(57)【要約】【課題】内燃機関の出力を制御する装置が故障した場合に、内燃機関を停止させることなく、内燃機関から動力を確保する装置の作動を維持し、かつ運転者の意図に従った車両の加速，減速を可能とする安全制御装置の提供を目的とする。【解決手段】前記目的を達成すべく、本発明に係る内燃機関制御装置は、内燃機関と、上記内燃機関の出力制御装置と、上記内燃機関の出力を車輪に伝達する装置と、上記内燃機関の出力の車輪への伝達を断続する装置と、上記内燃機関の出力制御装置の故障検出装置とを有し、上記内燃機関の出力制御装置の故障を検出した場合に、上記内燃機関の出力の車輪への伝達を断続する。【選択図】　図１２
2004028288.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関と、上記内燃機関の出力制御装置と、上記内燃機関の出力を車輪に伝達する装置と、上記内燃機関の出力の車輪への伝達を断続する装置と、上記内燃機関の出力制御装置の故障検出装置とを有し、上記内燃機関の出力制御装置の故障を検出した場合に、上記内燃機関の出力の車輪への伝達を断続する装置によって上記内燃機関の出力の車輪への伝達を断とすることを特徴とする車両の安全制御装置。
【請求項２】
請求項１において、燃料の供給・停止により上記内燃機関の回転数を制御する装置を有し、上記内燃機関の出力制御装置の故障を検出した場合に、上記内燃機関の出力の車輪への伝達を断続する装置によって上記内燃機関の出力の車輪への伝達を断とするとともに、燃料の供給・停止により上記内燃機関の回転数を制御する装置によって上記内燃機関の回転数が所定の範囲に収まるように制御することを特徴とする車両の安全制御装置。
【請求項３】
請求項１において、運転者の要求出力を検出する装置を有し、運転者の要求出力と上記内燃機関の出力を比較して、上記内燃機関の出力の車輪への伝達の断続を判断することを特徴とする車両の安全制御装置。
【請求項４】
請求項２において、運転者の要求出力を検出する装置を有し、運転者の要求出力と上記内燃機関の出力を比較して燃料の供給・停止を判断した後、このときの上記内燃機関の出力と上記運転者の要求出力を比較して、上記内燃機関の出力の車輪への伝達の断続を判断することを特徴とする車両の安全制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の車両の安全制御装置において、上記内燃機関の出力の車輪への伝達の断続を制御する装置と、内燃機関の出力制御装置の故障を検出する装置は異なる機構に存在し、上記内燃機関の出力制御装置の故障を検出する装置は、上記断続を制御する装置に動力の伝達を断とする要求を通信により供給することを特徴とする車両の安全制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両の安全性を確保する安全制御装置に関し、特に動力の出力を制御する手段に故障が検出されたときの安全制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に車両の動力の出力制御手段については、故障が発生しても安全な状態となるよう設計がなされる。従来の発明では、特開平５−１３９１９０号に示すように、内燃機関の出力制御系故障を判定したときには、ギヤ位置をニュートラル以外の所定値とし、かつクラッチ状態をＯＮとしたうえで内燃機関を停止させることにより、車両の暴走を回避するとともに、車両から内燃機関へ動力を与えることで内燃機関から動力を確保するパワーステアリングやパワーブレーキに支障を与えないようにする制御装置がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の内燃機関の制御装置では、車両が停止することで内燃機関の回転が停止し、以降は内燃機関から動力を確保する装置の作動ができない。さらに車両を停止させる際の減速度を運転者が調整することが難しく、再加速も不可能であるため、運転者の危険回避の意図を反映出来ない場合がある。本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもので、内燃機関の出力を制御する装置が故障した場合でも内燃機関を停止させることなく、内燃機関から動力を確保する装置の作動を維持し、かつ運転者の危険回避の意図を反映しうる安全制御装置の提供を目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成すべく、本発明に係る内燃機関制御装置は、内燃機関と、上記内燃機関の出力制御装置と、上記内燃機関の出力を車輪に伝達する装置と、上記内燃機関の出力の車輪への伝達を断続する装置と、燃料の供給・停止により上記内燃機関の回転数を制御する装置と、上記内燃機関の出力制御装置の故障検出装置と、運転者の要求出力を検出する装置を有し、上記内燃機関の出力制御装置の故障検出装置が、上記内燃機関の出力制御装置の故障を検出した場合に、上記内燃機関の出力の車輪への伝達を断続する装置によって上記内燃機関の出力の車輪への伝達を断とするとともに、燃料の供給・停止により上記内燃機関の回転数を制御する装置によって上記内燃機関の回転数が所定の範囲に収まるように制御する。さらに、運転者の要求出力を検出し、上記運転者の要求出力と上記内燃機関の出力を比較して、出力伝達の断続を制御する。
