JP2525419B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、自動車等のエンジンの出力を調整するエン
ジンの制御装置に関するものである。

（従来技術） 従来のガソリンエンジンの制御装置は、スロットル弁
とアクセルペダルとがリンク機構やワイヤ機構などによ
って連結されていて、アクセルペダルを踏み込むと、そ
の動きがリンク機構やワイヤ機構を介してスロットル弁
に伝えられることにより、スロットル弁が開閉制御され
て吸気量が調整され、これによって、エンジンの出力が
調整されるようになっていた。つまり、従来のガソリン
エンジンの制御装置では、出力を調整する出力調整手段
であるスロットル弁がリンク機構やワイヤ機構などで構
成された機械的制御手段により制御されるようになって
いた。

最近、アクセルペダルの動きを電気信号として取り出
し、この電気信号によってアクチュエータを駆動してス
ロットル弁を開閉制御するようにしたものが開発されて
いる。このようにスロットル弁を電気的制御手段により
制御するようにすれば、機械的制御手段による制御と比
べて、好適な制御ができるようになる。しかし、機械的
制御手段の場合では、アクセルペダルを操作すればスロ
ットル弁も確実に開閉されるが、電気的制御手段の場合
は、制御回路やアクチュエータなどの故障によりアクセ
ルペダルを操作してもスロットル弁が開閉されないとい
うことが起こる可能性がある。

そこで、特開昭59−119036号公報に示されるように、
アクチュエータへ電気信号を送ったときスロットル弁が
開閉されなければ故障であると判定する故障判定装置を
備えるようにしたものが開発されている。

その後、上述のような故障判定装置を備え、さらに、
機械的制御手段をも備えるように構成して、故障判定装
置で電気的制御手段が故障であると判定した場合は、機
械的制御手段に切換えるようにしたものが開発された。
このようにすると、通常は、電気的制御手段によって信
頼性の高い制御ができ、万一、電気的制御手段が故障し
てスロットル弁が開閉されないようになっても機械的制
御手段に切換ることによってスロットル弁を確実に開閉
できるようになる。

ところで、アクセルペダルを操作してもスロットル弁
が開閉されないようになる原因としては、制御回路およ
びアクチュエータの故障などの電気的制御手段自身の永
久的な故障の他に、スロットル弁への異物の噛み込みや
冬場の寒い時のスロットル弁近くの水分の凍結などがあ
る。

後者の場合、すなわち、スロットル弁に異物が噛み込
んだり、冬場の寒い時にスロットル弁近くの水分が凍結
してしまったりしてスロットル弁が開閉されなくなった
場合は、スロットル弁が一時的に動かなくなっているだ
けで、電気的制御手段としては故障していない。したが
って、このような場合には、スロットル弁を何らかの方
法によって一時的に動かしてやると、以後、電気的制御
手段によってスロットル弁を開閉できるようになる。

このように、電気的制御手段による制御領域の拡大を
図ることができれば、一層好適な制御ができるようにな
る。

（発明の目的） 以上の事情に鑑みて、本発明は、出力の制御を一層好
適に行うことができるエンジンの制御装置を提供するこ
とを目的としている。

（発明の構成） 本発明は、エンジンの出力を調整する出力調整手段
と、この出力調整手段を電気的に制御する電気的制御手
段と、前記出力調整手段を機械的に制御する機械的制御
手段と、前記両制御手段のいずれか一方で前記出力調整
手段を制御するように前記両制御手段の切換えを行う切
換手段と、通常は電気的制御手段によって出力調整手段
を制御するようにし、電気的制御手段へ信号が供給され
ても出力調整手段が動作しないことを検出した場合、電
気的制御手段から機械的制御手段へ切換えるように切換
手段へ命令する切換命令手段とを備えたエンジンの制御
装置であって、機械的制御手段に切換えられた状態で出
力調整手段が所定量動作したことを検出した場合、機械
的制御手段から電気的制御手段へ切換えるように切換手
段へ命令する再切換命令手段が設けられていることを特
徴するエンジンの制御装置をその要旨としている。

