JP2004028288A - Safety control device for vehicle - Google Patents

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JP2004028288A
JP2004028288A JP2002189005A JP2002189005A JP2004028288A JP 2004028288 A JP2004028288 A JP 2004028288A JP 2002189005 A JP2002189005 A JP 2002189005A JP 2002189005 A JP2002189005 A JP 2002189005A JP 2004028288 A JP2004028288 A JP 2004028288A
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Akito Numata
沼田 明人
Toshio Hori
堀  俊雄
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Hitachi Ltd
Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
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Hitachi Ltd
Hitachi Car Engineering Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a safety control device retaining the operation of a device securing a power from an internal combustion engine without stopping the internal combustion engine and accelerating and decelerating the vehicle in compliance with the intention of a driver, when a device controlling the output of the internal combustion engine breaks down. <P>SOLUTION: This internal combustion engine control device is provided with the internal combustion engine, the output control device for the internal combustion engine, a device transmitting the output of the internal combustion engine to the wheels, a device intermitting the transmission of the output of the internal combustion engine to the wheels, and a failure detecting device of the output control device for the internal combustion engine. When the failure of the output control device for the internal combustion engine is detected, the transmission of the output of the internal combustion engine to the wheels is intermitted. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【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。
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a safety control device for ensuring safety of a vehicle, and more particularly to a safety control device when a failure is detected in a means for controlling power output.
[0002]
[Prior art]
Generally, the power output control means of a vehicle is designed to be in a safe state even if a failure occurs. In the conventional invention, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-139190, when a failure of the output control system of the internal combustion engine is determined, the gear position is set to a predetermined value other than neutral, the clutch state is turned on, and then the internal combustion engine is turned on. There is a control device that prevents the vehicle from running out of control by stopping the power, and also prevents power steering or power brake that secures power from the internal combustion engine by supplying power from the vehicle to the internal combustion engine.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in such a conventional control device for an internal combustion engine, when the vehicle stops, the rotation of the internal combustion engine stops, and thereafter, the device for securing power from the internal combustion engine cannot operate. Further, it is difficult for the driver to adjust the deceleration at the time of stopping the vehicle, and re-acceleration is also impossible, so that the driver's intention to avoid danger may not be reflected. The present invention has been made in view of such a conventional problem, and does not stop the internal combustion engine even when the device for controlling the output of the internal combustion engine breaks down, and operates the device for securing power from the internal combustion engine. An object of the present invention is to provide a safety control device that can maintain and reflect a driver's intention to avoid danger.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an internal combustion engine control device according to the present invention includes an internal combustion engine, an output control device for the internal combustion engine, a device for transmitting the output of the internal combustion engine to wheels, and a wheel for output of the internal combustion engine. A device that interrupts transmission to the engine, a device that controls the rotation speed of the internal combustion engine by supplying and stopping fuel, a failure detection device of the output control device of the internal combustion engine, and a device that detects a required output of a driver. When the failure detection device of the output control device of the internal combustion engine detects a failure of the output control device of the internal combustion engine, the device for interrupting the transmission of the output of the internal combustion engine to the wheels is provided by the device. The transmission of the output to the wheels is cut off, and the device for controlling the rotation speed of the internal combustion engine by supplying and stopping the fuel is controlled so that the rotation speed of the internal combustion engine falls within a predetermined range. Further, the output required by the driver is detected, and the output required by the driver is compared with the output of the internal combustion engine to control the intermittent output transmission.
[0005]
Accordingly, the present invention can maintain the operation of the device that secures power from the internal combustion engine without stopping the internal combustion engine when the output control device of the internal combustion engine fails, and can reflect the driver's intention to avoid danger. Realize safety control.
[0006]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(Example 1)
Embodiments according to the present invention will be described below with reference to the drawings.
[0007]
First, an embodiment of a power unit according to the present invention will be described with reference to FIGS.
[0008]
FIG. 1 shows the overall configuration of a control system for a direct injection internal combustion engine 107 according to the present embodiment. The intake air introduced into the cylinder 107b is taken in from the inlet 102a of the air cleaner 102, passes through an air flow sensor (air flow meter) 103, which is one of operating state measuring means of the internal combustion engine, and controls the intake flow rate. The collector passes through the throttle body 105 in which the throttle valve 105a is housed.
Enter 106. From the airflow sensor 103, a signal indicating the intake flow rate is output to a control unit 115 which is an internal combustion engine control device.
