JP2009228657A - 電子制御スロットルのフェールセーフ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子制御スロットル装置の故障によりスロットル弁がリンプホーム開度に固定されても、低速で巡航走行中の車両が加速してしまうことがなく、運転者に違和感を与えることがないようにする。
【解決手段】電子制御スロットル装置の故障と判定された場合（Ｆｓ＝１）、アクセルセンサ１３で検出したアクセル開度θａｃｃからアイドル運転を判定するアイドル判定しきい値θｏを、正常時判定値Ｘよりも高開度側のフェールセーフ時判定値Ｙで設定し（Ｓ７）、スロットル弁５を回動させるモータ６に対する通電を遮断する（Ｓ９）。モータ６に対する通電が遮断されるとスロットル弁５がリンプホーム開度に固定されるが、アクセル開度θａｃｃがアイドル判定しきい値θｏ未満の場合は、アイドル運転時点火時期制御が実行されるため（Ｓ１１，Ｓ１３）、低速での巡航走行中に故障しても加速してしまうことはない。
【選択図】図２

Description

本発明は、フェールセーフ時にスロットル弁がリンプホーム開度に固定されても、エンジン回転数の上昇を抑制することのできる電子制御スロットルのフェールセーフ装置に関する。

アクセルペダルとスロットル弁とがケーブル等で機械的に連結された従来のエンジン制御系においては、アクセルペダルの踏み込み量に応じて定まるスロットル開度での吸入空気量或いは吸気管圧力を測定し、この吸入空気量或いは吸気管圧力に基づいて燃料噴射量や点火時期を設定することにより、燃料噴射制御や点火時期制御等のエンジン制御を行なっている。

これに対し、最近では、車両の運転操作を電気的に検出して走行制御を行なう、いわゆるドライブバイワイヤの制御システムが開発されている。このドライブバイワイヤによるエンジン制御システムでは、モータ等のアクチュエータを介して電気的に開閉制御される電子制御スロットル装置を採用しており、この電子制御スロットル装置では、スロットル弁の開度が制御不能に陥った場合、フェールセーフが働く。

電子制御スロットル装置におけるフェールセーフは、例えば特許文献１（特開平１１−２２５３０号公報）に開示されているように、電気的或いは機械的な故障によりスロットル弁が制御不能になった場合、電子制御スロットル装置への通電を遮断すると共に、スロットル弁を予め設定した開度（リンプホーム開度）に固定して、エンジンストールを回避し、且つ退避走行（リンプホーム）を確保するようにしたものが知られている。
特開平１１−２２５３０号公報

しかし、上述した文献に開示されている技術では、例えば運転者がアクセルペダルを軽く踏んだ状態、すなわち低速で巡航走行している際に、電子制御スロットル装置が故障した場合であっても、フェールセーフによりスロットル弁がリンプホーム開度まで強制的に開弁されることになる。

このリンプホーム開度が巡航走行時のスロットル開度よりも大きいと、吸入空気量の増加に伴い燃料噴射量も増加するためエンジントルクが増速されることになる。この場合、アクセルペダルを開放してもスロットル弁は閉弁されないため、運転者に違和感を与えてしまう問題がある。

又、同様に停車中に電子制御スロットル装置が故障し、フェールセーフが働いてスロットル弁がリンプホーム開度まで開いた場合、エンジン回転数がアイドル回転数から上昇しようとするため、運転者に違和感を与えてしまう不都合がある。

本発明は、上記事情に鑑み、電子制御スロットル装置の故障と判定されて、スロットル弁がリンプホーム開度に固定されても、低速で巡航走行中の車両が加速されてしまうことがなく、又アイドル運転中のエンジン回転数がアイドル回転数から上昇しようとすることが無く、運転者に違和感を与えることのない電子制御スロットルのフェールセーフ装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明は、スロットル弁の開度を制御する電子制御スロットル装置と、所定の判定パラメータとアイドル判定しきい値との比較によりエンジンのアイドル状態を判定するアイドル状態判定手段と、前記電子制御スロットル装置の故障判定を行なう故障判定手段と、前記故障判定手段で前記電子制御スロットル装置の故障と判定したときは、前記スロットル弁を所定開度に固定させる開度保持手段とを有する電子制御スロットルのフェールセーフ装置において、前記故障判定手段で前記電子制御スロットル装置の故障と判定したとき、前記アイドル判定しきい値を大きくすることを特徴とする。

本発明によれば、電子制御スロットル装置の故障と判定された場合、アイドル判定しきい値が正常時の値よりも高開度側に設定されるので、低速で巡航走行中に故障が発生して、スロットル弁が所定開度に固定されても、アクセル開度がアイドル判定しきい値よりも低開度側にあれば、アイドル運転時点火時期制御が実行されるので、車両が加速することがない。同様に、アイドル運転中のエンジン回転数がアイドル回転数から上昇しようとすることが無く、運転者に違和感を与えることがない。