【０００５】
これにより本発明は、内燃機関の出力制御装置が故障した場合に内燃機関を停止させることなく、内燃機関から動力を確保する装置の作動を維持し、運転者の危険回避の意図を反映しうる安全制御を実現する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
本発明による実施例について、以下図面を参照して説明する。
【０００７】
まず、図１，図２により、本発明の動力装置の一実施形態について説明する。
【０００８】
図１は、本実施形態の筒内噴射内燃機関１０７の制御システムにおける全体構成を示したものである。シリンダ１０７ｂに導入される吸入空気は、エアクリーナ１０２の入口部１０２ａから取り入れられ、内燃機関の運転状態計測手段の一つであるエアフロセンサ（空気流量計）１０３を通り、吸気流量を制御する電制スロットル弁１０５ａが収容されたスロットルボディ１０５を通ってコレクタ
１０６に入る。前記エアフロセンサ１０３からは、前記吸気流量を表す信号が内燃機関制御装置であるコントロールユニット１１５に出力されている。
【０００９】
また、前記スロットルボディ１０５には、電制スロットル弁１０５ａの開度を検出する内燃機関の運転状態計測手段の一つであるスロットルセンサ１０４が取り付けられており、その信号もコントロールユニット１１５に出力されるようになっている。
【００１０】
前記コレクタ１０６に吸入された空気は、内燃機関１０７の各シリンダ１０７ｂに接続された各吸気管１０１に分配された後、前記シリンダ１０７ｂの燃焼室
１０７ｃに導かれる。
【００１１】
一方、ガソリン等の燃料は、燃料タンク１０８から燃料ポンプ１０９により一次加圧されて燃料圧力レギュレータ１１０により一定の圧力に調圧されるとともに、高圧燃料ポンプ１１１でより高い圧力に二次加圧されてコモンレールへ圧送される。
【００１２】
前記高圧燃料は各シリンダ１０７ｂに設けられているインジェクタ１１２から燃焼室１０７ｃに噴射される。該燃焼室１０７ｃに噴射された燃料は、点火コイル１１３で高電圧化された点火信号により点火プラグ１１４で着火される。
【００１３】
また、排気弁のカムシャフトに取り付けられたカム角センサ１１６は、カムシャフトの位相を検出するための信号をコントロールユニット１１５に出力する。ここで、カム角センサは吸気弁側のカムシャフトに取り付けてもよい。また、内燃機関のクランクシャフトの回転と位相を検出するためにクランク角センサ１１７をクランクシャフト軸上に設け、その出力をコントロールユニット１１５に入力する。
【００１４】
さらに、排気管１１９中の触媒１２０の上流に設けられた空燃比センサ１１８は、排気ガスを検出し、その検出信号をコントロールユニット１１５に出力する。
【００１５】
該コントロールユニット１１５の主要部は、図２に示すように、ＭＰＵ２０３，ＥＰ−ＲＯＭ２０２，ＲＡＭ２０４及びＡ／Ｄ変換器を含むＩ／ＯＬＳＩ２０１等で構成され、内燃機関の運転状態を計測（検出）する手段の一つであるエアフロセンサ１０３，燃料圧力センサ１２１を含む各種のセンサ等からの信号を入力として取り込み、所定の演算処理を実行し、この演算結果として算定された各種の制御信号を出力し、前記各インジェクタ１１２，点火コイル１１３等に所定の制御信号を供給して燃料供給量制御，点火時期制御を実行するものである。
【００１６】
かかる動力装置は、図３に示すような状態で車両に搭載される。すなわち、エンジン３０１は動力を発生し、発生した動力はマニュアルトランスミッションではクラッチ３０２で断続の制御を介してトランスミッション３０３に伝達される。トランスミッション３０３では所定変速比に回転を変換し、さらに後流のデファレンシャル３０４から車輪３０５へと動力を伝達する。マニュアルトランスミッションでは、クラッチ３０２は運転者により操作されるが、オートマティックトランスミッションでは、クラッチと同機能の動力断続を制御装置により制御する。さらにマニュアルトランスミッションと同機構ながら、変速，クラッチ操作を制御装置により制御するものもある。かかる場合には、変速機，駆動系のコントロールユニット３０８により動力の断続を任意に制御できる。
【００１７】
一方、エンジン３０１の動力は、図１で説明したように、吸入空気量を制御することにより制御するが、これを電制スロットル３０６により行い、電制スロットル３０６はコントロールユニット３０７により、任意に制御される。
