(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各種センサ情報に基づきアクチュエータを駆動し、スロットルバルブの開度を制御する内燃機関のスロットル制御装置において、
前記スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサと、
前記スロットル開度センサの異常状態を検出する異常検出手段と、
前記アクチュエータへの通電を停止したとき、前記内燃機関の機関回転数が上昇し過ぎることなく、かつ、エンストも防止できるように前記スロットルバルブの開度を機械的に所定開度に保持する開度保持手段と、
前記異常検出手段で前記スロットル開度センサの異常状態を第１の所定時間以上継続して検出したときには、前記アクチュエータへの通電を一旦、停止することで前記開度保持手段による前記所定開度に保持したのち、その異常状態が前記第１の所定時間より長い第２の所定時間を経過する以前に解消したときには、前記アクチュエータへの通電を再開する通電制御手段と
を具備することを特徴とする内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項２】
前記通電制御手段は、前記異常検出手段で前記スロットル開度センサの異常状態を前記第２の所定時間以上継続して検出したときには、内燃機関が停止状態となるまで前記アクチュエータへの通電を停止することで前記開度保持手段による前記所定開度に保持することを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のスロットル制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アクセル操作量等に応じてアクチュエータを駆動しスロットルバルブの開度を制御する内燃機関のスロットル制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、内燃機関のスロットル制御装置に関連する先行技術文献としては、特開平１０−２３８３８９号公報にて開示されたものが知られている。このものでは、スロットル開度センサ（スロットルセンサ）の異常検出からの経過時間により一時的な異常状態である仮異常と真に異常状態に陥った本異常とに分け、仮異常のときはアクチュエータ（モータ）への通電を固定出力としスロットル開度を制御、本異常のときはアクチュエータへの通電を停止させスロットル制御する技術が示されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スロットル開度センサの仮異常時に、アクチュエータへの通電を固定出力としスロットル開度を制御しようとしても、アクチュエータによる駆動力の温度変化や経時変化、製品ばらつき等によりスロットル開度を所望の開度位置に制御することは困難であった。ここで、スロットル開度を開き過ぎると内燃機関の出力が大きくなり過ぎたり、スロットル開度を閉じ過ぎるとエンストに陥るという不具合があった。
【０００４】
これに対処するため、前述のものでは、異常確定したのちアクチュエータへの通電を停止しているが、この際、内燃機関の機関回転数の不用意な上昇による意図しない加速等を防止するには１００〔ｍｓ：ミリ秒〕前後と短い時間内に異常判定し、かつアクチュエータへの通電を停止する必要があった。このため、例えば、ワイヤハーネス等の接触不良によるスロットル開度センサからの開度信号の瞬断等によって直ちにアクチュエータへの通電が停止されるとドライバビリティが悪化するという不具合があった。
【０００５】
そこで、この発明はかかる不具合を解決するためになされたもので、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサからの開度信号の瞬断等の異常ではアクチュエータへの通電を継続状態とし、異常状態が所定時間を越えるとアクチュエータへの通電を停止状態とし機械的な所定開度に固定することで、スロットル開度センサの異常時にドライバビリティを損なうことなく内燃機関の出力の大きくなり過ぎやエンストを防止可能な内燃機関のスロットル制御装置の提供を課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１の内燃機関のスロットル制御装置によれば、スロットル開度センサからの開度信号が瞬間的な接触不良や外部ノイズ等により異常と判定されても、その異常状態が第１の所定時間を越えるまでは、アクチュエータへの通電許可状態が維持されることで、スロットル開度センサが瞬間的な異常状態に陥っても直ちに、内燃機関の運転状態に影響を与えることがなくドライバビリティを損なうことがない。そして、スロットル開度センサの異常状態が第１の所定時間以上継続して検出されたときには、アクチュエータへの通電が一旦、停止され機械的な所定開度に保持されることで、内燃機関の機関回転数の不用意な上昇が防止される。この所定開度は、例えば、内燃機関の機関回転数がアイドル回転数よりやや高くなるよう設定されている。このため、スロットル開度センサの異常時において、機関出力が大きくなり過ぎることなく、スロットルバルブの開度の閉じ過ぎによるエンストも防止される。更に、スロットル開度センサの異常状態が第１の所定時間以上で第２の所定時間を経過する以前に解消されたときには、アクチュエータへの通電が許可状態とされ再開されることで、通常のスロットル制御に復帰される。