[0009]
The throttle body 105 is provided with a throttle sensor 104, which is one of operating condition measuring means of the internal combustion engine for detecting the opening of the electronically controlled throttle valve 105a, and a signal thereof is also output to the control unit 115. It has become so.
[0010]
The air taken into the collector 106 is distributed to each intake pipe 101 connected to each cylinder 107b of the internal combustion engine 107, and then is distributed to the combustion chamber of the cylinder 107b.
It is led to 107c.
[0011]
On the other hand, fuel such as gasoline is primarily pressurized from a fuel tank 108 by a fuel pump 109 and regulated to a constant pressure by a fuel pressure regulator 110, and secondarily pressurized to a higher pressure by a high-pressure fuel pump 111. To the common rail.
[0012]
The high-pressure fuel is injected into a combustion chamber 107c from an injector 112 provided in each cylinder 107b. The fuel injected into the combustion chamber 107c is ignited by an ignition plug 114 in response to an ignition signal whose voltage is increased by an ignition coil 113.
[0013]
Further, the cam angle sensor 116 attached to the camshaft of the exhaust valve outputs a signal for detecting the phase of the camshaft to the control unit 115. Here, the cam angle sensor may be attached to the camshaft on the intake valve side. Further, a crank angle sensor 117 is provided on the crankshaft axis to detect the rotation and phase of the crankshaft of the internal combustion engine, and the output is input to the control unit 115.
[0014]
Further, an air-fuel ratio sensor 118 provided upstream of the catalyst 120 in the exhaust pipe 119 detects the exhaust gas, and outputs a detection signal to the control unit 115.
[0015]
As shown in FIG. 2, a main part of the control unit 115 includes an MPU 203, an EP-ROM 202, a RAM 204, an I / OLSI 201 including an A / D converter, and the like, and measures (detects) an operating state of the internal combustion engine. Signals from various sensors including the airflow sensor 103 and the fuel pressure sensor 121, which are one of the means, are taken as inputs, and predetermined arithmetic processing is executed, and various control signals calculated as the arithmetic results are output. A predetermined control signal is supplied to each of the injectors 112, the ignition coil 113, and the like to execute fuel supply amount control and ignition timing control.
[0016]
Such a power unit is mounted on a vehicle in a state as shown in FIG. That is, the engine 301 generates power, and the generated power is transmitted to the transmission 303 via the clutch 302 in the manual transmission. The transmission 303 converts the rotation to a predetermined gear ratio, and further transmits power from the differential 304 on the downstream side to the wheels 305. In a manual transmission, the clutch 302 is operated by a driver, but in an automatic transmission, the control device controls power on / off having the same function as that of the clutch. Further, there is a type in which the shift and clutch operation are controlled by a control device while having the same mechanism as a manual transmission. In such a case, the intermittent power can be controlled arbitrarily by the control unit 308 of the transmission and the drive system.
[0017]
On the other hand, the power of the engine 301 is controlled by controlling the amount of intake air as described with reference to FIG. 1, but this is performed by the electronically controlled throttle 306, and the electronically controlled throttle 306 is arbitrarily controlled by the control unit 307. Is done.
[0018]
Next, FIG. 4 shows a schematic configuration of the electronically controlled throttle 306. The control unit 307 provides a drive signal to the motor 402. The motor 402 receives the drive signal, generates an operating torque, and applies a rotating torque to the shaft 401. The shaft 401 is connected to a throttle valve 403 which is a butterfly valve, and is rotatable together with the shaft 401. Further, the shaft 401 is also coupled to a spring 407, and is set so as to be balanced when the throttle valve 403 is at a predetermined angle. Therefore, when the operating torque generated by the motor 402 is controlled, the throttle valve can be operated to an arbitrary opening degree in which the operating torque and the reaction force of the spring 407 are balanced. The operated throttle valve 403 generates a clearance between the throttle valve 403 and the throttle body 406 according to the throttle opening. In the engine, the electronically controlled throttle is arranged so that the intake pipe is arranged in the front and rear directions in the figure, so that the intake air amount of the engine can be controlled according to the opening area of the clearance. From the above, it is possible to control the intake air amount of the engine by controlling the drive signal given to the electronically controlled throttle.
[0019]
Further, the operated throttle valve opening is transmitted to the sensor 405 via the lever 404. The sensor 405 detects the position of the lever 404 based on the resistance value of a resistor or the like, and outputs the throttle valve opening as an electric signal to an external device. Output to The output electric signal is input to the control unit 307.