【００１８】
続いて電制スロットル３０６の構成概要を図４に示す。コントロールユニット３０７はモータ４０２に対し駆動信号を与える。モータ４０２は駆動信号を受け、作動トルクを発生させ、シャフト４０１に回転トルクを与える。シャフト４０１はバタフライ弁であるスロットル弁４０３に結合されており、シャフト４０１とともに回転可能となっている。また、シャフト４０１は、ばね４０７とも結合されており、スロットル弁４０３が所定の角度にあるときに釣り合うように設定されている。したがって、モータ４０２が発生する作動トルクを制御すると、該作動トルクとばね４０７による反力が釣り合う任意のスロットル弁開度に操作することができる。操作されたスロットル弁４０３はスロットルボディ４０６との間に、スロットル開度に応じたすきまを生成する。エンジンにおいて、電制スロットルは図の手前，奥方向に吸気管を配するように配置されているので、エンジンの吸入空気量は、該すきまの開口面積に応じて制御することができる。以上のことから、電制スロットルに与える駆動信号を制御することによりエンジンの吸入空気量を制御することができる。
【００１９】
さらに、操作されたスロットル弁開度は、レバー４０４を介してセンサ４０５に伝達され、センサ４０５はレバー４０４の位置を、抵抗体の抵抗値等により検知し、スロットル弁開度を電気信号として外部に出力する。出力された電気信号はコントロールユニット３０７に入力される。
【００２０】
続いて、かかる電制スロットルを制御する方法について、図５により説明する。目標スロットル開度演算部５０１は、コントロールユニット３０７内で演算される制御ロジックの一機能を示している。すなわち、車両の運転者が操作するアクセルの操作量と、必要なエンジンの状態を受け、目標のスロットル開度を演算し、スロットルアクチュエータ操作部５０２へと引き渡す。スロットルアクチュエータ操作部５０２では、目標のスロットル開度を得るように電制スロットル
５０３へ駆動信号を出力するが、ここで、電制スロットルから図４で説明した実際のスロットル開度を受け、この実スロットル開度が目標スロットル開度となるように駆動信号を調整する閉ループ制御を行っている。これにより、迅速で精度の高い目標スロットル開度の実現ができる。
【００２１】
目標スロットル開度演算部５０１で行う目標スロットル開度演算の一例を、図１１により説明する。まず、車両の運転者が操作するアクセルの操作量を入力として、ブロック１１０１で目標とするエンジントルクを演算する。また、アクセルにより操作する出力トルクとは別にエンジンの自立回転を維持するだけのアイドル維持分トルクも必要であり、両者をブロック１１０２で合計する。
【００２２】
さらに、例えばオートマティックトランスミッションの変速時に、変速ショックを和らげるような、各種のトルク要求があり、これらとブロック１１０２で演算した目標トルクを、ブロック１１０３において調整し、最終的な目標トルクを演算する。ブロック１１０４ではこれを受け、該目標トルクを実現するような目標のスロットル開度を演算する。
【００２３】
以上説明したように、電制スロットルを用いてエンジンの吸入空気量を制御すればエンジンの出力を任意に制御できる。その一方、前述したシステム上で、いずれかの機能に故障が生じた場合、エンジンの出力を制御することが不能になる。かかる事態を検出するための手段の一例を図６で説明する。図５で説明したようにスロットルアクチュエータ操作部５０２は目標のスロットル開度を実現するように駆動信号を出力するが、本機能のいずれかの部位が故障した場合は、実スロットル開度が制御を行ったにも係らず実開度に至らない状態となる。したがって、ブロック６０１では、目標スロットル開度と、実スロットル開度を入力とし、両者を比較してその偏差を計算する。ブロック６０２では、その偏差を受けて故障判定演算を行う。すなわち実スロットル開度が目標開度に至らない場合は、該偏差が０より有意に大きい、または有意に小さい値となる。前述したように、スロットルアクチュエータ操作部では閉ループ制御を行っているため、実スロットル開度が目標のスロットル開度に一致するには、所定の時間を必要とし、また、目標スロットル開度と実スロットル開度は、制御性能上の限界から厳密には一致しない場合がある。従って、該偏差により故障を判定するには、偏差が０より有意に大きい、または有意に小さい状態が例えば所定時間経過したことにより、故障と判定するようにしている。また、図６で説明した以外にも、電気的に各信号の伝達が不能になる断線やショートが発生したことを検出するようにし安全性を確保するようにしている。
【００２４】
以上説明したような手段で、電制スロットルを制御する一連の系が故障したときにそれを検知することが可能となる。
【００２５】
