JP2004036574A - 電子スロットル制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子スロットル制御装置に異常が発生した場合に、高いドライバビリティでの退避走行を可能とする電子スロットル装置を提供すること。
【解決手段】ステップ２００では、メイン制御装置１３に異常が発生したか否かを判定する。ステップ２１０では、ペダル開度から、スロットル開度要求を算出する。ステップ２２０では、エンジン水温からＩＳＣ開度を算出する。ステップ２３０では、スロットル要求開度にＩＳＣ開度を加算して、（第２）目標スロットル開度を算出する。ステップ２４０では、（第２）目標スロットル開度を目標スロットル電圧に変換する。ステップ２９０では、電子スロットルモータの制御を行い、スロットル開度を（第２）目標スロットル開度に制御するフィードバック制御を行う。
【選択図】　　図４

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば車両のエンジンのスロットルバルブを電子的制御する電子スロットル制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、車両のエンジンのスロットルバルブの動作を電子的に制御する装置として、電子スロットル制御システム（電子スロットル制御装置）が知られているが、この種の電子スロットル制御装置には、例えば図９に示す構成のものが挙げられる。
【０００３】
この電子スロットル制御装置は、メインＣＰＵＰ１を有するメイン制御装置Ｐ２とサブＣＰＵＰ３を有するサブ制御装置Ｐ４とから構成されており、それらは、ＤＭＡ（ダイレクトメモリアクセス）によりデータの送受信が可能である。
前記メイン制御装置Ｐ２には、機能的に、ＥＦＩ（電子燃料噴射）を制御するＥＦＩ制御部Ｐ５、サブＣＰＵＰ３の異常を監視する電子スロットル監視部Ｐ６、緊急時の退避走行制御を行う退避走行制御部Ｐ７、電子スロットルの目標開度を設定する電子スロットル制御部Ｐ８、目標開度に応じて電子スロットルを駆動する電子スロットル駆動部Ｐ９を備えている。
【０００４】
一方、サブ制御装置Ｐ４は、メインＣＰＵＰ１の異常を監視する電子スロットル監視部Ｐ１０、ＡＤ変換部Ｐ１１を備えており、ハード的な構成を主要部としている。
そして、上述した従来の電子スロットル制御装置においては、例えばメインＣＰＵのウオッチドックパルスの異常や目標開度が異常な値に設定されるなどの様に、電子スロットル制御装置に関わる異常が発生した場合には、電子スロットル制御装置をダウンさせて、スロットルバルブをスロットルボディの機械的な機構によって一定開度に保つ制御を行っていた。
【０００５】
また、この際には、必要に応じて、減筒噴射や遅角点火などによるトルク制御を実施することにより、車両の安全な場所への移動のための最低限の走行制御（退避制御）が可能なようにしていた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、電子スロットル制御装置に異常が発生した場合に、機械的な機構によりスロットル開度を固定するトルク制御技術では、アクセルペダル操作に対するトルク応答性に限界があり、退避走行の際のドライバビリティのレベルが低いという問題があった。
【０００７】
また、例えばメインＣＰＵに異常が発生し、それによってＥＦＩ制御における退避走行制御が正常に処理されない場合には、退避走行が不可能になるという問題があった。
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、例えば電子スロットル制御装置のメインＣＰＵに異常が発生した場合でも、高いドライバビリティでの退避走行を可能とする電子スロットル装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
