(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸入空気量を制御するスロットル弁を電気的に制御する電動式スロットル制御装置を備える内燃機関の出力制御装置であって、
前記電動式スロットル制御装置が前記スロットル弁を制御不能な状態にあるか否かを判定する制御不能判定手段と、
この制御不能判定手段により、前記電動式スロットル制御装置が前記スロットル弁を制御不能な状態にあると判定された制御不能判定時に、前記電動式スロットル制御装置への通電を遮断する通電遮断手段と、
前記制御不能判定時に、前記スロットル弁の開度をデフォルト開度に保持するデフォルト開度保持手段と、
前記内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、
前記内燃機関の負荷を検出する負荷検出手段と、
前記回転数検出手段および前記負荷検出手段により検出された前記内燃機関の回転数および負荷に応じて、基本点火時期を算出する基本点火時期算出手段と、
アクセルペダルの開度を検出するアクセル開度検出手段と、
前記制御不能判定時に、前記基本点火時期を、前記検出されたアクセル開度に応じた補正係数を乗算することによって、前記アクセル開度が大きいほど進角側に連続的に補正する点火時期補正手段と、
を備えていることを特徴とする内燃機関の出力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スロットル弁を電気的に制御する電動式スロットル制御装置を備える内燃機関の出力制御装置に関し、特に電動式スロットル制御装置の制御不能状態が生じたときの内燃機関の出力制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の、この種の内燃機関の出力制御装置として、例えば特開平１１−２２５３０号公報に記載されたものが知られている。この出力制御装置では、電動式スロットル制御装置の電気的あるいは機械的な故障などにより、スロットル弁が制御不能になったときに、この電動式スロットル制御装置への通電を遮断するとともに、エンジンストールを回避したり、退避走行を行ったりできるように、スロットル弁開度がデフォルト開度に保持される。
【０００３】
また、この出力制御装置では、アクセルペダルを全く踏まない状態にすると、エンジンの発生するトルクを、空燃比や点火時期の補正などによって、アイドル回転数相当まで減少するように構成されており、それにより、アクセルペダルを全く踏み込んでいない状態から踏み込んだ際に、エンジンの回転数を上昇させることで、運転性の悪化を防止している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、この出力制御装置では、電動式スロットル制御装置の故障により、スロットル弁が制御不能となったときに、アクセルペダルを踏み込んでいる状態、すなわち実際に退避走行を行っているときには、スロットル弁が、アイドル回転数相当より少し高めとなるような、デフォルト開度に保持されている。このため、退避走行中に十分な吸入空気量を確保できず、退避走行が可能とはいえ、十分な走行性能を確保することができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、電動式スロットル制御装置が制御不能となったときに、十分な走行性能を確保しながら退避走行を円滑に行うことができる、内燃機関の出力制御装置を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、請求項１に係る内燃機関の出力制御装置は、内燃機関の吸入空気量を制御するスロットル弁を電気的に制御する電動式スロットル制御装置を備える内燃機関の出力制御装置であって、電動式スロットル制御装置がスロットル弁２を制御不能な状態にあるか否かを判定する制御不能判定手段（実施形態における（以下、本項において同じ）ＥＣＵ１２）と、この制御不能判定手段により、電動式スロットル制御装置がスロットル弁２を制御不能な状態にあると判定された制御不能判定時に、電動式スロットル制御装置への通電を遮断する通電遮断手段（ＥＣＵ１２）と、制御不能判定時に、スロットル弁２の開度をデフォルト開度に保持するデフォルト開度保持手段（ばね４）と、内燃機関１０の回転数（エンジン回転数ＮＥ）を検出する回転数検出手段（クランク角センサ１５、ＥＣＵ１２）と内燃機関１０の負荷（吸気管内絶対圧ＰＢＡ）を検出する負荷検出手段（吸気管内絶対圧センサ１６）と、回転数検出手段および負荷検出手段により検出された内燃機関１０の回転数ＮＥおよび負荷ＰＢＡに応じて、基本点火時期θｍａｐを算出する基本点火時期算出手段（ＥＣＵ１２）と、アクセルペダル１８の開度ＡＰを検出するアクセル開度検出手段（アクセル開度センサ１７）と、制御不能判定時に、基本点火時期θｍａｐを、検出されたアクセル開度ＡＰに応じた補正係数Ｋθを乗算することによって、アクセル開度ＡＰが大きいほど進角側に連続的に補正する点火時期補正手段（ＥＣＵ１２）と、を備えていることを特徴とする。
