JP2879974B2 - 動力付バタフライ本体を設けたエンジン制御システム - Google Patents

動力付バタフライ本体を設けたエンジン制御システム

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JP2879974B2 JP6510765A JP51076594A JP2879974B2 JP 2879974 B2 JP2879974 B2 JP 2879974B2 JP 6510765 A JP6510765 A JP 6510765A JP 51076594 A JP51076594 A JP 51076594A JP 2879974 B2 JP2879974 B2 JP 2879974B2
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は燃料噴射システムを装備した自動車の内燃機
関用の動力付バタフライ本体を設けたエンジン制御シス
テムに関する。
自動車の火花点火式内燃機関を装備している従来の燃
料噴射システムでは、少なくとも１つの遮断要素が（以
下「バタフライ」と呼ぶ）、バタフライ本体のダクトの
中のスピンドルに回転可能に設けられており、ケーブル
で操作される機械的な伝達によって加速ペダルに接続さ
れていて、運転手からの要求に応じて、エンジンへの流
入空気流量を変化させるためにダクト内のバタフライの
角度が制御できる。
同時に近代の火花点火エンジンは電子制御とモニタリ
ングの装置を装備している。この装置をエンジン制御ユ
ニットと呼ぶ。エンジン制御ユニットはコンピュータを
含んでおり、エンジンの点火回路と燃料噴射回路の制御
とモニタリングの機能をもっている。
このエンジン制御ユニットはエンジンの操作パラメー
タを検出する幾つかのセンサと接続されており、このセ
ンサから、信号、特にエンジン速度、エンジンのシャフ
トの位置、取込口マニホールドの空気圧を表わす信号を
空気温度、冷却回路の水温の信号を共に受取る。これら
の信号は述べられているものに制限されない。
この制御ユニットのメモリに記録されているデータに
基づくと共に、このエンジン制御ユニットが接続されて
いるセンサからの受信信号に基づいて、エンジン制御ユ
ニットは点火及び噴射回路を制御する命令を作り出し、
噴射器の巻線、燃料ポンプ、及び点火コイル等の回路の
アクチュエータに命令を送信し、アクチュエータを作動
させる。
その結果、点火及び噴射回路の操作は、エンジンを使
用するある構成の下で、特に、冷温始動の間及び低速ア
イドルで操作するときに、空気供給回路の制御と一貫し
ている方法と同様にして適切に制御される。従って、運
転手の要求に従って以下のことが起こる。即ち、バタフ
ライの角度がセンサによって検出される。センサは対応
する信号をエンジン制御ユニットに送信する。エンジン
制御ユニットはこの信号を考慮に入れて、制御信号を作
り出し、それを点火及び噴射回路のアクチュエータに送
り、更にエンジンが始動する段階及び低いアイドルで運
転する段階で別の制御信号を作り出し、それをバタフラ
イをうまく作動させる電気ステップモータのようなアク
チュエータに送信する。この後者のアクチュエータは、
バタフライの回りのバイパスとして空気取込回路に設け
られている。
更に、安全や運転を快適にするための設備、例えば、
ホイールスピンを防止するためのシステム、車輪のロッ
クを防止するシステム、運転者により選択される速度を
設定するシステムを自動車に装備する方法も知られてい
る。これらのシステムの各々は、電子制御装置やモニタ
リング装置を持っており、適当なセンサから情報を受け
て、乗物の運転状態やその部品の運転状態を見ながら、
これらの情報をもとに適当なアクチュエータに伝達され
る制御命令を用意する。
上に述べた特別なシステムの各々に対し、適当なアク
チュエータの１つは、例えばバタフライの角度を制御す
る電気モータのようなアクチュエータであり、このバタ
フライと加速ペダル、ホイールスピンを防止するシステ
ムのアクチュエータは、安全性の明白な理由から、加速
ペダルの作動により、運転者によってなされる制御に優
先するアンチロックシステムのアクチュエータと連結し
ているケーブルによる機械的制御と並行に設けられてい
る。
しかしながら、安全システム（反ホイールスピン、ア