（１）請求項１の発明は、車両のエンジンの電子スロットルの動作を制御するために、ハード的に異なる制御装置であるメイン制御装置とサブ制御装置とを備えた電子スロットル制御装置に関するものであり、本発明では、前記メイン制御装置には、前記電子スロットルの第１目標スロットル開度を設定する電子スロットル制御部を備えるとともに、前記サブ制御装置には、前記メイン制御装置の異常時に、前記第１目標スロットル開度に代えて、前記異常時における第２目標スロットル開度を設定し、該第２目標スロットル開度に基づいて、前記車両の退避走行制御を行う退避走行制御部を備えたことを特徴としている。
【０００９】
本発明は、メイン制御装置とサブ制御装置との共働によって、電子スロットルの制御を行うものであり、メイン制御装置（例えばメインＣＰＵ）が正常の場合には、メイン制御装置の電子スロットル制御部によって、電子スロットルの第１目標スロットル開度（正常時の目標スロットル開度）を設定し、その第１目標スロットル開度に応じて、（例えばサブ制御装置にて）電子スロットルを駆動制御する。
【００１０】
一方、メイン制御装置に異常が発生した場合には、メイン制御装置側で算出された第１目標スロットル開度を使用せずに、正常なサブ制御装置（例えばサブＣＰＵ）側の退避走行制御部によって、独自に第２目標スロットル開度を算出し、この第２目標スロットル開度に基づいて、車両の退避走行制御を行う。
【００１１】
これにより、メイン制御装置に異常が発生した場合でも、正常なサブ制御装置だけで、安全に車両の退避走行制御を行うことができるという効果を奏する。
また、本発明では、異常時でも、（各種のセンサ値等に基づいて）正常な第２目標スロットル開度を設定できるので、アクセル操作に対応して電子スロットルを制御することが可能である。よって、退避走行モード時に、アクセルペダル操作に対する簡易的なスロットル制御を行うことができるので、退避走行制御の際のドライバビリティが向上するという利点がある。
【００１２】
ここで、前記メイン制御装置とは、（メイン制御装置に）異常の発生が見られない通常の運転時に、第１目標スロットル開度を設定して、主として電子スロットルの制御が可能な制御装置であり、一方、サブ制御装置とは、（メイン制御装置の）異常時に、電子スロットルの制御が可能な制御装置である。
【００１３】
尚、メイン制御装置の主要部はメインＣＰＵであり、サブ制御装置の主要部はサブＣＰＵである。
（２）請求項２の発明では、前記サブ制御装置には、前記第１目標スロットル開度に応じて、前記電子スロットルの駆動を制御する電子スロットル駆動部を備えたことを特徴としている。
【００１４】
本発明では、サブ制御装置の電子スロットル駆動部により、メイン制御装置の正常時に、第１目標スロットル開度に応じて、電子スロットルを駆動することができる。
（３）請求項３の発明では、前記サブ制御装置には、前記メイン制御装置の異常を検出する電子スロットル監視部を備えたことを特徴としている。
【００１５】
本発明では、サブ制御装置の電子スロットル監視部により、例えばウオッチドックパルスを利用して、メイン制御装置の異常を検出することができる。
（４）請求項４の発明では、前記第２目標スロットル開度は、アクセルペダルの開度に対応したスロットル開度と、アイドルスピードコントロールのためのＩＳＣ開度とを加算したものであることを特徴としている。
【００１６】
本発明では、スロットル開度とＩＳＣ開度とを加算して第２目標スロットル開度を求めているので、エンジンを駆動するための最小限の空気を供給するだけでなく、アクセル操作に対応した空気も供給することができる。
これにより、車両の退避走行が可能になるとともに、退避走行の際のドライバビリティも向上するという利点がある。
【００１７】
（５）請求項５の発明では、前記ＩＳＣ開度を、エンジンの冷却水温（エンジン水温）に応じて設定することを特徴としている。
本発明では、ＩＳＣ開度をエンジン水温に応じて設定しているので、エンジンの始動性や早期暖機などのドライバビリティのレベルを改善することができる。
【００１８】
（６）請求項６の発明では、前記ＩＳＣ開度を調節することにより、エンジン回転数のフィードバック制御を行って、所定のアイドル回転数に設定することを特徴としている。