【０００７】
この内燃機関の出力制御装置では、電動式スロットル制御装置が制御不能と判定されたときに、まず電動式スロットル制御装置への通電を遮断することによって、電動式スロットル制御装置の制御を中止する。また、デフォルト開度保持手段により、スロットル弁の開度をデフォルト開度に保持することによって、退避走行に必要な吸入空気量を供給し、退避走行を可能にする。さらに、基本点火時期算出手段により、内燃機関の回転数と負荷に応じて基本点火時期を算出し、制御不能判定時には、基本点火時期を、点火時期補正手段によって、アクセル開度に応じた補正係数を乗算することにより、アクセル開度が大きいほど、進角側に連続的に補正する。
【０００８】
例えば、アクセルペダルを全く踏み込んでいない状態で点火時期の遅角側の補正量を最大とし、踏み込む量が大きくなるのに従って、点火時期が、基本点火時期に徐々に連続的に近づくように補正することによって、アクセル開度、すなわち運転者の要求をダイレクトに反映した連続的な出力を得ることができ、退避走行を円滑に行うことができる。その結果、従来の出力制御装置よりも、スロットル弁のデフォルト開度を大きく設定することができ、退避走行時に十分な走行性能を確保することができる。
【０００９】
【発明の実施形態】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は本発明を適用した内燃機関の出力制御装置の概略構成図であり、図２は電動式スロットル制御装置の部分拡大断面図を示している。
【００１０】
両図に示すように、内燃機関（以下「エンジン」という）１０のシリンダ１１に接続されている吸気管３内には、シリンダ１１内の燃焼室１１ａに供給する吸入空気量を制御するためのスロットル弁２が設けられており、このスロットル弁２は、これと一体の駆動軸７およびベアリング５を介して、吸気管３に回動自在に取り付けられている。駆動軸７の一端部には、減速用歯車８、９を介して、ＤＣモータ１の出力軸１ａが連結されている。ＤＣモータ１はＥＣＵ１２に電気的に接続され、その動作はＥＣＵ１２によって制御される。すなわち、本実施形態では、ＤＣモータ１やその減速用歯車８、９、ＥＣＵ１２などで電動式スロットル制御装置が構成される。
【００１１】
また、駆動軸７の他端部には、ばね４（デフォルト開度保持手段）が取り付けられている。このばね４は、スロットル弁２の開度（以下「スロットル弁開度」という）ＴＨを所定のデフォルト開度に保持するためのものであり、このデフォルト開度は、例えば、最高で５０ｋｍ／ｈ程度の退避走行が可能なエンジン回転数に対応した吸入空気量が、燃焼室１１ａに供給できるように設定されている。さらに、駆動軸７の他端部には、スロットル弁開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ６が取り付けられており、その検出信号はＥＣＵ１２に出力される。
【００１２】
エンジン１０のシリンダ１１には、点火プラグ１３が設けられており、ディストリビュータ１４を介して、ＥＣＵ１２に接続されている。点火プラグ１３は、ＥＣＵ１２からの駆動信号により、点火時期θｉｇに応じたタイミングで高電圧が加えられ、次に遮断されることによって放電し、それにより、燃焼室１１ａで混合気の点火が行われる。
【００１３】
エンジン１０のクランクシャフト（図示せず）の周囲には、クランク角センサ１５（回転数検出手段）が設けられ、ＥＣＵ１２に接続されている。このクランク角センサ１５は、マグネットロータやＭＲＥピックアップなど（いずれも図示せず）で構成され、それぞれ所定のクランク角度位置で、パルス信号を発生する。具体的には、各シリンダ１１の吸気行程開始時のＴＤＣ（上死点）よりも少し前の、所定のクランク角度位置でＴＤＣ信号を発生し、ＥＣＵ１２に出力する。また、クランク角センサ１５は、ＴＤＣ信号よりも短い所定のクランク角度の周期（例えば３０度ごと）で、クランク角信号ＣＲＫを発生し、ＥＣＵ１２に出力する。そして、ＥＣＵ１２は、ＣＲＫ信号に基づき、エンジン１０の回転数（以下、「エンジン回転数」という）ＮＥを算出する。
