JP2002195076A - 内燃機関の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】アクセルペダルセンサが故障した際に、退避走
行可能にスロットル弁を所定の開度に固定していると、
車両が無負荷運転状態になった際に、機関回転数が上昇
して内燃機関に損傷を与えることがある。 【解決手段】アクセルペダルを備えた車両に搭載される
スロットル弁１を備える内燃機関において、アクセルペ
ダルの操作量を検出するアクセルペダルセンサ４の故障
を判定した際にスロットル弁１の開度を退避走行を可能
にする所定開度に固定する安全機能を有するものであっ
て、車両の運転操作状態に基づいて車両が無負荷運転状
態であるか否かを判定し、無負荷運転状態を判定した場
合に内燃機関にかかる負荷の減少によってその機関回転
数が所定値以上となった際に内燃機関の出力を減少させ
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、自動車等の車両に
搭載される内燃機関が、電気的に制御されるスロットル
弁を有し、そのスロットル弁の制御のためのセンサが故
障した場合の内燃機関の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車等の内燃機関（以下、エン
ジンと称する）を搭載した車両では、アクセルペダルと
スロットル弁とをメカニカルリンケージ機構により連動
するようにしておき、アクセルペダル操作量に応じてス
ロットル弁が開閉するようにしたスロットル弁制御装置
が一般的に普及している。このような構成において、ス
ロットルセンサによりスロットル弁の開度を検出するも
のであるが、スロットル弁の全閉はスロットルセンサと
は別個に取り付けられたアイドルスイッチにより検出す
るように構成されたものが普及している。

【０００３】このようなアイドルスイッチを備えたもの
として、例えば特開平５−１６０５号公報に記載のもの
がある。この公報のものでは、アイドルスイッチが故障
した際に、エンジンのブースト圧とエンジン回転数とに
基づいてアイドル状態を判定し、アイドル状態を判定し
た場合にはアイドル回転制御を実施するように構成して
いる。

【０００４】また、今日では、メカニカルリンケージ機
構に代えて、アクセルペダルの踏込操作とスロットル弁
の開度とを電気信号により関連付けてスロットル弁を開
閉駆動するようにした、いわゆる電子スロットル弁装置
が普及し始めている。この電子スロットル弁装置では、
アクセルペダル操作量をアクセルペダルセンサにより検
出し、スロットル弁開度をスロットルセンサで検出し、
そのアクセルペダルセンサから出力されるアクセルペダ
ル操作量に対応する電気信号に基づいてスロットル弁駆
動機構を制御してスロットル弁を開閉するものである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した電
子スロットル弁装置では、アイドル運転状態の検出は、
アクセルペダルセンサにより行っている。つまり、アク
セルペダルとスロットル弁とは機械的に接続されてない
なので、アクセルペダルが戻されても、アクセルペダル
センサからそのことを示す信号が出力されなければスロ
ットル弁は閉成されない。したがって、アクセルペダル
センサが故障すると、アイドル運転状態であるのか否か
の判定ができないものである。また、電子スロットル弁
装置では、アクセルペダルセンサの故障時に、後述する
スロットル弁をアイドル運転時の開度より多めに開成し
て退避走行し得る状態にするため、スロットル弁の開度
を検出してもアイドル運転状態には制御できないためで
ある。

【０００６】アクセルペダルセンサを含む故障におい
て、具体的には、図３の（ａ）に示すように、アクセル
ペダルセンサの出力電圧がそれ自身あるいはハーネス等
の断線で０となると、アイドルスイッチがオンした状態
と見做され、逆に図３の（ｂ）に示すように、ハーネス
が電源ラインと短絡等することによりその出力電圧が最
大あるいは振り切れた状態となると、アイドルスイッチ
がオフした状態と見做される。したがって、アクセルペ
ダルセンサが故障をすると、アイドル運転状態を継続し
て走行が不可能になったり、アクセルペダルが踏み込ま
れていないにもかかわらずアイドル運転状態にならな
い、と言った不具合を生じるものである。

【０００７】このような状況に鑑みて、電子スロットル
弁装置では、アクセルペダルセンサが故障した場合に、
安全な場所まで退避し得るように、スロットル弁を所定
の開度に機械的に固定して開成するようにしてある。す
なわち、いわゆる退避走行と呼ばれる平地において例え
ば時速約４０Ｋｍ／ｈを上限として走行し得るように、
スロットル開度をアイドル運転時のアイドル開度よりや
や大きいスロットル開度（リンプホーム開度）に固定す
るものである。この場合、エンジン負荷のない状態で、
エンジン回転数は、例えば４５００ｒｐｍに達する。

