JPH0774624B2 - スロツトルバルブ異常検出装置 - 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、スロットルバルブをアクセルペダルの直接の
操作に依存させないで、アクセルペダルの操作量、即
ち、踏み込み量を一旦センサーで検出し、その検出値を
補正等の適当な処理の後、スロットルバルブを駆動して
開度を制御する、いわゆる、リンクレススロットル方式
のスロットル制御における、スロットルバルブの異常検
出装置に関する。

［従来の技術］ 上記リンクレススロットル方式のスロットル制御は、高
速道路などでのオートドライブや、運転者による過剰な
アクセルペダル踏み込みを起因とする発進時のスリップ
の防止、いわゆるトラクションコントロール等に適用さ
れている。

このような制御装置のスロットルバルブの回転アクチュ
エータの例として、位置決め精度が高く、かつオープン
ループ制御で使用できるため応答性が良いステッピング
モータを用いたものがある（特開昭58−160525）。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが、ステッピングモータには乱調、及び共振と言
った問題があり、運転者の意志とスロットルとの動きが
一致せず、運転者に違和感を与える場合があった。上記
乱調や共振が生じた場合、内燃機関の運転停止等の何等
かの対策が必要になる。しかし、スロットルバルブの開
度異常を捉えるために、スロットルセンサを特別に設け
ることは、装置が複雑化し、各種回路も増加するので、
重量的にもコスト的にも不利益を生ずる。

そのため、スロットルセンサを用いずに、スロットルバ
ルブの開度異常を検出することが望まれていた。

また従来、特開昭61−8437号公報に記載されるごとく、
アクセルペダルの位置や絞り弁開度を検出するポテンシ
ョメータの検出値が故障により突発的に変化したのを検
出するため、アクセル操作量に係わりなく、検出値が通
常では起こり得ないような突発的な電圧変化を検出し
て、ポテンショメータの異常を判断するものもあるが、
スロットルバルブの駆動異常時の変化速度は、通常動作
時の最大移動速度の範囲内で生じることから、スロット
ルバルブの異常検出はできない。

さらに、特開昭61−11439号公報に記載されるごとく、
アクセル操作量センサ信号が所定値以上でかつ絞り弁上
下流の圧力差（吸気管負圧）が所定値以上のときアクセ
ルセンサ異常と判断するものもあるが、アクセル操作量
が所定値以上の時の吸気管負圧が所定値以上の時に異常
と判断するものであるため、スロットルバルブの急開の
異常は検出できない（運転者にとって最も違和感のある
スロットルバルブの急開は検出できない）。また、アク
セル操作量が所定値以上の時にスロットルバルブが急閉
して圧力差が所定値以上になるようなスロットルバルブ
の駆動異常検出はできるが、スロットルバルブが急閉し
てから吸気管のスロットル弁の上下流の圧力差が所定値
以上になるまでには相当な時間遅れがあり、またエンジ
ン負荷の変動により圧力差も変化するため、異常検出の
精度も劣り、また、スロットルバルブの急閉の駆動異常
は安全側の異常であるため、迅速な検出の必要性も小さ
い。

発明の構成 そこで、本発明は、運転者にとって最も違和感のあるス
ロットルバルブ急開の異常を、スロットルセンサを用い
ずに、アクセル操作量零近傍の機関負荷変化が少ない領
域を有効に利用して迅速かつ正確に検出することを目的
とし、次のような構成を採用した。

［問題点を解決するための手段］ 即ち、本発明の要旨とするところは、第１図の基本的構
成図に例示するごとく、 アクセル操作量検出手段M1の検出結果に応じて、スロッ
トルバルブM2の開度を調節する開度調節手段M3を備えた
内燃機関M4に用いられるスロットルバルブ異常検出装置
において、 アクセル操作量が零近傍の状態を検出する操作量零検出
手段M5と、 内燃機関M4の空気吸入量検出手段M6と、 該空気吸入量検出手段M6により検出される吸入量の時間
変化量を検出する吸入変化量検出手段M7と、 上記アクセル操作量が零近傍の状態で、かつ、空気吸入
量の時間変化量が、アクセル操作量零近傍の場合に許容
できる所定変化量以上の場合に、異常を示す出力を行う
異常判定手段M8と、 を備えたことを特徴とするスロットルバルブ異常検出装
置にある。