本発明では、ＩＳＣ開度によりエンジン回転数のフォート゛バック制御を行っているので、所望のアイドル回転数に設定することができ、エンジンの始動性や早期暖機などのドライバビリティを改善することができる。
【００１９】
（７）請求項７の発明では、アクセルペダルの開度と前記スロットル開度との関係が、線形特性を有するように設定することを特徴としている。
本発明では、アクセルペダルの開度とスロットル開度との関係は線形特性を有しているので、演算処理等を簡易化できるという利点がある。
【００２０】
（８）請求項８の発明では、アクセルペダルの開度と前記スロットル開度との関係が、非線形特性を有するように設定することを特徴としている。
本発明では、アクセルペダルの開度とスロットル開度との関係は非線形特性を有しているので、所望のスロットル特性を有するように設定することができる。そのため、運転者のアクセル操作に対応した違和感の少ない走行制御を行うことが可能であり、ドライバビリティを高めることができる。
【００２１】
（９）請求項９の発明では、前記スロットル開度に上限を設定することを特徴としている。
本発明では、スロットル開度に上限を設定しているので、退避走行時に過度に加速することを防止でき、退避走行時の安全性を確保することができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の電子スロットル制御装置の実施の形態の例（実施例）を説明する。
（実施例１）
ａ）まず、本実施例の電子スロットル制御装置のシステム構造を、図１及び図２に基づいて説明する。
【００２３】
図１に示す様に、本実施例における電子スロットル制御装置１は、エンジン３に空気を供給するスロットルバルブ（電子スロットル）５の開度（スロットル開度）を、電子的に制御する装置である。
この電子スロットル制御装置１では、アクセルペダル７の操作に応じてスロットル開度を制御したり、各種のセンサ９からの信号を入力し、例えばオートクルーズ、ＥＣＴ（電子制御トランスミッション）、ＶＳＣ（車体安定制御）等の制御を行う際に、必要な開度にスロットバルブ５を制御する。
【００２４】
図２に示す様に、前記電子スロットル制御装置１は、メインＣＰＵ１１を有するメイン制御装置１３と、サブＣＰＵ１５を有するサブ制御装置１７とから構成されており、それらは、ＤＭＡ（ダイレクトメモリアクセス）によりデータの送受信が可能である。
【００２５】
前記メイン制御装置１３には、機能的に、ＥＦＩ（電子燃料噴射）を制御するＥＦＩ制御部１９、サブＣＰＵ１５の異常を監視する第１電子スロットル監視部２１、スロットルバルブ５の目標開度（目標スロットル開度）を設定する電子スロットル制御部２３等を備えている。尚、これらの制御を行うためのプログラムは、メイン制御装置１３のメモリ（図示せず）に記憶されている。
【００２６】
一方、サブ制御装置１７は、機能的に、メインＣＰＵ１１の異常を監視する第２電子スロットル監視部２７、目標スロットル開度に応じてスロットルバルブ５を駆動する電子スロットル駆動部２９、緊急時の退避走行制御を行う退避走行制御部３１を備えている。更に、ＡＤ変換部３３等をも備えている。尚、これらの制御を行うためのプログラムは、サブ制御装置１７のメモリ（図示せず）に記憶されている。
【００２７】
また、前記ＡＤ変換部３３には、各種のセンサ９により検出された、アクセルペダル７の開度、スロットルバルブ５の開度、エンジン３の冷却水の水温（エンジン水温）が入力される。
ｂ）次に、上述した各制御部のうち要部の機能を説明する。
【００２８】
前記電子スロットル制御部２１は、各種要求開度、例えばアクセルペダル７の開度や、オートクルーズ、ＥＣＴ、ＶＳＣ等の制御の要求開度に応じて、必要な開度にスロットバルブ５を制御する。
前記電子スロットル駆動部２９は、電子スロットル制御部２３で決定された（第１）目標スロットル開度に応じて、スロットルバルブ５を駆動する電子スロットルモータ（図示せず）を作動させて、スロットルバルブ５を開閉する。
【００２９】
