JP2003155950A - 内燃機関の出力制御装置 - Google Patents
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Abstract
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。 【解決手段】 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12と、これにより制御不能な状態と判定され
たときに、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12と、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4と、検出
された内燃機関の回転数と負荷に応じて基本点火時期θ
mapを算出する基本点火時期算出手段12と、算出さ
れた基本点火時期θmapを検出されたアクセル開度A
Pに応じて補正する点火時期補正手段12と、を備えて
いる。
Description
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(E
CU12)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1
6、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17)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PB
A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18)と、制御不能判定時に、基本点火時期θ
mapを検出されたアクセル開度APに応じて補正する
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、点火時期補正手段によって内燃機関の点火
時期を補正し、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算出された基本点火時期を、こ
の点火時期補正手段によって、アクセル開度に応じて点
火時期を補正する。 【0008】このとき、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に応じた
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E
CU12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。ECU
12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、ECU
12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K
θ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30
00rpm)付近に制御される。この最高回転数Nma
x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AP
1と第2所定値AP2の間にあるときには、補正係数K
θの補正により、点火時期θigがθig1とθig2
の中間の値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に応じて、NminとNmaxの
中間の値に制御される。 【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1
0の点火時期θigを、アクセル開度APに応じて、補
正係数Kθにより前述したように補正する。これによ
り、退避走行時に、運転者の要求に応じた出力を得るこ
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。
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
Claims (1)
- 【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て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。
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