ここで、空気吸入量検出手段M6は、例えば、圧力センサ
を用いてスロットルバルブの下流の空気圧を捉えるもの
でもよく、また、エアフロメータ等のように、直接空気
体積や重量を捉えるものでもよい。

異常判定手段M8の判断基準の内、アクセル操作量の方の
零近傍の状態はアクセル操作量そのものが零か否かで判
断するようにすればよい。特に所定アクセル操作量が
零、例えば、アクセルペダルが全く踏み込まれていない
状態を基準としてスロットルバルブ異常を判定すれば、
正常ならスロットルバルブの安定性が大きく、吸入され
る空気の変動が小さいので検出精度上好ましい。

異常判定手段M8の異常を示す出力とは、異常を他の装置
に知らせる信号であってもよいし、単に、警告音出力
や、警告灯の点灯でもよい。上記他の装置は、信号を受
けて、例えば、内燃機関の燃料供給停止や、点火停止に
より、内燃機関の回転停止に導くことが出来る。

［作用］ 運転者が、アクセルを操作すると、アクセル操作量検出
手段M1がその操作量を検出し、開度調節手段M3がアクセ
ル操作量の検出値に応じて、必要により更に補正して、
スロットルバルブM2の開度制御を行う。この間、アクセ
ル操作量検出手段M1が零近傍の状態が操作量零検出手段
M5により検出される。また、空気吸入量検出手段M6によ
り吸入空気の量が検出される。この空気吸入量検出手段
M6の検出値の時間変化量を吸入変化量検出手段M7が検出
する。

異常判定手段M8は、上記操作量零検出手段M5の検出値、
即ち、アクセル操作量零近傍の状態と、上記吸入変化量
検出手段M7の検出値、即ち、吸入されている空気量の時
間変化量とを入力し、アクセル操作量が零近傍の場合
で、かつ空気吸入量の時間的変化量が、アクセル操作量
零近傍の場合に許容できる所定変化量以上の場合には、
異常を示す出力を行う。

即ち、アクセル操作量が零近傍の状態の場合には、機関
負荷の変動量も小さいため、アクセル操作量零近傍の場
合に許容できる所定変化量内になっていなければならな
いのに、該所定変化量以上の変化があったということ
は、スロットルバルブM2が異常となっていると判断でき
るからである。

次に、本発明の実施例を説明する。本発明はこれらに限
られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲の種々
の態様のものが含まれる。

［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。第２図は、本発明の一実施例のスロットルバル
ブ異常検出装置を装備したガソリン式内燃機関のシステ
ム構成図である。

同図において、内燃機関１は、シリンダ２、ピストン
３、シリンダヘッド４により形成される燃焼室５を有し
ている。上記燃焼室５には点火プラグ６が配設されてい
る。ピストン３からの出力は変速機等各種機構を介し
て、駆動輪に伝達される。

内燃機関１の吸気系統は、燃焼室５の吸気バルブ７を介
して吸気管８に連通し、該吸気管８の内、吸気ポート９
の近傍には燃料噴射弁10が吸気ポート９に向けて燃料を
噴射するように配設され、該燃料噴射弁10の上流には吸
入空気の脈動を吸収するサージタンク11が設けられてい
る。該サージタンク11にはサージタンク11内の吸入空気
の圧力を検出する吸気圧センサ12が設けられている。更
に、上記サージタンク11の上流にはスロットルバルブ13
が配設されている。更に上流にはエアクリーナ14が配設
されているが、該エアクリーナ14から吸入された空気
は、該スロットルバルブ13の開度により流量が調節され
て、燃焼室５に供給される。該スロットルバルブ13はス
テッピングモータ15により開閉動作されている。

