JPH09100738A

JPH09100738A - エンジンのアイドル回転数制御装置

Info

Publication number: JPH09100738A
Application number: JP7258847A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Kiyono; 正資清野; Takashi Ishida; 隆司石田
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1995-10-05
Filing date: 1995-10-05
Publication date: 1997-04-15

Abstract

(57)【要約】【課題】スイッチング素子によるコイルへの通電遮断が
不可能になるいかなる故障時にもアイドル回転数の過剰
な上昇を防止し、且つ故障の旨を適切に警告する。【解決手段】ＩＳＣ弁６のコイル６ａのグランド側には
その時の目標アイドル回転数に応じたデューティ比にて
オン・オフされる第１のトランジスタＴｒ１が接続さ
れ、コイル６ａのバッテリ側には第１のトランジスタＴ
ｒ１によるコイル６ａへの通電遮断が不可能となった場
合に、所定のデューティ比にてオン・オフされる第２の
トランジスタＴｒ２が接続されている。ＣＰＵ２１は、
電圧レベル判定回路３２のコンパレータ出力のエッジの
有無にて第１のトランジスタＴｒ１によるコイル６ａへ
の通電遮断が不可能となる故障を検出する。また、ＣＰ
Ｕ２１は、前記の故障が検出された時に、故障警告灯を
点灯させると共に、目標アイドル回転数よりも高い所定
回転数にてアイドル回転数の上昇を制限する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アイドル時の吸入
空気量を調整するためのアイドル回転数制御弁（以下、
ＩＳＣ弁という）を備えたエンジンのアイドル回転数制
御装置に関するものである。

【０００２】

【従来技術】アイドル時におけるエンジンへの吸入空気
量を制御するＩＳＣ弁は、リニアソレノイド型の電磁弁
にて構成され、その駆動方式としては電磁コイルに流れ
る電流値をデューティ制御するものが周知である。かか
る場合、そのデューティ比に応じた通電時間によりＩＳ
Ｃ弁の開度が制御される。また、ＩＳＣ弁の駆動回路の
構成として、２つの制御系からなる駆動回路によりＩＳ
Ｃ弁をデューティ制御する技術が開示されており（例え
ば、特公平５−３６６２３号公報，特開平４−２５２８
３７号公報）、かかる構成では一方の制御系で短絡等の
故障が発生してもＩＳＣ弁を継続的に制御できる旨が記
載されている。

【０００３】具体的には、ＩＳＣ弁の電源側端子又はグ
ランド側端子のいずれか一方に通常制御用のトランジス
タが接続され、他方に補助制御用のトランジスタが接続
される。そして、通常時には前者のトランジスタをデュ
ーティ制御することで前記ＩＳＣ弁への通電をオン・オ
フし、これによりアイドル回転数が制御される。また、
当該トランジスタによる通電のオン・オフができなくな
ると、後者のトランジスタをデューティ制御でオン・オ
フし、これによりアイドル回転数が制御される。上記構
成によれば、一方の制御系（通常制御用のトランジス
タ）でＩＳＣ弁が制御できなくなっても（電流の遮断方
向の機能を失っても）他方の制御系（補助制御用のトラ
ンジスタ）でＩＳＣ弁の制御が継続でき、ＩＳＣ弁の全
開異常の制御不良が解消される。

【０００４】

【発明が解決しようとする問題】ところが、上記従来技
術では、上述した通り通常時用の制御系で故障（電流の
遮断方向の機能を失う故障）が発生すると補助用の制御
系によって正常なアイドル回転数制御が継続されるが、
運転者は故障が生じたことに気がつかず、そのまま運転
し続ける。また、先に補助用の制御系が電流の遮断方向
の機能を失った場合も、通常時用の制御系でＩＳＣ機能
は全く問題なく行われるため、運転者は故障が生じたこ
とに気がつかず、そのまま運転をし続ける。そのため、
以後のエンジン運転時に正常な残り一つの制御系で故障
が発生すると、ＩＳＣ弁が全開状態となる可能性があ
る。かかる場合、アイドル回転数が過剰に上昇し、車両
搭乗者に不快感を与えるおそれがあった。

【０００５】これらの故障は、いわゆる”二重故障”
（システムを設計するにあたり、通常は考慮しなくても
良いとされている）ではあるものの、１つ目の故障が運
転者に検知できず、従って運転者は何ら適切な処置をと
ることができないため、設計上、考慮の必要があった。

【０００６】本発明は、上記問題に着目してなされたも
のであって、その目的は、通常制御用及び補助制御用の
２つのスイッチング素子にてＩＳＣ弁を駆動する装置に
おいて、上記二重故障を含むいかなる場合におけるＩＳ
Ｃ弁への通電遮断が不可能になる故障時にもアイドル回
転数の過剰な上昇を防止すると共に、故障の旨を適切に
警告し、且つ修理工場等で容易に故障内容を特定するこ
とができるエンジンのアイドル回転数制御装置を提供す
ることにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明に
よれば、アイドル回転数制御弁（ＩＳＣ弁）は、コイル
に流れる平均電流によりアイドル時の吸入空気量を調整
する。より詳しくは、通常制御時には、通常制御用のス
イッチング素子がデューティ制御によってオン・オフさ
れ、アイドル運転時におけるエンジン回転数が目標アイ
ドル回転数に制御される。また、通常制御用のスイッチ
ング素子によるコイルへの通電遮断が不可能となった場
合には、補助制御用のスイッチング素子が所定のデュー
ティ比にてオン・オフされ、アイドル回転数が制御され
る。