以下、図面に基づいて本発明の一実施形態を説明する。

［第１実施形態］
図１にエンジン制御系の概略構成図を示す。同図の符号１はエンジンであり、このエンジン１の吸気ポートにインジェクタ３が介装され、吸気ポートの上流側に、電子制御スロットル装置の機構部が設けられている。

電子制御スロットル装置の機構部は、吸気ポートに連通する吸気通路２を有するスロットルボディ４にユニット化されている。このスロットルボディ４には、スロットル弁５が介装され、このスロットル弁５が、駆動手段としてのモータ６にギヤ７を介して連設されている。尚、本実施形態は、モータ６として直流モータを採用しているため、以下においては、このモータ６を直流モータ６と称して説明する。

スロットル弁５は、直流モータ６が非通電のとき、オープナストッパ９に当接するようにリターンスプリング１０ａによって付勢されており、オープナストッパ９でのスロットル開度により、万一の場合の退避走行（リンプホーム走行）を実現するリンプホーム用の予め設定したスロットル開度（リンプホーム開度）が確保される。又、スロットル弁５がオープナスプリング１０ｂの付勢力に抗して直流モータ６により閉側に制御された際の全閉位置は、全閉ストッパ１１によって規制される。尚、図においては、スロットル弁５の位置を、上下方向の動きで模式的に示している。

直流モータ６は、制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００によって駆動制御される。このＥＣＵ１００は、メイン及びサブの２つのマイクロコンピュータ１０１，１０２（以下、「メインマイコン１０１」、「サブマイコン１０２」と称する）を備えている。この両マイコン１０１，１０２には、周知のＣＰＵ，ＲＯＭ．ＲＡＭ、及びＥＥＰＲＯＭ等の不揮発性メモリが内蔵されている。

メインマイコン１０１とサブマイコン１０２とは、互いの通信インターフェイスを介して双方向通信可能であり、主としてメインマイコン１０１で燃料噴射制御や点火時期制御等のエンジン制御を分担し、サブマイコン１０２で直流モータ６の駆動制御（スロットル制御）を分担する。従って、ＥＣＵ１００は、電子制御スロットル装置の制御部としての機能を備えていることになる。

メインマイコン１０１の入力側には、アクセルペダル１２の踏込み量を検出する２系統のアクセル開度検出手段としてのアクセルセンサ１３（メインアクセルセンサ１３ａ、サブアクセルセンサ１３ｂ）、及びスロットル弁５の開度を検出する２系統のスロットル開度検出手段としてのスロットルセンサ１４（メインスロットルセンサ１４ａ、サブスロットルセンサ１４ｂ）が接続されていると共に、スロットルボディ４の上流側に介装されて、吸入空気量を検出する吸入空気量センサ８、クランク軸の角速度等を検出するクランク角センサ１５、冷却水温を検出する冷却水温センサ１６、スロットル弁５下流の吸入管圧力ＰＭを絶対圧で検出する吸入管圧力センサ１７、その他、エンジン運転状態を検出するための図示しないセンサ類が接続されている。

又、メインマイコン１０１の出力側に、インジェクタ３、イグナイタ１０７が接続され、このイグナイタ１０７に、エンジンの各気筒１ａに配設されている点火プラグ１８に設けられた点火コイルが接続されている。

このメインマイコン１０１では、入力されたパラメータに基づいて、点火対象気筒を判別すると共に、当該気筒のインジェクタ３へ出力する燃料噴射量、燃料噴射タイミング、及びイグナイタ１０７を介して当該点火対象気筒の点火プラグ１８に点火信号を出力するタイミング（点火時期）等のエンジン制御量を演算する。又、後述するサブマイコン１０２で現在の運転状態がアイドル運転と判定された場合（ＩＤＬ＝ＯＮ）、メインマイコン１０１では、アイドル運転（ＩＤＬ−ＯＮ）時点火時期制御が実行され、又、非アイドル運転と判定された場合は（ＩＤＬ＝ＯＦＦ）、非アイドル運転（ＩＤＬ−ＯＦＦ）時点火時期制御が実行される。従って、このメインマイコン１０１は点火時期制御手段としての機能を有している。

一方、サブマイコン１０２には、２系統のアクセルセンサ１３、及び２系統のスロットルセンサ１４からの信号が入力されると共に、メインマイコン１０１からのデータが入力される。そして、アクセルセンサ１３で検出したアクセルペダル１２の踏込み量（アクセル開度）θａｃｃ[%]に基づいて設定した目標スロットル開度と、スロットルセンサ１４で検出したスロットル弁５の実際のスロットル開度（実スロットル開度）θｔｈ[%]との偏差に基づいて、モータ駆動回路１０３により直流モータ６をＰＷＭ制御するためのデューティ比を演算する。