[0020]
Subsequently, a method of controlling the electronically controlled throttle will be described with reference to FIG. The target throttle opening calculating section 501 indicates one function of control logic calculated in the control unit 307. That is, a target throttle opening is calculated based on the accelerator operation amount operated by the driver of the vehicle and the required engine state, and is delivered to the throttle actuator operation unit 502. The throttle actuator operation unit 502 controls the electronically controlled throttle to obtain the target throttle opening.
A drive signal is output to the control throttle 503. Here, the actual throttle opening described in FIG. 4 is received from the electronically controlled throttle, and the drive signal is adjusted so that the actual throttle opening becomes the target throttle opening. It is carried out. As a result, a quick and accurate target throttle opening can be realized.
[0021]
An example of the target throttle opening calculation performed by the target throttle opening calculator 501 will be described with reference to FIG. First, a target engine torque is calculated in block 1101 with an operation amount of an accelerator operated by a driver of a vehicle as an input. In addition to the output torque operated by the accelerator, an idling maintenance torque for maintaining the autonomous rotation of the engine is also required, and both of them are added up in a block 1102.
[0022]
Further, for example, when shifting the automatic transmission, there are various torque requests to reduce shift shock, and the target torque calculated in block 1102 is adjusted in block 1103 to calculate the final target torque. In response to this, the block 1104 calculates a target throttle opening to realize the target torque.
[0023]
As described above, the output of the engine can be arbitrarily controlled by controlling the intake air amount of the engine using the electronically controlled throttle. On the other hand, if any of the functions fails in the above-described system, it becomes impossible to control the output of the engine. An example of means for detecting such a situation will be described with reference to FIG. As described with reference to FIG. 5, the throttle actuator operation unit 502 outputs a drive signal so as to achieve a target throttle opening. However, if any part of this function fails, the actual throttle opening controls the control. Despite the operation, the actual opening degree is not reached. Therefore, in block 601, the target throttle opening and the actual throttle opening are input, and the two are compared to calculate the deviation. In block 602, a failure determination calculation is performed in response to the deviation. That is, when the actual throttle opening does not reach the target opening, the deviation becomes a value significantly larger than 0 or significantly smaller than 0. As described above, since the throttle actuator operation section performs closed loop control, a predetermined time is required for the actual throttle opening to coincide with the target throttle opening, and the target throttle opening and the actual throttle opening are required. The openings may not exactly match due to limitations in control performance. Therefore, in order to determine a failure based on the deviation, a failure is determined when a state in which the deviation is significantly larger than 0 or significantly smaller than, for example, a predetermined time has elapsed. Further, in addition to the description with reference to FIG. 6, a disconnection or a short-circuit that electrically disables transmission of each signal is detected to ensure safety.
[0024]
With the means described above, it is possible to detect when a series of systems controlling the electronically controlled throttle have failed.
[0025]
Next, a response when a failure is detected will be described. The failure indicates various states depending on the location where the failure occurred and the failure mode. Even if it is divided, while the driver of the vehicle desires that the engine output is small, the situation where the engine output is large is given a high risk because the acceleration given to the vehicle is larger than the acceleration intended by the driver, and is avoided. Is required. Such a state can be detected by detecting that the deviation obtained in the block 601 in FIG. 6 is larger than the target throttle opening by the actual throttle opening.
[0026]
For example, in the case of a mode in which the motor 402 always generates a driving torque in the opening direction, the failure mode can be avoided by stopping the supply of the driving signal and guiding the driving signal to a predetermined throttle opening degree by the spring 407. When the electronically controlled throttle bites foreign matter and is mechanically fixed in a region where the throttle valve opening is large, it may not be possible to recover by an electric operation. It goes without saying that such a state is designed to be avoided by a mechanical device, but a mechanical device that can completely deny the possibility of failure is unlikely. Therefore, assuming such a state, a method for avoiding a dangerous state by another means will be described below.