以上の構成によれば、通常は電気的制御手段によって
出力調整手段が制御されるので、好適な出力制御ができ
る。そして、電気的制御手段へ信号が供給されても出力
調整手段が動作しないことを検出した場合には、切換命
令手段が切換手段に電気的制御手段から機械的制御手段
へ切換えるように命令するので、万一、そのようなこと
になっても、出力調整手段を機械的制御手段によって確
実に動作させることができる。しかも、その後、機械的
制御手段に切換えられた状態で出力調整手段が所定量動
作したことを検出した場合には、再切換命令手段が切換
手段に機械的制御手段から電気的制御手段へ切換えるよ
うに命令する。このため、異物の噛み込みや凍結などに
よってスロットル弁が動作しなくなったときには、機械
的制御手段に切換えられた後、出力調整手段が動作する
ようになると、機械的制御手段から電気的制御手段へ再
び切換えられ、電気的制御手段による制御領域が拡大す
ることとなる。

（実施例） 第２図は、本発明にかかるエンジンの制御装置の一実
施例を概略的に示し、第３図はその要部を詳細に示して
いる。エンジン１は、トランスミッション11を備えてい
る。エンジン１の吸気通路12には、エンジンの出力を調
整する出力調整手段であるスロットル弁２が設けられて
いる。スロットル弁２は、クラッチ３を介して機械的制
御手段４および電気的制御手段５のいずれか一方と連結
されるようになっている。クラッチ３は、電磁コイル31
とクラッチホイール32とクラッチディスク33とこれらに
挿通されたクラッチ軸34とを備えている。クラッチ軸34
のクラッチディスク嵌装部分にはスプライン34aが形成
されている。これにより、クラッチディスク33は、クラ
ッチ軸34に対してスライド可能になっているとともにク
ラッチ軸34に伴って回転するようになっている。クラッ
チホイール32は、クラッチ軸34に対して回転自在になっ
ている。クラッチ軸34には、ワイヤ22を介してスロット
ル弁２が連結されていて、クラッチ軸34が回転すると、
スロットル弁２が開閉するようになっている。クラッチ
軸34と同軸上には、クラッチ軸34の回転角を検出するこ
とによりスロットル開度を検出するスロットルセンサ74
が設けられている。

機械的制御手段４は、アクセル軸41とリンク42と連結
ホイール43とを備えている。連結ホイール43は、クラッ
チ軸34に回転自在に嵌装されていて、リンク42を介して
アクセル軸41とつながれている。アクセル軸41はワイヤ
61を介してアクセルペダル６と連結されている。アクセ
ルペダル６を操作する（踏み込む）と、ワイヤ61が引っ
張られ、その結果、アクセル軸41が回転して、この回転
がリンク42を介して連結ホイール43に伝わり、連結ホイ
ール43が回転するようになっている。アクセル軸41と同
軸上には、アクセル軸41の回転角を検出することにより
アクセルペダル６の開度を検出するアクセルセンサ62が
設けられている。

電気的制御手段５は、サーボモータ（アクチュエー
タ）51とコントロールユニット52とを備えている。サー
ボモータ51のモータ軸には、歯車53が装着されている。
歯車53の歯は、クラッチホイール32に形成された歯32a
と噛み合わされている。これにより、サーボモータ51が
駆動すると、モータ軸の回転が歯車53を介してクラッチ
ホイール32に伝達され、クラッチホイール32が回転する
ようになっている。サーボモータ51は、コントロールユ
ニット52に制御されて駆動するようになっている。

