JPH0774625B2 - 内燃機関の制御装置 - Google Patents

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閉弁動作の異常時に、
車両の安全性を確保しつつ走行を可能にする内燃機関の
制御装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、スロットルバルブの駆動装置が故障したときの制
御技術として、スロットルバルブの開閉弁動作の異常時
に内燃機関への燃料供給を停止する装置が開示されてい
る。（特開昭61−8436号公報）。該技術は、開弁状態で
スロットルバルブが固着したときに、機関回転数が所定
以上であれば機関への燃料供給を停止して、機関回転数
が異常に高くならないように、内燃機関を制御するもの
である。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来の技術は、スロットルバルブの
故障時の機関暴走を防止して、安全性の向上を主目的と
してなされたため、いわゆるリンプホーム機能（故障し
ても最寄りのサービス工場まで走行できる機能）につい
ては、十分考慮されているとは言い難かった。すなわ
ち、上記技術によりリンプホームしようとした場合に
は、運転者の意志とは無関係に機関回転数が境界回転数
を挟んで大きく変動して、ハンチング状態に陥り運転性
を極めて悪化させるようになる。あるいは、負荷の大き
な登り板等でスロットルバルブが固着した場合には、エ
ンジン回転数が上記境界回転数まで上昇せずそのため燃
料カットが行われない状態に陥る恐れがあった。

本発明は、上記の問題点の解決して、車両の安全性を確
保しつつ車両のリンプホーム機能の向上を図ることがで
きる内燃機関の制御装置の提供を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の目的を達成する手段としてなされた第１の発明
は、第１図に例示すように、 内燃機関Ａに供給される空気量を調整するスロットルバ
ルブＢと、 スロットルバルブＢの固着を検出する異常検出手段C2
と、 スロットルバルブＢの固着が検出された時、上記スロッ
トルバルブＢが運転停止開度以上であるか否か、この運
転停止開度より小さい出力増大開度以上であるか否かを
判断する異常開度判断手段D2と、 前記スロットルバルブＢの固着が前記運転停止開度以上
で生じたときに、上記内燃機関Ａの運転を停止させる運
転停止手段E2と、 前記スロットルバルブＢの固着が、前記運転停止開度未
満でかつ前記出力増大開度以上で生じたときには、上記
内燃機関Ａの出力を通常より抑制して制御し、前記スロ
ットルバルブＢの固着が前記出力増大開度未満で生じた
ときには、上記内燃機関Ａの出力を通常より大きくする
出力制御手段F2と を備える内燃機関の制御装置を要旨とする。

スロットルバルブＢは、例えばアクセルペダルと機械的
に連結されたものでもよく、あるいはアクセルペダルの
開度および車両の走行状態に基づいて制御されるリンク
レスタイプのものでもよい。

異常検出手段C2は、例えばスロットルバルブＢが固着し
て作動しなくなった状態を検出するものであって、以下
に例示すような手段でスロットルバルブＢの固着を検出
するものである。

即ち、 Ｉ 目標スロットル開度と実スロットル開度との偏差に
もとづく。

II 目標スロットル開度の変化値と吸入空気量の変化値
とにもとづく。

III アクセルペダルの操作量と実スロットル開度との
偏差にもとづく。

IV リンクレススロットルバルブの場合には、モータの
電流値にもとづく。

運転停止手段E2は、内燃機関Ａに供給される燃料を停止
することにより内燃機関の運転を停止させるものであっ
てもよく、他に点火の中止等を行って内燃機関の運転を
停止させるものであってもよい。

出力制御手段F2は、燃料供給量を増減（空燃比を制御）
して内燃機関Ａの出力を制御するもの、又はEGR量を増
減して内燃機関Ａの出力を制御するものであってもよ
く、他に点火時期の進角度制御、又はアイドル回転数制
御用のバイパス通路の開弁制御等を行うものであっても
よい。

〔作用〕

本発明の内燃機関の制御装置は、スロットルバルブＢの
固着を異常検出手段C2が検出して、該固着検出時のスロ
ットルバルブＢの開度が運転停止開度以上であると異常
開度判断手段D2が判断したときには、運転停止手段E2が
内燃機関Ａの運転を停止させ、一方上記固着検出時のス
ロットルバルブＢの開度が運転停止開度未満でかつ出力
増大開度以上であると異常開度判断手段D2が判断したと
きには、出力制御手段F2により内燃機関Ａの出力を通常
より抑制して制御し、上記スロットルバルブＢの開度が
出力増大開度未満で生じた場合には出力制御手段F2によ
り内燃機関Ａの出力を通常より大きくする。