[0027]
First, there is a simple way to force the engine to stop. FIG. 7 shows an example of characteristics of a gasoline engine. Since it is assumed that the throttle valve is fixed, the throttle opening and the engine speed are characteristics when the engine speed is constant. The vertical axis is the torque generated by the engine, the horizontal axis is the air-fuel ratio, which is the ratio of fuel to the amount of intake air, the left side is rich, where the ratio of fuel amount to air amount is large, and the right side is lean, which is the opposite state. Is shown. When the intake air amount is constant and the air-fuel ratio is rich, it is equivalent to a large amount of supplied fuel, and the generated torque is proportional to the air-fuel ratio in a range where all the supplied fuel can be burned. On the rich side outside the range, the combustion becomes inadequate because the gasoline concentration in the combustion chamber is excessively high, and the generated torque decreases. On the other hand, on the lean side, the gasoline concentration in the combustion chamber is low, so that the combustion also becomes inadequate. When the gas becomes leaner than a certain region, the air-fuel mixture no longer burns, and the generated torque becomes zero.
[0028]
As understood from this characteristic, the engine output can be reduced by operating the supply air-fuel ratio lean or stopping the fuel supply when the throttle opening is larger than the target. Therefore, to forcibly stop the engine, the fuel supply may be stopped.
[0029]
As a method of lowering the output of the engine without stopping the engine, a method of operating the air-fuel ratio lean is also conceivable, but as described above, the operable range is limited, and the degree of freedom of operation is low. Unburned fuel due to combustion failure, catalyst
Since the catalyst 120 reacts and burns, the temperature of the catalyst 120 becomes high, which may lead to burning. Therefore, it is difficult to adopt a method of operating the air-fuel ratio lean.
[0030]
Here, consider a state in which the engine is forcibly stopped. The engine is usually the sole power source of the vehicle, and the power required to operate the vehicle is often supplied from the engine. For example, power steering, which facilitates the operation of the driver of the steering system, is a system in which the engine mechanically drives a hydraulic pump to generate hydraulic power, which is a power source. Is supplied to generate power. The air conditioner is supplied with power of a compressor for compressing a refrigerant from an engine. An oil pump for operating the lubrication system and a water pump for operating the cooling system for operating the engine properly are also powered by the engine. The pedaling force doubling device that assists the pedaling force of the brake is provided by the engine's suction negative pressure. Operate using.
[0031]
Such devices become inoperable because the power source is lost when the engine stops. Therefore, if the engine is forcibly stopped, these devices do not operate, causing inconvenience to the driver.
[0032]
Returning and organizing, the state to be avoided is a state in which the vehicle accelerates without following the driver's intention. Therefore, a method of avoiding a situation in which the vehicle accelerates without meeting the driver's intention while the engine output is large with respect to the driver's intention while avoiding the engine stop will be described below.
[0033]
As a method of avoiding acceleration of the vehicle, there is a method of cutting off the driving force transmission. Therefore, if the power transmission is stopped when the above-described failure is detected, the vehicle does not accelerate, and the above-described state can be avoided. The specific operation will be described with reference to FIG. First, the driver operates the accelerator while the system is in a normal state, and accordingly, the throttle is operated in the opening direction. The clutch is in the continuous state, and the engine output is increased (not shown) as the throttle is operated in the opening direction.
The vehicle is accelerated with the acceleration shown in FIG. Subsequently, a failure occurs in which the throttle valve is stuck at the operated throttle opening at the time shown in FIG. At this time, since the target throttle opening matches the actual throttle opening, the failure determination means described with reference to FIG. 6 does not detect a failure. If the driver performs the operation of returning the accelerator as shown in FIG. 12 after a further period of time, the throttle valve is operated in the closing direction in a state where there is no failure, but in this case, a failure occurs and Therefore, the throttle valve opening remains at the above-described degree. From this point, a state where the deviation described in FIG. 6 is large is detected, and a failure is detected with a predetermined determination time. At that moment, the clutch that had been in a continuous state is forcibly operated to be disconnected. When the clutch is disengaged, power is not transmitted to the vehicle, so that the acceleration of the vehicle decreases as shown in the figure.
[0034]
By the above operation, it is possible to avoid acceleration of the vehicle against the driver's intention.
[0035]
Next, the state and operation of the engine in such a state will be described. First, FIG. 9 is an example showing the relationship among the engine speed, the engine output torque, and the throttle valve opening. The line in the figure indicates the equal throttle valve opening. As shown in FIG. 9, the throttle valve opening is small at low rotation and low output torque, and conversely, the throttle valve opening is high at high rotation and high output torque. Take a large value. As described above, it is considered that the sticking of the throttle valve can occur at any opening degree. However, in the example described with reference to FIG. 12, a failure occurs in the state of high rotation and high output torque at the upper right of FIG. Is assumed. Since the output of the engine is the product of the engine output torque and the engine speed, the engine output is high when the throttle valve is fixed. If the clutch is disengaged in such a state, there is no load to be balanced with the engine output, and the engine output is consumed for increasing the engine speed. That is, when the clutch is disengaged, the engine speed increases, and the engine speed increases until the mechanical limit of the engine is exceeded, thereby destroying the engine.