前記第１及び第２電子スロットル監視部２１、２７では、電子スロットル制御装置１の安全を確保するために、メインＣＰＵ１１及びサブＣＰＵ１５の相互監視を行う。具体的には、第１電子スロットル監視部２１は、サブＣＰＵ１５から出力されるウオッチドックパルスに基づいて、サブＣＰＵ１５の異常をチェックする（周知のウオッチドックタイマ機能）。同様に、第２電子スロットル監視部２７は、メインＣＰＵ１１から出力されるウオッチドックパルスに基づいて、メインＣＰＵ１１の異常をチェックする。
【００３０】
また、これとは別に、第２電子スロットル監視部２７では、例えば電子スロットル制御部２３で決定された（第１）目標スロットル開度が、通常ではあり得ない異常値になった場合などにも、メイン制御装置１３側に異常が発生したと判定している。
【００３１】
前記退避走行制御部３１は、メイン制御装置１３側に異常が発生した場合に、車両を安全に退避させるための退避走行モード時のみ作動する。
つまり、第２電子スロットル監視部２７により、メイン制御装置１３側に異常が発生したことを検出した場合には、メイン制御装置１３側をダウンさせて、以後、サブ制御装置１７側の制御により、退避走行制御を行うのである。
【００３２】
具体的には、メイン制御装置１３側に異常が発生した場合には、オートクルーズ、ＥＣＴ、ＶＳＣ等の車両制御の要求開度は考慮せずに、アクセルペダル７の開度（ペダル開度）から算出したスロットル要求開度とＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）相当開度（ＩＳＣ開度：固定値）とを合計した値、即ち、再始動可能で、且つ、最低限エンストしないレベルのスロットル開度を維持するように、（第２）目標スロットル開度を設定して、緊急時の退避走行を可能にするのである。
【００３３】
尚、退避走行の際には、この（第２）目標スロットル開度に基づいて、電子スロットル駆動部２９により、電子スロットルモータを作動させる。
ｃ）次に、本実施例の電子スロットル制御装置１における制御処理を説明する。
【００３４】
▲１▼異常判定処理
本処理は、サブ制御装置１７（特にサブＣＰＵ１５）において、メイン制御装置１３（特にメインＣＰＵ１１）に異常が発生しているか否かを判定するための処理である。
【００３５】
図３に示す様に、まず、ステップ１００では、第２電子スロットル監視部２７のウオッチドックタイマ機能により、メインＣＰＵ１１から出力されるウオッチドックパルスをチェックし、メインＣＰＵ１１に異常が発生しているか否かを判定する。ここで、肯定判断されるとステップ１２０に進み、一方否定判断されるとステップ１１０に進む。
【００３６】
ステップ１１０では、例えば電子スロットル制御部２３にて算出された（第１）目標スロットル開度等の所定の演算値が、正常の範囲を外れた異常な値ではあるか否かを判定する。ここで、肯定判断されるとステップ１２０に進み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。
【００３７】
そして、前記ステップ１００又はステップ１１０にて、異常があると判定されて進むステップ１２０では、異常があることを示す異常フラグをセットして、一旦本処理を終了する。
これにより、メイン制御装置１３に異常が発生しているか否かを、正確に検出することができる。
【００３８】
▲２▼退避走行制御処理
本処理は、メイン制御装置１３に異常が発生した場合に、サブ制御装置１７により、退避走行を行うためにスロットルバルブ５を制御するための処理である。図４に示す様に、ステップ２００では、メイン制御装置１３に異常が発生したか否かを、異常フラグがセットされているか否かによって判定する。ここで肯定判断されるとステップ２１０に進み、一方否定判断されると一旦本処理を終了する。
【００３９】
ステップ２１０では、ペダル開度から、スロットル開度要求を算出する。例えば図５に示す様に、ペダル開度の増加に比例してスロットル要求開度が増加する（線形特性を有する）マップから、スロットル要求開度を算出する。
続くステップ２２０では、エンジン水温からＩＳＣ開度を算出する。例えば図６に示す様に、エンジン水温が上昇するにつれてＩＳＣ開度が低下するマップから、スロットル要求開度を算出する。
【００４０】
