JPH03237228A - 電子スロットルのフェイルセーフ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スロットルバルブの開度制御を電動アクチュ
エータにより間接的に行なうようにした電子スロットル
制御方式の自動車用エンジンシステムに係り、特にその
フェイルセーフ方式に関する。

〔従来の技術〕

電子スロットル制御方式の自動車用エンジンシステムで
は、スロットルバルブがアクセルペダルに直接機械的に
連結されていないから、例えばスロットル開度センサの
故障・断線などの異常発生により、スロットルバルブが
ドライバ（運転者）の意志に反して勝手に開き、自動車
が急発進したり、暴走したりするのを防止するため、制
御系での異常発生に対する何らかのフェイルセーフ機能
を必要とする。

そこで、従来は、特開昭６３−１９８７３６号公報に記
載のように、制御系のマイクロコンピュータが異常を監
視し、異常検出時にはスロットルバルブ駆動用のアクチ
ュエータとスロットルバルブ間にある歯車の噛み合いを
解除したり、特開昭６３−２０１３４０号公報に記載の
ように、クラッチによりアクチュエータからスロットル
バルブを切り離すようにしていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、上記従来技術は、異常検出とフェイルセーフ動
作をマイコンのロジックで行なっていて、その結果、モ
ータとスロットル弁の間でギヤの噛合いを解除したりク
ラッチを切離す動作を行なうので、以下に列挙するよう
な場合、すなわち、ａ）異常状態が起ってもマイコンで
判定できなかった場合。

ｂ）設計段階で想定しなかった異常が起った場合。

Ｃ）マイコンが電波障害等の影響で暴走した場合。

ｄ）マイコンが正常でも、電波障害の影響で、オペアン
プ、コンパレータ等の弱電部品が出力異常となった場合
。

などの場合について配慮がされておらず、スロットル弁
が勝手に開いてエンジン出力が制御不能になり、運転者
の意志に反して車両が急発進・急加速して、最悪の場合
、事故に至るという問題があった。

本発明の目的は、マイコンによる異常判定によりスロッ
トル弁を全開に戻すだけでなく、どのような異常発生に
際しても、常に確実に運転者の意志によりスロットル弁
を全開に戻すことができる多重系の安全装置を提供する
ものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、アクセルを踏んでないのにエ
ンジンの回転速度が上昇してしまうという異常を運転者
が検出したときに、運転者によるスロットル弁の全閉要
求を受付ける「インターフェース手段」と、これにより
発動される「スロットル弁を全開にする手段」とを設け
たものである。

ここで、上記「インターフェース手段」としては、運転
者が操作できるスイッチで、しかも、車両が勝手に急発
進・急加速したとき、はとんど運転者が条件反射的に操
作することができるように、ブレーキペダルによるスイ
ッチを用いる。

又、上記「スロットル弁を全開にする手段」は、上記「
インターフェース手段」で受付けたスロットル弁全閉要
求を確実に実現する必要がある。このため電波障害で動
作不安定になる虞れのあるマイコンや弱電部品を一切介
在させず、電波障害を受けない単純な素子としてリレー
の接点やスイッチの接点を用いてスロットル駆動用モー
タの電流をしゃ断するわのである。

〔作用〕

電子スロットルに異常があってもマイコンで異常を検出
できなかったり、電波障害によるマイコン暴走や弱電部
品の出力不安定が起こった場合、スロットル弁が運転者
の意志に反して全開になったり、全開〜全閉間を不規則
に動く異常が発生する。このとき車両が急発進・急加速
しても、ブレーキペダルなら、運転者が異常に気付いた
とき条件反射的に操作できる。そして、ブレーキペダル
を踏めば、上記した「インターフェース手段」により、
それが受付られ、上記した「スロットル弁を全開にする
手段」による確実な動作が得られるので、車両が暴走し
て事故を起こす虞れを無くすことができる。

〔実施例〕

以下、本発明による電子スロットルのフェイルセーフ装
置について、図示の実施例により詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例で、図において、ドライバ（
運転者）がアクセルペダル６を操作すると、アクセルセ
ンサ７がアクセル角θａｃｅを検出し、電圧値として制
御装置９内のマイコン１ｏに六方するようになっている
。

一方、スロットル弁１６はモータ１４によって駆動され
、その間度角θｔｈはスロットルセンサ１６によって検
出され、これもマイコン１ｏに入力される。

これにより、マイコン１０では、アクセルペダル６の動
きに対応したスロットル弁１６の目標開度角ｏｒを計算
し、実際のスロットル角度θｔｈを目標角度ｏｒに追従
させるようフィードバック制御を行なう。