一方、内燃機関１の排気系統は燃焼室５の排気バルブ16
を介して、排気管17に連通している。

燃料供給処理は、図示しない燃料ポンプから燃料タンク
内の燃料が送出され、燃料供給管を介して、上記燃料噴
射弁10に供給され、該燃料噴射弁10にて所定タイミング
で噴射されることによりなされる。

又、点火処理は、図示しないイグナイタが点火に必要な
高電圧を出力し、ディストリビュータが内燃機関１のク
ランク軸に連動して上記イグナイタで発生した高電圧を
上記点火プラグ６に分配供給することによりなされる。

スロットルバルブ13の開度制御は、アクセルペダル19に
設けられたアクセルセンサ20が捉えたアクセルペダルの
踏込み量いわゆるアクセル操作量に応じて電子制御回路
30がステッピングモータ15を駆動制御することにより行
われる。

更に、内燃機関１は検出器として、上記吸気圧センサ12
及びアクセルセンサ20以外に、車軸に設けられその回転
量に応じたパルス信号を出力する車速センサ、シリンダ
２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、排気管17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等を備え、
上記各センサからの信号は電子制御装置（以下単にECU
とよぶ。）30に入力されるとともに、該ECU30は上記内
燃機関１の各部位を必要に応じて制御する。

次に、上記ECU30の構成を第３図に基づいて説明する。

ECU30は、CPU30a、ROM30b、RAM30c、及びバックアップR
AM30d等を中心に論理演算回路として構成され、コモン
バス30eを介して入力部30f及び出力部30gに接続されて
外部のセンサやアクチュエータとの間で入出力を行う。

次に上記ECU30により実行される本発明のスロットルバ
ルブ異常検出装置としての制御を第４図及び第５図のフ
ローチャートに基づいて説明する。ECU30は、この他に
も、前述したアクセルセンサ20の出力に応じたスロット
ルバルブ開度制御や、吸入空気量等に応じた燃料噴射量
制御、空燃比等に応じた点火時期制御等を行っている。

第４図は、所定時間（50mscc）毎に、割り込み実行され
るスロットルバルブ異常検出ルーチンの処理を示す。

先ず処理が開始されると、ステップ100にて、アクセル
操作量が零か否かが判定される。ここで、運転車がアク
セルペダル19を少しなりとも踏み込んでいる場合には、
アクセル操作量は零ではないことから、否定判定され、
ステップ110にてフュエルカットフラグFcがリセットさ
れる。該フュエルカットフラグFcとは、後述する燃料噴
射制御において燃料噴射を禁止するフラグをいう。

次いでステップ120にて、カウンタＣをクリアした後、
ステップ130にて吸気圧センサ12から、現時点の吸気圧P
MのアナログデータをA/D変換した値PMADを取り込み、最
大値を格納する変数PMmaxに格納する。更に、ステップ1
40にて、同じPMADの値を、最小値を格納する変数PMmin
に格納して一旦処理を終了する。

運転者がアクセルペダル19を踏んでいる間は上記処理が
繰り返される。

次にアクセルペダル19が完全に戻された場合、即ち、ア
クセルペダル19の踏み込み量（操作量）が、零になった
場合を考える。先ず、ステップ100にて肯定判定され
る。次いでステップ160にてカウンタＣがインクリメン
トされる。更にステップ170にてカウンタＣの値が20以
上か否かが判定される。アクセル操作量が零となってか
ら、初期の内は、カウンタＣは20未満であるので、否定
判定され、上述のステップ130及びステップ140を実行し
た後、処理を一旦終了する。その後同様な処理を繰り返
し、アクセル操作量が零のままで、カウンタＣが20以上
となれば、ステップ170で肯定判定されて、ステップ180
の処理に移る。カウンタＣが20以上となるまで、ステッ
プ120とステップ180〜220の処理をしないのは、アクセ
ル操作量が零となったことを受けてECU30がスロットル
バルブ13を全閉にする時間、及び正常ならば吸気圧が安
定化する時間を考慮したためである。