コントロールユニット52は、演算回路54と補正回路55
とモータ駆動回路56とを備えている。演算回路54には、
アクセルセンサ62からの電気信号が入力されるようにな
っている。演算回路54は、アクセル開度に対するスロッ
トル開度の特性がメモリーされた基本マップをモードセ
レクトスイッチ71で選択されるモード毎に有している。
そして、モードセレクトスイッチ71でモードを選択する
と、そのモードに対応した基本マップが呼び出され、そ
の基本マップに基づいてアクセルセンサ62からのアクセ
ル開度信号に応じ基本スロットル開度を算出するように
なっている。この算出結果は、補正回路55へ出力され
る。

補正回路55は、車速センサ72およびシフト位置センサ73
からそれぞれ出力された車速信号およびシフト位置信号
に応じて基本スロットル開度を補正して目標スロットル
開度を求め、その結果をモータ駆動回路56へ出力するよ
うになっている。モータ駆動回路56は、スロットルセン
サ74から出力された実スロットル開度信号と補正回路55
から出力された目標スロットル開度とを比較し、両者の
差を演算して、その結果を異常電流検出回路81を介して
サーボモータ51へ出力するようになっている。異常電流
検出回路81は、モータ駆動回路56から出力される電流を
検出し、その電流値が所定値以上であるか否かを判定し
て、その結果をクラッチ駆動回路82へ出力するようにな
っている。クラッチ駆動回路82は、異常電流検出回路81
からの検出信号とスロットルセンサ74からの検出信号と
が入力され、これらに基づいてクラッチ３の電磁バルブ
31をON・OFF制御するようになっている。

電磁バルブ31をON状態にすると、クラッチディスク33
は、電磁力によりクラッチホイール32に吸着され、クラ
ッチホイール32と一体的に回転するようになる。したが
って、この状態で、サーボモータ51のモータ軸が回転す
ると、その回転力が歯車53、クラッチホイール32、クラ
ッチディスク33、クラッチ軸34およびワイヤ22を介して
スロットル弁２へ伝達され、スロットル弁２が開閉する
ようになる。つまり、電磁バルブ31がON状態のときに
は、電気的制御手段５によってスロットル弁２が制御さ
れるようになる。電磁バルブ31をOFF状態にすると、ク
ラッチディスク33は、ばね35の弾性力によって連結ホイ
ール43に押し付けられるようになる。

クラッチディスク33の連結ホイール43と向かい合う面に
は、ピン33bが１個所に形成され、連結ホイール43のク
ラッチディスク33と向かい合う面には、ピン33bが嵌ま
り込むピン穴43aが１個所に形成されている。クラッチ
ディスク33は、単に連結ホイール43に押し付けられた状
態では連結ホイール43の回転に伴って回転しない、つま
り、連結ホイール43がクラッチディスク33に対して滑っ
て回転するだけであるが、ピン33bがピン穴43aに嵌り込
むと、連結ホイール43と一体的に回転するようになる。
したがって、この状態で、アクセルペダル６を操作する
と、その操作力がワイヤ61、アクセル軸41、リンク42、
連結ホイール43、クラッチディスク33、クラッチ軸34お
よびワイヤ22を介してスロットル弁２へ伝達され、スロ
ットル弁２が開閉するようになる。つまり、電磁バルブ
31がOFF状態のときには、機械的制御手段４によってス
ロットル弁２が制御されるようになる。

以上のように、このエンジンの制御装置では、クラッ
チ駆動回路82でクラッチ３の電磁バルブ31をON・OFF制
御することにより、機械的制御手段４から電気的制御手
段５へ、または、電気的制御手段５から機械的制御手段
４へ切換えることができるようになっている。なお、ピ
ン33bがピン穴43aに嵌まり込まないと、連結ホイール43
とクラッチディスク33とが一体的に回転しないように構
成しているのは、連結ホイール43に対するクラッチディ
スク33の位置決めを行うことにより、機械的制御手段４
による制御の場合において、アクセル開度に対するスロ
ットル開度の関係を一定にするためである。すなわち、
機械的制御手段４による制御の場合、アクセル開度に対
するスロットル開度の関係は一定である。