ンチロック）が割り込む期間外では、流入空気の制御
は、加速ペダルを運転者が作動させることにより、運転
者が直接制御できる。このことから、過渡状態では乗物
の運動が変化するときに、特に、エンジントルクが、あ
る程度、駆動輪によって制御される。
この欠点を克服するために、加速ペダルとバタフライ
の角度の間の機械的伝達法則の代りに、その角運動の連
続する性質を制御し、最終的には低いアイドル速度を設
定する機能の他に、バタフライの動的訂正の機能を組込
んだプログラム可能な伝達法則を使用する提案がこれま
でなされてきた。
その結果、加速ペダルとバタフライの間に、電気モー
タ等の付加的なアクチュエータやコンピュータを含む付
加的制御監視装置を設けることが提案されてきた。この
付加的制御装置は、加速ペダルの角度を検出するセンサ
からの信号を受信し、この信号を考慮して、バタフライ
をうまく作動させるアクチュエータを制御するための信
号を作り出すものである。
バタフライを巧みに制御するために、少なくとも２つ
の異なるアクチュエータを備える装備を単純化して、１
つのアクチュエータでバタフライの位置を制御すること
が最近提案されている。
２つのアクチュエータとは、１つはエンジン制御ユニ
ットにより直接制御されており、冷温始動の間及び低い
アイドル速度を設定するために作動を始めるもので、他
の１つは前記制御ユニットによって制御され、加速ペダ
ルの位置に敏感で、動的な訂正と前進性の機能を要求す
るアクチュエータである。
動的な訂正と前進性の機能に対しては、各々速度を設
定するためのシステム、ホイールスピンを防止するため
のシステムに属する第３又は第４のアクチュエータを付
加してもよい。
バタフライの位置を制御する１つのアクチュエータ
は、それ自体がそれ専用の電子制御監視装置によって制
御され、バタフライ制御ユニットと呼ばれるもので、対
応するセンサから受信する加速ペダルの角度を表す信号
に基づくだけでなく、適当なコンタクタから受信した信
号並びにバタフライ制御ユニットに接続されているエン
ジン制御ユニットからの信号にも基づいて、加速ペダル
の位置とバタフライの位置の間の伝達法則を作り出す。
コンタクタから受信する信号とは、例えば、乗物の速
度を設定するシステムの信号であり、選択された速度を
維持可能にする位置にバタフライを配置し、また、必要
な場合には再びバタフライを閉めて、ホイールスピンを
防止するシステムからの信号である。
更に、そのような装置においては、バタフライの単１
のアクチュエータ及びバタフライの角度を検出するセン
サーは、各々、バタフライ本体に既に組込まれていた。
この場合には、バタフライ制御ユニットは、一方で、電
子電力回路によって制御されるバタフライのアクチュエ
ータに直接接続されており、他方では、バタフライの角
度を検出するセンサに直接接続されている。
そのセンサから発するバタフライの角度の信号はバタ
フライの位置を自動的に制御する回路により受信され
る。この回路はバタフライ制御ユニットに設けられてお
り、バタフライの角度の信号を少なくとも１つの角度規
準信号と比較し、この比較からの誤差信号に基づいてバ
タフライの位置を制御するための命令を作り出し、前記
電力回路に送信する。
この装置の欠点は、バタフライの制御がバタフライの
制御ユニットのみに備えられていることであり、その結
果、このユニットの故障及び、バタフライ制御ユニット
がエンジン制御ユニットから情報を受取るため通信ライ
ンの故障の場合に、安全性を損う要因となっていること
である。
エンジンの動力を減少させるためのバタフライの閉鎖
に関する安全性の欠陥が、運転者の要求の監視に関して
も見出されており、この監視は加速ペダルの位置を検出
するセンサーによってのみ行なわれており、また、加速
ペダルはバタフライ制御ユニットに直接接続されてい
る。同様に、バタフライの角度の監視は、バタフライ制
御ユニットに直接接続された対応するセンサによっての
み行なわれる。
本発明を通じて、上記で述べたタイプの動力付エンジ
ン制御システムの欠点を克服することが提案されてい
る。本発明の目的は、採用される構造の観点及びそれを
達成するための部品との両方の観点から、改善された安
全性を示す制御システムと、従来技術のシステムよりも
種々の実用的な要求に適した制御システムを提案するこ