こうして、カウンタＣが20以上となると、ステップ180
にて計算用の変数Mc1に上記PMmaxの値を格納し、ステッ
プ190にて計算用の変数Mc2に上記PMminの値を格納す
る。

上記PMmax及びPMminの値は一旦上記ステップ130または
ステップ140にて設定されているが、その後ステップ18
0,190が実行される前に、2msec毎に実行される、第５図
に示す吸気圧の最大値及び最小値を求める演算ルーチン
により、設定されたものである。即ち、上記ステップ13
0,140にてPMmax及びPMminの初期値が設定されていて、
ステップ300にて、現在の吸気圧PMADとPMmaxとを比較
し、PMADの方が大きければ、ステップ310にてPMmaxにPM
ADの値が格納される。また、ステップ300にて否定判定
され、更にステップ320にてPMADとPMminとを比較してPM
ADの方が小さければ、ステップ330にてPMminにPMADの値
が格納される。PMADが、PMmaxとPMminとの中間の値であ
れば、ステップ300,320にて各々否定判定され、本演算
ルーチンでは何もなされない。スロットルバルブ異常検
出ルーチンのステップ130,140の設定の後、実際に、ス
テップ180,190が実行されるまでに、本演算ルーチン
は、25回実行され、その間のPMADの最大値と最小値とを
求めることになり、PMmax,PMminとして格納されてい
る。

第４図のスロットルバルブ異常検出ルーチンに戻り、ス
テップ200にて最大値Mc1と最小値Mc2との差が求めら
れ、ΔPMに格納される。即ち、ΔPMは吸気圧の変動幅を
表している。吸気圧PMADは空気の時間当りの吸入量と比
例関係にあるので、ΔPMは吸入量の変動幅を表している
ことになる。

次にステップ210にて、ΔPMが所定値Ｋを越えているか
否かが判定される。所定値Ｋはアクセル操作量零の場合
に、正常として許容できるΔPMの変動幅を示すものであ
る。否定判定、即ち、許容範囲内であれば、ステップ11
0にてフラグFcはリセット状態のままに保持される。も
し、ΔPMが許容範囲を越えていれば、ステップ220にて
フラグFcはセットされる。以後、前述のステップ120,13
0,140が実行される。以後、上述のような処理が繰り返
し実行される。

こうして、アクセルペダル19が踏み込まれていない場合
に、吸気圧の変化ΔPMが所定値Ｋに納まっていれば、フ
ラグFcはリセット（Fc＝０）されているが、所定値Ｋか
ら外れた場合には、フラグFcはセット（Fc＝１）され
る。ECU30内で実施している燃料噴射量制御ルーチンの
内、第６図に示した燃料噴射実行ルーチンにて、もし、
フラグFcがリセット状態であれば、ステップ400にて否
定判定され、ステップ410にて、予め設定されているタ
イミングにて、図示しない燃料噴射量算出ルーチンにて
演算された燃料噴射時間Tpの間、燃料噴射弁10が開弁し
て、燃料が吸入空気中に噴射される。ところが、フラグ
Fcがセットされている場合、ステップ400では肯定判定
され、開弁処理がなされずに、終了してしまう。このた
め、内燃機関１は燃料が供給されず、回転を停止し、自
動車の運転が不能となる。

本実施例は上記のごとく構成されているので、スロット
ルバルブ13の開度を検出する、スロットルセンサを用い
ずに、スロットルバルブ13の駆動が異常となった場合が
検出でき、迅速に内燃機関の駆動を停止し、それ以後の
運転を禁止することができる。

上記実施例ではスロットルバルブ13の異常が検出された
場合には、内燃機関１の燃料供給を停止したが、点火実
行処理を停止してもよい。また、内燃機関１を停止する
のでなく、警告音の発射や警告等を点灯させて、運転者
にスロットルバルブ13の異常を知らせてもよい。また、
内燃機関１の停止と警告との両者を実行してもよい。こ
れにより運転者は適切な処置を取ることができる。この
様な効果は、スロットルバルブ13がステッピングモータ
15にて駆動されている場合に限らず、その他、ソレノイ
ド等各種のアクチュエータにて駆動されている場合も同
様に適用可能である。