[0036]
In order to avoid such a state, a method of stopping fuel supply when a predetermined engine speed is exceeded is adopted. The details will be described with reference to FIG. FIG. 10 shows the behavior of the engine speed and the state of fuel supply with time taken on the horizontal axis. Since the engine output is large, the engine speed is increasing while the fuel supply is being performed. Eventually, when the engine speed reaches the engine speed for fuel cut determination indicated by the dashed line in the figure, the supply of fuel is stopped, and the engine speed decreases accordingly. Next, when the engine speed reaches the fuel recovery determination indicated by another alternate long and short dash line, fuel supply is executed again. Therefore, the engine speed starts to increase. Eventually, the engine speed again reaches the speed for fuel cut determination, and the supply of fuel is stopped. Thus, the engine speed repeatedly rises and falls around a predetermined value, and does not reach the engine speed at which the engine is damaged.
[0037]
A method for applying such an operation to guide the engine speed to a desired value will be described below. FIG. 14 is a view similar to FIG. 10, and shows the behavior of the engine speed when the fuel cut rotation speed and the fuel recovery rotation speed are reduced with time as described in FIG. 10. . The engine rotational speed changes centering on a predetermined average rotational speed according to the fuel cut rotational speed and the fuel recovery rotational speed while repeatedly increasing and decreasing similarly to FIG. That is, if both the fuel cut speed and the fuel recovery speed are operated, the average engine speed can be operated accordingly. At this time, as described above, the engine output is the product of the engine output torque and the engine speed, and the engine output torque is low when the throttle opening is particularly large as understood from FIG. Since an approximately predetermined value is taken, an operation for reducing the engine speed can reduce the engine output.
[0038]
As described above, when the throttle valve is stuck at an opening with an engine output larger than the driver's intention, the drive system is disconnected to prevent the vehicle from accelerating and, at the same time, prevent the engine from being damaged. It is possible to reduce the engine output up to the engine output. In this state, since the engine is not stopped, the devices that operate using the engine as a power source as described above are not hindered from operating.
[0039]
As another method, it is conceivable to adjust the output of the engine by fuel supply operation without disconnecting the drive system.However, in this case, the degree of freedom of operation of the engine output in the fuel supply operation is limited, Since it takes time for the response, the operation involving disconnection of the drive system is more excellent in operability for avoiding the state.
[0040]
(Example 2)
In the first embodiment, it is assumed that the fixed opening of the throttle is always too large for the driver's intention. However, in a state where the driver requires a considerable engine output, there is no need to perform an operation to disconnect the clutch. FIG. 15 shows a determination flow based on such a concept.
[0041]
First, in step 1501, it is determined whether or not a failure has occurred in the throttle valve. If not, the flow ends without performing any special processing. If the throttle valve has failed, the routine proceeds to step 1502, where the actual engine output is compared with a target engine output determined by, for example, the accelerator operation amount of the driver, and a magnitude relationship is determined. When the actual engine output is higher than the target engine output, the power transmission is connected to prevent the vehicle acceleration from becoming larger than the driver's intention.
At 1503, a request to turn off output transmission is generated and passed to control of output transmission. On the other hand, when the actual engine output is equal to or smaller than the target engine output, the acceleration of the vehicle does not become larger than the driver's intention. Hand over to control.
[0042]
The operation of the flow described above will be described with reference to FIG. First, the sticking failure of the throttle valve continues to occur in advance, and it is detected that the throttle valve is in a failure state. The throttle valve opening is fixed at a predetermined relatively large value. In such a state, the vehicle is decelerating because the clutch is controlled to be disengaged as described above. The driver perceives that the vehicle is uniformly decelerating, but there may be cases where the driver wants to accelerate the vehicle under various environmental conditions. Then, he operates the accelerator as shown in the figure to indicate his intention to accelerate. In response to this, the target engine output becomes equal to or greater than the actual engine output. During that time, the driving force is transmitted to the vehicle through the clutch and the vehicle is accelerated. When the driver no longer desires the acceleration state, an operation of returning the accelerator as shown in the figure is performed. In response to this, the target engine output becomes smaller than the actual engine output, so the clutch is disengaged again, and the vehicle shifts to a deceleration state.