とである。
更に正確には、この問題に関し、本発明の具体的目的
はバタフライの位置、運転者の要求、２つの制御ユニッ
トの１つ及び／又は他方の正しい運転を監視するためだ
けでなく。必要な場合、２つの制御ユニットの間の通信
ラインが切れている場合においてもエンジンの動力を減
少させるために設けられる冗長度きあるシステムを提供
することである。
本発明の他の目的は、そのコストが上級車だけでなく
中級車の自動車にも十分に適用できる程度の構造をもっ
た動力付バタフライ本体を備えたエンジン制御システム
を提案することである。
最後に、本発明の他の目的は、現在のエンジン制御ユ
ニットに装備されているコネクタに利用可能な全ピンを
使用することができるエンジン制御システムを提案する
ことである。
本発明によるエンジン制御ユニットは比較的小さな範
囲の変更のみで、全体のサイズやシステムの廻りの部品
への接続に関してはコンパチブルで、幾何学的にも交換
可能で、本発明によるエンジン制御ユニットを従来装備
されていたエンジンに組込んでも何の問題も生じないシ
ステムを提案することである。
この目的を達成するために、本発明の主題は、動力付
バタフライ本体を備えたエンジン制御システムであり、
以下のものを具備するタイプである。即ち、 少なくとも１つのバタフライと、少なくとも１つのバ
タフライアクチュエータと及び少なくとも１つのバタフ
ライの角度を検出するセンサーを具備する動力付バタフ
ライ本体を有し、前記バタフライは前記本体のダクトの
中のスピンドルに設けられ、回転可能であり、前記バタ
フライアクチュエータは前記バタフライのスピンドルの
回転を惹起し、バタフライ本体に組み入れられており、
前記センサもまたバタフライ本体に組み入れられてお
り、少なくとも１つの前記アクチュエータを操作する動
力回路と少なくとも１つのバタフライの位置を自動制御
する回路とを具備する第１の電子計算制御回路を有し、
前記バタフライ制御回路は前記バタフライに直接接続さ
れており、前記回路はバタフライの角度を検出するセン
サーから受けた信号を、バタフライの位置に関する少な
くとも１つの規準信号と比較し、その比較の結果の誤差
信号に基づいて、バタフライの位置を制御するための命
令を作り出し、その命令を動力回路に伝達するものであ
り、前記センサはバタフライ制御回路と直接に接続され
ており、 また、エンジンを制御するための第２の電子計算制御
ユニットを有し、このエンジン制御ユニットはエンジン
の操作パラメータを検出するセンサーに接続されてお
り、そのセンサーから少なくとも、エンジンの回転速度
と、エンジンのシャフトの位置と、取り入れ口マニホー
ルドの空気圧及び／又は空気流量に関する情報を受取
り、噴射と点火を要求するための命令を作り出し、その
命令をエンジンの操作を制御する燃料噴射及び点火回路
のアクチュエータに伝送し、情報を通信ラインによって
接続されているバタフライ制御ユニットに伝送するエン
ジン制御ユニット（15）とから構成されており、 前記エンジン制御ユニットは、バタフライの角度の前
記規準信号を、エンジン制御ユニットに直接接続されて
いる少なくとも１つの対応するセンサによって供給され
る加速ペダルの位置についての少なくとも１つの信号に
基づいて作り出し、前記規準信号を通信ラインによって
バタフライ制御ユニットに伝送し、バタフライ制御ユニ
ットは単１の装置を構成するためにバタフライ本体に組
込まれており、バタフライの角度に関する前記信号は通
信ラインによってバタフライ制御ユニットからエンジン
制御ユニットに伝送されることを特徴とする。
しかしながら、安全システム（反ホイールスピン、ア
ンチロック）が割り込む期間外では、取り入れられた空
気の制御は、加速ペダルを運転者が作動させることによ
り、まだ運転者の直接に制御できる。このことから、過
渡状態では乗物の運動が変化すると同様に、特に、エン
ジントルクがある程度、駆動輪に制御される。
この欠点を克服するために、加速ペダルとバタフライ
の位置の間の機械的伝達法則の代りに、その角運動の連
続する性質を制御し、最終的には低いアイドル速度を設
定する機能の他に、バタフライの動的訂正の機能を組込
んだプログラム可能な伝達法則を使用する提案がこれま
でなされてきた。
その結果、加速ペダルとバタフライの間に、電気モー