【０００８】一方、故障検出手段は、前記通常制御用の
スイッチング素子によるコイルへの通電遮断が不可能と
なる故障を検出する。警告手段は、前記故障検出手段に
よる故障検出時に、故障の旨を警告する。回転数規制手
段は、前記故障検出手段による故障検出時に、目標アイ
ドル回転数よりも高い所定回転数（例えば、約１０００
〜１２００ｒｐｍ）でアイドル回転数の上昇を制限す
る。

【０００９】つまり、通常制御用のスイッチング素子に
よるコイルへの通電遮断が不可能となる故障（当該スイ
ッチング素子のオン故障や短絡故障）が発生した場合に
は、補助制御用のスイッチング素子のオン・オフによっ
てアイドル回転数が制御される。このとき、アイドル回
転数の上昇が規制されることで、仮に補助制御用のスイ
ッチング素子もが故障したとしても、過剰な回転数上昇
を招くことなくエンジンの運転を継続することができ
る。また、前記した故障の発生時には警告手段による警
告が発せられるため、当該故障の旨を適切に運転者に知
らせることができる。

【００１０】また一方で、前記警告手段による警告に従
い修理工場等での故障診断を実施する場合には、前記故
障検出手段の故障情報により通常制御用のスイッチング
素子側で故障が発生していることを特定できるのは勿論
のこと、補助制御用のスイッチング素子側での故障の有
無をも特定することができる。即ち、通常制御用のスイ
ッチング素子側が故障すると、上述した通り補助制御用
のスイッチング素子でアイドル回転数が制御される。そ
のため、補助制御用のスイッチング素子による回転数制
御が継続されていれば、アイドル回転数がほぼ目標アイ
ドル回転数（例えば、約７５０ｒｐｍ）で安定する。こ
れに対して補助制御用のスイッチング素子もがコイルへ
の通電遮断が不可能になるように故障すると、アイドル
回転数が上昇し、目標アイドル回転数よりも高い回転数
（約１０００〜１２００ｒｐｍ）に変動する。従って、
以上のように補助制御用のスイッチング素子による通電
遮断が正常が否かによってアイドル回転数の動きが変わ
り、これにより補助制御用のスイッチング素子の故障の
有無を容易に特定することができる。

【００１１】請求項２，３に記載の発明によれば、燃料
カット又は燃料噴射の減筒制御により、通常制御用及び
補助制御用のスイッチング素子の故障時におけるアイド
ル回転数の上昇が抑制される。この場合、アイドル回転
数の上昇防止を確実に且つ容易に行うことができる。

【００１２】請求項４に記載の発明によれば、既存の装
置（排ガスレベル警告用の警告灯）を用いて故障情報を
運転者に知らせることで、新たな警告装置の設置が不要
となる。その結果、部品の共用化が可能となり、コスト
低減に貢献できる。

【００１３】

【発明の実施の形態】

（第１の実施形態）以下、この発明を具体化した第１の
実施形態を図面に従って説明する。図１はエンジンの運
転に必要な各種アクチュエータ（点火系，燃料噴射系
等）の駆動を制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）を
多気筒ガソリンエンジンと共に示す概略構成図である。

【００１４】図示するエンジン１において、吸入空気
は、図示しないエアクリーナから吸入され、運転者によ
り操作される図示しないアクセルペダルに連動するスロ
ットル弁２により流量が制御された後、サージタンク
３，吸気管４を介して吸気ポート４ａに導かれる。吸気
系にはスロットル弁２をバイパスするバイパス通路５が
設けられており、このバイパス通路５にはソレノイドコ
イルにより駆動させる弁体（図示略）によって同通路５
を通過する空気量を制御するＩＳＣ弁６が設けられてい
る。

【００１５】また、吸気管４には燃料噴射弁７が設けら
れており、この燃料噴射弁７には図示しない燃料タンク
から燃料配管を介して燃料が供給される。この燃料配管
の途中には周知のプレッシャレギュレータが設けられて
いるので、燃料圧力は一定に保たれる。従って、燃料噴
射弁７に噴射パルスを与えてこれを開弁すると、有効パ
ルス幅に正確に比例した量の燃料が、吸気ポート４ａに
噴射される。吸気ポート４ａにて生成された混合気は吸
気弁８を介してエンジン１の燃焼室９に導入され、所定
のタイミングで点火プラグ１０で形成される火花によっ
て点火される。混合気の燃焼により生成された排気は排
気弁１２、排気管１３及び触媒コンバータ（図示略）を
介して大気に放出される。

【００１６】ディストリビュータ１４は、周知のよう
に、イグナイタ１５によって所定のタイミングで生成さ
れた高電圧を各気筒の点火プラグ１０に分配する。ま
た、エンジン１には、その運転状態を検出する各種セン
サとして、エアフローメータ（図示略），吸気温センサ
１６，スロットルセンサ１７，空燃比センサ１８，クラ
ンク角センサ１９等が設けられている。

【００１７】上述した各センサは、エンジン１のアイド
ル回転数、燃料噴射量及び点火時期を制御するＥＣＵ２
０に接続されている。ＥＣＵ２０は、バッテリ３０から
の電力供給により作動し、上記各センサからの信号を入
力して予め定められた手順に従ってＩＳＣ弁６、燃料噴
射弁７、イグナイタ１５等を駆動する。即ち、ＥＣＵ２
０はエンジン１のアイドル回転数を目標値に制御する。
また、ＥＣＵ２０はエンジン運転状態に応じて燃料噴射
を実行すると共に、点火時期を最適進角に制御する。一
方、ＥＣＵ２０には、排ガスレベルの悪化を運転者に警
告するための故障警告灯３５（ＭＩＬ：Malfunction in
dicator light ）が接続されており、ＥＣＵ２０は排ガ
スレベルの悪化の要因となる故障発生時に前記故障警告
灯３５を点灯させる。