従って、実際にフィードバック制御を行なうためには、
操作量としてモータ１４に流す電流を制御することにな
り、このためマイコン１ｏがら駆動回路１２を介して４
個のＦＥＴ１３で構成したＨブリッジ回路を制御し、モ
ータ１４に電流を流す。

ここでモータ１４に供給される電流の源となるのは電源
用のバッテリ８である。そこで、ＦＥＴ１３で構成した
Ｈブリッジ回路とバッテリ８の間にリレーｌとリレー２
の接点をそれぞれ直列に挿入する。

リレー１は励磁コイルに通電すると接点がＯＦＦする常
閉接点タイプで、リレー２は励磁コイルに通電すると接
点がＯＮする常閉接点タイプである。

まずリレーｌの動作説明に先立って、リレー２の動作に
ついて説明すると、通常、リレー２は制御装置９内のト
ランジスタ１１により通電されており、従って、その接
点は閉じられており、通電可能となっている。

しかして、マイコン１０がアクセルセンサ７の故障等に
よる異常を検出すると、マイコン１ｏはトランジスタ１
１を０ＦＦＬ、、これによりリレー２の励磁を止め、そ
の接点を開いてモータへの通電を不可能にする。

従って、このときには、モータ１４がスロットル弁１６
を駆動するトルクはなくなり、スロットル弁１６は、そ
の直前でのモータ１４による開度がどのようになってい
ても、戻しバネのトルク７により全閉位置に戻され、フ
ェイルセーフ機能が与えられる。

ところで、以上説明したリレー２の動作は、従来技術と
同じで、マイコン１０が異常を検出して結果的にスロッ
トル弁を全開位置に戻す手法であり、マイコン１０が異
常を検出できなかったり、電波障害が起きた場合などは
、安全にスロットル弁１６を閉じる動作を行なうことは
できず、確実なフェイルセーフ機能は得られなかった。

次に、本発明の越えたときに開放動作するリレー１とそ
の動作について説明する。

リレーｌの接点側はリレー２の接点側と直列に配され、
励磁側はブレーキランプ５と並列に接続されている。

従って、ドライバがブレーキペダル３を所定開度以上踏
むと、ブレーキランプＳＷ（スイッチ）４がＯＮし、ブ
レーキランプ５が発光すると同時にリレー１の励磁側に
通電されるので、その接点が開放され、このため、とに
かく４個のＦＥＴ１３からなるＨブリッジ回路は電源側
、っまりバッテリ８からしゃ断されてしまう。

そこで、たとえマイコンが異常を検出できなかったり、
電波障害などにより異常処理が行なえなかった場合でも
、とにかくドライバがブレーキペダル３を踏みさえすれ
ば、必ず電源はしゃ断され、モータ１４への通電は不可
能になり、戻しバネによりスロットル弁１６は全閉とな
るので、車両の暴走は抑えられる。

従って、この実施例によれは、たとえマイコンによるフ
ェイルセーフ機能が何らかの理由により発動しなかった
場合でも、ドライバが異常を感じさえすれば、それによ
りほとんど反射的にブレーキペダル３が踏み込まれ、こ
の結果、スロットル弁１６が全閉開度に戻されるので、
常に確実に事故を防止することができる。

なお、この実施例では、通常走行時においてドライバが
ブレーキペダル３を踏むたびにリレー１はしゃ断されス
ロットル弁１６は全開になるが、通常、ブレーキペダル
を踏んでいる時はアクセルペダルに足をのせていないの
で（たとえ足を乗せていでも、アクセルペダルは踏み込
まれていない筈なので）、スロットル弁１６が全開にな
ることによる不具合はない。

次に第１図に示したスロットル・アクチュエータの詳細
図を第２図に示す。

スロットル弁１６は、戻しバネ２１によって常に全開状
態に戻るような力が与えられているので、モータ１４に
電流が供給されていないとき、或いは電流がしゃ断され
たときには戻しバネ２１によって全開状態となる。モし
てモータ１４に電流が供給されるとモータ１４にトルク
が発生し、減速ギヤ２２によりスロットル弁１６のシャ
フトが回動され、戻しバネ２１のトルクとつり合った開
度位置で止まる。

このスロットル弁１６の開角度はスロットルセンサ１５
で検出され、それがマイコン１０に入力されることによ
りスロットル弁開度がフィードバック制御されるように
なっている。