タ等の付加的なアクチュエータやコンピュータを含む付
加的制御監視装置を設けることが提案されてきた。この
付加的制御装置は、加速ペダルの角度を検出するセンサ
からの信号を受信し、この信号を考慮して、バタフライ
をうまく作動させるアクチュエータを制御するための信
号を作り出すものである。
このように、エンジン制御回路装置は、正常運転する
構成で、３つの回路、即ち、空気、燃料及びエンジンの
点火の制御を行っている。
有利な実施例においては、前記動力付バタフライ本体
のアクチュエータはバタフライのスピンドルに直接取付
けられており、そのスピンドルがバタフライとアクチュ
エータに共通である。そして、このアクチュエータは使
用部品の数を制限し、かつ、このアクチュエータは２極
制御の電気式アクチュエータであり、電力が供給されな
いときはトルクを保持しない。このアクチュエータはバ
タフライ制御ユニットに作り出された電気命令手段によ
り開く方向及び閉じる方向に操作することができる。
更に、前記動力付バタフライ本体は、少なくとも１つ
のリターンスプリングを具備し、前記リターンスプリン
グは前記アクチュエータがもはや動力を供給しないとき
はバタフライを閉じる方向に動かし、僅かに開いている
が、乗物が低速度で動くことができる程度の低いアイド
ルでエンジンを操作する位置にまで閉じる。アクチュエ
ータの不作動を導くような通信回線又はバタフライ制御
装置に故障がある場合に、リターンスプリングがバタフ
ライを戻し、その結果、自動車は動くが、車庫や修理工
場まで低速度で動かすことができない。
この装置を改良するために、エンジンが、エンジン制
御ユニットまたはバタフライ制御ユニットからの命令に
従って作動するが、アクチュエータの作動がない場合、
或いは通信ラインの故障などの理由から、バタフライが
リターンスプリングによって定められている低いアイド
ルの位置又はその近傍の位置に戻る場合には、点火時期
及び／又は噴射期間を訂正して、エンジンの速度を制限
する。
安全性を改良する目的で、特に、加速ペダルの位置を
検出するセンサーの故障の場合には、前記バタフライ制
御ユニットは直接に、少なくとも１つの加速ペダルの動
作を検出するセンサに接続されており、前記センサは、
例えばペダルの作動を検出するためのコンタクタまたは
ペダルの位置を検出する第２のセンサからなり、加速ペ
ダルからの信号はエンジン制御ユニット及びバタフライ
制御ユニットに対して分離され、加速ペダルの作動を検
出するセンサからの信号がバタフライ制御ユニットから
エンジン制御ユニットに通信ラインを介して伝送され
る。
更に、安全性を改良するために、前記エンジン制御ユ
ニットは、主として取り入れ口マニホールドの空気圧又
は／及び空気流量を検出するセンサ及びエンジン速度を
検出するセンサから受取る情報に基づいて、バタフライ
の再構築された角度の信号を作り出し、前記再構築され
る角度はエンジン制御ユニットにおいて履行される少な
くとも１つの統一した制御手順で、前記規準信号及び／
又はバタフライの角度を検出するセンサからの信号で通
信ラインを介してバタフライ制御ユニットから受信した
信号と比較し、前記再構築した位置信号は通信ラインを
介してバタフライ制御ユニットに伝送される。
このように、バタフライの位置を検出するセンサーが
故障の場合には、バタフライ制御装置はバタフライの再
構成した位置信号を使用することができる。この信号は
エンジン制御装置によって送信され、エンジン制御装置
によって渡された基準を実質的に考慮してバタフライを
位置決めするように指定された自動制御パラメータと結
合される。
さらに、自動車の特別な状態及び／又はエンジンの運
転に関連する物理量の値を考慮にいれるために、加速ペ
ダルに表された運転者の要求を考慮しないで、空気回路
を制御するために、前記エンジン制御ユニットは、少な
くとも部分的に、例えばエンジン速度等の少なくとも１
つの別の信号を考慮して作り出したもので、プログラム
された法則に合致する規準を加速ペダルの位置を検出す
るセンサから受信した信号に基づいて作り出した規準の
代りに使用して、低いアイドル速度、又は乗物の速度を
設定或いは乗物の速度を設定又は制限するもので、前記
別の信号は、例えば、エンジンの冷却水の温度のような
エンジンの運転パラメータを検出する少なくとも１つの