続くステップ２３０では、スロットル要求開度にＩＳＣ開度を加算して、（第２）目標スロットル開度を算出する。
続くステップ２４０では、（第２）目標スロットル開度を（電子スロットルモータを駆動するための）目標スロットル電圧に変換する。
【００４１】
続くステップ２５０では、スロットルセンサ（図示せず）により検出された現在電子スロットルモータに印加されている電圧（スロットルセンサ電圧）を入力する。
続くステップ２６０では、現在のスロットルセンサ電圧より（第２）目標スロットル電圧が大きいか否かを判定する。ここで肯定判断されるとステップ２７０に進み、一方否定判断されるとステップ２８０に進む。
【００４２】
ステップ２７０では、電圧差から開き側モータＤＵＴＹを算出する。つまり、実際のスロットル開度より（第２）目標スロットル開度の方が大であり、スロットルバルブ５が十分に開いていないので、更にスロットルバルブ５を開き方向に制御するための処理を行う。
【００４３】
一方、ステップ２８０では、電圧差から閉じ側モータＤＵＴＹを算出する。つまり、実際のスロットル開度より（第２）目標スロットル開度の方が小であり、スロットルバルブ５が開き過ぎなので、スロットルバルブ５を閉じ方向に制御するための処理を行う。
【００４４】
ステップ２９０では、前記ステップ２７０又はステップ２８０にて設定された制御値（ＤＵＴＹ）に基づいて、電子スロットルモータの制御を行い、スロットル開度を（第２）目標スロットル開度に制御するフィードバック制御を行う。
従って、上述した処理により、メイン制御装置１３に異常が発生した場合に、スロットルバルブ５を制御して好適な退避走行が可能となる。
【００４５】
ｄ）次に、本実施例の電子スロットル制御装置１における効果を説明する。
本実施例では、サブ制御装置１７（特にサブＣＰＵ１５）に、機能的に、電子スロットル駆動部２９と退避走行制御部３１とを備えているので、メイン制御装置１３（特にメインＣＰＵ１１）に異常が発生した場合には、メイン制御装置１３をダウンさせ、サブ制御装置１７によって、退避走行制御部３１にて算出した（第２）目標スロットル開度に基づき、電子スロットル駆動部２９にてスロットルバルブ５の開度を好適に調節することができる。
【００４６】
これにより、メインＣＰＵ１１等に異常が発生し、通常のＥＦＩ制御を利用した退避走行ができない場合でも、サブ制御装置１７により、退避走行制御が可能になり、安全性が向上するという効果がある。
また、本実施例では、退避走行モード時に、アクセル操作に対する簡易的なスロットル制御を行うことができるので、退避走行時のドライバビリティが向上するという効果がある。
【００４７】
更に、本実施例では、エンジン水温からＩＳＣ開度を求めているので、エンジンの始動性、早期暖機などのドライバビリティが向上するという効果もある。
その上、本実施例では、ペダル開度とスロットル要求開度との関係が線形特性を有しているので、スロットル要求開度を求めるための演算を簡易化できるという利点がある。
（実施例２）
次に、実施例２の電子スロットル制御装置について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は省略する。
【００４８】
本実施例では、図７に示す様に、ペダル開度に対するスロットル要求開度の関係を、非線形に設定している。
つまり、前記実施例１の様に、ペダル開度に比例してスロットル要求開度が変化するのではなく、ペダル開度の増加につれて、比例の場合より急速にスロットル要求開度が増加する様に設定している。
【００４９】
具体的には、図７に例示する様に、非線形特性を有するように、ペダル開度とスロットル要求開度とのマップを設定することにより、エンジン回転数によって変化するトルク特性を補償することができ、それにより、ドライバーのアクセル操作に対して自然な加速感を得ることができる。
【００５０】
その結果、退避走行時におけるドライバビリティを、一層高めることができるという効果がある。
（実施例３）
次に、実施例３の電子スロットル制御装置について説明するが、前記実施例１と同様な内容の説明は省略する。