次に、故障を検出したときの対応を説明する。故障はそれが発生した部位と、その故障モードによりさまざまな状態を示す。分けても、車両の運転者がエンジン出力が小さいことを希望するに対し、エンジン出力が大となる状態は、運転者が意図する加速度より大きい加速度を車両に与えるため危険度が高く、回避することが求められる。かかる状態は、図６のブロック６０１で求める偏差が、目標スロットル開度に対し実スロットル開度が大となることを検出することにより検知できる。
【００２６】
このような故障モードは、例えばモータ４０２が常時開方向に駆動トルクを発生するモードの場合は、駆動信号の供給を停止し、ばね４０７により所定のスロットル開度に導くことにより回避できるが、例えば電制スロットルが異物を噛み込み、スロットル弁開度が大きい領域で機械的に固着する場合は、電気的操作によっては回復できない場合がある。かかる状態は機構的な工夫で避けるよう設計することは言うまでもないが、故障可能性を全く否定できるような機構的工夫は考えにくい。したがって、かかる状態を想定して、別の手段で危険な状態を回避する方法を以下説明する。
【００２７】
まず簡単には、エンジンを強制的に停止せしめる方法がある。図７は、ガソリンエンジンの特性の一例を示したものである。スロットル弁が固着したときを想定するので、スロットル開度およびエンジン回転数は一定であるときの特性である。縦軸はエンジンが発生するトルクであり、横軸は吸入空気量に対する燃料の比である空燃比を示し、左側が空気量に対し燃料量の比が大きいリッチ、右側が逆の状態であるリーンを示す。吸入空気量が一定の状態で、空燃比がリッチであることは、燃料供給量が多い事と等価であり、供給する燃料が全て燃焼できる範囲では、発生トルクは空燃比と比例関係にある。その範囲の外のリッチ側では、燃焼室内のガソリン濃度が過濃な状態であるため燃焼が不全となり、発生トルクは低下する。逆にリーン側では、燃焼室内のガソリン濃度が希薄であるため、同じく燃焼が不全となり、ある領域よりリーン側となると、もはや混合気は燃焼しなくなり、発生トルクは０となる。
【００２８】
本特性から理解されるように、スロットル開度が目標より大きい状態にあるときに供給空燃比をリーンに操作する、または燃料供給を停止することにより、エンジンの出力を低下せしめることができる。したがって、エンジンを強制的に停止せしめるには、燃料供給を停止させれば良い。
【００２９】
エンジンを停止せしめず、エンジンの出力を低下せしめる方法として、空燃比をリーンに操作する方法も考えられるが、前述のように操作ができる範囲が限られており、操作の自由度が低く、また、燃焼不全により未燃焼の燃料が、触媒
１２０で反応し燃焼するため、触媒１２０の温度が高くなり、焼損に至る恐れがある。したがって、空燃比をリーンに操作する方法を採るのは困難である。
【００３０】
ここで、エンジンを強制的に停止せしめた状態を考える。エンジンは通常車両の唯一の動力源であり、車両を運用するために必要な動力は、エンジンから供給されている場合が多い。一例を挙げると、舵取り装置の運転者の操作を容易たらしめるパワーステアリングは、エンジンが油圧ポンプを機械的に駆動して、動力源である油圧を発生せしめるものであり、発電装置もエンジンから動力を供給されて発電を行う。エアーコンディショナーは、冷媒を圧縮するコンプレッサーの動力をエンジンから供給される。エンジン自身を適正に運転せしめるための潤滑系を操作するオイルポンプ，冷却系を操作するウォーターポンプもエンジンを動力源としており、また、ブレーキの踏力を補助する踏力倍増装置は、エンジンの吸入負圧を利用し作動する。
【００３１】
かかる装置類は、エンジンが停止すると動力源を失うため、作動不能となる。したがって、仮にエンジンを強制的に停止せしめた場合にはこれらの装置は作動せず、運転者に不便を与える。
【００３２】
立ち戻って整理すると、回避したい状態は、車両が運転者の意図に沿わずに加速する状態である。したがって、エンジン停止を避けつつ、エンジン出力が運転者の意図に対し大である状態のまま車両が運転者の意図に沿わずに加速する状態を回避する方法について、以下説明する。
【００３３】
車両の加速を回避する方法として、駆動力伝達を断とする方法がある。したがって、前述した故障を検出したときに動力伝達を断とすると、車両の加速は発生しないので、前述した状態を回避できる。その具体的動作を、図１２を用いて説明する。まず、系が正常な状態で運転者がアクセルを操作し、それに伴ってスロットルが開方向に操作される。クラッチは続の状態であり、スロットルが開方向に操作されるに伴い、図示していないがエンジン出力は増大しているので、図