また、ステップ100にて、「アクセル操作量が零か否
か」を条件としたが、アクセル操作量が、零または零以
外の値を中心として、ある幅内に存在することを条件と
してもよい。

尚、上記実施例において、アクセルセンサ20がアクセル
操作量検出手段M1に該当し、ステッピングモータ15と電
子制御回路30との組合せが開度調節手段M3に該当し、吸
気圧センサ12が空気吸入量検出手段M6に該当し、電子制
御装置30が操作量零検出手段M5（ステップ100に対
応）、吸入変化量検出手段M7（ステップ180,190,200,30
0,310,320,330に対応）及び異常判定手段M8（ステップ2
10に対応）に該当する。

発明の効果 本発明は、異常判定手段M8が、アクセル操作量が零近傍
の状態で、かつ空気吸入量の時間変化量が、アクセル操
作量零近傍の場合に許容できる所定変化量以上の場合
に、異常を示す出力を行う。そのため、スロットルセン
サを設けることなく、スロットルバルブの駆動異常が検
出できる。こうして、装置が簡単化し、各種回路も減少
するので、重量的にもコスト的にも利益を生ずる。さら
に、スロットルバルブの急開の駆動異常は運転者にとっ
て最も違和感のある異常であり、迅速に検出することが
肝要であるが、本発明は、アクセル操作量が零近傍の時
に、吸入空気量の時間的変化量が、アクセル操作量零近
傍の場合に許容できる所定値以上の場合に異常と判断す
ることにより、スロットルバルブの急開に対応して吸気
管負圧変化は絶対値の差に対し比較的迅速に生じるのみ
ならず、アクセル操作量が零近傍ではエンジン負荷の変
動量も小さいため、運転者にとって最も違和感のあるス
ロットルバルブ急開の駆動異常を迅速かつ正確に検出す
ることができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成例示図、第２図は実施例の
構成図、第３図はその電子制御装置のブロック図、第４
図は実施例のスロットルバルブ異常検出処理内容を示す
フローチャート、第５図は同実施例の吸気圧の最大値及
び最小値を求める演算ルーチンのフローチャート、第６
図は燃料噴射実行ルーチンのフローチャートを表す。 M1……アクセル操作量検出手段 M2……スロットルバルブ M3……開度調節手段、M4……内燃機関 M5……操作量零検出手段 M6……空気吸入量検出手段 M7……吸入変化量検出手段 M8……異常判定手段 １……内燃機関、８……吸気管 10……燃料噴射弁、11……サージタンク 12……吸気圧センサ、13……スロットルバルブ 15……ステッピングモータ 19……アクセルペダル、20……アクセルセンサ 30……電子制御装置（ECU）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクセル操作量検出手段の検出結果に応じ
   て、スロットルバルブの開度を調節する開度調節手段を
   備えた内燃機関に用いられるスロットルバルブ異常検出
   装置において、 アクセル操作量が零近傍の状態を検出する操作量零検出
   手段と、 内燃機関の空気吸入量検出手段と、 該空気吸入量検出手段により検出される吸入空気の時間
   変化量を検出する吸入変化量検出手段と、 上記アクセル操作量が零近傍の状態のときで、かつ空気
   吸入量の時間変化量が、上記アクセル操作量零近傍の場
   合に許容できる所定変化量以上の場合に、異常を示す出
   力を行う異常判断手段と、 を備えたことを特徴とするスロットルバルブ異常検出装
   置。
2. 【請求項２】前記吸入変化量検出手段は、前記アクセル
   操作量が零の時における前記空気吸入量検出手段により
   検出される吸入空気の最大値と最小値との偏差を前記空
   気吸入量の時間変化量として検出するものであり、 前記異常判断手段は、アクセル操作量が零近傍の状態
   で、前記空気吸入量の時間変化量が前記所定変化量以上
   の場合に、異常を出力するものである特許請求の範囲第
   １項記載のスロットルバルブ異常検出装置。