付加的センサからの信号、及び／又は、例えばホイール
スピンを防止するための装置、車輪をロックから防止す
るための装置、自動ギヤボックスを制御するための装
置、乗物の高度を制御するための装置のような乗物の少
なくとも１つの他の計算制御装置からの信号、又は、噴
射された燃料の量、エンジンに吸入された空気量又は加
速ペダルの運動の順行性質及び／又は遷移状態のエンジ
ントルクの変化のような噴射及び点火回路の操作パラメ
ータに基づいてエンジン制御ユニットにより作り出され
た少なくとも１つの信号からの信号である。
特に、自動車が速度を設定するシステムを備えること
もできる。この場合は、例えば、設定の開始／停止の信
号速度規準を選択する信号のような速度の設定を要求す
る信号、ブレーキ信号及び／又は運転手又は他のソース
から来るクラッチ信号でエンジン制御ユニットによって
考慮されている信号が、通信ラインによって、バタフラ
イ制御ユニットからエンジン制御ユニットに伝送され、
前記バタフライ制御ユニットは前記信号を少なくとも１
つのクラッチコンタクタ、ブレーキコンタクタ、開始／
停止及び／又は速度規準を選択するコンタクタの手段に
よって得るのが有利である。
このように、バタフライ制御ユニットはインタフェー
スとして用いられ、それを介してエンジン制御ユニット
に向けられた情報は通過するが、この情報を受けるため
にエンジン制御ユニットのコネクタの形を変える必要性
はない。というのは、この目的のための端子は、接続端
子の数が少ないこと、更に、バタフライ制御ユニットを
システムの他の部品に接続する必要から、バタフライ制
御ユニットで使用できるからである。
通信回線に関し、この回線は並列接続、又は直列接続
で、一方向又は２方向で、１本の導線ライン又はツイン
の導線ライン又は１本又は２本の導線をもつ２方向ライ
ンでその中を情報が明確なシーケンス及びいわゆる「VA
N」又は「CAN」プロトコールのようなプロトコールに従
って双方向に流れる。
しかし、好ましくは、前記通信ラインは２方向シリア
ルラインであり、少なくとも２本の電気及び／又は光導
線からなり、その各々はエンジン制御ユニットとバタフ
ライ制御ユニットの間に一方向の通信を提供するもので
あり、前記シリアルラインは２つの制御ユニットの間に
クロック信号を伝送する少なくとも１つの付加的な導体
を具備している。
この回線をエンジン制御ユニットに接続するために
は、従来のエンジン制御ユニットのコネクタに設けられ
た端子を、低いアイドルで運転する空気量を制御するた
めのアクチュエータの操作するために、有利に使用する
ことができる。
更に、このシステムの操作の安全性を改良するため
に、前記２つの制御ユニットの各々は、自己診断手続及
び相互診断手続を行うものであり、その診断手続は各ユ
ニット内において、そのユニットの入出力に関する診
断、計算の診断、そのユニットが他のユニットから通信
ラインを介して受信する情報の診断、各制御ユニット内
で前記ラインを管理する回路及び通信プロトコルによっ
て行なわれるテストによって検討される正しい操作の診
断を行こなう。
この目的のために、前記２つの制御ユニットの各々
は、通信ライン及び／又は他方の制御ユニットに故障が
ある場合にも、前記の診断を提供するために十分な信号
を直接に受信している。
このような構成によれば、故障が診断された場合に、
エンジン制御ユニット又はバタフライ制御ユニットによ
ってバタフライを開く限度の制限を可能にするのであ
る。その構成は、少なくともバタフライの位置を自動制
御とアクチュエータの動力制御のためのマイクロコント
ローラを少なくとも１つ具備しており、そのマイクロコ
ントローラはバタフライ本体に組み込まれている。
更に、好ましくは、前記２つの制御ユニットの各々
は、少なくとも１つのマイクロコントローラを具備して
いる。
従って、故障が起きた場合には、バタフライ制御ユニ
ットが電気的制御手段またはアクチュエータの不作動に
よって、バタフライが閉じることを要求し、回線がまだ
操作できるときは、エンジン制御ユニットに噴射及び／
又は点火の修正及び／又は切断を要求するのように構成
するのが有利である。対象的に、故障が起きたときは、
エンジン制御ユニットは直接に噴射及び／又は点火の修
正及び／又は切断を要求してもよいし、回線がまだ使用
可能なときは、バタフライ制御ユニットに電気制御また