又、サブマイコン１０２では、アクセルセンサ１３で検出したアクセル開度θａｃｃと、予め設定されている正常時判定値Ｘ（例えば５００〜６００[rpm]）で設定されているアイドル判定しきい値θｏとを比較してアイドル判定を行い、θａｃｃ＜θｏのときは、アイドルスイッチＩＤＬをＯＮさせ（ＩＤＬ←ＯＮ）、θａｃｃ≧θｏのときは、アイドルスイッチＩＤＬをＯＦＦさせる（ＩＤＬ←ＯＦＦ）。尚、このアイドルスイッチＩＤＬは、アクセル開度θａｃｃとアイドル判定しきい値θｏとの比較で、ＯＮ／ＯＦＦされるソフトスイッチであり、アイドル判定しきい値θｏを任意に設定することで、アイドルスイッチＩＤＬのＯＮ／ＯＦＦ、すなわちアイドル判定レベルを自在に設定することができる。

そして、アイドル状態と判定したときは、スロットル開度を制御して、目標アイドル回転数を維持させる。尚、このＩＤＬ−ＯＮ信号、或いはＩＤＬ−ＯＦＦ信号は、メインマイコン１０１に出力されて、点火時期制御を行う際に読込まれる。

ところで、２系統のアクセルセンサ１３、及び２系統のスロットルセンサ１４からの信号は、一方の系統が通常の制御に使用され、他方の系統が自己診断に使用される。すなわち、ＥＣＵ１００は、スロットル制御機能と故障診断機能との双方を備えており、故障診断機能において、アクセルペダル１２の踏込み量を２重系のアクセルセンサ１３で検出して内部に読込み、メインマイコン１０１とサブマイコン１０２とによる２重系で処理した上で、直流モータ６を駆動して、スロットル弁５を最適なスロットル開度に制御すると共に、スロットル弁５の動きを２重系のスロットルセンサ１４で検出して内部に読込み、正常に動作しているか否かを監視する。

この場合、ＥＣＵ１００では、２系統のアクセルセンサ１３からの出力のうち、メインアクセルセンサ１３ａで検出したアクセル開度に基づいて目標スロットル開度やアイドル判定を演算し、又、２系統のスロットルセンサ１４からの出力のうち、メインスロットルセンサ１４ａで検出したスロットル開度を実スロットル開度θｔｈとして取り込む。

サブマイコン１０２では、目標スロットル開度に基づいてスロットル判定しきい値を設定し、目標スロットル開度と実スロットル開度θｔｈとの偏差とスロットル判定しきい値とを比較することで、直流モータ６、ギヤ７等を代表とするスロットル弁制御系の故障判定を行う。更に、サブアクセルセンサ１３ｂで検出したアクセル開度に基づいて故障判定のためのアクセルセンサ判定しきい値を設定し、両アクセルセンサ１３ａ，１３ｂで検出したアクセル開度の偏差とアクセルセンサ判定しきい値とを比較することでアクセルセンサ１３の故障判定を行う。

同様に、サブスロットルセンサ１４ｂで検出したスロットル開度に基づいて故障判定のためのスロットルセンサ判定しきい値を設定し、各スロットルセンサ１４ａ，１４ｂで検出したスロットル開度の偏差とスロットルセンサ判定しきい値とを比較することでスロットルセンサ１４の故障判定を行なう。

又、両マイコン１０１，１０２による２重系の出力は、一致回路１０４を介してモータリレー１０５に出力される。そして、電子制御スロットル装置が正常に動作していると判定しているとき（正常時）は、この一致回路１０４の出力によってモータリレー１０５が駆動され、バッテリ１０６からの電源がモータリレー１０５、モータ駆動回路１０３を介して直流モータ６に供給される。一方、電子制御スロットル装置が故障していると判定したとき（故障時）は、フェールセーフモードとなり、モータ駆動回路１０３に対するバッテリ１０６の電源の供給が遮断されると共に、サブマイコン１０２で設定されるアイドル判定しきい値θｏが、正常時判定値Ｘよりも高開度側に設定されているフェールセーフ時判定値Ｙ（例えば１２００〜１８００[rpm]）で設定される。

モータ駆動回路１０３に対するバッテリ電源の供給が遮断されると、直流モータ６に対する制御動作が解除されるため、スロットル弁５は、リターンスプリング１０ａの付勢力によりオープナストッパ９に掛止されてリンプホーム開度に保持固定される。

尚、電子制御スロットル装置が故障と判定された場合であっても、点火時期制御は正常時と同一の制御が行なわれる。しかし、上述したように、故障時のアイドル判定しきい値θｏは、正常時判定値Ｘよりも高開度側のフェールセーフ時判定値Ｙで設定されるため、ＩＤＬ−ＯＦＦ時点火時期制御とＩＤＬ−ＯＮ時点火時期制御との切り替わりが、正常時と故障時で異なる。又、燃料噴射制御は、故障の有無、アイドル運転か否かに拘らず、基本的には、予め設定した空燃比を維持するための燃料噴射量が設定される。従って、メインマイコン１０１は燃料噴射制御手段としての機能も備えている。