ところが、電気的制御手段５による制御の場合では、ア
クセル開度に対するスロットル開度の関係は、種々の状
況、例えば、車速やシフト位置などに応じて変化するの
で、定まっていない。このため、電気的制御手段５によ
って制御されている状態から機械的制御手段４によって
制御される状態になったときには、アクセル開度に対す
るスロットル開度の関係が機械的制御手段４による制御
の場合において定められている関係とは異なってしまっ
ている。したがって、この状態のまま、機械的制御手段
４で制御すると、アクセル開度が全開であるのにスロッ
トル開度が全開にならなかったり、アクセル開度が全閉
であるのにスロットル開度が全閉にならなかったりす
る。そこで、これを防止し、アクセル開度に対するスロ
ットル開度の関係を機械的制御手段４による制御の場合
における関係に戻すようにするためである。

第４図にこのエンジンの制御装置の制御の具体例のフ
ローチャートを示す。まず、ステップS₁でフラッグFcお
よびフラッグFcheを共に０にする。ここで、フラッグFc
は機械的制御手段４による制御状態を維持するためのフ
ラッグである。

また、フラッグFcheは機械的制御手段４による制御か電
気的制御手段５による制御かを選択するためのフラッグ
であり、Fcheが０の場合、電気的制御手段５による制御
が選択され、Fcheが１の場合、機械的制御手段４による
制御が選択されるようになっている。言い換えれば、ク
ラッチ駆動回路82の制御によりFcheが０の場合、クラッ
チ３の電磁バルブ31がON状態にされ、Fcheが１の場合、
クラッチ３の電磁バルブ31がOFF状態にされるようにな
っている。

つぎに、ステップS₂でフラッグFcheが１であるか否か
を判定する。最初はステップS₁でFcheを０にしているの
で、Fcheが１でないと判定され、ステップS₃を実行す
る。ステップS₃ではアクセルセンサ62からアクセル開度
θａを、スロットルセンサ74から実スロットル開度θt₁
をそれぞれ入力する。各開度θa,θt₁が入力されれば、
ステップS₄でアクセル開度θａに基づき目標スロットル
開度θｔを求め、その目標スロットル開度θｔに応じて
サブルーチンR₁でモータ制御を行う。モータ制御後、ス
テップS₅で目標スロットル開度θｔと実スロットル開度
θt₁との差が所定値Ａ以上であるか否かを判定する。こ
の判定の結果、所定値Ａ未満であることを確認すれば、
ステップS₆で、モータ制御を行っても実スロットル開度
θt₁が目標スロットル開度θｔにならない回数をカウン
トする代数ｎを０にする。そして、目標スロットル開度
θｔと実スロットル開度θt₁との差が所定値Ａ以上にな
らない場合は、S₂〜S₆を繰り返す。つまり、電気的制御
手段５による制御を続ける。

ステップS₅で目標スロットル開度θｔと実スロットル
開度θt₁との差が所定値Ａ以上であることを判定した場
合は、ステップS₇で代数ｎに１を加算し、ステップS₈で
代数ｎが所定回数Ｂ以上か否かを判定する。判定の結
果、代数ｎが所定回数Ｂ未満であれば、ステップS₂に戻
る。また、代数ｎが所定回数Ｂ以上であれば、モータ制
御を何回行ってもθｔとθt₁との差が所定値Ａ未満にな
らない、つまり、電気的制御手段４による制御ではスロ
ットル弁２が動作しない状態であるので、ステップS₉で
異常電流検出回路81により電流値ｉを検出し、ステップ
S₁₀でその電流値ｉが所定値Ｃ以上であるか否かを判定
する。判定の結果、電流値ｉが所定値Ｃ以上であること
を確認すれば、ステップS₁₁でフラッグFcheを１にす
る。すなわち、電流値ｉが所定値Ｃ以上である場合は、
異物の噛み込みや凍結などが原因となって電気的制御手
段５が故障していないのにスロットル弁２が動作しない
という状態であるので、クラッチ駆動回路82によりクラ
ッチ３の電磁バルブ31をOFF状態にして機械的制御手段
４に切換える。ステップS₁₁後、ステップS₁₂で電気的制
御手段５から機械的制御手段４への切換え回数をカウン
トする代数Ｍに１を加算し、ステップS₁₃で代数Ｍが所
定回数Ｅ以上であるか否かを判定する。判定の結果、代
数Ｍが所定回数Ｅ未満であることを確認すれば、ステッ
プS₂に戻る。この場合、ステップS₁₁でフラッグFcheが
１に設定されているので、ステップS₂ではFcheが１であ
ると判定し、ステップS₁₆を実行する。ステップS₁₆で
は、フラッグFcが１であるか否かを判定する。この場
合、ステップS₁でフラッグFcが０に設定されているの
で、、フラッグFcが１でないと判定され、ステップS₁₇
を実行する。