〔実施例〕

本発明の内燃機関の制御装置の各実施例を説明する。

本実施例が適用されるシステムは、第２図に示すよう
に、内燃機関（以下エンジンと記す）Ｉ、該エンジン１
の吸気量を調整するスロットルバルブ３、該スロットル
バルブ３を制御するスロットルバルブ制御装置５、およ
びエンジン１の燃料供給量および排気再循環量（以下EG
R量と記す）を運転状態にもとづいて制御するエンジン
制御装置７を備える。

エンジン制御装置７は、入出力インターフェース９、中
央処理部11、および記憶部13等から構成されていて、以
下に示すような動作を行なう。すなわち、エンジン１の
運転状態を中央処理部11に入出力インターフェース９を
介して入力し、予め記憶部13にメモリされているプログ
ラムおよびデータ等にもとづいて、燃料噴射量およびEG
R量を中央処理部11で算出して、該算出値にしたがい、
エンジン１に燃料を供給する燃料噴射弁15およびEGRバ
ルブ17の弁開度を制御するモジュレータ19に、入出力イ
ンターフェース９を介して、制御信号を出力する。該制
御信号を各部に出力することにより、エンジン制御装置
７は、エンジン１の燃料状態を最適に制御する。なお、
燃料噴射弁15およびモジューレータ19の制御の詳細につ
いては、周知の技術であるので、ここでは説明を省略す
る。

スロットルバルブ制御装置５は、エンジン制御装置７と
同様に、入力インターフェース21、中央処理部23、およ
び記憶部25等から構成されていて、以下に示すような動
作を行なう。

（１）吸入空気量を検出する吸気量センサ27、スロット
ルバルブ３の開度を検出するスロットル開度センサ31、
エンジン１の回転数を検出する回転数センサ33、エンジ
ン１の冷却水温（エンジン水温）を検出する水温センサ
35、およびアクセルペダル37の操作量を検出するアクセ
ル操作量センサ39のそれぞれの検出値を中央処理部23に
入出力インターフェース21を介し入力する処理。

（２）該入力されたデータにしたがい、予む記憶部25に
メモリされている後述するプログラムおよびデータ等に
もとづいて、スロットルバルブ３の開度（スロットル開
度）を算出、スロットルバルブ３の開閉弁動作の異常を
判断、ERGの供給停止を判断、および燃料供給量を決定
する処理。

（３）該決定にしたがい、EGRの供給停止用のEGR停止バ
ルブ41、スロットルバルブ３を駆動するスロットルアク
チュエータ29、およびエンジン制御装置７へのそれぞれ
の制御信号を入出力インターフェース21を介して出力す
ることにより、スロットルバルブ３の開度制御およびエ
ンジン１の出力制御を実行する処理。

なお、スロットルバルブ３の開度制御は、スロットル開
度センサ31の検出値、およびアクセル操作量センサ39の
検出値等にもとづいて実行される。例えば第２図に示す
スロットルバルブ制御装置５がその入出力インターフェ
ース21を介して、アクセル操作量センサ39、エンジン水
温センサ35、エンジン回転数センサ33、吸気量センサ27
等の検出値を入力し、最適のスットルバルブ３の目標ス
ロットル開度θ０を算出して、該開度θ０にスロットル
バルブ３の実開度θｒ（スロットル開度センサ31の検出
開度）が一致するように、スロットルアクチュエータ29
を駆動する。ところで、本実施例ではEGRの供給停止
は、EGR停止バルブ41により行なうが、他の手段として
モジュレータ19にEGRの供給停止信号を出力する構成し
てもよい。また、本実施例では、エンジン制御装置７へ
のエンジン状態の入力は、スロットルバルブ制御装置５
の入出力インターフェース21を通して行なわれている
が、この逆にしても良い。即ち、エンジン状態をエンジ
ン制御装置７に入力し、その入出力インターフェース９
を通してスロットルバルブ制御装置５にエンジン状態を
入力しても良い。