【００１８】図２は、このＥＣＵ２０の構成を示すブロ
ック図であり、図示するようにＥＣＵ２０は、周知のＣ
ＰＵ２１，ＲＯＭ２２，ＲＡＭ２３等を中心に論理演算
回路として構成されている。ＥＣＵ２０は、その他デジ
タル入力ポート２４，アナログ入力ポート２５，燃料噴
射弁駆動回路２６，イグナイタ駆動回路２７，ＩＳＣ弁
駆動回路２８等の入出力ポートを備えており、これらと
上記ＣＰＵ２１等とはバス２９を介して相互に接続され
ている。デジタル入力ポート２４にはクランク角センサ
１９が、アナログ入力ポート２５には吸気温センサ１
６，スロットルセンサ１７，空燃比センサ１８が、それ
ぞれ接続されている。なお、本実施形態では、ＣＰＵ２
１により故障検出手段、警告手段、回転数規制手段及び
燃料カット手段が構成されている。

【００１９】燃料噴射弁駆動回路２６は、図示しないコ
ンペアレジスタとタイマを備え、タイマが計測する時刻
が、コンペアレジスタに書き込まれた時刻になった時、
燃料噴射弁７を閉弁する。従って、ＣＰＵ２１により燃
料噴射弁７を開弁する制御信号を出力すると共に、閉弁
時刻をコンペアレジスタに書き込んでおけば、燃料噴射
弁駆動回路２６はその時刻に燃料噴射弁７を閉弁する。
イグナイタ駆動回路２７は、イグナイタ１５の図示しな
い昇圧トランスの１次コイルを高速に入切し、所望のタ
イミングでイグナイタ１５の２次コイルに高電圧を発生
させる。そして、ディストリビュータ１４を介して印加
されるこの高電圧によって各気筒の点火プラグ１０に火
花を形成させる。

【００２０】一方、ＩＳＣ弁駆動回路２８は、ＩＳＣ弁
６のコイルに流れる電流をオン・オフさせることで図示
しない弁体を変位させるものであり、その詳細を図３に
示す。図３において、ＩＳＣ弁駆動回路２８は、ＥＣＵ
２０のＰ端子及びＮ端子を介してＩＳＣ弁６のコイル６
ａの両端に接続された、第１，第２のトランジスタＴｒ
１，Ｔｒ２を有している。即ち、第１のトランジスタＴ
ｒ１はＥＣＵ２０のＮ端子とグランドＧＮＤとの間に接
続され、同トランジスタＴｒ１は「通常制御用のスイッ
チング素子」に相当する。また、第２のトランジスタＴ
ｒ２はＥＣＵ２０のＰ端子とバッテリ電源＋Ｂとの間に
接続され、同トランジスタＴｒ２は「補助制御用のスイ
ッチング素子」に相当する。各トランジスタＴｒ１，Ｔ
ｒ２はＣＰＵ２１からの制御信号Ｓ１，Ｓ２に従ってオ
ン・オフ動作する。

【００２１】第１のトランジスタＴｒ１を動作させるた
めの制御信号Ｓ１は、コイル６ａに流れる平均電流を制
御するデューティ信号であり、そのデューティ比はその
時の目標アイドル回転数に応じて設定される。なお、制
御信号Ｓ１のデューティ比は例えば５〜９５％の範囲内
で設定される。一方、第２のトランジスタＴｒ２を動作
させるための制御信号Ｓ２は、通常時は常時オン（デュ
ーティ比＝１００％）の信号であり、第１のトランジス
タＴｒ１によるコイル６ａへの通電遮断が不可能になっ
た場合のみ、非常用の制御信号としてデューティ信号に
変更される。第１のトランジスタＴｒ１のエミッタ端子
とグランドＧＮＤとの間には、電流検出抵抗Ｒ１が接続
されている。

【００２２】従って、通常時には、ＩＳＣ弁６のコイル
６ａに流れる平均電流が第１のトランジスタＴｒ１のオ
ン・オフ動作、即ち制御信号Ｓ１のデューティ比により
制御される。このとき、ＩＳＣ弁６は目標アイドル回転
数に応じた必要量だけ開閉し、アイドル時に要するエン
ジン１への吸入空気量を増減させる。

【００２３】また、第１のトランジスタＴｒ１のベース
端子には、電流フィードバック回路３１が接続されてお
り、同回路３１には電流検出抵抗Ｒ１により検出された
電流値と制御信号Ｓ１とが入力される。電流フィードバ
ック回路３１は、前記制御信号Ｓ１のデューティ比と、
当該デューティ比にてコイル６ａに通電されるべき電流
値とのズレを解消すべく、前記制御信号Ｓ１のデューテ
ィ比を補正し、当該補正後のデューティ信号により第１
のトランジスタＴｒ１をオン・オフさせる。つまり、コ
イル６ａの抵抗値が不変であり、且つバッテリ電圧が一
定であればその時のデューティ比に対応した所定の平均
電流がコイル６ａに流れるが、前記抵抗値は例えばコイ
ル６ａの温度により変化し、また、バッテリ電圧も変動
する。そのため、同じデューティ比であってもコイル６
ａに流れる平均電流が変化し、弁開度に誤差が生じて所
望の吸入空気量が得られなくなる。なお、図４はコイル
温度又はバッテリ電圧が変化した際のデューティ比に対
する吸入空気量の変化特性を示すグラフである。

【００２４】電流フィードバック回路３１によれば、制
御信号Ｓ１に与えられたデューティ比とその時の平均電
流とが常に整合し、コイル６ａの抵抗値が変化してもデ
ューティ比に応じた所望の吸入空気量が得られる。