次に、本発明の他の実施例について、第３図により説明
する。

この実施例は、ブレーキランプＳＷ４とリレー１を一体
化したもので、まず、第３図（ａ）は、第１図の実施例
において、ブレーキランプＳＷ４とリレーｌを抜き出し
て示したもので、このときにはスイッチユニットＡとリ
レーユニットＢの２個のユニットになる。

つぎに、第３図（ｂ）は、ブレーキランプＳＷ４とリレ
ーｌを一体化してユニットＣとした本発明の一実施例を
示したものである。

これらの図から明らかなように、第３図（ａ）の場合に
は端子数が８になるのに対して、同図（ｂ）の場合には
端子数が４になり、さらにワイヤハーネス３１，３２が
省ける。

このように、第３図（ｂ）に示す実施例によれば、端子
数が減ったことにより、電気的接触点が減って信頼性向
上になる。又、ワイヤハーネスが減ったことと部品点数
が減ったことにより、取付性と経済性が向上した。

次に、本発明のさらに別の実施例について、第４図によ
り説明する。

この実施例は、第４図から明らかなように、ブレーキペ
ダル３に設けられている本来のブレーキＳＷ４に、さら
に別の常開接点からなるスイッチ４１を付加したもので
、この付加されたスイッチ４１を第１図の実施例におけ
るリレー１の接点に置き換えたものである。

この第４図において、同図（ａ）はブレーキペダル３が
踏込まれていないときを表わし、同図（ｂ）はブレーキ
ペダル３が所定量踏込まれた状態を表わしている。

まず、第４図（ａ）の状態ではブレーキペダル３が踏込
まれていないので、ブレーキランプＳＷ４はＯＦＦとな
り、他方、スイッチ４１はＯＮとなってモータ１４には
通電可能になっている。

次に、第４図（ｂ）の状態はブレーキペダル３が所定量
踏込まれているのでブレーキランプＳＷ４はＯＮとなり
、スイッチ４１は反対にＯＦＦとなってモータ１４は通
電不可能にされ、フェイルセーフ状態にされる。

従って、この実施例によっても、リレーを用いた場合と
同様の効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、ブレーキペダルが踏まれることにより
、リレー又はスイッチによってスロットル弁の開度を確
実に全開にできるので、通常走行時に支障をきたすこと
なく、異常発生時には電波障害の影響を受けることなく
、常に確実に車両の暴走を防止することができる。

また、複数のリレーを直列に結合し、ハード的にも、マ
イコンのロジックを介してソフト的にもスロットル弁を
全開にする事が可能で、多重系のフェールセーフを構成
でき安全性を向上できる。

さらに、本発明のキー要素であるブレーキランプＳＷと
リレーを一体化した事により、端子数すなわち電気的接
触点が減り、信頼性が向上され、加えてハーネス数、部
品数が減ったことにより取付性と経済性が向上した。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による電子スロットルのフェイルセーフ
装置の一実施例を示す構成図、第２図はスロットル弁ア
クチユエータの詳細を示す断面図、第３図は本発明の他
の一実施例を示す説明図、第４図はさらに本発明の別の
一実施例を示す説明図である。 １・・リレー、４・・・・・ブレーキランプＳＷ、】４
・・・・・・モータ、１６・・・・・・スロットル弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、スロットルバルブの開放駆動を電動アクチュエータ
   で行ない、閉成駆動をリターン・スプリングの復帰力で
   行なうようにした電子スロットル制御方式の自動車用エ
   ンジンシステムにおいて、上記電動アクチュエータの駆
   動電力供給用線路に直列に接続した電気接点機構を設け
   、自動車のブレーキ操作に応じて上記電気接点機構の接
   点を開放動作させるように構成したことを特徴とする電
   子スロットルのフェイルセーフ装置。 ２、請求項１の発明において、上記電気接点機構が常閉
   接点型電磁リレーの接点機構であり、その電磁コイルが
   自動車のブレーキランプ点灯用スイッチと電源間に直列
   に接続されていることを特徴とするとを特徴とする電子
   スロットルのフェイルセーフ装置。 ３、請求項２の発明において、上記電磁リレーが上記ブ
   レーキランプ点灯用スイッチと一体化されていることを
   特徴とする電子スロットルのフェイルセーフ装置。 ４、請求項１の発明において、上記電気接点機構が自動
   車のブレーキペダルの踏込み操作量が所定量を越えたと
   きに開放動作する常閉接点機構で構成されていることを
   特徴とする電子スロットルのフェイルセーフ装置。