【００１４】
吸気管３のスロットル弁２よりも下流側には、吸気管内絶対圧センサ１６（負荷検出手段）が配置されている。この吸気管内絶対圧センサ１６は、半導体圧力センサなどで構成されており、吸気管３内の絶対圧である吸気管内絶対圧ＰＢＡを検出し、その検出信号をＥＣＵ１２に出力する。
【００１５】
また、アクセル開度センサ１７は、運転者がアクセルペダル１８を操作した際の操作量（以下「アクセル開度」という）ＡＰを検出し、その検出信号をＥＣＵ１２に出力する。
【００１６】
ＥＣＵ１２は、本実施形態において、制御不能判定手段、通電遮断手段、基本点火時期算出手段、および点火時期補正手段を構成するものである。ＥＣＵ１２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび入出力インターフェース（いずれも図示せず）などからなるマイクロコンピュータで構成されている。ＥＣＵ１２は、上述した各種のセンサで検出された信号に基づいて、電動式スロットル制御装置がスロットル弁２を制御不能な状態にあるか否かを判定し、その判定結果に応じて電動式スロットル制御装置への通電を遮断する。また、その判定結果とアクセル開度ＡＰに応じて、点火時期θｉｇを算出し、その算出結果に基づく駆動信号をディストリビュータ１４に出力する。
【００１７】
図３は、電動式スロットル制御装置の制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ１２により、所定の周期で繰り返し実行される。
【００１８】
まず、ステップ１（図面では「Ｓ１」と表示する。以下同じ）では、電動式スロットル制御装置のスロットル弁２が制御不能な状態であるか否かを判定する。この判定では、例えば、スロットル弁２の目標開度と、検出された実際のスロットル弁開度ＴＨとの偏差が所定値以上の状態が所定時間以上継続したときに、電動式スロットル制御装置が制御不能と判定される。制御不能と判定されたときには、ＤＣモータ１への通電を遮断し（ステップ２）、本処理を終了する。また、前記ステップ１において、制御可能と判定されたときには、検出されたアクセルペダル開度ＡＰなどに応じて、スロットル弁２の目標開度を決定する（ステップ３）。そして、ステップ４に進み、前記ステップ３で決定した目標開度に基づく制御信号を、ＤＣモータ１に供給（通電）し、本処理を終了する。
【００１９】
図４は、電動式スロットル制御装置の制御不能時に、点火時期によって、エンジン１０の出力を制御する出力制御処理を示すフローチャートである。この処理は、ＥＣＵ１２により、ＴＤＣ信号の発生に同期して実行される。
【００２０】
まず、ステップ１１では、図３におけるステップ１と同様に、電動式スロットル制御装置のスロットル弁２が制御不能か否かを判定する。制御不能と判定されたときには、アクセル開度ＡＰに応じて補正係数Ｋθを設定する（ステップ１２）。この補正係数Ｋθは、後述する基本点火時期θｍａｐに乗算される、値１．０以下の係数であり、アクセル開度ＡＰに応じて設定される。図５はそのテーブルの一例を示している。このテーブルによれば、補正係数Ｋθは、アクセル開度ＡＰが、第１所定値ＡＰ１（例えば１０度）以下のときには、値１．０よりも小さい所定値Ｋθ１（例えば０．３）に設定され、アクセル開度ＡＰが、第１所定値ＡＰ１よりも大きな第２所定値ＡＰ２（例えば３０度）以上のときには、１．０に設定される。アクセル開度ＡＰが、第１および第２所定値の間にあるときには、ＡＰ値が大きいほど、大きな値にリニアに設定される。
【００２１】
次に、設定した補正係数Ｋθを用い、次式（１）によって、点火時期θｉｇを算出する（ステップ１４）。
θｉｇ＝θｍａｐ×Ｋθ＋θｃｒ  ・・・  （１）
ここで、基本点火時期θｍａｐは、エンジン回転数ＮＥおよび吸気管内絶対圧ＰＢＡに応じ、マップ（図示せず）を検索することによって決定される。また、θｃｒは点火時期の補正量であり、例えば、エンジン水温に応じて決定される水温進角補正量、吸気温に応じて決定される吸気温進角補正量や、低温始動時における暖機向上のための暖機向上進角量などが含まれる。
【００２２】