【００５１】
本実施例では、図８に示す様に、ペダル開度に対するスロットル要求開度の関係を、あるペダル開度までは比例し、それ以上のペダル開度ではスロットル要求開度が一定値となる様に設定している。
つまり、本実施例では、スロットル要求開度の上限値を設定しているので、退避走行の際に、過度に車速が上昇することを防止し、安全性が一層向上するという利点がある。
【００５２】
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、エンジン回転数が所望のエンジン回転数（アイドル回転数）になるように、ＩＳＣ開度を調節するエンジン回転数のフィードバック制御を行うことにより、エンジンの始動性や早期暖機などのドライバビリティを改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の電子スロットル制御装置が用いられる車両システムの構成を示す説明図である。
【図２】実施例１の電子スロットル制御装置の構成を示す説明図である。
【図３】実施例１の異常判定処理を示すフローチャートである。
【図４】実施例１の退避走行制御処理を示すフローチャートである。
【図５】実施例１のペダル開度とスロットル要求開度との関係を示すグラフである。
【図６】実施例１のエンジン水温とＩＳＣ開度との関係を示すグラフである。
【図７】実施例２のペダル開度とスロットル要求開度との関係を示すグラフである。
【図８】実施例３のペダル開度とスロットル要求開度との関係を示すグラフである。
【図９】従来技術の説明図である。
【符号の説明】
１・・電子スロットル制御装置
３・・エンジン
５・・スロットルバルブ
７・・アクセルペダル
１１・・メインＣＰＵ
１３・・メイン制御装置
１５・・サブＣＰＵ
１７・・サブ制御装置

Claims (9)

1. 車両のエンジンの電子スロットルの動作を制御するために、ハード的に異なる制御装置であるメイン制御装置とサブ制御装置とを備えた電子スロットル制御装置において、
   前記メイン制御装置には、前記電子スロットルの第１目標スロットル開度を設定する第１電子スロットル制御部を備えるとともに、
   前記サブ制御装置には、前記メイン制御装置の異常時に、前記第１目標スロットル開度に代えて、前記異常時における第２目標スロットル開度を設定し、該第２目標スロットル開度に基づいて、前記車両の退避走行制御を行う退避走行制御部を備えたことを特徴とする電子スロットル制御装置。
2. 前記サブ制御装置には、前記第１目標スロットル開度に応じて、前記電子スロットルの駆動を制御する電子スロットル駆動部を備えたことを特徴とする前記請求項１に記載の電子スロットル制御装置。
3. 前記サブ制御装置には、前記メイン制御装置の異常を検出する電子スロットル監視部を備えたことを特徴とする前記請求項１又は２に記載の電子スロットル制御装置。
4. 前記第２目標スロットル開度は、アクセルペダルの開度に対応したスロットル開度と、アイドルスピードコントロールのためのＩＳＣ開度とを加算したものであることを特徴とする前記請求項１〜３のいずれかに記載の電子スロットル制御装置。
5. 前記ＩＳＣ開度を、エンジンの冷却水温に応じて設定することを特徴とする前記請求項４に記載の電子スロットル制御装置。
6. 前記ＩＳＣ開度を調節することにより、エンジン回転数のフィードバック制御を行って、所定のアイドル回転数に設定することを特徴とする前記請求項４又は５に記載の電子スロットル制御装置。
7. アクセルペダルの開度と前記スロットル開度との関係が、線形特性を有するように設定することを特徴とする前記請求項４〜６のいずれかに記載の電子スロットル制御装置。
8. アクセルペダルの開度と前記スロットル開度との関係が、非線形特性を有するように設定することを特徴とする前記請求項４〜６のいずれかに記載の電子スロットル制御装置。
9. 前記スロットル開度に上限を設定することを特徴とする前記請求項４〜８のいずれかに記載の電子スロットル制御装置。

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