロットルポジションセンサ32、吸気
圧センサ34、水温センサ35、酸素濃度センサ36および回
転角センサ37の各検出信号は入出力部3fを介してCPU3a
に入力され、CPU3aは入出力部3fを介して燃料噴射弁2
1、イグナイタ22に制御信号を出力して燃料噴射制御お
よび点火時期制御を行なうと共に、入出力部3fを介して
スロットルバルブECU5に燃料カット実行時には、燃料カ
ット実行中信号を送信する。なお、燃料カットは、スロ
ットルバルブ４全閉状態の減速時に実行される。

一方、スロットルバルブECU5は、CPU5a、ROM5b、RAM5c,
バックアップRAM5dを中心に論理演算回路として構成さ
れ、コモンバス5eを介して入出力部5fに接続されて外部
との入出力を行なう。上記吸気圧センサ31、スロットル
ポジションセンサ32、モータ停止位置センサ33、吸気圧
センサ34、水温センサ35、回転角センサ37、アクセルセ
ンサ38、クラッチセンサ39の各検出信号および上記ECU3
の送信する燃料カット実行中信号は入出力部5fを介して
CPU5aに入力され、CPU5aは入出力部5fを介してモータ16
に制御信号を出力してスロットルバルブ開度制御を行な
う。

次に、上記スロットルバルブECU5の実行する故障検出タ
イミング判定処理を第３図に示すフローチャートに基づ
いて説明する。本故障検出タイミング判定処理はスロッ
トルバルブECU5の起動に伴って開始され、所定時間毎に
繰り返して実行される。まずステップ100（燃料カット
実行検出手段）ではECU3から燃料カット実行中信号が送
信されているか否かを判定し、肯定判断されるとステッ
プ110（判定手段）に進み、一方、否定判断されると一
旦本故障検出タイミング判定処理を終了する。燃料カッ
ト実行中に行なわれるステップ110では、回転角センサ3
7の検出結果に基づいて、エンジン２の回転速度Neが300
0［r.p.m.］を上回るか否かを判定し、肯定判断される
とステップ120に進み、一方、否定判断されると一旦本
故障検出タイミング判定処理を終了する。現在の回転速
度Neが高く、該回転速度Neの低下により燃料カット実行
が中断されるまでに充分な時間がある場合に実行される
ステップ120（判定手段）では、クラッチセンサ39の検
出したクラッチ信号がハイレベル（ON）であるか否かを
判定し、肯定判断されるとステップ200に進み、一方、
否定判断されると一旦本故障検出タイミング判定処理を
終了する。クラッチが接続されているエンジンブレーキ
状態であって、エンジン２の回転速度Neが低下するまで
に充分な時間があると判定された場合に実行されるステ
ップ200（異常判別手段）では、後述する故障検出処理
が行なわれた後、一旦本故障検出タイミング判定処理を
終了する。以後、本故障検出タイミング判定処理は所定
時間毎に繰り返して実行される。

次に、上記故障検出タイミング判定処理において実行さ
れる故障検出処理を、第４図に示すフローチャートに基
づいて説明する。まずステップ210では、後述する全閉
検査処理が行なわれる。続くステップ240では後述する
全開検査処理が行なわれる。次にステップ270に進み、
後述する中間開度検査処理が行なわれる。続くステップ
295では、再び上記ステップ210と同様な全閉検査処理が
行なわれた後、制御は上述した故障検出タイミング判定
処理に移行する。