【００２５】一方、電圧レベル判定回路３２は、Ｎ端子
にかかる電圧レベルに応じてハイ又はロウの出力をＣＰ
Ｕ２１に送信する。詳述すれば、電圧レベル判定回路３
２において、コンパレータ３３の反転入力端子にはＮ端
子の電圧ＶＮが入力され、非反転入力端子には、バッテ
リ電圧を抵抗Ｒ２，Ｒ３で分圧した基準電圧ＶTHが入力
されている。抵抗Ｒ２，Ｒ３の抵抗値が同じであれば、
基準電圧ＶTHはバッテリ電源＋Ｂの１／２となる。かか
る場合、Ｎ端子の電圧ＶＮが基準電圧ＶTHよりも小さけ
ればコンパレータ３３の出力（電圧レベル判定回路３２
の出力）はハイとなり、Ｎ端子の電圧ＶＮが基準電圧Ｖ
TH以上であればコンパレータ３３の出力はロウとなる。

【００２６】次に、ＥＣＵ２０による故障検出処理を図
５，図６を用いて説明する。なお、図５はＣＰＵ２１に
より実行される故障検出ルーチンを示すフローチャート
であり、同ルーチンは、ＩＳＣ弁６ａへのデューティの
処理周期に同期して実行される（例えばデューティの周
波数が２００Ｈｚとすると、５ｍｓ毎に実行される）。
また、図６は、故障検出処理に関わる各種信号等の動き
を示すタイムチャートであり、図中、時間ｔ１以前は、
第１のトランジスタＴｒ１による通電遮断が不可能にな
る故障（トランジスタＴｒ１のオン故障やＮ端子のグラ
ンドショート）が生じておらず、時間ｔ１にて前記故障
が生じたものとしている。

【００２７】以下には、先ず図６のタイミチャートを用
いて本実施形態における故障検出原理を説明する。図６
において、制御信号Ｓ１は５ｍｓを１周期としてオン・
オフを繰り返し、この制御信号Ｓ１のオン信号又はオフ
信号により第１のトランジスタＴｒ１がオン・オフす
る。正常時を示す時間ｔ１以前では、制御信号Ｓ１に伴
う第１のトランジスタＴｒ１のオン・オフ動作によりコ
イル６ａが通電又は通電遮断され、電圧レベル判定回路
３２内のコンパレータ３３の出力（以下、コンパレータ
出力という）は制御信号Ｓ１に同期してハイ・ロウを繰
り返す。この場合、ＣＰＵ２１では、故障検出ルーチン
の実行毎（５ｍｓ毎）にコンパレータ出力のエッジを検
出することができ、かかる状態が正常状態と判定され
る。

【００２８】また、時間ｔ１で例えば第１のトランジス
タＴｒ１がオン故障（又はＮ端子がグランドショート）
したとすると、時間ｔ１以降では、制御信号Ｓ１のオン
・オフにかかわらずコイル６ａへの通電が遮断できなく
なり、Ｎ端子の電圧ＶＮがロウレベルのまま保持され
る。この場合、コンパレータ出力が常時ハイとなるた
め、ＣＰＵ２１では、コンパレータ出力のエッジを検出
することができず、かかる状態が故障と判定される。図
中、カウンタは故障の旨が判定された回数を示す。ま
た、「ＸＦＡＩＬ」は、カウンタ値がノイズ等による誤
判定を避けるための所定値Ｋに達した際にセットされる
故障フラグであり、同フラグは時間ｔ２で「１」にセッ
トされている。以上のように、コンパレータ出力（電圧
レベル判定回路３２の出力）のエッジの有無を判定する
ことにより故障検出が可能となる。

【００２９】次に、図５の故障検出ルーチンを前記図６
の各種タイミングに合わせて説明する。さて、図５のル
ーチンは例えば制御信号Ｓ１の立ち上がりエッジに同期
して開始され、ＣＰＵ２１は、先ずステップ１０１で既
に故障フラグＸＦＡＩＬに「１」がセットされているか
否かを判定する。そして、ＸＦＡＩＬ＝０であれば（図
６の時間ｔ２以前）、ＣＰＵ２１はステップ１０２に進
み、カウンタの値が所定値Ｋ以上であるか否かを判定す
る。

【００３０】カウンタ＜Ｋでありステップ１０２が否定
判別されれば、ＣＰＵ２１はステップ１０３に進み、前
回の処理時と今回の処理時との間にコンパレータ出力の
エッジがあったか否かを判別する。ステップ１０３が肯
定判別された場合（図６の時間ｔ１以前）、ＣＰＵ２１
はステップ１０４に進み、カウンタ値を「０」にクリア
して本ルーチンを終了する。

【００３１】また、ステップ１０３が否定判別された場
合（図６の時間ｔ１以降）、ＣＰＵ２１はステップ１０
５に進み、カウンタ値を「１」インクリメントする。そ
して、カウンタ値≧Ｋが判定されれば（図６の時間ｔ
２）、ＣＰＵ２１はステップ１０２からステップ１０６
に進み、故障フラグＸＦＡＩＬに「１」をセットする。
以降の処理では、ステップ１０１が肯定判別され、ＣＰ
Ｕ２１はステップ１０１の処理後、そのままルーチンを
終了する。

【００３２】また一方で、ＥＣＵ２０は、前記の如く検
出した故障情報を用いて、下記に示すフェイルセーフ処
理を実施する。以下、ＣＰＵ２１により６５ｍｓ周期で
実行されるフェイルセーフルーチンを図７を用いて説明
する。