１２に示すような加速度で車両が加速される。続いて、図１２に示す時刻でスロットル弁が操作されたスロットル開度において固着するという故障が発生する。この時点では目標のスロットル開度は実スロットル開度と一致しているため、図６で説明した故障判定手段は故障を検知することはない。さらに時間が経過し、運転者が図１２のようにアクセルを戻す操作を行うと、故障がない状態ではそれに伴ってスロットル弁は閉方向に作動するのであるが、この場合は故障が発生しているので、前述のスロットル弁開度のままとなる。この時点から図６で説明した偏差が大という状態が検出され、所定の判定時間をもって、故障を検出する。その瞬間に今まで続状態であったクラッチを断へと強制的に操作する。クラッチが断操作されると車両に動力が伝達しないため車両の加速度は図に示すように下がる。
【００３４】
以上の動作により、運転者の意図に反する車両の加速を回避することができる。
【００３５】
次に、かかる状態にあるときのエンジンの状態と操作について説明する。まず、図９は、エンジン回転数とエンジンの出力トルク，スロットル弁開度の関係を示す一例である。図中の線は等スロットル弁開度を示すものであり、図９に示すように低回転，低出力トルクでスロットル弁開度は小さく、逆に高回転，高出力トルクでスロットル弁開度は大きな値を取る。前述したように、スロットル弁の固着はいかなる開度でも発生し得ると考えられるが、図１２で説明したような例では、図９の右上である、高回転，高出力トルクの状態における故障発生を想定するものである。エンジンの出力はエンジン出力トルクとエンジン回転数の積であるから、前述のスロットル弁固着状態では、エンジン出力は高い。かかる状態でクラッチを断とすると、エンジン出力に釣り合うべき負荷がないため、エンジン出力はエンジン回転数の上昇に費やされる。すなわち、クラッチを断とすると、エンジン回転数は上昇してしまい、エンジンの機械的限界を超えるまでエンジン回転数が上昇し、エンジンを破壊する。
【００３６】
かかる状態を回避するため、所定のエンジン回転数を超えたときに燃料供給を停止する方法が採られる。その詳細を図１０により説明する。図１０は横軸に時間を取ってエンジン回転数の挙動と、燃料供給の状態を示している。エンジン出力が大きいため、エンジン回転数は燃料供給を実行している間は上昇している。やがてエンジン回転数が図中の一点鎖線で示す燃料カット判定の回転数に至ると、燃料の供給が停止され、これに伴いエンジン回転数は低下する。次に、別の一点鎖線で示す燃料リカバ判定のエンジン回転数に至ると、燃料の供給が再び実行される。したがってエンジン回転数は上昇に転じる。やがて再びエンジン回転数は燃料カット判定の回転数に至り、燃料の供給が停止される、という挙動を繰り返す。しかしてエンジン回転数は所定の値を中心に上昇，低下を繰り返し、エンジンが破損するようなエンジン回転数に至ることはない。
【００３７】
かかる操作を応用して、エンジン回転数を所望の値へ導く方法を以下説明する。図１４は図１０と同様の図示であり、図１０で説明した、燃料カット回転数と、燃料リカバ回転数を、時間の経過に応じて低下させたときのエンジン回転数の挙動を示している。エンジン回転数は、図１０と同様に上昇，降下を繰り返しながら、燃料カット回転数と燃料リカバ回転数に応じた所定の平均回転数を中心に推移する。すなわち、燃料カット回転数，燃料リカバ回転数をともに操作すると、それに応じて平均のエンジン回転数を操作することができる。このとき、前述したように、エンジン出力はエンジン出力トルクとエンジン回転数の積であり、エンジン出力トルクは図９から理解されるように特に大きいスロットル開度のときはエンジン回転数の感度が小さく概所定の値を取ることから、エンジン回転数を低下させる操作を行うと、エンジン出力を低下せしめることができる。
【００３８】
以上説明したように、スロットル弁が運転者の意図より大きいエンジン出力となる開度で固着したときには、駆動系の接続を断とし、車両の加速を防止する一方、エンジンの破損を防ぎつつ、ある程度のエンジン出力までエンジン出力を低下させることが可能となる。また、この状態では、エンジンは停止していないため、前述したようなエンジンを動力源として作動する装置類は作動を阻害されることがない。
【００３９】
他の手法として、駆動系の接続を断としないまま燃料供給操作によりエンジンの出力を調整する方法も考えられるが、この場合燃料供給操作ではエンジン出力の操作自由度に制限があること、操作の応答に時間を要することから、駆動系の接続を断とする操作を伴うほうが、状態回避の操作性に優れる。
【００４０】
（実施例２）
（実施例１）においては、スロットルの固着した開度は、運転者の意図に対し常に過大である前提であった。しかし、運転者が相当のエンジン出力を要求する状態では、クラッチを断とする操作は必要ない。このような考え方に基づく判定フローを図１５に示す。
【００４１】