[0043]
As described above, when the above operation is performed, it is not necessary to stop the engine even when a failure occurs, and in a limited state, the vehicle can be operated to accelerate or decelerate according to the driver's intention. .
[0044]
(Example 3)
In the second embodiment, the control is realized by connecting and disconnecting the clutch. However, by further combining the operation of supplying and stopping the fuel, fine control can be performed. This control method will be described with reference to FIG. The control flow of FIG. 19 starts when a failure of the throttle valve is detected. First, the target torque calculation function 1901 calculates a target torque intended by the driver from the accelerator operation amount of the driver and the engine speed. On the other hand, the actual torque provisional calculation function 1903 calculates a provisional value of the torque actually generated by the engine from the actual throttle opening and the engine speed. Here, the provisional value is the torque output by the engine when the fuel supply is not stopped at all. The fuel supply calculation function 1902 receives the calculation results of the target torque calculation function 1901 and the actual torque provisional calculation function 1903, determines fuel supply and stops, and outputs the result. Specifically, if the engine output torque when the fuel supply is continued is larger than the target torque, it is determined that the fuel supply is stopped so that the actual torque is closest to the target torque. For example, as described with reference to FIG. 14, the determination engine speed for the fuel cut is calculated, and when the actual engine speed is higher than the engine speed for the fuel cut, the supply of the fuel is stopped. Next, the actual torque calculation function 1904 calculates the final actual torque by inputting the fuel supply / stop determination and the provisional actual torque value. For example, when the fuel supply is completely stopped, the output torque is 0. When the fuel supply is not stopped, the output torque is the same as the provisional value calculated by the actual torque provisional calculation function 1903. Further, as shown in FIG. 14, when the supply and stop of the fuel are repeated in a short cycle, the engine output torque averaged over a predetermined time may be recognized. The clutch engagement / disconnection calculation function 1905 compares the calculation result of the actual torque calculation function 1904 with the target engine torque, and determines that the clutch is to be continued when the target engine output is equal to or smaller than the actual torque, and is determined to be disconnected otherwise. Do.
[0045]
By the above processing, the transmission of power is intermittently performed according to the driver's intention based on the actual engine output state due to the supply and stop of the fuel and the opening degree of the sticking of the throttle valve. The vehicle can be controlled more finely.
[0046]
In the above description of FIG. 19, torque is used as a parameter of the engine output. However, this shows an embodiment in a case where it is convenient to perform processing in the order of torque in general engine control. For this reason, a method of performing processing using the engine output is naturally conceivable.
[0047]
(Example 4)
As shown in FIG. 3, in many vehicle controls, a system for controlling the engine system is one highly independent system, and similarly, the control of the transmission and the drive system is also one highly independent system. Usually it is. This is because the information input from the sensors is processed efficiently and efficiently in each system, and it is necessary to drive the control target while closely cooperating with each other. Therefore, it is reasonable to separate the control unit for controlling the engine from the control unit for the transmission and the drive system.
[0048]
However, when the operation described with reference to FIG. 19 in the third embodiment is performed, the operation extends over the control unit for controlling the engine and the control unit for the transmission and the drive system. A method for implementing the present invention with such a configuration will be described below.
[0049]
First, as shown in FIG. 3, a communication line 309 is provided between a control unit 307 for engine control and a control unit 308 for a transmission and a drive system, and necessary information is communicated between the control units. Communication is performed at predetermined time intervals, and both control units recognize each other's information at short predetermined time intervals and perform good cooperative control. Setting such communication means is already known. FIG. 17 shows an example of information communicated by both control units. The upper part shows information items from the engine control unit to the transmission control unit, and the lower part shows information items from the transmission control unit to the engine control unit. First, in the upper part, the engine control unit transmits the driver's required torque and clutch disconnection request calculated by the method described with reference to FIG. Thus, the request of the engine side for the clutch intended in FIG. 19 is transmitted. On the other hand, the transmission control unit transmits a torque operation request value to the engine side to reduce the shock of the vehicle at the time of shifting, or comprehensively processes the aforementioned clutch disengagement request, and as a result, the clutch disengagement And send the status.