【００３３】さて、図７のルーチンがスタートすると、
ＣＰＵ２１は、先ずステップ２０１で前記故障検出ルー
チンで設定された故障フラグＸＦＡＩＬが「１」である
か否かを判定する。ＸＦＡＩＬ＝０であれば、ＣＰＵ２
１はステップ２０２に進み、燃料カット（Ｆ／Ｃ）の開
始回転数と燃料噴射の復帰回転数を予め設定されている
正規の回転数とし、その後、本ルーチンを終了する。よ
り具体的には、図８に示すように、燃料カットの開始回
転数＝２２００ｒｐｍ，燃料噴射の復帰回転数＝１９０
０ｒｐｍとする。即ち、燃料カット域の変更はない。

【００３４】また、ＸＦＡＩＬ＝１であれば、ＣＰＵ２
１はステップ２０３〜２０５を実行する。詳しくは、Ｃ
ＰＵ２１は、ステップ２０３で第２のトランジスタＴｒ
２の制御信号Ｓ２を常時オンの信号から所定のデューテ
ィ信号に切り換える。つまり、ＸＦＡＩＬ＝１の場合、
これは第１のトランジスタＴｒ１が遮断方向の制御機能
を失ったことを意味するので、このまま第２のトランジ
スタＴｒ２を常時オンとしておくと、ＩＳＣ弁６は全開
となってしまう。そこで、第２トランジスタＴｒ２をデ
ューティ制御に切り換えてアイドル回転数を目標アイド
ル回転数で制御できるようにしている。

【００３５】次に、ＣＰＵ２１は、ステップ２０４で燃
料カットの開始回転数と燃料噴射の復帰回転数とを目標
アイドル回転数（例えば、７５０ｒｐｍ）よりも高い所
定の回転数に変更する。より具体的には、図８に示すよ
うに、燃料カットの開始回転数＝１２００ｒｐｍ，燃料
噴射の復帰回転数＝１０００ｒｐｍとする。最後に、Ｃ
ＰＵ２１は、ステップ２０５で故障の旨を運転者に知ら
せるべく故障警告灯３０を点灯させる。

【００３６】以上の作用をまとめると以下のようにな
る。第１のトランジスタＴｒ１による通電遮断が不可能
になる故障（Ｔｒ１のオン故障、或いはＮ端子のグラン
ドショート）が発生した場合、第２のトランジスタＴｒ
２のデューティ制御によりアイドル回転数が目標アイド
ル回転数付近で制御される。但し、燃料カット回転数は
目標アイドル回転数よりも高い回転数で設定される。こ
のとき、故障警告灯３５が点灯し、運転者は警告に従っ
て車両を修理工場に入庫させる。

【００３７】また、第１のトランジスタＴｒ１側の故障
と第２のトランジスタＴｒ２側の故障（共に、電流の遮
断方向の機能を失った故障）を併発した場合、ＩＳＣ弁
６のコイル６ａが常時通電状態となる。そのため、エン
ジン回転数は上昇するが、燃料カット域が目標アイドル
回転数よりも少し上に設定されているため、その燃料カ
ット域に相当する回転数でアイドル回転数の上昇が制限
される。このとき、故障警告灯３５が点灯し、運転者は
警告に従って車両を修理工場に入庫させる。

【００３８】なお、第２のトランジスタＴｒ２だけが単
独でオン故障した場合には、元々常時オンで制御されて
いるため、アイドル回転数制御に全く影響しない。従っ
て、かかる故障検出を行わず、運転者はそのまま運転を
継続する。

【００３９】そして、上記した故障警告灯３０の点灯に
従い車両が修理工場等に入庫された際には、以下の手順
にて故障箇所が特定される。先ず、ダイアグチェッカー
を用い故障コードを識別する。この際、前記故障検出ル
ーチンによりセットされた故障フラグＸＦＡＩＬによっ
て第１のトランジスタＴｒ１側で故障が発生しているこ
とが判定される。また、エンジン１をアイドル運転さ
せ、その時のエンジン回転数の動きから第２のトランジ
スタＴｒ２側で故障が発生しているか否かを判定する。

【００４０】即ち、第１のトランジスタＴｒ１側が故障
すると、上述した通り第２のトランジスタＴｒ２の駆動
デューティによってアイドル回転数が制御される。その
ため、第２のトランジスタＴｒ２による通電機能及び通
電遮断の機能が正常に保たれていれば、アイドル回転数
がほぼ目標アイドル回転数（例えば、約７５０ｒｐｍ）
で安定する。これに対して第２のトランジスタＴｒ２で
も通電遮断が不可能になる故障が発生すると（Ｔｒ１，
Ｔｒ２が共に故障）、アイドル回転数が上昇し、目標ア
イドル回転数よりも高い回転数（例えば、約１０００〜
１２００ｒｐｍ）を中心に変動する。従って、上記した
アイドル回転数の動きを見ることにより第２トランジス
タＴｒ２の故障の有無が容易に特定できる。

【００４１】そして、以上詳述した本実施形態によれ
ば、以下に示す効果が得られる。つまり、本実施形態で
は、バッテリ３０からの電気経路の途中にＩＳＣ弁６を
開閉させるためのコイル６ａを設け、同コイル６ａのグ
ランド側に通常制御用のスイッチング素子として第１の
トランジスタＴｒ１を接続すると共に、コイル６ａのバ
ッテリ側に補助制御用のスイッチング素子として第２の
トランジスタＴｒ２を接続した。そして、通常時は第１
のトランジスタＴｒ１をデューティ制御することでコイ
ル６ａに流れる平均電流を制御し、当該トランジスタＴ
ｒ１の故障（通電遮断が不可能になる故障）が発生した
際には、第２のトランジスタＴｒ２をそれまでの常時オ
ンからデューティ制御に切り換えて前記コイル６ａへの
通電を制御するようにした。さらに、第１のトランジス
タＴｒ１側での故障が発生した時点で、燃料カット域を
目標アイドル回転数よりも少し高い回転数に低下させ
（燃料カットの開始回転数：２２００ｒｐｍ→１２００
ｒｐｍ）、コイル６ａが常時通電されたとしてもアイド
ル回転数の上昇を規制するようにした。