まず、ステップ１５０１において、スロットル弁が故障を発生しているかを判定し、故障でなければ特別な処理を行わずフローを終了する。スロットル弁が故障しているときはステップ１５０２へ進み、実際のエンジン出力と、例えば運転者のアクセル操作量で決まる目標のエンジン出力を比較し、大小関係を判定する。実エンジン出力が目標のエンジン出力より大きいときは、出力伝達を接続した状態として車両の加速が運転者の意図より大きくなるのを防ぐため、ステップ
１５０３において、出力伝達を断とする要求を発生させ、出力伝達の制御へと引き渡す。一方、実エンジン出力が目標のエンジン出力と等しいか小さいときには、車両の加速が運転者の意図より大きくなることはないので、ステップ１５０４において、出力伝達を続としてよい要求を発生させ、出力伝達の制御へと引き渡す。
【００４２】
以上説明したフローの動作を、図１３を用いて説明する。まず予めスロットル弁の固着故障が発生し続けており、故障状態であることが検出されている。スルットル弁開度は、所定の比較的大きい値で固着している。かかる状態ながら、先に説明したようにクラッチは断に制御されているため、車両は減速している。運転者は、車両が一律減速していることを感じ取るが、種々の環境条件で、車両を加速させたい場合があり得る。そこで、図に示すようにアクセルを操作し、加速の意思を示す。これを受けて目標のエンジン出力は、実エンジン出力と等しいか大きくなるため、その間はクラッチを続として、車両には駆動力が伝達し加速状態となる。やがて運転者が加速状態を望まなくなるとアクセルを図のように戻す操作を行う。これを受けて目標のエンジン出力は、実エンジン出力より小さくなるため、クラッチを再び断とし、車両は減速状態へと移行する。
【００４３】
以上説明したように、上記の操作を行うと、故障の発生時にもエンジン停止を行う必要がないのに加えて、限定した状態では運転者の意図に従って車両の加速，減速を操作することができる。
【００４４】
（実施例３）
（実施例２）では、クラッチの断続によって制御を実現したが、さらに燃料供給・停止の操作を組み合わせることで、きめの細かい制御が可能となる。この制御方法を、図１９を用いて説明する。図１９の制御フローはスロットル弁の故障を検出したときに起動する。まず、目標トルク演算機能１９０１では、運転者のアクセル操作量とエンジン回転数から、運転者の意図する目標のトルクを算出する。一方、実トルク仮演算機能１９０３では実際のスロットル開度とエンジン回転数から、実際にエンジンが発生するトルクの仮値を演算する。ここで言う仮値とは、燃料供給の停止を全く行わないとしたときにエンジンが出力するトルクである。燃料供給演算機能１９０２では、これら目標トルク演算機能１９０１，実トルク仮演算機能１９０３の演算結果を受けて燃料供給，停止の判定をし、出力する。具体的には、仮に燃料供給を続けたときのエンジン出力トルクが目標トルクより大きいときには、実トルクが最も目標トルクに近い状態になるように燃料供給停止を判定する。例えば、図１４で説明したように、燃料カットの判定回転数を算出し、実エンジン回転数が該燃料カットの判定回転数より高いときは燃料の供給を停止する。次に、実トルク演算機能１９０４では、該燃料供給，停止の判定と、該実トルク仮値を入力とし、最終的な実トルクを演算する。例えば、燃料供給を全く停止しているときには、出力トルクは０であるし、燃料供給を停止していないときには、実トルク仮演算機能１９０３で演算する仮値と同じ値となる。さらに、図１４に示したように燃料の供給，停止を短い周期で繰り返すときには、所定の時間で平均化したエンジン出力トルクを認識してもよい。クラッチ断続演算機能１９０５では、実トルク演算機能１９０４の演算結果と目標エンジントルクを比較して、目標のエンジン出力が実トルクと等しいまたは小さいときにクラッチを続とし、それ以外では断とする判定を行う。
【００４５】
以上の処理により、燃料の供給，停止による実エンジン出力の状態と、スロットル弁の固着の開度に基づき、運転者の意図に応じて動力の伝達を断続させるので、図１５で説明した操作よりさらにきめ細かく車両を制御できる。
【００４６】
なお、以上の図１９の説明では、エンジン出力のパラメータとしてトルクを用いているが、これは、エンジン制御一般のなかでトルクの次元で処理を行うと都合がよい場合での実施例を示しているためであり、エンジン出力で処理を行う方法も当然考えられる。
【００４７】
（実施例４）
図３に示したように、多くの車両制御ではエンジンのシステムを制御する系が一つの独立性の高い系となっており、同様に変速機，駆動系の制御も一つの独立性の高い系となっているのが普通である。これは、それぞれの系においてセンサ類の情報入力を総合的に効率良く処理し、制御対象を密接に連携させつつ駆動させる必要があるためにかかる構成を採っているのである。したがって、エンジン制御用のコントロールユニットと、変速機，駆動系のコントロールユニットを別体とするのが合理的である。
【００４８】