はアクチュエータの不作動によって、バタフライを閉じ
るように請求してもよい。
バタフライの角度を再構築するために、これまでに述
べた実施例の変形として、空気流量を測定する装置を空
気センサーの代わりに、または、それに加えて使用して
もよい。そして、この装置を動力付バタフライ本体に組
み込むのが有利である。そして、対応する信号は通信回
線を介してバタフライ制御ユニットからエンジン制御ユ
ニットに送られる。エンジン制御ユニットは、この信号
を、バタフライの再構築した位置の信号を作り出すため
に受信したエンジンの速度の信号と一緒に考慮する。
噴射装置がいわゆるシングルポイント型で、流入パイ
プに燃料を噴射するために、バタフライの上流に、１つ
又は並べた２つの噴射器を具備するときは、噴射器と圧
力制御器を含む燃料供給回路を、動力付バタフライ本体
に組み入れることは可能である。噴射器の制御は、例え
ば、デジタル信号として、エンジン制御ユニットからバ
タフライ制御ユニットに通信ラインを介して伝送する。
本発明の他の特徴及び利点は、以下に述べる非制限的
な方法で、システムのブロック図を表している唯一の図
を引用した実施例から明白になるであろう。
動力付バタフライ本体を備えたエンジン制御システム
は、唯一の添付図でブロック線図で示されており、その
システムは、動力付バタフライ本体２とバタフライ制御
装置３と呼ばれる電子計算制御ユニットからなる電子機
械装置を含むブロック１を具備している。
動力付バタフライ本体２自体は、例えばアルミニウム
合金製で、ダクトがそこを横切っていて、そのダクトの
中のスピンドル６上にバタフライ５が軸支されているバ
タフライ本体４それ自体を、バタフライ５の回転を制御
するためのアクチュエータ７及びバタフライ５の角度を
検出するセンサー８の他に、具備している。アクチュエ
ータ７とセンサー８はバタフライ本体４と直接一体とし
て構成されている。
アクチュエータ７は、バタフライ５のスピンドル６に
直接取付けられている回転型電気アクチュエータであ
り、良好な精度と摩擦を減少させるために２個のボール
ベアリングによって支持されているスピンドル６だけ
が、機械部品の数を少なくするために、アクチュエータ
７とバタフライ５のために設けられている。
アクチュエータ７はステップモータを用いてもよい
が、好ましくは、円環状巻線をもつ固定子と永久磁石を
具備し、刷子がなく、比較的大きな回転子／固定子の空
隙（0.8mmまで）をもつトルクモータで構成するのがよ
い。このトルクモータは取付を容易にし、固定子の中で
回転子が機械的に動かなくなる危険性を少なくし、動力
が供給されていないときに残留の保持トルクがない。
トルクモータは、安定状態において、低い電力消費の
直流で動力が供給される。そして、スタートアップの
間、バタフライ５の位置決めを低い電圧（約5.5v）で操
作することができる。このトルクモータは二極制御をも
つモータで、バタフライ５を開く方向にも、閉じる方向
にも電気信号で制御可能で、バタフライ５を90度の角度
偏位を可能にしている。この偏位にわたって、トルクモ
ータは実質的に一定のトルクを示し、この角度偏位に対
しては短時間で、例えば１方向又は他の方向に100msの
オーダで移行できる。そして、これは、エンジンの応答
時間及び自動車の力学的拘束と調和している。ステップ
モータではなく、トルクモータを選択することにより、
バタフライ５の位置決めに対し、より精度の良い角度を
得ることができ（0.1゜以下）、同時にモータに電圧が
作用していないときに残留トルクがないという安全性の
特徴を得ることができる。また、限られたコストで大き
な信頼性を与えるとともに、組立の容易性と高度の単純
性及び機械的頑丈さも同様に得られる。
動力付バタフライ本体２において、リターンスプリン
グ（図示していない）がバタフライ５をその閉鎖位置に
押し突けており、アクチュエータ７に動力が供給されな
いと、バタフライ５は静止の位置に戻っている。それは
僅かに開いた位置で、この位置ではエンジンは低いアイ
ドルで運転可能で、その結果、乗物は低速度で動き続け
ることができる。リターンスプリングのこの静止の位置
は、バタフライが完全に閉じている位置ではなく、また
それは単１のリターンスプリングの構造や調整によって
得るようにしてもよい。