ステップS₁₇では、実スロットル開度θt₁が所定値Ｄ以
上になったか否かを判定する。判定の結果、実スロット
ル開度θt₁が所定値Ｄ未満であれば、S₂→S₁₆→S₁₇を繰
り返す。ステップS₁₇で判定の結果、実スロットル開度
θt₁が所定値Ｄ以上になったことを確認すれば、ステッ
プS₁₈でフラッグFcheを０にし、ステップS₁₉で代数ｎを
０にする。すなわち、実スロットル開度θt₁が所定値Ｄ
以上になったということは、スロットル弁２が所定量動
作したということになる、つまり、異物の噛み込みや凍
結などが原因となってスロットル弁２が動作しないとい
う状態が解消されたということになるので、クラッチ駆
動回路82によりクラッチ３の電磁バルブ31をON状態にし
て再び電気的制御手段５に切換える。

ステップS₁₀で電流値ｉが所定値Ｃ未満であると判定
した場合は、ステップS₁₄でフラッグFcheを１にしてか
らステップS₁₅でフラッグFcを１にし、ステップS₂に戻
る。この場合、ステップS₁₄でフラッグFcheが１に設定
されているので、ステップS₂ではFcheが１であると判定
し、ステップS₁₆を実行する。さらに、この場合、ステ
ップS₁₅でフラッグFcが１に設定されているので、ステ
ップS₁₆ではFcが１であると判定し、ステップS₂に戻っ
て以後、S₂とS₁₆とを繰り返す。すなわち、目標スロッ
トル開度θｔと実スロットル開度θt₁との差が所定値Ａ
以上で、しかも、電流値ｉが所定値Ｃ未満であるという
ことは、電気的制御手段５自身の故障とみなすことがで
きるので、機械的制御手段４に切換え、以後、電気的制
御手段５に切換わらないようにする。

また、ステップS₁₃で代数Ｍが所定回数Ｅ以上になっ
たときもステップS₁₅でフラッグFcを１にする。すなわ
ち、代数Ｍが所定回数Ｅ以上になるということは、電気
的制御手段５と機械的制御手段４とが頻繁に切換えられ
る状態であり、このような状態では電気的制御手段５に
切換えるのが好ましくないので、機械的制御手段４に切
換えた後は、電気的制御手段５に切換わらないようにす
る。