ところが、（実施例３）において図１９により説明した操作を行う場合には、その操作がエンジン制御用のコントロールユニットと、変速機，駆動系のコントロールユニットに跨ってしまう。かかる構成で本発明を実施するための方法について、以下説明する。
【００４９】
まず、図３に示すようにエンジン制御用のコントロールユニット３０７と、変速機，駆動系のコントロールユニット３０８の間に通信線３０９を設け、お互いのコントロールユニット間で必要な情報を通信する。通信を所定の時間間隔で行い、両制御ユニットはお互いの情報を短い所定時間毎に認識して良好な協調制御を行う。このような通信手段を設定することは既に公知である。図１７は、両コントロールユニットが通信する情報の一例を示したもので、上段がエンジン制御ユニットから変速機制御ユニットへ、下段が変速機制御ユニットからエンジン制御ユニットへの情報項目である。まず、上段では、図１９で説明したような方法で演算した運転者の要求トルク，クラッチの断要求をエンジン制御ユニットが送信する。これにより、図１９で意図するクラッチに対するエンジン側の要求を伝達する。一方、変速機制御ユニットからは、変速時に車両のショック緩和のためにエンジン側へトルク操作の要求値を送信したり、前述のクラッチ断要求を総合的に処理し、その結果であるクラッチの断続状態を送信したりする。
【００５０】
図１６に変速機制御ユニットでの処理の一例を示す。目標変速比演算機能１６０１では、図１８に示した運転者の要求トルクと車両の速度から、目標の変速比を算出する。変速比は、各々の車両速度において、低い値を取ることが燃費の観点から有利であるが、運転者が加速を意図するときには変速比を高くして加速性を確保する。かかる判定と処理を目標変速比演算機能１６０１で行う。変速比操作演算機能１６０２では、目標変速比演算機能１６０１での結果を受けて変速機のアクチュエータを操作する信号を発生する一方、変速時の車両へのトルク変動を最小にするべくエンジンへのトルク要求値を算出し、図１７で説明したようにエンジン側へと要求する。一方、クラッチ断続演算機能１６０３では、車両速度と運転者要求トルクから、例えば車両が停止状態にあるときなどにはクラッチを開放し、駆動系の操作を緻密に制御するが、図１９で説明したようにエンジン制御側からクラッチ断の要求があったときにはその要求を実現するように、最終的なクラッチの断続判定を行い、アクチュエータに操作信号を出力する。さらに、該断続判定は、図１７で説明したようにエンジン側に送信される。
【００５１】
図１８には、クラッチの断続判定の具体的な一例を示す。運転者の要求トルクが０であり、かつ車両速度が０であるときは、動力を伝達する必要がないので、クラッチを断とし、または、シフト操作を運転者が操作するシフトレバーがニュートラル位置にあるときは、やはり運転者が動力を締結する意思がないのでクラッチを断とする。さらに図１９で説明したような、エンジン側からのクラッチ断要求がある場合にもクラッチを断とする。クラッチを断とする処理は以上のクラッチ断要求のいずれかが成立したとき有効となり、いずれもが成立していないときクラッチ続と判定する。
【００５２】
以上説明したように、エンジン制御用のコントロールユニットと、変速機，駆動系のコントロールユニットが別体となっている場合には、上記のような手法を取り、両者の制御を協調させることにより、図１９で示したような操作を実現することができる。
【００５３】
以上、車両の動力源として、ガソリンエンジンを前提での説明を行ったが、ディーゼルエンジンにおいても等価な現象は発生し、等価な処理を行うことができる。図８は、ディーゼルエンジンにおいて供給燃料量を一定としたときの、吸入空気量を操作した場合のエンジン発生トルクを表した一例である。ディーゼルエンジンは、可燃空燃比がリーン側に広く存在し、そのため、通常エンジンの吸入空気量はほぼ制限を与えず、燃料供給量を制御することでエンジン出力を制御している。かかる状態で吸入空気量を小さくして行くと、所定の範囲では発生トルクは小さい感度しか持たず、微量低下する。ある点を超えて吸入空気量を制限すると、もはや供給する空気量では燃料供給量全てを燃焼させるだけの酸素を供給できず、吸入空気量にほぼ比例して発生トルクが低下する。さらに吸入空気量を小さくすると、もはや燃焼が正常に発生せず、発生トルクは極めて小さくなる。
【００５４】
したがって、ディーゼルエンジンにおいて燃料供給量が運転者の意図に反して多量に供給される故障モードは、ガソリンエンジンにおいてスロットル弁開度が所定値で固着するのと等価な故障モードとなり、ディーゼルエンジンにおいて燃料供給，停止でエンジン出力を調整することは、ガソリンエンジンと同様に燃料供給量を調整するのでなく、燃料供給自体を実行，停止する手法が考えられ、または、吸入空気量を制御する手段があれば、これを制御することをもってしても同様の操作を行うことが可能となる。したがって、図１２で説明した操作や、図１９で説明した処理をディーゼルエンジンに対しても適用することができる。