エンジン１の出力制御は、まず、スロットルバルブ３の
開閉弁動作の異常を検出し（第３図ないし第５図）、次
いでEGRの停止又は基本燃料噴射量の変更（第６図に示
す内燃機関の制御ルーチン）をすることによって行なわ
れる。

まず、第３図〜第５図にもとづいて、リンクレススロッ
トルバルブの動作の異常検出手段（ロック検出手段）を
説明する。

第３図に示す異常検出ルーチンは、例えば前述のスロッ
トルバルブの開度制御とは別に50msec毎に実行される。

該第３図の異常検出ルーチンでは、すでにスロットルバ
ルブ３の開閉弁動作が異常であると判断されているか否
かを異常フラグＦにより判断する（ステップ100）。す
でに、異常フラグＦがセットされていれば、本ルーチン
を一旦終了し、該異常フラグＦがセットされていなけれ
ばステップ110に移行する。該ステップ110では、スロッ
トルバルブ３の目標開度θ０（スロットルバルブ制御装
置５からスロットルアクチュエータ29への指令値）と実
開度θｒ（スロットル開度センサ31の検出値）との開度
差Δθを算出する。次いで、該開度差Δθの積分値θｉ
を算出する（ステップ120）。該積分値θｉは、過去４
回の本ルーチンの処理で算出された開度差Δθの積分値
θｉに現処理で算出された開度差Δθを加算して求める
ものである。すなわちθｉ←θｉ＋Δθ−Δθ５の演算
が行なわれる（Δθ５は前回のステップ140にて設定さ
れた値である）。例えば、第４図に示すように、現在の
処理時刻が時刻ＴF である場合には、時刻ＴA 〜ＴE
までの目標スロットル開度θ０と実スロットル開度θ
ｒとの開度差Δθの積算値θｉ（＝ΔθA ＋ΔθB ＋
ΔθC ＋ΔθD ＋ΔθE ）に現在の時刻ＴF の開度
差ΔθF の加算および時刻ＴA の開度差ΔθA の減
算を行なって、現時刻における積分値θｉを算出するも
のである。

次いで、開度差Δθの積分値θｉがロック判定値Ｋより
小さいか否かを判断する（第３図のステップ130）。該
ロック判定値Ｋは、所定値でもよいし、又は第５図に示
すようにエンジン水温の関数、スロットルアクチュエー
タ29のベアリングの近傍の温度，雰囲気温度等の関数で
あってもよい。該エンジン水温等の関数にすることで、
スロットルバルブ３のロックを一層正確に判断すること
ができる。

上記第３図のステップ130によるスロットルバルブ３の
ロックの判断において、スロットルバルブ３がロックし
ていない（θｉ＜Ｋ）と判断された場合には、前回の第
４開度差メモリΔθ４の値を第５開度差メモリθ５に
（ステップ140）、前回の第３開度差メモリΔθ３の値
を第４開度差メモリΔθに（ステップ150）、前回の第
２開度差メモリΔθ２の値を第３開度差メモリΔθ３に
（ステップ160）、前回の第１開度差メモリΔθ１の値
を第２開度差メモリΔθ２に（ステップ170）、現在の
開度差Δθを第１開度差メモリΔθ１に（ステップ18
0）設定する。これにより、ステップ140にてセットされ
た第５開度差メモリΔθ５の値を上記ステップ120にて
行なわれる演算に用いることが可能になる。

以上のステップ100〜180の処理の結果、ステップ130に
て、スロットルバルブ３がロックされたと判断（θｉ≧
Ｋ）した場合には、異常フラグＦをセットする（ステッ
プ190）。この異常フラグＦは、第６図の内燃機関の制
御ルーチンにおいて、スロットルバルブのロック状態の
検出に用いられる。