一方、ステップ１１において、電動式スロットル制御装置が制御可能と判定されたときには、補正係数Ｋθを１．０に設定する（ステップ１３）。すなわち、補正係数Ｋθによる点火時期の補正を全く行わないときと同じ状態になる。そして、前記式（１）によって、点火時期θｉｇを算出する（ステップ１４）。
【００２３】
そして、算出した点火時期θｉｇに基づく駆動信号をディストリビュータ１４に出力することによって、エンジン１０の点火時期を制御し、本処理を終了する。
【００２４】
図６は、電動式スロットル制御装置がスロットル弁２を制御不能な状態となり、スロットル弁２がデフォルト開度に保持されている状態において、上述した出力制御処理によって得られる点火時期θｉｇと、エンジン回転数ＮＥとの関係を示している。
【００２５】
退避走行中、アクセル開度ＡＰが第２所定値ＡＰ２以上のときには、補正係数Ｋθが値１．０に設定されることで、点火時期θｉｇが、最進角側の第２所定値θｉｇ２に設定されるのに応じて、エンジン回転数ＮＥは、退避走行時の最高回転数Ｎｍａｘ（例えば３０００ｒｐｍ）付近に制御される。この最高回転数Ｎｍａｘにより、例えば５０ｋｍ／ｈで走行可能となる。また、アクセル開度ＡＰが第１所定値ＡＰ１以下のときには、補正係数Ｋθが最小の所定値Ｋθ１に設定されることで、点火時期θｉｇが最遅角側の第１所定値θｉｇ１に設定されるのに応じて、エンジン回転数ＮＥは最低回転数Ｎｍｉｎ（例えば２０００ｒｐｍ）付近に制御される。これにより、スロットル弁２のデフォルト開度を、ＮｍａｘとＮｍｉｎの差であるΔＮＥの分だけ大きく設定することが可能となるので、退避走行中に、より大きな吸入空気量を確保することができる。
【００２６】
また、アクセル開度ＡＰが第１所定値ＡＰ１と第２所定値ＡＰ２の間にあるときには、補正係数Ｋθの補正により、点火時期θｉｇがθｉｇ１とθｉｇ２の中間の値に連続的に設定されることで、エンジン回転数ＮＥは、アクセル開度ＡＰに基づき、ＮｍｉｎとＮｍａｘの中間の値に連続的に制御される。
【００２７】
以上のように、本実施形態の内燃機関の出力制御装置によれば、電動式スロットル制御装置がスロットル弁２を制御不能な状態であると判定されたときに、ＥＣＵ１２によりＤＣモータ１への通電を遮断し、スロットル弁開度ＴＨをばね４により、デフォルト開度に保持し、退避走行を可能にする。そして、エンジン１０の点火時期θｉｇを、アクセル開度ＡＰに応じた補正係数Ｋθを乗算することによって、アクセル開度ＡＰが大きいほど、進角側に連続的に補正する。これにより、退避走行時に、運転者の要求をダイレクトに反映した連続的な出力を得ることができるとともに、従来よりもスロットル弁２のデフォルト開度を大きく設定することが可能となり、退避走行時に十分な走行性能を確保することができる。
【００２８】
【発明の効果】
以上のように、本発明の内燃機関の出力制御装置は、電動式スロットル制御装置が制御不能となったときに、十分な走行性能を確保しながら、退避走行を円滑に行うことができる、などの効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態による内燃機関の出力制御装置の概略構成図である。
【図２】電動式スロットル制御装置の部分拡大断面図である。
【図３】電動式スロットル制御装置の制御処理を示すフローチャートである。
【図４】電動式スロットル制御装置の制御不能時に、エンジン１０の出力を制御する出力制御処理を示すフローチャートである。
【図５】アクセル開度ＡＰに応じて、点火時期補正係数Ｋθを設定するためのテーブルの一例である。
【図６】図４に示した出力制御処理によって得られる点火時期θｉｇと、エンジン回転数ＮＥとの関係を示す図である。
【符号の説明】
１        ＤＣモータ
２        スロットル弁
４        ばね（デフォルト開度保持手段）
１２      ＥＣＵ（制御不能判定手段、通電遮断手段、
基本点火時期算出手段、点火時期補正手段）
１６      クランク角センサ（回転数検出手段）
１８      アクセル開度センサ（アクセル開度検出手段）
ＡＰ      アクセル開度
θｉｇ    点火時期
θｍａｐ  基本点火時期
Ｋθ      点火時期補正係数
【図１】
0003863008.tif 000002
【図２】
0003863008.tif 000003
【図３】
0003863008.tif 000004
【図４】
0003863008.tif 000005
【図５】
0003863008.tif 000006
【図６】
0003863008.tif 000007