次に、上記故障検出処理中で実行される全閉検査処理を
第５図に示すフローチャートに基づいて説明する。まず
ステップ215では、スロットルバルブ４を全閉位置へ駆
動する制御信号をモータ16に出力する処理が行なわれ
る。続くステップ220では、上記ステップ215の処理によ
り駆動されたスロットルバルブ４の開度を検出するため
に、スロットルポジションセンサ32の検出信号を入力す
る処理が行なわれる。次にステップ225に進み、上記ス
テップ220で入力した検出信号に基づいて、スロットル
バルブ４が全閉状態にあるか否かを判定し、肯定判断さ
れると機能正常とみなして本全閉検査処理を終了し、一
方、否定判断されるとステップ230に進み、機能異常と
みなしてスロットルバルブ異常フラグXFを値１にセット
した後、本全閉検査処理を終了する。以後、制御は上述
した故障検出処理に移行する。なお、スロットルバルブ
異常フラグXFは、スロットルバルブECU5起動時に行なわ
れる図示しない初期化処理により値０にリセットされて
いる。

次に、上記故障検出処理中で実行される全開検査処理を
第６図に示すフローチャートに基づいて説明する。まず
ステップ245では、スロットルバルブ４を全開位置へ駆
動する制御信号をモータ16に出力する処理が行なわれ
る。続くステップ250では、上記ステップ245の処理によ
り駆動されたスロットルバルブ４の開度を検出するため
に、スロットルポジションセンサ32の検出信号を入力す
る処理が行なわれる。次にステップ255に進み、上記ス
テップ250で入力した検出信号に基づいて、スロットル
バルブ４が全開状態にあるか否かを判定し、肯定判断さ
れると機能正常とみなして本全開検査処理を終了し、一
方、否定判断されるとステップ260に進み、機能異常と
みなしてスロットルバルブ異常フラグXFを値１にセット
した後、本全開検査処理を終了する。以後制御は上述し
た故障検出処理に移行する。

次に、上記故障検出処理中で実行される中間開度検査処
理を第７図に示すフローチャートに基づいて説明する。
まずステップ275では、スロットルバルブ４を所定開度
へ駆動する制御信号をモータ16に出力する処理が行なわ
れる。続くステップ280では、上記ステップ275の処理に
より駆動されたスロットルバルブ４の開度を検出するた
めに、スロットルポジションセンサ32の検出信号を入力
する処理が行なわれる。次にステップ285に進み、上記
ステップ280で入力した検出信号に基づいて、スロット
ルバルブ４の実際の開度と上記ステップ275で駆動指令
した所定開度との開度誤差が公差内（スロットルポジシ
ョンセンサ32およびモータ16の取付精度に基づいて定ま
る値であって、例えば２°〜５°の範囲）に含まれるか
否かを判定し、肯定判断されると機能正常とみなして本
中間開度検査処理を終了し、一方、否定判断されるとス
テップ290に進み、機能異常とみなしてスロットルバル
ブ異常フラグXFを値１にセットした後、本中間開度検査
処理を終了する。以後制御は上述した故障検出処理に移
行する。

以上説明したように本実施例は、エンジン２が燃料カッ
ト実行中のエンジンブレーキ状態で運転されている場合
に、スロットルバルブ４を全閉、全開、中間開度、全閉
の４状態に順次駆動する指令をモータ16に出力し、該出
力に伴って開閉するスロットルバルブ４の開度をスロッ
トルポジションセンサ32により検出して、該検出結果と
上記出力した指令とが不一致もしくは所定公差外の開度
誤差を生じたときはスロットルバルブ異常フラグXFを値
１にセットするよう構成されている。このため、車両走
行中にスロットルバルブ開度調節機能、例えばモータ16
もしくはスロットルポジションセンサ32等に異常を生じ
た場合でも、該異常が上記車両の走行に支障を及ぼす事
前に上記異常を速やかに、かつ正確に検知できるので、
装置の信頼性を高められる。

また、上記スロットルバルブ異常フラグXFの値を常時監
視し、値１にセットされたときは、例えば、運転席の警
告灯を点灯して運転者に異常を報知したり、あるいは、
ECU3およびスロットルバルブECU5によりフェイルモード
制御処理を実行する等の処置を行なうと、車両走行中の
路上故障を回避できるという利点も生じる。