以下、メインマイコン１０１で実行される点火時期制御について、図２に示す点火時期制御ルーチンを参照しながら説明する。このルーチンは設定演算周期毎に実行され、先ず、ステップＳ１で故障判定フラグＦｓの値を読込み、ステップＳ２でＦｓ＝０の正常か、Ｆｓ＝１の故障かを調べる。この故障判定フラグＦｓは、サブマイコン１０２で実行される電子制御スロットル装置の故障診断により、正常と判定された場合はクリアされ（Ｆｓ←０）、故障と判定された場合はセットされる（Ｆｓ←１）。

尚、故障診断では、スロットルセンサ１４を構成するメインスロットルセンサ１４ａとサブスロットルセンサ１４ｂとの少なくとも一方の故障、直流モータ６の故障等、スロットル弁５を正確に制御できなくなる可能性が検出された場合、故障と判定して故障判定フラグＦｓをセットする。従って、サブマイコン１０２が、本発明の故障判定手段に対応している。

そして、Ｆｓ＝０の正常と判定された場合は、ステップＳ３へ進み、又、Ｆｓ＝１の故障と判定された場合は、ステップＳ４へ分岐する。

ステップＳ３へ進むと、前回のルーチン実行時のアイドルスイッチＩＤＬがＯＮかＯＦＦかを調べ、ＯＮのアイドル運転の場合は、ステップＳ５へ進み、正常時判定値Ｘでアイドル判定しきい値θｏ[%]を設定して（θｏ←Ｘ）、ステップＳ１０へ進む。又、ＯＦＦの非アイドル運転の場合はステップＳ６へ分岐し、正常時判定値Ｘから、予め設定したオフセット値αを減算した値で、アイドル判定しきい値θｏを設定して（θｏ←Ｘ−α）、ステップＳ１０へ進む。

図３（ａ）に示すように、オフセット値αは、アイドルスイッチＩＤＬのＯＮ／ＯＦＦが切り替る際の制御ハンチングを防止するために設定したヒステリシスである。本実施形態では、正常時判定値Ｘのアクセル開度θａｃｃを０．５[%]とした場合、α＝０．４[%]程度に設定されている。

一方、Ｆｓ＝１の故障と判定されると、フェールセーフモードとなり、ステップＳ４へ進み、前回のルーチン実行時のアイドルスイッチＩＤＬがＯＮかＯＦＦかを調べ、ＯＮのアイドル運転の場合は、ステップＳ７へ進み、フェールセーフ時判定値Ｙでアイドル判定しきい値θｏ[%]を設定して（θｏ←Ｙ）、ステップＳ９へ進む。又、ＯＦＦの非アイドル運転の場合はステップＳ８へ分岐し、フェールセーフ時判定値Ｙから予め設定したオフセット値βを減算した値で、アイドル判定しきい値θｏを設定して（θｏ←Ｘ−β）、ステップＳ９へ進む。

図３（ｂ）に示すように、オフセット値βは、フェールセーフモード時におけるアイドルスイッチＩＤＬのＯＮ／ＯＦＦが切り替る際の制御ハンチングを防止するために設定したヒステリシスである。本実施形態では、フェールセーフ時判定値Ｙのアクセル開度θａｃｃを２１[%]とした場合、β＝１．０[%]程度に設定されている。従って、フェールセーフモード時におけるヒステリシスは、正常時のヒステリシスよりも大きく設定されるため、運転者がアクセルペダル１２の踏込み操作を頻繁に変化させても、アイドルスイッチＩＤＬが小刻みにＯＮ／ＯＦＦを繰り返すことはなく、制御ハンチングをより有効に防止することができる。

そして、ステップＳ７或いはステップＳ８からステップＳ９へ進むと、直流モータ６に対する通電を遮断して、ステップＳ１０へ進む。直流モータ６に対する通電が遮断されると、スロットル弁５は、リターンスプリング１０ａの付勢力によりオープナストッパ９に掛止されてリンプホーム開度に保持固定される。従って、リターンスプリング１０ａ、オープナストッパ９が、本発明のリンプホーム開度保持手段に対応している。

その後、ステップＳ５，Ｓ６、或いはＳ９からステップＳ１０へ進むと、メインアクセルセンサ１３ａで検出したアクセル開度θａｃｃとアイドル判定しきい値θｏとを比較する。そして、θａｃｃ≧θｏのときは、非アイドル状態であるため、ステップＳ１１へ進み、アイドルスイッチＩＤＬをＯＦＦさせて（ＩＤＬ←ＯＦＦ）、ステップＳ１３へ進む。又、θａｃｃ＜θｏのときは、アイドル状態であるため、ステップＳ１２へ進み、アイドルスイッチＩＤＬをＯＮさせて（ＩＤＬ←ＯＮ）、ステップＳ１４へ進む。尚、上述したステップＳ１０での処理が、本発明のアイドル状態判定手段に対応している。