[0050]
FIG. 16 shows an example of processing in the transmission control unit. The target gear ratio calculation function 1601 calculates a target gear ratio from the driver's required torque and the vehicle speed shown in FIG. It is advantageous from the viewpoint of fuel efficiency that the gear ratio has a low value at each vehicle speed, but when the driver intends to accelerate, the gear ratio is increased to secure the acceleration. Such determination and processing are performed by the target gear ratio calculation function 1601. The gear ratio operation calculating function 1602 generates a signal for operating the transmission actuator in response to the result of the target gear ratio calculating function 1601, while controlling the torque applied to the engine to minimize the torque fluctuation to the vehicle during gear shifting. The request value is calculated and requested to the engine side as described in FIG. On the other hand, in the clutch on / off calculation function 1603, the clutch is released, for example, when the vehicle is in a stopped state, and the operation of the drive system is precisely controlled based on the vehicle speed and the driver's required torque. As described above, when there is a clutch disconnection request from the engine control side, a final clutch disconnection determination is made so as to realize the request, and an operation signal is output to the actuator. Further, the interruption determination is transmitted to the engine side as described with reference to FIG.
[0051]
FIG. 18 shows a specific example of the clutch disconnection determination. When the driver's required torque is 0 and the vehicle speed is 0, there is no need to transmit power, so the clutch is disengaged, or the shift lever operated by the driver shifts to the neutral position. At some point, the clutch is disengaged because the driver does not intend to engage the power. Further, the clutch is also disconnected when there is a clutch disconnection request from the engine side as described in FIG. The process of disengaging the clutch is valid when any of the above clutch disengagement requests is satisfied, and it is determined that the clutch is to be continued when none of the requests is satisfied.
[0052]
As described above, when the control unit for engine control and the control unit for the transmission and the drive system are separate units, the above-described method is employed, and the control of both units is coordinated. The operation as shown in FIG. 19 can be realized.
[0053]
As described above, the description has been made on the assumption that a gasoline engine is used as the power source of the vehicle. However, an equivalent phenomenon occurs in a diesel engine, and equivalent processing can be performed. FIG. 8 is an example showing the engine generated torque when the intake air amount is manipulated when the supplied fuel amount is fixed in the diesel engine. In the diesel engine, the combustible air-fuel ratio exists widely on the lean side, and therefore, the intake air amount of the normal engine is not substantially limited, and the engine output is controlled by controlling the fuel supply amount. If the intake air amount is reduced in such a state, the generated torque has only a small sensitivity in a predetermined range, and slightly decreases. If the intake air amount is limited beyond a certain point, the supplied air amount can no longer supply oxygen enough to burn the entire fuel supply amount, and the generated torque decreases almost in proportion to the intake air amount. If the intake air amount is further reduced, combustion no longer occurs normally, and the generated torque becomes extremely small.
[0054]
Therefore, a failure mode in which a large amount of fuel is supplied against the driver's intention in a diesel engine is a failure mode equivalent to a throttle valve opening being stuck at a predetermined value in a gasoline engine. To adjust the engine output by supplying and stopping, instead of adjusting the fuel supply amount as in the gasoline engine, a method of executing and stopping the fuel supply itself can be considered, or there is a means for controlling the intake air amount. For example, the same operation can be performed by controlling this. Therefore, the operation described in FIG. 12 and the processing described in FIG. 19 can be applied to the diesel engine.
[0055]
Although the embodiment in which the internal combustion engine is used as the power source of the vehicle has been described above, more generally, there is a vehicle having a power source other than the internal combustion engine such as a motor. However, in any case, a means for controlling the output of the power mainly based on the driver's operation intention is provided, and as long as the means exists, the possibility that the failure will occur cannot be denied. In such a case, similar effects can be obtained by applying the present invention.
[0056]
【The invention's effect】
As can be understood from the above description, the present invention has an effect that, even when the device for controlling the output of the internal combustion engine fails, the operation of the device for securing power from the internal combustion engine is maintained without stopping the internal combustion engine. Thus, acceleration and deceleration of the vehicle according to the driver's intention can be performed. As a result, it is possible to reflect the driver's intention to avoid danger, such as avoiding stopping the vehicle at an intersection or an expressway and continuing driving of the vehicle to a nearby maintenance yard.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a direct injection internal combustion engine control system according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is an internal configuration diagram of the internal combustion engine control device of FIG. 1;
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a vehicle.