【００４２】上記構成により、２つのトランジスタＴｒ
１，Ｔｒ２のいずれの制御系で電流の遮断方向の機能を
失う故障が発生したとしても、運転者の意志に反する過
剰なエンジン回転数の上昇を防止することができる。特
に本実施形態では、上記したエンジン回転数の規制機能
を持たせたことにより、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２の
二重故障が発生した際にも充実したフェイルセーフ処置
を実施することができる。

【００４３】また、本実施形態では、第１のトランジス
タＴｒ１の故障検出時に故障警告灯３５を点灯させるよ
うにしたため、故障の旨を運転者に確実に知らせること
ができる。かかる場合、排ガスレベルの悪化を警告する
ために既設されている故障警告灯３５が上記した故障を
警告するため、ＩＳＣ故障専用の新たな警告装置が不要
となり、コスト低減に貢献できる。

【００４４】さらに、本実施形態では、故障警告灯３５
による警告に従い修理工場等での故障診断を実施する場
合には、故障情報（故障フラグＸＦＡＩＬ）により第１
のトランジスタＴｒ１側で故障が発生していることを特
定できるのは勿論のこと、第２のトランジスタＴｒ２側
での故障の有無をも特定することができる。かかる構成
によれば、故障診断時における利便性を向上させること
ができる。

【００４５】また、本実施形態では、故障の有無を検知
するための電圧レベル判定回路３２を一方のトランジス
タＴｒ１（通常制御用のトランジスタ）にのみ設け、Ｃ
ＰＵ２１の演算処理についても同トランジスタＴｒ１に
対してのみ故障検出を行うようにした。この場合、上記
した如く過剰なアイドル回転数の上昇を抑えると共に故
障箇所の特定を可能とした上で、さらに故障検出に関す
るＥＣＵ２０内の電気回路やＣＰＵ２１の演算処理の簡
略化を実現することができる。詳細には、故障フラグの
設定によるメモリ領域や開発工数も削減できる。また故
障箇所の特定能力が維持しつつ故障フラグ数を少なくす
ることは、修理工場での故障診断が容易となる。

【００４６】なお、上記構成では、第２のトランジスタ
Ｔｒ２を常時オンの制御信号Ｓ２で動作させていたが、
この制御信号Ｓ２を第１のトランジスタＴｒ１の制御信
号Ｓ１に同期するデューティ信号に変更してもよい。こ
の場合、第１のトランジスタＴｒ１側での故障に際し、
第２のトランジスタＴｒ２の駆動方法の変更はなく、第
２のトランジスタＴｒ２のオン・オフに従ってアイドル
回転数が目標回転数に制御される。この構成において
も、上述した実施形態と同等の作用・効果が得られる。

【００４７】上記記載では、故障検出ルーチン（図５）
をＩＳＣ弁６の駆動デューティに同期させて実行させて
いたが、この実行周期を任意に変更することもできる。
また、フェイルセーフルーチン（図７）の実行周期につ
いても同様である。

【００４８】（第２の実施形態）次いで、故障検出方法
を変更した第２の実施形態について、第１の実施形態と
の相違点を中心に説明する。

【００４９】図９は、第２の実施形態におけるＩＳＣ弁
駆動回路２８の構成を示す回路図である。ＩＳＣ弁駆動
回路２８において、第１のトランジスタＴｒ１はデュー
テュ制御され、第２のトランジスタＴｒ２は常時オンさ
れている（第１の実施形態と同じ）。第１のトランジス
タＴｒ１とグランドＧＮＤの間に設けられた電流検出抵
抗Ｒ１の両端には、同抵抗Ｒ１を流れる電流を電圧値と
して検出するためのＡ／Ｄ変換器４０が接続されてい
る。このＡ／Ｄ変換器４０の出力電圧ＶｉはＣＰＵ２１
に入力され、この出力電圧Ｖｉと電流検出抵抗Ｒ１の抵
抗値Ｒ（Ω）とからＩＳＣ弁６のコイル６ａに流れる電
流、即ち電流検出抵抗Ｒ１を流れる電流Ｉ（Ａ）が検出
される（Ｉ＝Ｖｉ／Ｒ）。

【００５０】一方、第１のトランジスタＴｒ１の駆動デ
ューティ（％）と、前記電流Ｉ（＝Ｖｉ／Ｒ）とは、図
１０の特性線Ｌ１に示すように比例関係にあるが、第１
のトランジスタＴｒ１による電流の遮断方向の機能が失
われた際には、図１０の比例関係が崩れる。つまり、第
１のトランジスタＴｒ１のオン故障時には、電流検出抵
抗Ｒ１に過大な電流が流れ、Ｎ端子のグランドショート
時には、電流検出抵抗Ｒ１に電流が流れなくなる。

【００５１】そこで、本実施形態では、図１０の特性線
Ｌ１を中心にして所定幅の正常域を設定し、その時の駆
動デューティに対する電流Ｉが正常域にあるか否かをＣ
ＰＵ２１が判定することで故障判定を実施する。より具
体的には、前記図６の故障検出ルーチンの一部を変更し
て故障検出を行うようにしており、同図６のステップ１
０４を「駆動デューティと電流値Ｉの関係が図１０の正
常域にあるか？」という判定に変更する。そして、同ス
テップの処理が所定回数だけ否定判別された際に故障フ
ラグＸＦＡＩＬがセットされる。

【００５２】上記構成により、本実施形態においても適
切な故障検出が実現できる。そして、その故障検出結果
を用いてフェイルセーフ処理を実施することで、いかな
る場合にもアイドル運転時におけるエンジン回転数の過
剰な上昇を抑えることができ、本発明の目的を達成する
ことができる。