ステップＳ１３へ進むと、ＩＤＬ−ＯＦＦ時点火時期制御を実行してルーチンを抜ける。又、ステップＳ１４へ進むと、ＩＤＬ−ＯＮ時点火時期制御を実行してルーチンを抜ける。尚、このステップＳ１３，Ｓ１４での処理が、本発明の点火時制御手段に対応している。

このＩＤＬ−ＯＦＦ時点火時期制御、及びＩＤＬ−ＯＮ時点火時期制御は、正常時であっても、フェールセーフモード時であっても、基本的には同じ制御が行なわれる。以下、ＩＤＬ−ＯＦＦ時点火時期制御とＩＤＬ−ＯＮ時点火時期制御について簡単に説明する。

先ず、ＩＤＬ−ＯＦＦ時点火時期制御では、図４に示すように、エンジン回転数Ｎｅと吸入管圧力ＰＭとに基づき、点火時期マップを補間計算付きで参照して、点火対象気筒の圧縮上死点ＴＤＣを基準とする基本点火時期ＡＤＶｏ[deg-CA]を設定する。尚、点火時期マップには、エンジン回転数Ｎｅが高くなり、しかも吸入管圧力ＰＭが低くなる（負圧が高くなる）に従い、…２０，３０，４０…と次第に大きな進角度の基本点火時期ＡＤＶｏが格納されている。

そして、この基本点火時期ＡＤＶｏを、水温補正、ノック補正等からなる点火時期遅角補正量で補正して、最終的な点火時期ＡＤＶを設定した後、この点火時期ＡＤＶを点火タイマにセットし、所定点火時期に達したときイグナイタ１０７に対して点火信号を出力し、点火対象気筒の点火プラグ１８を点火させる。

一方、ＩＤＬ−ＯＮ時点火時期制御では、図５に示すように、冷却水温やエアコン等の補器類のＯＮ／ＯＦＦ等基づいて設定される目標アイドル回転数Ｎｉｄを読込み、この目標アイドル回転数Ｎｉｄに対応する基本点火時期ＡＤＶｏを設定する。この目標エンジン回転数Ｎｅｏは、メインマイコン１０１において設定され、暖機完了後、エアコン等の補器類がＯＦＦ状態の場合は７００[rpm]に設定され、暖機運転時や補器類がＯＮ状態のときには１０００[rpm]に設定される。

そして、この目標エンジン回転数Ｎｅｏに基づき、目標エンジン回転数Ｎｅｏが７００[rpm]のときは、基本点火時期ＡＤＶｏが圧縮上死点ＴＤＣを基準として、９[deg-CA]の進角度に設定され、又、目標エンジン回転数Ｎｅｏが１０００[rpm]のときは、基本点火時期ＡＤＶｏが圧縮上死点ＴＤＣを基準として、１２[deg-CA]の進角度に設定される。その際、車速が設定車速（例えば５[Km/h]）未満の場合は、エンジン回転数Ｎｅが目標エンジン回転数Ｎｅｏに収束するように、点火時期ＡＤＶがフィードバック制御され、車速が設定車速（例えば５[Km/h]）以上の場合、点火時期ＡＤＶがフィードフォワード制御される。尚、フェールセーフモード時においても、燃料噴射制御、点火時期制御は通常通りの制御で行なわれるため、点火時期を遅角させてエンジン回転数を抑えるように制御しても失火が発生することはない。

ところで、図６のタイムチャートに示すように、電子制御スロットル装置が正常に動作しているとき（Ｆｓ＝０）のアイドル判定しきい値θｏは、正常時判定値Ｘで設定されている（θｏ←Ｘ）。この場合、時間ｔ１〜ｔ２に示すように、運転者がアクセルペダル１２を軽く踏込んで、アクセル開度θａｃｃをアイドル判定しきい値θｏよりもやや開いた状態の低速で巡航走行している場合、アイドルスイッチＩＤＬはＯＦＦとなる。従って、実スロットル開度θｔｈはアクセル開度θａｃｃとほぼ比例した動作となり、点火時期制御では点火時期ＡＤＶがエンジン運転状態（吸入管圧力ＰＭ、エンジン回転数Ｎｅ等）に基づいて設定されるため、エンジントルクＴｑがアイドル運転時のエンジントルクＴｑよりも大きくなる。