FIG. 4 is a diagram illustrating the configuration of an electronically controlled throttle.
FIG. 5 is a diagram illustrating a control operation unit of the electronically controlled throttle.
FIG. 6 is a block diagram illustrating processing for determining a failure.
FIG. 7 is a diagram illustrating characteristics of a gasoline engine.
FIG. 8 is a diagram illustrating characteristics of a diesel engine.
FIG. 9 is a diagram illustrating characteristics of a gasoline engine.
FIG. 10 is a diagram illustrating an operation of engine control.
FIG. 11 is a block diagram illustrating an operation of engine control.
FIG. 12 is a diagram for explaining the operation of one embodiment of the present invention.
FIG. 13 is a view for explaining the operation of one embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a view for explaining the operation of one embodiment of the present invention.
FIG. 15 is a flowchart illustrating the operation of one embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a block diagram illustrating the operation of one embodiment of the present invention.
FIG. 17 is a diagram of parameters for explaining an embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a logic diagram explaining the operation of one embodiment of the present invention.
FIG. 19 is a block diagram illustrating the operation of one embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
101: intake pipe, 102: air cleaner, 103: air flow sensor (air flow meter), 104: throttle sensor, 105, 406: throttle body, 106: collector, 107: in-cylinder injection internal combustion engine, 108: fuel tank, 109 ... Fuel pump, 111 ... High pressure fuel pump, 112 ... Injector, 113 ... Ignition coil, 114 ... Ignition plug, 115 ... Control unit, 116 ... Cam angle sensor, 117 ... Crank angle sensor, 118 ... Air-fuel ratio sensor, 119 ... Exhaust pipe , 120: catalyst, 121: fuel pressure sensor, 201: I / O LSI, 202: EP-ROM, 203: MPU, 204: RAM, 301: engine, 302: clutch, 303: transmission, 304: differential, 305: Wheels, 306, 503 ... Electric control slot Torr: 307: control unit for engine control, 308: control unit for transmission and drive system, 309: communication line, 401: shaft, 402: motor, 403: throttle valve, 404: lever, 405: sensor, 501: Target throttle opening calculation unit, 502: throttle actuator operation unit, 1601: target gear ratio calculation function, 1602: gear ratio operation calculation function, 1603: clutch disconnection calculation function, 1901: target torque calculation function, 1902: fuel supply calculation function , 1903... Actual torque provisional calculation function, 1904... Actual torque calculation function, 1905.

Claims (5)

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。An internal combustion engine, an output control device for the internal combustion engine, a device for transmitting the output of the internal combustion engine to wheels, a device for intermittently transmitting the output of the internal combustion engine to the wheels, and an output control device for the internal combustion engine A device for interrupting the transmission of the output of the internal combustion engine to the wheels when a failure of the output control device of the internal combustion engine is detected. A safety control device for a vehicle, characterized in that: 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。2. The apparatus according to claim 1, further comprising a device for controlling a rotation speed of the internal combustion engine by supplying and stopping fuel, and transmitting a power of the internal combustion engine to wheels when a failure of the output control device of the internal combustion engine is detected. The transmission of the output of the internal combustion engine to the wheels is interrupted by a device for interrupting the rotation of the internal combustion engine, and the rotation speed of the internal combustion engine falls within a predetermined range by a device for controlling the rotation speed of the internal combustion engine by supplying and stopping fuel. Control device for a vehicle, characterized in that the control is performed in the following manner. 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。2. The apparatus according to claim 1, further comprising a device for detecting a required output of the driver, comparing the required output of the driver with the output of the internal combustion engine, and determining whether the output of the internal combustion engine is transmitted to the wheels. A safety control device for a vehicle. 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。Claim 2 has a device for detecting the required output of the driver, and compares the required output of the driver with the output of the internal combustion engine to determine whether to supply or stop the fuel. A vehicle safety control device that compares an output with a driver's required output to determine whether or not transmission of the output of the internal combustion engine to wheels is intermittent. 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。The safety control device for a vehicle according to claim 4, wherein the device that controls the intermittent transmission of the output of the internal combustion engine to the wheels and the device that detects a failure of the output control device of the internal combustion engine exist in different mechanisms. A safety control device for a vehicle, wherein the device for detecting a failure of the output control device of the internal combustion engine supplies a request to cut off the transmission of power to the device for controlling the intermittent by communication.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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