【００５３】（第３の実施形態）前記第１，第２の実施
形態では、第１トランジスタＴｒ１を通常制御用トラン
ジスタとし、第２トランジスタＴｒ２を補助制御用トラ
ンジスタとしていたが、本実施形態ではこれを逆にし
て、第２トランジスタＴｒ２を通常制御用トランジスタ
とし、第１トランジスタＴｒ１を補助制御用トランジス
タとする。つまり、通常制御時において第２のトランジ
スタＴｒ２がデューティ制御されると共に、第１のトラ
ンジスタＴｒ２は常時オンされる（制御信号Ｓ２＝デュ
ーティ信号、制御信号Ｓ１＝オン信号）。そして、ＣＰ
Ｕ２１は、第２のトランジスタＴｒ２の制御系に対し
て、通電遮断が不可能になる故障を検出する。なお、本
実施形態では、ＥＣＵ２０内の電子回路として、第１の
実施形態で用いた図３の構成をそのまま流用する。

【００５４】本実施形態での故障検出処理を略述すれ
ば、本処理では両トランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を同時に
オフさせ、その時のＮ端子の電圧レベルがロウ（コンパ
レータ出力＝ハイ）であれば第２のトランジスタＴｒ２
による通電遮断の機能が正常、Ｎ端子の電圧レベルがハ
イ（コンパレータ出力＝ロウ）であれば第２のトランジ
スタＴｒ２による通電遮断の機能が故障である旨の判定
を行う。ここで、前述の通り第２のトランジスタＴｒ２
による通電遮断の機能を失う故障とは、第２のトランジ
スタＴｒ２のオン故障や、Ｐ端子が＋Ｂショートしてい
る故障を指し、かかる故障発生の場合、Ｎ端子の電圧Ｖ
Ｎは必ずハイレベルになると共にコンパレータ出力はロ
ウ信号となる。

【００５５】なお、本故障検出処理は、アイドル回転数
制御の実行中に行うものではなく、同制御が必要ない高
回転時等に実行される。以下、図１１のフローチャート
に基づいて故障検出ルーチンを説明する。図１１のルー
チンは例えばＩＳＣ弁６へのデューティの処理周期に同
期して行われる（デューティの周波数が２００Ｈｚであ
れば５ｍｓ毎）。

【００５６】図１１において、ＣＰＵ２１は、先ずステ
ップ３０１でエンジン回転数が所定の高回転域（本実施
形態では、３０００ｒｐｍ以上）にあるか否かを判定す
る。ここで、エンジン回転数が３０００ｒｐｍ未満であ
れば、ＣＰＵ２１はステップ３０２に進み、故障検出終
了フラグＸＥＮＤをクリアして、本ルーチンを終了す
る。

【００５７】また、エンジン回転数が３０００ｒｐｍ以
上であれば、ＣＰＵ２１はステップ３０３に進み、故障
検出終了フラグＸＥＮＤが「０」であるか否か、即ち３
０００ｒｐｍ以上となってからの故障検出が未だ終了し
ていないか否かを判定する。ＸＥＮＤ＝１であれば、既
に故障検出が終了したことを示すので、ＣＰＵ２１はそ
のまま本ルーチンを終了する。ＸＥＮＤ＝０であれば、
ＣＰＵ２１は、ステップ３０４で故障検出期間中の時間
を計時するためのカウンタＡを「１」インクリメントす
る。

【００５８】その後、ＣＰＵ２１は、ステップ３０５で
故障検出期間が所定時間に達したか否か、即ちカウンタ
Ａが所定値Ｋ１より大きいか否かを判定する。故障検出
期間が所定時間に達した場合（カウンタＡ＞Ｋ１場
合）、ＣＰＵ２１は故障検出が終了したとみなしてステ
ップ３０６に進む。ＣＰＵ２１は、ステップ３０６で故
障検出終了フラグＸＥＮＤに「１」をセットすると共に
カウンタＡをクリアして本ルーチンを終了する。

【００５９】故障検出期間が所定時間に達していない場
合（カウンタＡ≦Ｋ１場合）、ＣＰＵ２１はステップ３
０７〜３１２で故障検出処理を実施する。詳しくは、Ｃ
ＰＵ２１は、ステップ３０７でトランジスタＴｒ１，Ｔ
ｒ２を共にオフにして、次のステップ３０８に進む。Ｃ
ＰＵ２１は、ステップ３０８でコンパレータ出力がハイ
であるか否か、即ちＮ端子の電圧レベルがロウであるか
否かを判別する。そして、ステップ３０８が否定判別さ
れれば、ＣＰＵ２１は第２のトランジスタＴｒ２による
通電遮断の機能が失われたとみなし、ステップ３０９に
進んで故障継続時間カウンタＢを「１」インクリメント
する。また、ステップ３０８が肯定判別されれば、ＣＰ
Ｕ２１は第２のトランジスタＴｒ２による通電遮断が正
常に行われているとみなし、ステップ３１０に進んで故
障継続時間カウンタＢをクリアする。

【００６０】その後、ＣＰＵ２１は、ステップ３１１で
故障継続時間カウンタＢが所定時間Ｋ２を越えたか否か
を判定する（但し、Ｋ２≦Ｋ１）。カウンタＢ＞Ｋ１の
場合、ＣＰＵ２１はステップ３１２に進み、故障フラグ
ＸＦＡＩＬに「１」をセットして、本ルーチンを終了す
る。カウンタＢ≦Ｋ１の場合、ＣＰＵ２１はそのまま本
ルーチンを終了する。