【０００８】このために、アクセルペダルセンサの故障
を検出した場合には、アイドルスイッチがオンあるいは
オンした状態を生成する必要がある。しかしながら、こ
の場合に、アイドルスイッチがオンである状態と判定し
て電子スロットル弁装置を制御したのでは、アイドル回
転数でエンジンが運転されるため、クリープ走行でしか
走行し得ないこととなる。一方、アイドルスイッチがオ
フである状態と判定した場合では、退避走行が可能にな
るが、スロットル開度が固定されているためにエンジン
への燃料供給を遮断するいわゆるフューエルカットを行
わなくなり、車両が停止した場合等にエンジン回転が上
昇し、この状態から発進しようとすると車両が運転者の
意思に反して急に前進又は後退することになり、車両を
制御することが困難になる場合が生じた。

【０００９】また、上記公報のもののように、エンジン
のブースト圧とエンジン回転数とに基づいてアイドル状
態を判定するようにしても、退避走行可能な状態にスロ
ットルバルブを開成しているため、アイドル運転が要求
されている運転状態であるか否か、つまり燃料の供給を
停止してもエンジンの運転に支障がないか否かを判定す
ることは困難である。

【００１０】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係る内燃機関の制御方法は、ア
クセルペダルを備えた車両に搭載されるスロットル弁を
備える内燃機関において、アクセルペダルの操作量を検
出するアクセルペダルセンサの故障を判定した際にスロ
ットル弁の開度を退避走行を可能にする所定開度に固定
する安全機能を有する内燃機関の制御方法であって、車
両の運転操作状態に基づいて車両が無負荷運転状態であ
るか否かを判定し、無負荷運転状態を判定した場合に内
燃機関にかかる負荷の減少によってその機関回転数が所
定値以上となった際に内燃機関の出力を減少させること
を特徴とする。

【００１２】本発明において、アクセルペダルセンサの
故障とは、センサ自身の断線、短絡、出力信号が通常使
用範囲を超える出力信号を出力する場合、さらには、ハ
ーネスを含む配線類の断線、短絡、他の電気回路との接
触等を指す。

【００１３】また、本発明において、退避走行とは、ス
ロットル弁の開度をアイドル運転状態におけるスロット
ル弁の開度よりスロットル弁を開いて、他の車両の走行
を妨げない程度の速度で走行することを指す。

【００１４】さらに、内燃機関の出力を減少させること
は、内燃機関への燃料の供給量を減少させる、燃料の供
給を停止する、点火回数を減少させる、点火を停止す
る、点火時期を遅角する、及びターボチャージャやスー
パーチャージャを備えるものにあっては、過給圧を減少
させることにより行うものであってよい。この場合に、
複数気筒の内燃機関にあっては、特定の気筒の燃料制御
や点火の制御を上記のようにすることにより、出力を減
少させるものであってもよい。

【００１５】このような構成のものであれば、アクセル
ペダルセンサの故障を判定して、安全機能が作動してス
ロットル弁の開度を退避走行を可能にする所定開度に固
定状態にすることにより、車両が退避走行を開始する。
そして、この退避走行を行っている場合に、無負荷運転
状態であることを車両の運転操作状態に基づいて判定す
る。そして無負荷運転状態により内燃機関にかかる負荷
が減少することによって、機関回転数が所定値以上とな
れば内燃機関の出力を減少させるので、エンジン回転が
異常に吹き上がることを防ぐことが可能になり、適正な
退避走行を継続することが可能になる。

【００１６】無負荷運転状態としては、車両が停止して
いる状態であること、及び車両が減速している状態であ
ることが挙げられる。車両が停止している状態は、車両
の運転者が車両を走行させる意思を有していないことを
反映するべく、ブレーキ操作がなされている状態、変速
機が走行のための位置におかれていない状態等により判
定するものであればよい。また、車両が減速している状
態は、ブレーキ操作により、車両速度が低くなる状態に
より判定するものであればよい。

【００１７】この場合に、ブレーキ操作とは、ブレーキ
ペダルを徐々に踏み込むこと、ブレーキペダルをその停
止位置まで踏み込んでいること、及びサイドブレーキを
機能させていることを指す。したがって、例えば、退避
走行を行っている場合に、ブレーキペダルが徐々に踏み
込まれる運転状態では、車両が減速しているので無負荷
運転状態であると判定し、またブレーキペダルが完全に
踏み込まれた運転状態では、車両が停止しているとして
無負荷運転状態であると判定する。