【０００７】
請求項２の内燃機関のスロットル制御装置における通電制御手段では、スロットル開度センサの異常状態が第２の所定時間以上継続して検出されたときには、内燃機関が停止状態となるまでアクチュエータへの通電が停止状態とされ、スロットルバルブの開度が機械的な所定開度に固定される。この所定開度は、例えば、内燃機関の機関回転数がアイドル回転数よりやや高くなるよう設定されている。これにより、スロットル開度センサが真に異常状態に陥った際には、スロットルバルブの開度を開き過ぎることなくかつ、内燃機関をエンストさせることのない、所謂、退避走行可能な機関回転数に設定されることで、例えば、車両の修理工場等までの移動が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例に基づいて説明する。
【０００９】
図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のスロットル制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【００１０】
図１において、内燃機関１の吸気通路２の上流側にはエアクリーナ３が設けられ、エアクリーナ３の下流側には吸気量（吸入空気量）を検出するエアフローメータ４が設置されている。また、吸気通路２のエアフローメータ４より下流側にはスロットルバルブ５が設けられ、このスロットルバルブ５の回動軸５ａに連結された電動モータ１９の駆動力により実際のスロットルバルブ５の開度であるスロットル開度ＴＡが制御され、内燃機関１に供給される吸気量が調整される。このスロットルバルブ５のスロットル開度ＴＡがスロットル開度センサ１６によって検出される。なお、アイドル時にあっても、電動モータ１９の駆動力によってスロットル開度ＴＡが制御され、これによって吸気量ＧＮが制御され機関回転数ＮＥが目標アイドル回転数に一致されるようにフィードバック制御される。更に、吸気通路２はインテークマニホルド６を介して内燃機関１の各気筒に接続され、吸気通路２からの吸入空気がインテークマニホルド６内を経て各気筒に分配供給される。
【００１１】
インテークマニホルド６には各気筒に対応してインジェクタ（燃料噴射弁）７が設置され、各インジェクタ７から噴射された燃料は、吸入空気と混合され各気筒に供給される。この混合気は吸気バルブ８の開閉に伴って各気筒の燃焼室９内に導入され、点火プラグ１０の点火により燃焼され、ピストン１１が押下げられクランクシャフト１２にトルクが付与される。燃焼後の排気ガスは排気バルブ１３の開閉に伴って排気通路１４を経て外部に排出される。また、クランクシャフト１２の近接位置にはクランク角センサ１５が設置され、このクランク角センサ１５からは３０°ＣＡ（Crank Angle:クランク角）毎にパルス信号が出力される。
【００１２】
２０はＥＣＵ（Electronic Control Unit:電子制御ユニット）であり、ＥＣＵ２０はエアフローメータ４によって検出された吸気量ＧＮ信号やクランク角センサ１５によって検出された機関回転数ＮＥ信号等に基づいてインジェクタ７の駆動を制御すると共に、スロットル開度センサ１６によって検出されたスロットル開度ＴＡ信号やアクセルペダル１７の踏込量がアクセル開度センサ１８によって検出されたアクセル開度Ａｐ信号等に基づいてスロットルバルブ５を開閉制御するＣＰＵ２１，ＲＯＭ２２，ＲＡＭ２３等からなるマイクロコンピュータを主体として構成されている。
【００１３】
次に、ＥＣＵ２０及びその周辺の構成について、図１を参照し更に詳しく説明する。
【００１４】
ＥＣＵ２０において、ＣＰＵ２１は吸気量ＧＮ信号や機関回転数ＮＥ信号、更にはスロットル開度ＴＡ信号やアクセル開度Ａｐ信号等を読込み、内燃機関１の運転状態に応じてその都度要求されるインジェクタ７の燃料噴射量や電動モータ１９によるスロットルバルブ５の目標とする指令値である目標スロットル開度ＴＴＰ等を演算する周知の中央処理装置である。
【００１５】