【００６１】本実施形態では、通常制御用のトランジス
タと補助制御用のトランジスタとを前記第１，第２の実
施形態に対して逆に構成したが、アイドル回転数制御に
おいて上記各実施形態と同様の作用・効果が得られる。
この場合、電圧レベル判定回路３２やＣＰＵ２１の演算
処理により通常制御用のトランジスタ（第２のトランジ
スタＴｒ２）を単独で故障検出し、補助制御用のトラン
ジスタ（図３の第１のトランジスタＴｒ１）については
故障検出を実施しないようにした。それにより本実施形
態でも構成の簡略化が実現できる。

【００６２】なお、第３の実施形態における記載では、
第１のトランジスタＴｒ１を常時オンさせると共に、第
２のトランジスタＴｒ２をデューティ制御させるように
したが、双方のトランジスタをデューティ制御させるよ
うに変更しても同等の効果が得られる。

【００６３】なお、本発明は上記実施形態の他に次の様
態にて具体化することができる。（１）上記第１の実施形態では、アイドル回転数の上昇
を制限するフェイルセーフ処理（回転数規制手段）とし
て燃料カット域を目標アイドル回転数よりも少し高い回
転数に変更したが（図７のステップ２０４）、このフェ
イルセーフ処理を変更してもよい。例えば、所定のエン
ジン回転数以上（例えば、１０００ｒｐｍ以上）でエン
ジン１の一部の気筒を休止させて減筒運転を行わせ、そ
れによりアイドル回転数の上昇を制限するようにしても
よい。また、所定のエンジン回転数以上で燃料噴射量を
減量補正するようにしてもよい。要するに、回転数規制
手段は、コイル６ａが常時通電状態となりＩＳＣ弁６が
全開状態となった際に、アイドル回転数の過剰な上昇を
抑制できるものであればよい。

【００６４】（２）第３の実施形態では、アイドル回転
数制御が必要ない高回転時にトランジスタＴｒ１，Ｔｒ
２をオフさせて、電流の遮断方向の機能が失う故障を検
出したが、この故障検出をイグニッションスイッチのオ
ン直後に実行するように変更してもよい。要するにアイ
ドル回転数制御が必要ない時であれば、任意に実行して
よい。

【００６５】（３）上記各実施形態では、通常制御用の
スイッチング素子及び補助制御用のスイッチング素子と
して、２つのトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２を用いたが、
これをＦＥＴやサイリスタに変更してもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】発明の実施の形態におけるエンジン制御システ
ムを示す構成図。

【図２】ＥＣＵ内の電気的構成を示すブロック図。

【図３】ＩＳＣ弁駆動回路の構成を示す回路図。

【図４】デューティ比と吸入空気量との関係を示すグラ
フ。

【図５】第１の実施形態における故障検出ルーチンを示
すフローチャート。

【図６】故障検出動作を示すタイムチャート。

【図７】フェイルセーフルーチンを示すフローチャー
ト。

【図８】燃料カット域の変更によるフェイルセーフ動作
を説明するためのタイムチャート。

【図９】第２の実施形態におけるＩＳＣ弁駆動回路の構
成を示す回路図。

【図１０】駆動デューティと検出電流との関係を示すグ
ラフ。

【図１１】第３の実施形態における故障検出ルーチンを
示すフローチャート。

【符号の説明】

１…エンジン、６…ＩＳＣ弁（アイドル回転数制御
弁）、６ａ…コイル、２１…故障検出手段，警告手段，
回転数規制手段，燃料カット手段としてのＣＰＵ、３０
…バッテリ、３５…故障警告灯、Ｔｒ１…通常制御用の
スイッチング素子としての第１のトランジスタ、Ｔｒ２
…補助制御用のスイッチング素子としての第２のトラン
ジスタ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】バッテリからの電気経路に設けられたコイ
ルを有し、該コイルに流れる平均電流によりアイドル時
の吸入空気量を調整するアイドル回転数制御弁と、前記コイルの一方の端子に接続され、その時の目標アイ
ドル回転数に応じたデューティ比にてオン・オフされる
通常制御用のスイッチング素子と、前記コイルの他方の端子に接続され、少なくとも前記ス
イッチング素子によるコイルへの通電遮断が不可能とな
った場合に、所定のデューティ比にてオン・オフされる
補助制御用のスイッチング素子と、前記通常制御用のスイッチング素子によるコイルへの通
電遮断が不可能となる故障を検出する故障検出手段と、前記故障検出手段による故障検出時に、故障の旨を警告
する警告手段と、前記故障検出手段による故障検出時に、目標アイドル回
転数よりも高い所定回転数にてアイドル回転数の上昇を
制限する回転数規制手段とを備えたことを特徴とするエ
ンジンのアイドル回転数制御装置。
【請求項２】アイドル運転時のエンジン回転数が所定の
燃料カット域に達するとエンジンへの燃料供給を停止さ
せる燃料カット手段を備え、前記回転数規制手段は、前記燃料カット域を目標アイド
ル回転数よりも所定値だけ高い回転数まで下げるもので
ある請求項１に記載のエンジンのアイドル回転数制御装
置。
【請求項３】多気筒エンジンに適用されるものであっ
て、前記回転数規制手段は、アイドル運転時のエンジン回転
数が目標アイドル回転数よりも所定値だけ高い回転数ま
で上昇した際に、全気筒のうちで所定気筒の燃焼を休止
させるものである請求項１に記載のエンジンのアイドル
回転数制御装置。
【請求項４】排ガスレベルの悪化を警告するための警告
灯が予め設けられたエンジン制御システムに適用される
ものであって、前記警告手段は、前記した警告灯を点灯させるものであ
る請求項１〜３のいずれかに記載のエンジンのアイドル
回転数制御装置。