次に、本発明の一実施例を説明する。本実施例は、上記
第３図の異常検出ルーチンの異常フラグＦのセット状態
をモニタして、基本燃料噴射量の変更を行なう第６図の
内燃機関の制御ルーチンを実行することにより行なわれ
る。該ルーチンでは、まず状態異常フラグＦのセット状
態をチェックして、スロットルバルブ３が異常（ロッ
ク）状態か否かを判断する（ステップ200）。該判断に
より、スロットルバルブ３が異常であると判断された場
合には、スロットル開度センサ31の検出値にもとづいて
スロットルバルブ３の開度θが運転停止開度θ３（ここ
では30゜）以上が否かを判断し（ステップ210）、θ≧
θ３の場合には、燃料噴射の停止信号を、本ルーチンを
実行しているスロットルバルブ制御装置５から燃料噴射
量を制御しているエンジン制御装置７に出力して、エン
ジン１への燃料供給を停止させる（ステップ220）。

上記ステップ200〜220により、スロットルバルブ３が運
転停止開度θ３以上でロックしたとき、エンジン回転数
が以上に上昇する前にエンジン１への燃料供給を停止さ
せることができる。したがって、スロットルバルブ３に
対するフェイセール機能が向上する。

上記ステップ210の判断によりスロットル開度θが運転
停止開度θ３未満であるとされたときには、次の異常開
度の判断に移行する（ステップ230）。該ステップ230で
は、異常開度が運転停止開度θ３未満でかつ出力減少開
度θ２以上であるか（θ２≦θ＜θ３）、出力減少開度
θ２未満でかつ出力増大開度θ１以上であるか（θ１≦
θ＜θ２）を判断して、該判断にもとづいて、次のエン
ジン１の出力制御ステップ240〜260のいずれかに処理を
移行させる。

異常開度がθ２≦θ＜θ３（ここではθ２は20゜）の範
囲内であると判断された場合には、エンジン制御装置７
に燃料噴射量の減少信号を出力して、エンジン出力を低
下させる（ステップ240）。上記燃料噴射量は、例えば
失火しないでエンジン１が運転可能な空燃比、例えば基
本噴射量の0.7倍に設定してもよく、あるいは基本噴射
量をスロットル開度θにもとづいて減少してもよい。該
スロットル開度θにもとづいて基本噴射量を減少するこ
とにより、エンジン出力を高い精度で制御することがで
きる。

上記ステップ200,210,230,240の処理により、スロット
ル開度θが比較的大きいときに異常が発生した場合、す
なわち大きいエンジン出力が発生する状態でスロットル
バルブ３がロックした場合には、エンジン１への燃料供
給量を減量して、エンジン出力を低下することができ
る。したがって、比較的大きいスロットル開度でスロッ
トルバルブ３がロックした場合でも本処理の実行より、
エンジン出力を低下させることができるので、クラッ
チ，およびブレーキ操作で車両を安全に走行させること
が可能になる。

ステップ230の異常開度がθ１≦θ＜θ２（ここでθ１
は10゜）であると判断された場合には、エンジン制御装
置７に基本噴射量制御信号をそのまま出力する（ステッ
プ250）。これにより、エンジン１の出力は、スロット
ルバルブ制御装置５からの噴射量の増減指令のない状態
で算出された値に制御される。

上記ステップ200,210,230,250の処理により、異常の発
生したスロットル開度θが緊急走行可能なエンジン出力
を発生させる開度の場合には、現状のエンジン出力を維
持させることができる。

ステップ230で異常開度がθ＜θ１の範囲内にあると判
断された場合には、エンジン制御装置７に基本噴射量の
増量制御を指令する信号と、EGR停止バルブ41を駆動す
る信号とを出力する（ステップ260）。これにより、エ
ンジン１の発生出力を大きくすることができる。

上記ステップ200,210,230,260の処理により、小さいス
ロットる開度θで異常が発生したとき、エンジン出力を
車両の走行可能な出力まで増大させて、車両を走行させ
ることができる。

以上に説明したように本実施例により、スロットルバル
ブ３の異常発生開度（ロック開度）に応じて、エンジン
１への燃料供給を停止又は減少することで、異常発生開
度に対応したエンジン出力特性を得ることができる。し
たがって、スロットルバルブ３のロックが吸気量を制限
する以外には出力を適当な値まで低下できない開度（運
転停止開度θ３以上）の場合には、エンジン１の運転を
停止させて、車両の放送等を回避でき、その安全性を極
めて向上させる優れた効果を奏する。