また、ＲＯＭ２２は所謂プログラムメモリとして、内燃機関１の運転状態を制御するための各種制御プログラム、即ち、燃料噴射制御プログラムやスロットル制御プログラム等が予め格納されたメモリである。ＣＰＵ２１では、このＲＯＭ２２に格納されているプログラムに従って各種の演算処理を実行する。また、ＲＡＭ２３は所謂データメモリとして、各種センサの入出力データやＣＰＵ２１による演算処理データ等が一時的に格納されるメモリである。
【００１６】
インジェクタ駆動回路２４は、吸気量ＧＮ信号や機関回転数ＮＥ信号に基づきＣＰＵ２１を通じて算出される燃料噴射量に対応した所定パルス幅の信号を形成してインジェクタ７を駆動する回路である。これにより、インジェクタ７からは算出された燃料噴射量に対応した量の燃料が内燃機関１の各気筒に対して噴射供給される。
【００１７】
また、モータ駆動回路２５は、ＣＰＵ２１による演算処理により、電動モータ１９によるスロットルバルブ５の目標スロットル開度ＴＴＰとスロットル開度センサ１６からのスロットル開度ＴＡとの偏差に応じて、その偏差を縮小するためＰＷＭ（パルス幅変調）変換されたデューティ比信号として算出された出力ＤＵＴＹ（制御量）から出力電流ＤＵＴＹを形成して電動モータ１９に出力する回路である。これにより、電動モータ１９では出力電流ＤＵＴＹに対応した駆動力が発生され、スロットル開度センサ１６で検出されるスロットルバルブ５のスロットル開度ＴＡが最終的に目標スロットル開度ＴＴＰに一致するように調整される。
【００１８】
そして、Ａ／Ｄ変換回路２７は、読込まれる吸気量ＧＮ信号、スロットル開度ＴＡ信号、アクセル開度Ａｐ信号及びその他、水温センサ（図示略）からの冷却水温ＴＨＷ信号等をＡ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換してＣＰＵ２１に出力するための回路である。
【００１９】
次に、図２及び図３に基づき内燃機関のスロットル制御装置の構成について説明する。
【００２０】
図２及び図３において、アクセルペダル１７にはアクセル開度センサ１８が配設され、アクセルペダル１７はアクセルレバー４１に連結されている。このアクセルレバー４１は、アクセルリターンスプリング４２ａ，４２ｂによってアクセルペダル１７の戻り方向（時計回り方向）に付勢されている。アクセルペダル１７が操作されない状態（アクセルＯＦＦ）では、アクセルレバー４１はアクセルリターンスプリング４２ａ，４２ｂによってアクセル全閉ストッパ４３に当接した状態に保持される。内燃機関１の運転中は、アクセルペダル１７の操作量に基づくアクセルレバー４１の位置がアクセル開度センサ１８によってアクセル開度Ａｐとして検出される。
【００２１】
一方、スロットルバルブ５の回動軸５ａにはバルブレバー４４が連結され、このバルブレバー４４が退避走行用スプリング４５によってスロットルバルブ５の開方向（図２の上方向）に付勢されている。このため、図２（ｂ）に示すモータＯＦＦ（電動モータ１９への電源ＯＦＦ）時には、退避走行用スプリング４５によってバルブレバー４４が中間レバー４７に当接した中間ストッパ位置に保持される。このとき、中間レバー４７は、バルブリターンスプリング４８によってスロットルバルブ５の閉方向（図２の下方）に付勢され、中間ストッパ４９に当接されている。
【００２２】
つまり、バルブリターンスプリング４８の引張力は退避走行用スプリング４５の引張力よりも大きく設定されている。したがって、図２（ｂ）に示すモータＯＦＦ時には、バルブリターンスプリング４８の引張力が退避走行用スプリング４５の引張力に打勝って、中間レバー４７が中間ストッパ４９に当接し保持され、スロットルバルブ５のスロットル開度ＴＡが中間ストッパ４９で規制される中間ストッパ位置（スロットル開度ＴＡ＝約７°）に保持される。
【００２３】
一方、図２（ａ）に示す通常制御時（モータＯＮ時）には、アクセルペダル１７の操作量に応じて電動モータ１９が正転または逆転されスロットルバルブ５のスロットル開度ＴＡが調整され、そのときのスロットルバルブ５のスロットル開度ＴＡがスロットル開度センサ１６によって検出される。この際、スロットル開度ＴＡを大きくする場合には、電動モータ１９に正側のモータ電流が供給され電動モータ１９が正転されることで、図２（ａ）に示すようにバルブレバー４４がバルブリターンスプリング４８の引張力に抗して中間レバー４７が押上げられスロットルバルブ５が開方向に駆動される。これとは逆に、スロットル開度ＴＡを小さくする場合には、電動モータ１９に負側のモータ電流が供給され電動モータ１９が逆転されることで、バルブレバー４４が下降されスロットルバルブ５が閉方向に駆動される。そして、中間レバー４７が中間ストッパ４９に当接されたのちのスロットルバルブ５の閉方向の駆動では、バルブレバー４４が退避走行用スプリング４５の引張力に抗して下降されスロットルバルブ５が全閉ストッパ位置（スロットル開度ＴＡ＝０°）まで閉じると、バルブレバー４４がスロットル全閉ストッパ４６に当接され、それ以上の回動が阻止される。