この状態で、時間ｔ２〜ｔ３に示すように、電子制御スロットル装置が故障と判定された場合（Ｆｓ＝１）、この電子制御スロットル装置がフェールセーフモードとなり、アイドル判定しきい値θｏがフェールセーフ時判定値Ｙでセットされる（θｏ←Ｙ）。そのとき、アクセル開度θａｃｃがアイドル判定しきい値θｏよりも低い場合は（θａｃｃ＜θｏ）、アイドルスイッチＩＤＬがＯＦＦとなる。又、電子制御スロットル装置がフェールセーフモードになると、直流モータに対する通電が遮断されるため、実スロットル開度θｔｈはリンプホーム開度に固定される。

その結果、点火時期ＡＤＶはＩＤＬ−ＯＮ時点火時期制御で行なわれる。そのため、車速が設定車速（例えば５[Km/h]）未満の場合は、アイドル運転時の目標エンジン回転数Ｎｅｏを維持するように、点火時期ＡＤＶがフィードバック制御される。又、車速が設定車速（例えば５[Km/h]）以上の場合は、点火時期ＡＤＶがフィードフォワード制御される。

従って、低速での巡航走行時に電子制御スロットル装置が故障して、実スロットル開度θｔｈがリンプホーム開度まで急開しても、そのときのアクセル開度θａｃｃがアイドル判定しきい値θｏ未満の場合は、ＩＤＬ−ＯＮ時点火時期制御が実行されるため、エンジントルクＴｑは、正常時のエンジントルクＴｑよりも小さい、アイドル運転時のエンジントルクＴｑとなる。そのため、車両が低速で巡航走行中に、電子制御スロットル装置が故障した場合であっても、不測的に加速してしまうことがない。同様に、アイドル運転中に電子制御スロットル装置が故障した場合、エンジン回転数が目標アイドル回転数Ｎｉｄに収束する制御が行なわれるため、エンジン回転数が上昇することが無く、運転者に違和感を与えることがない。

一方、時間ｔ３以降に示すように、運転者がアクセルペダル１２を踏込んで、アクセル開度θａｃｃをアイドル判定しきい値θｏよりも大きく開弁させると、アイドルスイッチＩＤＬがＯＦＦとなり、点火時期ＡＤＶはＩＤＬ−ＯＦＦ時点火時期制御で設定される。従って、エンジントルクＴｑが大きくなり、例えば２０〜３０[Km/h]程度の車速でのリンプホーム走行が可能となる。

このように、本実施形態では、電子制御スロットル装置が故障してフェールセーフモードとなり、スロットル弁５がリンプホーム開度に固定された場合であっても、アイドル判定しきい値θｏが、正常時判定値Ｘよりも高開度側のフェールセーフ時判定値Ｙで設定されるため、低速で巡航走行中の車両が加速してしまうことがない。一方、運転者が車両を走行させたい場合は、アクセルペダル１２を更に踏込むことで、アクセル開度θａｃｃがアイドル判定しきい値θｏ以上になり、ＩＤＬ−ＯＦＦ時点火時期制御が実行される。その結果、リンプホーム開度により得られるエンジン運転状態（吸入管圧力ＰＭとエンジン回転数Ｎｅ）に基づいて点火時期ＡＤＶが設定されるため、エンジントルクＴｑが大きくなりリンプホーム走行が可能となる。

［第２実施形態］
図７、図８に本発明の第２実施形態を示す。図７は点火時期制御ルーチンを示すフローチャート、図８は電子制御スロットル装置の正常時と故障時の動作を示すタイムチャートである。尚、エンジン制御系の構成は、図１と同様であるため、図１に記載されている符号を用いて説明する。

上述した第１実施形態では、アイドルスイッチＩＤＬのＯＮ／ＯＦＦを決定するアイドル判定しきい値θｏを、電子制御スロットル装置の故障と判定したときは、正常時判定値Ｘよりも高開度側のフェールセーフ時判定値Ｙで設定させることで、運転者のアクセル操作により、アイドル状態とリンプホーム走行との双方を実現できるようにしたが、本実施形態では、アイドル判定をスロットルセンサ１４で行なう場合に適用したものである。

従って、本実施形態では、実スロットル開度θｔｈとアイドル判定しきい値θｔｏとを比較し、ソフトスイッチであるアイドルスイッチＩＤＬを、θｔｈ≧θｔｏのときはＯＦＦさせ、θｔｈ＜θｔｏのときはＯＮさせる。

以下、図７に示す点火時期制御ルーチンを参照しながら、メインマイコン１０１で実行される点火時期制御について説明する。

このルーチンは所定演算周期毎に実行され、先ず、ステップＳ２１で、故障判定フラグＦｓの値を読込み、ステップＳ２２でＦｓ＝０の正常か、Ｆｓ＝１の故障かを調べる。この故障判定フラグＦｓは、第１実施形態と同様、サブマイコン１０２で実行される電子制御スロットル装置の故障診断により、正常と判定された場合はクリアされ（Ｆｓ←０）、故障と判定された場合はセットされる（Ｆｓ←１）。