【００１８】また、変速機が走行のための位置に置かれ
ていないとは、自動変速機において駐車レンジ（Ｐレン
ジ）、ニュートラルレンジ（Ｎレンジ）に切り換えられ
ていること、及び例えば無段変速機においてドライブレ
ンジ（Ｄレンジ）に切り換えられている状態でサイドブ
レーキが機能していることにより、クラッチの係合力が
弱くなるように制御されていること等を指す。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の一形態を、
図面を参照して説明する。

【００２０】図１は、この実施の形態における電子スロ
ットル弁装置１００の概略構成を示すブロック図であ
る。この実施の形態において、自動車に搭載される例え
ばガソリンを燃料とする多気筒のもので、無段変速機を
含む自動変速機が一体的に組み付けられた当該分野で広
く知られたものを使用することができる。

【００２１】このエンジンのスロットル弁１は、電子ス
ロットル弁装置１００を構成するスロットル弁駆動機構
２により開閉され、その開度すなわちスロットル開度が
スロットルセンサ３により検出されるものである。スロ
ットル弁駆動機構２は、モータを備えてなり、そのモー
タの回転によりスロットル弁１を開閉する構成である。
また、アクセルペダルに取り付けられて、アクセルペダ
ルを踏み込んだりあるいは踏込を戻した際のアクセルペ
ダルの操作量を検出するアクセルペダルセンサ４が少な
くとも故障した場合に、退避走行が可能となるように、
スロットル弁１を所定開度まで開成してその所定開度を
保持する安全機構が、スロットル弁駆動機構２には取り
付けてある。この安全機構は、上記故障時にモータとは
独立して作動し、車両を退避走行し得る状態にする安全
機能を発揮するものである。

【００２２】スロットル弁駆動機構２は、エンジンの運
転状態を制御する電子制御装置５により制御される。電
子制御装置５は、中央演算処理装置６と、記憶装置７
と、入力インターフェース８と、出力インターフェース
９とを具備してなり、マイクロコンピュータシステムを
主体に構成されている。入力インターフェース８には、
スロットルセンサ３から出力されるスロットル開度信号
ａ、アクセルペダルセンサ４から出力されるアクセルペ
ダル操作量信号ｂ、車両が駐車する際に使用されるサイ
ドブレーキの作動している場合にサイドブレーキセンサ
１０から出力されるサイドブレーキ信号ｃ、ブレーキペ
ダルが踏み込まれて操作されている場合にブレーキセン
サ１１からその踏込操作の開始時点から継続して出力さ
れるペダルブレーキ信号ｄ、エンジン回転数を検出する
ための回転数センサ１２から出力される回転数信号ｅ、
自動変速機のシフト位置を検出するためのシフトセンサ
１３から出力されるシフト信号ｆ、さらには、エンジン
を制御するために必要な、Ｏ ₂ センサ、水温センサ、ク
ランク角度センサ（それぞれ図示しない）等からの信号
が入力される。一方、出力インターフェース９からは、
スロットル弁駆動機構２に対して駆動信号ｇが出力され
るとともに、図示しない燃料噴射弁に対して燃料噴射信
号やスパークプラグのための点火装置（それぞれ図示し
ない）に対して点火信号等が、それぞれ出力されるよう
になっている。電子スロットル弁装置１００は、以上に
説明した、スロットル弁駆動機構２、スロットルセンサ
３、アクセルペダルセンサ４、電子制御装置５、サイド
ブレーキセンサ１０、ブレーキセンサ１１、回転数セン
サ１２及びシフトセンサ１３を含んで構成される。

【００２３】電子制御装置５には、電子スロットル弁装
置１００が故障した場合に、エンジンの運転状態を制御
するためのフェイルセーフ用プログラムを含む、スロッ
トル弁駆動機構２を制御するためのプログラムが格納さ
れるとともに、エンジンの空燃比やアイドル回転等、運
転状態を制御するためのプログラムが格納されている。
このフェイルセーフ用プログラムは、車両の運転操作状
態に基づいて車両が無負荷運転状態であるか否かを判定
し、無負荷運転状態を判定した場合にエンジンにかかる
負荷の減少によってそのエンジン回転数が所定値以上と
なった際にエンジンの出力を減少させるように構成して
ある。この実施の形態では、エンジンの出力を減少させ
るために、燃料の供給を停止（以下、燃料カットと称す
る）する構成である。