【００２４】
なお、図２及び図３に示すように、スロットル開度センサ１６及びアクセル開度センサ１８は共に二重系にて構成されている。したがって、周知のように、２つのスロットル開度ＴＡ信号における偏差または２つのアクセル開度Ａｐ信号における偏差がそれぞれ予め設定された所定値を外れたときに異常であると判定される。
【００２５】
次に、本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１におけるセンサ異常判定制御の処理手順を示す図４のフローチャートに基づいて説明する。なお、このセンサ異常判定制御ルーチンは約８ｍｓ毎にＣＰＵ２１にて繰返し実行される。
【００２６】
図４において、まず、ステップＳ１０１でイグニッションスイッチＩＧがＯＮ（オン）であるかが判定される。ステップＳ１０１の判定条件が成立せず、即ち、イグニッションスイッチＩＧがＯＦＦ（オフ）で内燃機関が運転状態でないときにはステップＳ１０２に移行し、スロットル開度センサ１６が真に異常状態にあることを示す本異常判定フラグＸＦＡＩＬが「０（異常なし）」にセットされる。次にステップＳ１０３に移行して、電動モータ１９への通電許可状態とされ、本ルーチンを終了する。
【００２７】
ここで、ステップＳ１０１の判定条件が成立、即ち、イグニッションスイッチＩＧがＯＮで内燃機関が運転状態となるとステップＳ１０４に移行し、本異常判定フラグＸＦＡＩＬが「１（異常有り）」にセットされているかが判定される。ステップＳ１０４の判定条件が成立せず、即ち、スロットル開度センサ１６に対する本異常判定フラグＸＦＡＩＬが「０」にセットされているときにはステップＳ１０５に移行する。ステップＳ１０５では、スロットル開度センサ１６が異常状態に陥っていないかが判定される。ステップＳ１０５の判定条件が成立せず、即ち、スロットル開度センサ１６が正常状態であるときにはステップＳ１０６に移行し、スロットル開度センサ１６に対する真の異常状態を決定する前段階の猶予期間を設定するための仮異常判定カウンタＣＦＡＩＬが「０」にクリアされる。一方、ステップＳ１０５の判定条件が成立、即ち、このときスロットル開度センサ１６が異常状態であるときにはステップＳ１０７に移行し、仮異常判定カウンタＣＦＡＩＬが「＋１」インクリメントされる。
【００２８】
ステップＳ１０６またはステップＳ１０７による処理ののちステップＳ１０８に移行し、仮異常判定カウンタＣＦＡＩＬが予め設定されている所定値Ｋ1 以上であるかが判定される。ステップＳ１０８の判定条件が成立せず、即ち、仮異常判定カウンタＣＦＡＩＬが所定値Ｋ1 未満と小さいときには上述のステップＳ１０３に移行し、同様に電動モータ１９への通電許可状態とされ、本ルーチンを終了する。
【００２９】
一方、ステップＳ１０８の判定条件が成立、即ち、仮異常判定カウンタＣＦＡＩＬが所定値Ｋ1 以上と大きくなるとステップＳ１０９に移行し、仮異常判定カウンタＣＦＡＩＬが予め設定されている所定値Ｋ2 以上であるかが判定される。ステップＳ１０９の判定条件が成立、即ち、仮異常判定カウンタＣＦＡＩＬが所定値Ｋ1 より大きな所定値Ｋ2 以上に大きくなるとステップＳ１１０に移行し、本異常判定フラグＸＦＡＩＬが「１」にセットされる。
【００３０】
ステップＳ１０９の判定条件が成立せず、即ち、仮異常判定カウンタＣＦＡＩＬが所定値Ｋ2 未満、つまり、所定値Ｋ1 と所定値Ｋ2 との間にあるとき、またはステップＳ１１０で本異常判定フラグＸＦＡＩＬが「１」にセットされたのち、またはステップＳ１０４の判定条件が成立、即ち、本異常判定フラグＸＦＡＩＬが「１」にセットされているときには、ステップＳ１１１に移行する。ステップＳ１１１では、スロットル開度センサ１６が仮異常または真に異常状態であるとして電動モータ１９が通電停止状態とされ、本ルーチンを終了する。
【００３１】
このように、本実施例の内燃機関のスロットル制御装置は、各種センサ情報に基づきアクチュエータとしての電動モータ１９を駆動し、スロットルバルブ５のスロットル開度ＴＡを制御するものであって、スロットルバルブ５のスロットル開度ＴＡを検出するスロットル開度センサ１６と、スロットル開度センサ１６の異常状態を検出するＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される異常検出手段と、電動モータ１９への通電を停止したとき、内燃機関１の機関回転数ＮＥが上昇し過ぎることなく、かつ、エンストも防止できるようにスロットルバルブ５のスロットル開度ＴＡを機械的に所定開度に保持するスロットルバルブ５の回動軸５ａに連結されたバルブレバー４４、退避走行用スプリング４５、中間レバー４７、バルブリターンスプリング４８及び中間ストッパ４９等からなる開度保持手段と、前記異常検出手段でスロットル開度センサ１６の異常状態を第１の所定時間Ｋ1 以上継続して検出したときには、電動モータ１９への通電を一旦、停止することで前記開度保持手段による所定開度に保持したのち、その異常状態が第１の所定時間Ｋ1 より長い第２の所定時間Ｋ2 を経過する以前に解消したときには、電動モータ１９への通電を再開するＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される通電制御手段とを具備するものである。