一方、運転停止開度θ３未満でかつ出力減少開度θ２以
上でスロットルバルブ３がロックしたときには、燃料噴
射量を減少することにより、エンジン出力を制御して、
最低限の車両の走行を可能にすることができるという、
いわゆるリンプホーム機能が向上する優れた効果を奏す
る。

そのうえ、スロットルバルブ３が極めて小さい出力増大
開度（スロットル開度θ１未満）でロックしたとき、エ
ンジン出力を大きくして、エンジン出力を車両の走行可
能な値まで増大させることができる。

この結果、本発明の実施例により、リンプホール機能を
さらに向上させることができる。

なお、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、
本発明の要旨を変更しない範囲で種々な態様の実施例が
可能である。

〔発明の効果〕

内燃機関の出力が大きすぎて、車両のブレーキ、および
クラッチ操作等では安全な操作を行なえないスロットル
開度でスロットルバルブの開閉弁動作の異常が生じたと
きに、内燃機関の運転を停止させることができるので、
車両のリンプホーム機能を保持しつつ、高いフェイルセ
ーフ機能が得られるという優れた効果を奏する。

さらに、比較的大きい開度でスロットルバルブがロック
した場合には、エンジン出力を低下させることにより車
両を安全に走行させることが可能となるのみならず、ス
ロットルバルブが極めて小さい開度でロックした場合に
はエンジン出力を車両の走行可能な値まで増大させるこ
とができ、これによって、出力制御手段における内燃機
関の出力制御でリンプホーム機能を更に向上させること
ができる。

したがって、本発明の内燃機関の制御装置は、車両のフ
ェイルセーフおよびリンプホーム機能を十分に向上する
ことができる極めて優れた効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示する構成図、第２図
は本発明が適用される実施例の構成図、第３図は実施例
の異常検出ルーチンのフローチャート、第４図は実施例
のスロットルバルブの開閉弁制御特性を示すグラフ、第
５図は実施例のロック判定値Ｋの特性グラフ、第６図は
実施例の内燃機関の制御ルーチンのフローチャート、第
７図は実施例のエンジン出力特性のグラフである。 Ａ……内燃機関、Ｂ……スロットルバルブ、C2……異常
検出手段、D2……異常開度判断手段、E2……運転停止手
段、F2……出力制御手段、１……エンジン、３……スロ
ットルバルブ、５……スロットルバルブ制御装置、７…
…エンジン制御装置、15……燃料噴射弁、41……EGR停
止バルブ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−175250（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−122742（ＪＰ，Ａ) 実開 昭60−49235（ＪＰ，Ｕ)

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関に供給される空気量を調節するス
   ロットルバルブと、 前記スロットルバルブの固着を検出する異常検出手段
   と、 前記スロットルバルブの固着が検出された時、上記スロ
   ットルバルブが運転停止開度以上であるか否か、この運
   転停止開度より小さい出力増大開度以上であるか否かを
   判断する異常開度判断手段と、 前記スロットルバルブの固着が前記運転停止開度以上で
   生じたときに、上記内燃機関の運転を停止させる運転停
   止手段と、 前記スロットルバルブの固着が前記運転停止開度未満で
   かつ前記出力増大開度以上で生じたときには、上記内燃
   機関の出力を通常より抑制して制御し、前記スロットル
   バルブの固着が前記出力増大開度未満で生じたときに
   は、上記内燃機関の出力を通常より大きくする出力制御
   手段と を備える内燃機関の制御装置。
2. 【請求項２】前記出力制御手段は、前記スロットルバル
   ブの固着が、前記運転停止開度より小さく前記出力増大
   開度より大きい出力減少開度未満でかつ前記出力増大開
   度以上で生じたときには、上記内燃機関の出力を抑制し
   ないものである特許請求の範囲第１項記載の内燃機関の
   制御装置。
3. 【請求項３】前記出力制御手段は、燃料供給量、点火時
   期、又は排気再循環量の少なくとも１つを前記スロット
   ルバルブの開度に応じて制御する特許請求の範囲第１項
   または第２項記載の内燃機関の制御装置。
4. 【請求項４】前記異常検出手段は、前記スロットルバル
   ブの目標開度と実開度との偏差の積分値が所定値以上で
   あるときに異常と検出する特許請求の範囲第１項〜第３
   項のうちいずれか１つに記載の内燃機関の制御装置。