そして、Ｆｓ＝０の正常と判定された場合は、ステップＳ２３へ進み、又、Ｆｓ＝１の故障と判定された場合は、フェールセーフモードとなり、ステップＳ２４へ分岐する。

ステップＳ２３では、正常時判定値Ｘｔｈでアイドル判定しきい値θｔｏ[%]を設定して（θｔｏ←Ｘｔｈ）、ステップＳ２６へ進む。又、ステップＳ２４へ進むと、フェールセーフ時判定値Ｙｔｈでアイドル判定しきい値θｔｏ[%]を設定して（θｔｏ←Ｙｔｈ）、ステップＳ２５へ進む。図８（ｄ）に示すように、このフェールセーフ時判定値Ｙｔｈは、リンプホーム開度よりも大きな開度に設定されている。尚、ステップＳ２３において、制御ハンチングを防止するため、アイドル判定しきい値θｔｏに、上述した第１実施形態と同様、ヒステリシスを設定するようにしても良い。

次いで、ステップＳ２５へ進むと、直流モータ６に対する通電を遮断して、ステップＳ２６へ進む。直流モータ６に対する通電が遮断されると、スロットル弁５は、リターンスプリング１０ａの付勢力によりリンプホーム開度に保持固定される。尚、このステップＳ２５での処理が本発明のリンプホーム開度保持手段に対応している。

その後、ステップＳ２３、或いはステップＳ２５からステップＳ２６へ進むと、メインスロットルセンサ１４ａで検出した実スロットル開度θｔｈとアイドル判定しきい値θｔｏとを比較する。そして、θｔｈ≧θｔｏのときは、非アイドル状態であるため、ステップＳ２７へ進み、アイドルスイッチＩＤＬをＯＦＦさせて（ＩＤＬ←ＯＦＦ）、ステップＳ２９へ進む。又、θｔｈ＜θｔｏのときは、アイドル状態であるため、ステップＳ２８へ進み、アイドルスイッチＩＤＬをＯＮさせて（ＩＤＬ←ＯＮ）、ステップＳ３０へ進む。尚、上述したステップＳ２６での処理が、本発明のアイドル状態判定手段に対応している。

ステップＳ２９へ進むと、ＩＤＬ−ＯＦＦ時点火時期制御を実行してルーチンを抜ける。又、ステップＳ３０へ進むと、ＩＤＬ−ＯＮ時点火時期制御を実行してルーチンを抜ける。尚、このＩＤＬ−ＯＦＦ時点火時期制御、及びＩＤＬ−ＯＮ時点火時期制御は、上述した第１実施形態と同様であるため、説明を省略する。

ところで、図８のタイムチャートに示すように、電子制御スロットル装置が正常に動作しているとき（Ｆｓ＝０）のアイドル判定しきい値θｔｏは、正常時判定値Ｘｔｈで設定されている（θｔｏ←Ｘｔｈ）。従って、時間ｔ１〜ｔ２に示すように、運転者がアクセルペダル１２を軽く踏込んで、実スロットル開度θｔｈをアイドル判定しきい値θｔｏよりもやや開いた状態の低速で巡航走行している場合、アイドルスイッチＩＤＬはＯＦＦとなり、エンジントルクＴｑがアイドル運転時のエンジントルクＴｑよりも大きくなる。

その後、時間ｔ２以降に示すように、電子制御スロットル装置が故障と判定されて（Ｆｓ＝１）、この電子制御スロットル装置がフェールセーフモードになると、アイドル判定しきい値θｔｏがフェールセーフ時判定値Ｙｔｈでセットされる（θｔｏ←Ｙｔｈ）。上述したように、このフェールセーフ時判定値Ｙｔｈはリンプホーム開度よりも大きな値に設定されているため、電子制御スロットル装置の故障と判定された場合、アクセル開度θａｃｃの変化に拘らず、必ずＩＤＬ−ＯＮ時点火時期制御が実行される。

その結果、低速での巡航走行時に電子制御スロットル装置が故障して、実スロットル開度θｔｈがリンプホーム開度まで急開しても、車両が加速することがない。同様に、停車中の車両のエンジントルクＴｑが増加することもない。

本実施形態は、上述した第１実施形態でのフェールセーフを補完する機能も有している。すなわち、第１実施形態はスロットル弁５を正確に制御できなくなる可能性が検出された場合にフェールセーフモードとなるが、このときの診断項目として、アクセルセンサ１３を構成するメインアクセルセンサ１３ａとサブアクセルセンサ１３ｂとの少なくとも一方の故障診断を加え、この両アクセルセンサ１３ａ，１３ｂの少なくとも一方の故障が検出された場合、上述した図７に示す点火時期制御ルーチンを実行させることができる。