以上に述べてきたように、このエンジンの制御装置
は、スロットル弁を通常は電気的制御手段５により制御
するようになっているので、好適な出力制御ができる。
そして、スロットル弁２への異物の噛み込みや凍結など
が原因となり電気的制御手段５へ信号が供給されてもス
ロットル弁２が動作しない状態になった場合には、その
状態をコントロールユニット52、スロットルセンサ74お
よび異常電流検出回路81で検出し、クラッチ駆動回路82
からクラッチ３へ、電気的制御手段５から機械的制御手
段４へ切換えるようにする制御信号を出力するようにな
っている。すなわち、この実施例では、切換手段がクラ
ッチ３で構成され、切換命令手段がコントロールユニッ
ト52、スロットルセンサ74、異常電流検出回路81および
クラッチ駆動回路82で構成されている。機械的制御手段
４によりスロットル弁２を制御するようにすれば、スロ
ットル弁２を大きな力で動かすことができるので、この
エンジンの制御装置の構成によれば、スロットル弁２に
異物が噛み込んだり凍結したりしてスロットル弁２が動
かなくなった場合にもスロットル弁２を動かしてやるこ
とができる。しかも、機械的制御手段４に切換えられて
スロットル弁２が動くようになった場合には、スロット
センサ74でスロットル弁２が所定量動作したことを検出
し、クラッチ駆動回路82からクラッチ３へ、機械的制御
手段４から電気的制御手段５へ切換えるようにする制御
信号を出力する。

すなわち、この実施例では、再切換命令手段がスロット
センサ74およびクラッチ駆動回路82で構成されている。
以上のように、異物の噛み込みや凍結などによりスロッ
トル弁２が動かなくなった場合には、一時的に機械的制
御手段４に切換えた後、スロットル弁２が動くようにな
ると、再び電気的制御手段５に切換わるので、電気的制
御手段５による制御の領域が拡大し、一層好適な制御が
できるようになるのである。

なお、スロットル弁への異物の噛み込みや凍結などに
よってスロットル弁が動作しなくなった場合には、機械
的制御手段４に切換える方法を採らずに、アクチュエー
タ（サーボモータ）の駆動力を大きくしてスロットル弁
を動作させるようにすることも考えられる。しかしなが
ら、このようにすると、アクチュエータが大型化して消
費電力が多く必要となりコストが嵩むようになったり、
スロットル弁のシャフトに大きな力が掛かりすぎてシャ
フトが歪んでしまったりするので、好ましくない。

前記実施例では、アクチュエータとしてサーボモータ
を用いていたが、ステップモータ等を用いるようにして
もよい。以上の説明では、ガソリンエンジンの場合を示
したが、ディーゼルエンジンの場合にも本発明を適用で
きる。この場合、出力調整手段は燃焼室内に燃料を噴射
する燃料噴射装置となる。

（発明の効果） 本発明にかかるエンジンの制御装置は、以上のように
構成されているので、電気的制御手段が故障していなく
て、単に凍結等により出力調整手段が動作しなくなった
場合に、これらを解消することができる。しかも、解消
後は、再び電気的制御手段により出力調整手段を制御す
ることができるので、電気的制御手段による制御の領域
を拡大することができ、一層好適な出力制御ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明にかかるエンジンの制御装置の構成を示
すブロック図、第２図はその一実施例を示す全体概略
図、第３図はその要部断面図、第４図はその制御の具体
例を示すフローチャートである。 １……エンジン、２……スロットル弁（出力調整手
段）、３……クラッチ（切換手段）、４……機械的制御
手段、５……電気的制御手段。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの出力を調整する出力調整手段
   と、この出力調整手段を電気的に制御する電気的制御手
   段と、前記出力調整手段を機械的に制御する機械的制御
   手段と、前記両制御手段のいずれか一方で前記出力調整
   手段を制御するように前記両制御手段の切換えを行う切
   替手段と、通常は電気的制御手段によって出力調整手段
   を制御するようにし、電気的制御手段へ信号が供給され
   ても出力調整手段が動作しないことを検出した場合、電
   気的制御手段から機械的制御手段へ切換えるように切換
   手段へ命令する切換命令手段とを備えたエンジンの制御
   装置であって、機械的制御手段に切換えられた状態で出
   力調整手段が所定量動作したことを検出した場合、機械
   的制御手段から電気的制御手段へ切換えるように切換手
   段へ命令する再切換命令手段が設けられていることを特
   徴するエンジンの制御装置。