【００３２】
したがって、スロットル開度センサ１６からのスロットル開度ＴＡ信号が瞬間的な接触不良や外部ノイズ等により異常と判定されても、その異常状態が第１の所定時間Ｋ1 を越えるまでは、電動モータ１９への通電許可状態が維持されることで、スロットル開度センサ１６が瞬間的な異常状態に陥っても直ちに、内燃機関１の運転状態に影響を与えることがなくドライバビリティを損なうことがない。そして、スロットル開度センサ１６の異常状態が第１の所定時間Ｋ1 以上継続して検出されたときには、電動モータ１９への通電が一旦、停止され機械的な所定開度に保持されることで、内燃機関１の機関回転数ＮＥの不用意な上昇を防止することができる。
【００３３】
この所定開度は、例えば、内燃機関１の機関回転数ＮＥがアイドル回転数よりやや高くなるよう設定されている。このため、スロットル開度センサ１６の異常時において、内燃機関１の機関回転数ＮＥが上昇し過ぎることなく、スロットルバルブ５のスロットル開度ＴＡの閉じ過ぎによるエンストも防止することができる。更に、スロットル開度センサ１６の異常状態が第１の所定時間Ｋ1 以上で第２の所定時間Ｋ2 を経過する以前に解消されたときには、電動モータ１９への通電が許可状態とされ再開されることで、通常のスロットル制御に復帰させることができる。
【００３４】
また、本実施例の内燃機関のスロットル制御装置のＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される通電制御手段は、ＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される異常検出手段でスロットル開度センサ１６の異常状態を第２の所定時間Ｋ2 以上継続して検出したときには、内燃機関１が停止状態となるまで電動モータ１９への通電を停止することでスロットルバルブ５の回動軸５ａに連結されたバルブレバー４４、退避走行用スプリング４５、中間レバー４７、バルブリターンスプリング４８及び中間ストッパ４９等からなる開度保持手段による所定開度に保持するものである。
【００３５】
したがって、スロットル開度センサ１６の異常状態が第２の所定時間Ｋ2 以上継続して検出されたときには、内燃機関１が停止状態となるまで電動モータ１９への通電が停止状態とされ、スロットルバルブ５のスロットル開度ＴＡが機械的な所定開度に固定される。この所定開度は、例えば、内燃機関１の機関回転数ＮＥがアイドル回転数よりやや高くなるよう設定されている。これにより、スロットル開度センサ１６が真に異常状態に陥った際には、スロットル開度ＴＡを開き過ぎることなくかつ、内燃機関１をエンストさせることのない、所謂、退避走行可能な機関回転数ＮＥに設定されることで、修理工場等まで車両を移動させることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のスロットル制御装置が適用された内燃機関及びその周辺機器を示す概略構成図である。
【図２】  図２は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のスロットル制御装置の要部構成を示す模式図である。
【図３】  図３は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のスロットル制御装置の要部構成を示す斜視図である。
【図４】  図４は本発明の実施の形態の一実施例にかかる内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥＣＵ内のＣＰＵにおけるセンサ異常判定制御の処理手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１  内燃機関
５  スロットルバルブ
１６  スロットル開度センサ
１９  電動モータ（アクチュエータ）
２０  ＥＣＵ（電子制御ユニット）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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