【００２４】図２に、電子スロットル弁装置１００が故
障した際の燃料カットによるフェィルセーフ制御の概略
手順を示す。

【００２５】図２において、ステップＳ１では、電子ス
ロットル弁装置１００が故障しているか否かを判定す
る。この判定は、例えばスロットルセンサ３やアクセル
ペダルセンサ４などの出力する信号が使用範囲を超える
ような、異常に高い値を出力したり（電源ラインとの短
絡）、あるいは逆に全く出力していない（センサあるい
はハーネス等の断線）ことにより行う。故障と判定した
場合は、ステップＳ２に移行し、そうでない場合はこの
制御を中止する。ステップＳ２では、アクセルペダルセ
ンサ４が故障しているか否かを判定する。この判定は、
アクセルペダルセンサ４が出力するアクセルペダル操作
量信号ｂが０あるいは逆に動作状態では出力されない値
であることにより行う。アクセルペダルセンサ４が故障
と判定した場合は、ステップＳ３に移行し、正常な場合
はこの制御を中止する。

【００２６】ステップＳ３では、サイドブレーキ信号ｃ
及びペダルブレーキ信号ｄからなるブレーキ信号が電子
制御装置５に入力されているか否か、あるいはシフト信
号ｆに基づいて、自動変速機がＰレンジあるいはＮレン
ジにセットされているか否かを判定する。この判定は、
車両の運転操作状態に基づいて車両が無負荷運転状態で
あるか否かを判定するもので、サイドブレーキ及びブレ
ーキペダルが操作されていることにより、また、自動変
速機が駐車している場合にセットされるＰレンジ及び停
止している場合にセットされるＮレンジなっていること
により、運転者が走行する意思を示していないことを検
知するものである。そして、無負荷運転状態を検出した
場合には、ステップＳ４に移行し、そうでない場合はス
テップＳ５に進む。

【００２７】ステップＳ４では、アイドルスイッチがオ
ンしている状態と同等と見做して、エンジン回転数が設
定された所定値である所定回転数以上に上昇した際に、
燃料カットを実行する。これによって、スロットル弁１
が退避走行し得る所定開度に開成されていも、エンジン
回転数は所定回転数以上に上昇することがない。なお、
燃料カット実行後、エンジン回転数が低くなり、エンジ
ン回転数が所定回転数より低く設定された燃料カット復
帰回転数に達した場合は、燃料の供給が再開されるもの
である。

【００２８】一方、ステップＳ５では、無負荷運転状態
つまりアクセルペダルセンサ４が故障して際にアイドル
運転状態とした時点から、無負荷運転状態が解除された
時点までの経過時間が、設定された所定時間ＫＩＤＯＮ
ＤＬＹが経過したか否かを判定し、経過していない場合
はステップＳ４に移行し、経過している場合はこの制御
を中止する。所定時間ＫＩＤＯＮＤＬＹは、通常の車両
の運転において、運転者がブレーキペダルの操作をやめ
てアクセルペダルを操作するのに要する時間に近似させ
て、例えば１秒程度に設定すればよい。

【００２９】以上の構成において、アクセルペダルセン
サ４が故障し、スロットル弁１が退避走行可能な開度つ
まり所定開度まで開成され、退避走行している途中で車
両を停止させたとすると、ブレーキペダルが踏まれるの
で、制御が、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４と進行す
る。この結果、走行から停止によりエンジンにかかる負
荷が減少することによってエンジン回転数が上昇して
も、エンジン回転数が所定回転数以上になった際に燃料
カットが実行されるので、エンジン回転が吹き上がると
言った不具合を未然に防止することができる。また、車
両をブレーキペダルを操作して停止した後、サイドブレ
ーキを操作して、あるいは自動変速機をＰレンジもしく
はＮレンジにセットして駐車状態とした場合も、同様
に、制御が、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４と進行し
て、エンジン回転の吹き上がりを防止する。これによ
り、電子スロットル弁装置１００の故障によりエンジン
が損傷することを確実に防止することができる。