その結果、アクセルセンサ１３に基づくフェールセーフとスロットルセンサ１４に基づくフェールセーフとに優先順位が付けられ、通常はアクセルセンサ１３に基づいてフェールセーフを実行し、このアクセルセンサ１３が故障した場合に、スロットルセンサ１４に基づいてフェールセーフを実行することで、障害発生後の制御の安全性をより向上させることができる。

尚、上述した各実施形態では、サブマイコン１０２で行なった電子制御スロットル装置の故障診断において、一旦故障と判定された後に、正常と判定された場合は、アイドル判定しきい値θｏが正常時判定値Ｘ，Ｘｔｈで設定されるため、正常時のアイドル判定に復帰される。

第１実施形態によるエンジン制御系の概略構成図 同、点火時期制御ルーチンを示すフローチャート 同、（ａ）は電子制御スロットル装置が正常時におけるアイドルスイッチのヒステリシスの設定を示す説明図、（ｂ）は電子制御スロットル装置が故障時におけるアイドルスイッチのヒステリシスの設定を示す説明図 同、点火時期マップの説明図 同、アイドル運転時の目標エンジン回転数と基本点火時期とを示す説明図 同、（ａ）はアクセル開度とアイドル判定しきい値との関係を示すタイムチャート、（ｂ）は故障判定フラグの値の変化を示すタイムチャート、（ｃ）はアイドルスイッチのＯＮ／ＯＦＦの変化を示すタイムチャート、（ｄ）はスロットル開度の変化を示すタイムチャート、（ｅ）は点火時期の変化を示すタイムチャート、（ｆ）はエンジントルクの変化を示すタイムチャート 第２実施形態による点火時期制御ルーチンを示すフローチャート 同、（ａ）はアクセル開度の変化を示すタイムチャート、（ｂ）は故障判定フラグの値の変化を示すタイムチャート、（ｃ）はアイドルスイッチのＯＮ/ＯＦＦの変化を示すタイムチャート、（ｄ）はスロットル開度の変化を示すタイムチャート、（ｅ）は点火時期の変化を示すタイムチャート、（ｆ）はエンジントルクの変化を示すタイムチャート

符号の説明

１…エンジン、
５…スロットル弁、
６…直流モータ、
９…オープナストッパ、
１０ａ…リターンスプリング、
１２…アクセルペダル、
１３…アクセルセンサ、
１４…スロットルセンサ、
１８…点火プラグ、
１０１…メインマイコン、
１０２…サブマイコン、
１０３…モータ駆動回路、
ＡＤＶ…点火時期、
ＡＤＶｏ…基本点火時期、
Ｆｓ…故障判定フラグ、
ＩＤＬ…アイドルスイッチ、
Ｎｅ…エンジン回転数、
Ｎｉｄ…目標アイドル回転数、
Ｔｑ…エンジントルク、
Ｘ，Ｘｔｈ…正常時判定値、
Ｙ，Ｙｔｈ…フェールセーフ時判定値、
θａｃｃ…アクセル開度、
θｔｈ…実スロットル開度、
θｏ，θｔｏ…アイドル判定しきい値

Claims (4)

1. スロットル弁の開度を制御する電子制御スロットル装置と、
   所定の判定パラメータとアイドル判定しきい値との比較によりエンジンのアイドル状態を判定するアイドル状態判定手段と、
   前記電子制御スロットル装置の故障判定を行なう故障判定手段と、
   前記故障判定手段で前記電子制御スロットル装置の故障と判定したときは、前記スロットル弁を所定開度に固定させる開度保持手段と
   を有する電子制御スロットルのフェールセーフ装置において、
   前記故障判定手段で前記電子制御スロットル装置の故障と判定したとき、前記アイドル判定しきい値を大きくする
   ことを特徴とする電子制御スロットルのフェールセーフ装置。
2. エンジン運転状態に基づき点火時期を制御する点火時期制御手段を有し、
   前記アイドル状態判定手段は、アクセル開度検出手段で検出したアクセル開度と前記アイドル判定しきい値とを比較してアイドル状態を判定し、
   前記点火時期制御手段は、故障時に設定される前記アイドル判定しきい値よりも高開度側で前記アクセル開度が検出された場合は非アイドル運転時の点火時期制御を実行する
   ことを特徴とする請求項１記載の電子制御スロットルのフェールセーフ装置。
3. 前記アイドル状態判定手段は、前記スロットル開度検出手段で検出したスロットル開度と前記アイドル判定しきい値とを比較してアイドル状態を判定すると共に、故障時の前記アイドル判定しきい値が前記所定開度よりも高開度側に設定される
   ことを特徴とする請求項１記載の電子制御スロットルのフェールセーフ装置。
4. エンジン運転状態基づいて燃料噴射量を制御する燃料噴射制御手段を有し、
   前記燃料噴射制御手段は前記アイドル状態判定手段での判定結果とは関係なく、予め設定した空燃比に対応する燃料噴射量を設定する
   ことを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の電子制御スロットルのフェールセーフ装置。

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