さらに、故障検出処理において、全閉状態にあるスロッ
トルバルブ４を、全閉、全開、中間開度、全閉の各状態
に順次駆動して検査するので、円滑で速やかな検査を実
現できると共に、検査終了後、初期の全閉状態に戻るの
でエンジン２の運転状態に支障を与えることなく検査で
きる。

なお、本実施例では、故障検出タイミング判定処理にお
いて、燃料カット実行中の判断を、ECU3から送信される
燃料カット実行中信号に基づいて行なうよう構成した。
しかし、スロットルバルブECU5が、各センサの検出結果
に基づいて直接燃料カット実行中にあることを判定する
よう構成してもよい。

また、本実施例では、ECU3とスロットルバルブECU5とを
使用した構成としたが、例えばECU3がエンジン２の各種
制御およびスロットルバルブ４の開度制御を行なうと共
に、さらに故障検出処理も併せて実行するよう構成する
こともできる。

さらに、本実施例では、燃料噴射弁21を備えたエンジン
２を利用した場合について説明した。しかし例えば、回
転速度センサとスロットルバルブ全閉検出スイッチもし
くはバキュームスイッチとを備え、燃料カット制御を行
なうキャブレタ式エンジンであって、所謂リンクレスス
ロットルを有するエンジンに本発明を適用しても、本実
施例と同様の効果を奏する。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこの
ような実施例に何等限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し
得ることは勿論である。

発明の効果 以上述べたように、本発明によれば、燃料カット中にス
ロットルバルブを強制的に全開に駆動して作動チェック
をしているため、運転中に高い頻度で全域にわたるスロ
ットルバルブの異常を検出できるとともに、燃料カット
状態がさらに検査時間に必要な所定時間以上継続すると
いう検査開始可能条件を判定してから作動チェックを実
行するため、スロットルバルブか閉じないまま作動チェ
ックが中断されることを回避できるようになり、これに
より、チェックの確実性および安全性を向上できるとい
う優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内容を概念的に例示した基本的構成
図、第２図は本発明の一実施例のシステム構成図、第３
図、第４図、第５図、第６図および第７図は同じくその
制御を示すフローチャートである。 １……エンジン制御装置 ２……エンジン ３……電子制御装置（ECU） 3a……CPU ５……スロットルバルブ電子制御装置（スロットルバル
ブECU） 5a……CPU 16……モータ 31……吸気温センサ 32……スロットルポジションセンサ 34……吸気圧センサ 35……水温センサ 36……酸素濃度センサ 37……回転角センサ 38……アクセルセンサ 39……クラッチセンサ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクセルペダルと機械的に連結されていな
   いスロットルバルブの開度を検出するスロットルバルブ
   開度検出手段と、 内燃機関の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 上記アクセルペダルの操作量を検出するアクセル操作量
   検出手段と、 該アクセルペダルの操作量に基づいて上記スロットルバ
   ルブの開度を制御する制御手段と、 上記内燃機関が燃料カット運転中であることを検出する
   燃料カット実行検出手段と、 該燃料カット実行検出手段にて燃料カット運転中である
   と検出されたとき、上記運転状態検出手段の検出結果に
   基づいて上記内燃機関が燃料カット運転中の状態で所定
   時間以上継続して運転される検査開始可能条件であるこ
   とを判定する判定手段と、 該判定手段により上記検査開始可能条件であると判定さ
   れたときは、該内燃機関のスロットルバルブの開度を上
   記アクセルペダルの操作量に関係なく強制的に最大開度
   とする指令を上記制御手段に出力する検査手段と、 該検査手段の指令出力後、上記スロットルバルブ開度検
   出手段にて検出された上記スロットルバルブの開度と上
   記検査手段の指令した所定開度との差が所定範囲外であ
   るときは、上記制御手段が異常であると判別する異常判
   別手段と を備えたことを特徴とする内燃機関のスロットルバルブ
   の制御装置。
2. 【請求項２】上記検査開始可能条件が、機関回転数が所
   定値以上である条件を含むものであることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項に記載の内燃機関のスロットルバ
   ルブの制御装置。