【００５５】
以上、内燃機関を車両の動力源としたときの実施例を説明してきたが、さらに一般的にはモータなどの内燃機関でない動力源を持つ車両が存在する。しかしながら、いずれの場合においても主に運転者の操作意思に基づいて動力の出力を制御する手段を有しており、手段が存在する以上、その故障が発生する可能性は否定できるものではない。かかる場合にも、本発明を適用すれば、同様の効果を得ることができる。
【００５６】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるとおり、本発明はその効果として、内燃機関の出力を制御する装置が故障した場合でも、内燃機関を停止させることなく、内燃機関から動力を確保する装置の作動を維持し、運転者の意図に従った車両の加速，減速を可能とする。これにより、交差点や高速道路上における車両停止の回避や近辺の整備場までの車両の運転継続といった、運転者の危険回避の意図を反映しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の筒内噴射内燃機関制御システム全体構成図。
【図２】図１の内燃機関制御装置の内部構成図。
【図３】車両の構成を説明する図。
【図４】電制スロットルの構成を説明する図。
【図５】電制スロットルの制御操作部を説明する図。
【図６】故障の判定を行う処理を説明するブロック図。
【図７】ガソリンエンジンの特性を説明する図。
【図８】ディーゼルエンジンの特性を説明する図。
【図９】ガソリンエンジンの特性を説明する図。
【図１０】エンジン制御の動作を説明する図。
【図１１】エンジン制御の動作を説明するブロック図。
【図１２】本発明の一実施例の動作を説明する図。
【図１３】本発明の一実施例の動作を説明する図。
【図１４】本発明の一実施例の動作を説明する図。
【図１５】本発明の一実施例の動作を説明するフロー図。
【図１６】本発明の一実施例の動作を説明するブロック図。
【図１７】本発明の一実施例を説明するパラメータの図。
【図１８】本発明の一実施例の動作を説明する論理図。
【図１９】本発明の一実施例の動作を説明するブロック図。
【符号の説明】
１０１…吸気管、１０２…エアクリーナ、１０３…エアフロセンサ（空気流量計）、１０４…スロットルセンサ、１０５，４０６…スロットルボディ、１０６…コレクタ、１０７…筒内噴射内燃機関、１０８…燃料タンク、１０９…燃料ポンプ、１１１…高圧燃料ポンプ、１１２…インジェクタ、１１３…点火コイル、１１４…点火プラグ、１１５…コントロールユニット、１１６…カム角センサ、１１７…クランク角センサ、１１８…空燃比センサ、１１９…排気管、１２０…触媒、１２１…燃料圧力センサ、２０１…Ｉ／Ｏ　ＬＳＩ、２０２…ＥＰ−ＲＯＭ、２０３…ＭＰＵ、２０４…ＲＡＭ、３０１…エンジン、３０２…クラッチ、３０３…トランスミッション、３０４…デファレンシャル、３０５…車輪、３０６，５０３…電制スロットル、３０７…エンジン制御用のコントロールユニット、３０８…変速機，駆動系のコントロールユニット、３０９…通信線、４０１…シャフト、４０２…モータ、４０３…スロットル弁、４０４…レバー、４０５…センサ、５０１…目標スロットル開度演算部、５０２…スロットルアクチュエータ操作部、１６０１…目標変速比演算機能、１６０２…変速比操作演算機能、１６０３…クラッチ断続演算機能、１９０１…目標トルク演算機能、１９０２…燃料供給演算機能、１９０３…実トルク仮演算機能、１９０４…実トルク演算機能、１９０５…クラッチ断続演算機能。
【図１】
2004028288.tif 000003
【図２】
2004028288.tif 000004
【図３】
2004028288.tif 000005
【図４】
2004028288.tif 000006
【図５】
2004028288.tif 000007
【図６】
2004028288.tif 000008
【図７】
2004028288.tif 000009
【図８】
2004028288.tif 000010
【図９】
2004028288.tif 000011
【図１０】
2004028288.tif 000012
【図１１】
2004028288.tif 000013
【図１２】
2004028288.tif 000014
【図１３】
2004028288.tif 000015
【図１４】
2004028288.tif 000016
【図１５】
2004028288.tif 000017
【図１６】
2004028288.tif 000018
【図１７】
2004028288.tif 000019
【図１８】
2004028288.tif 000020
【図１９】
2004028288.tif 000021