【００３０】上記した、停止又は駐車状態から走行に移
行する場合、つまりブレーキペダル又はサイドブレーキ
を解放するか、あるいは自動変速機をＤレンジにセット
するかした場合は、制御が、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３
→Ｓ５と進行して、所定時間ＫＩＤＯＮＤＬＹが経過し
た後に退避走行に移行する。したがって、例えばブレー
キペダルを解放した直後に瞬時に退避走行に移行するの
でなく、運転者がアクセルペダルを操作して車両を発進
させるごとくに車両が発進することになるので、車両の
急発進を防止することができ、発進時の安全性を確保す
ることができる。

【００３１】なお、本発明は以上に説明した実施の形態
に限定されるものではない。

【００３２】上記実施の形態では、車両が停止している
状態での制御を説明したが、走行中にブレーキペダルを
操作して減速する場合にあっても、同様に制御するもの
である。この場合、ブレーキ信号がオンとなるので、ア
イドル運転状態であると判定して、エンジン回転数が設
定された所定回転数以上である運転状態において燃料カ
ットを実行する。したがって、エンジンの出力が低下
し、エンジンブレーキがかかる状態となる。このため、
車両は、ブレーキをかけていることと燃料カットによる
エンジンブレーキとにより、満足のいく減速感を得るこ
とができる。しかも、確実に車速が低下するので、走行
中の安全性を確保することができる。

【００３３】また、上記実施の形態では、エンジンの出
力を減少させるために、ステップＳ４において燃料カッ
トを実行するものを説明したが、燃料カットを実行する
かわりに、燃料噴射量を減少する、気筒毎に間引き点火
を行う、点火時期を遅角させる、特定の気筒で点火を行
わない等の制御を行うものであってもよい。さらに、タ
ーボチャージャ等の過給機を搭載するエンジンにあって
は、過給圧を低下させる制御を行って、エンジンの出力
を減少させるものであってもよい。

【００３４】無段変速機を備える車両にあっては、無段
変速機を制御するための変速機用電子制御装置が、エン
ジンを制御するためのエンジン用電子制御装置とは別個
に設けられるが、この場合、サイドブレーキセンサ１０
から出力されるサイドブレーキ信号ｃは変速機用電子制
御装置に入力されるものであってよい。このような構成
にあっては、変速機用電子制御装置を介して、サイドブ
レーキ信号ｃをエンジン用電子制御装置に入力するよう
に構成するものである。

【００３５】その他、各部の構成は図示例に限定される
ものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変
形が可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、アクセ
ルペダルセンサの故障を判定して、安全機能が作動して
スロットル弁の開度を退避走行を可能にする所定開度に
固定状態にすることにより、車両が退避走行している場
合に、例えばブレーキペダルが操作されて車両が停止さ
れると、無負荷運転状態であることを車両の運転操作状
態に基づいて判定して、無負荷運転状態により内燃機関
にかかる負荷が減少することによって、機関回転数が所
定値以上となれば内燃機関の出力を減少させるので、内
燃機関回転が異常に吹き上がることを防止することがで
きる。したがって、退避走行中にあっては、機関ブレー
キが作用することにより適切な減速を行うことで適正な
退避走行を継続することができるとともに、停止から発
進する場合には、高回転からの発進とならないために急
発進を防止することができ、発進時の安全性を確保する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示すブロック図。

【図２】同実施の形態の制御手順を示すフローチャー
ト。

【図３】従来例におけるアクセルペダルセンサ故障時の
その出力電圧をアイドルスイッチの作動に見做して対応
させた説明図。

【符号の説明】

１…スロットル弁 ２…スロットル弁駆動機構 ３…スロットルセンサ ４…アクセルペダルセンサ ５…電子制御装置 １０…サイドブレーキセンサ １１…ブレーキセンサ １２…回転数センサ １３…シフトセンサ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクセルペダルを備えた車両に搭載される
   スロットル弁を備える内燃機関において、アクセルペダ
   ルの操作量を検出するアクセルペダルセンサの故障を判
   定した際にスロットル弁の開度を退避走行を可能にする
   所定開度に固定する安全機能を有する内燃機関の制御方
   法であって、 車両の運転操作状態に基づいて車両が無負荷運転状態で
   あるか否かを判定し、 無負荷運転状態を判定した場合に内燃機関にかかる負荷
   の減少によってその機関回転数が所定値以上となった際
   に内燃機関の出力を減少させることを特徴とする内燃機
   関の制御方法。
2. 【請求項２】無負荷運転状態が、車両が停止している状
   態であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制
   御方法。
3. 【請求項３】無負荷運転状態が、車両が減速している状
   態であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制
   御方法。