別の実施例として、２つのスプリングを用いて、バタ
フライ５が僅かに開いている静止の位置に対応する平衝
点を定めてもよい。
バタフライ５の角度を検出するセンサー８はホール効
果センサーでもよいが、好ましくは、バタフライの角度
をリコピーするためにポテンショメータを選ぶのがよ
い。それにより、このポテンショメータをアクチュエー
タ７と一体に構成することができる。
従って、動力付バタフライ本体２は補助的な空気弁な
しで、構成することができ、容積と重量が減少し、従来
のバタフライ本体と交換可能である。この動力付バタフ
ライ本体２は、利用できる２つのエネルギー源を持って
いることに注目せよ。これにより、エンジンのあらゆる
運転条件の下で、バタフライ５を閉じることができる。
２つのエネルギー源とは、電気的アクチュエータ７（２
極制御をもつトルクモータ）とリターンスプリングであ
る。
バタフライの電気制御装置３はバタフライ本体４に直
接組込まれる。この電気制御装置３は、アクチュエータ
７を制御するための電源回路９とアナログデジタル変換
器を備えたマイクロコントローラ10を具備している。こ
の電源回路９はアクチュエータ７に直接接続されてい
る。マイクロコントローラ10は、好ましくは一体形成す
るのがよい。それは、バタフライ５の角度をリコピーす
るためのセンサー８に直接接続されていて、角度の意味
で特にバタフライ５を以下により自動制御している。即
ち、センサー８から受けた信号をバタフライの角度の参
照信号と比較し（参照信号は以下に規定される条件の下
で、形成され、バタフライの制御装置３に伝達され
る）、及び比較から得られる誤差信号に基づいて、バタ
フライの角度を制御するための命令を作り出し、多分中
間段階11を経て電源回路９に伝送される。この中間段階
11は、電力段階９とマイクロコントローラ10の間のイン
タフェース段階であり、制御信号を整形する。電力段階
９では、電力はパルス巾変調の脈動信号に制御されたＨ
型のブリッジによって供給される。その結果、マイクロ
コントローラ10からの出力が詰まっている間は、Ｈ型ブ
リッジは不作動となる。
バタフライ５の動きは比例、積分及び微分型の自動制
御閉ループによって制御され、モニタされている。そし
て低いアイドル速度の設定を提供するために、0.1度よ
りも良好な、十分な分解能を提供する。
バタフライ５の制御装置３は、電源供給ユニット12を
具備しており、それは導線13及び14によって電池（図示
されていない）に接続されており、一方では電力段階９
に電力を供給し、他方では、マイクロコントローラ10、
整形段階11、及びバタフライの角度をリコピーするため
のポテンショメータ８に種々の電圧の電力を供給してい
る。ポテンショメータ８からの信号は動力付バタフライ
本体２に組込まれているマイクロコントローラ10によっ
てのみ読み出され、混信を排除している。制御装置３
は、また、以下に述べる他の役割をも果たしている。
このシステムは、エンジン制御ユニットと呼んでいる
電子計算及び制御ユニット15を備えており、それは、ま
た、マイクロコントローラの形で実現され、アナログデ
ジタル変換器を組込んでいる。
このエンジン制御ユニット15は、その内部構成とし
て、標準のエンジン制御計算機の構成と比較して、変更
は限られている。特に、標準エンジンの計算機のコネク
タと同じコネクタを装備し、幾何学的形状や全体のサイ
ズは同じである。エンジン制御ユニット15は、16でエン
ジンの運転パラメータを検出するセンサーに接続されて
いる。そのセンサーは参照番号17で表わされており、18
でエンジン速度についての信号とエンジンシャフトの位
置についての信号を検出し、19で、入口マニホールドの
空気圧の信号を検出し、20で、エンジンの冷却水の温度
についての信号を検出する。
ユニット15は、これらの信号に基づいて、噴射と点火
を制御する命令を作り出し、21で、参照番号22で表わさ
れているエンジンの燃料噴射と点火回路用のアクチュエ
ータに伝送する。その操作は、ユニット15が制御し、モ
ニタしている。特に、ユニット15は、噴射の時期と期間
を決定する。それは、供給燃料の圧力を考慮して、噴射
される燃料の量の決定を可能にしている。また、ユニッ
ト15は、相当する制御命令を、噴射器の巻線に23で送信
し、燃料ポンプに24で送信する。同時に、ユニット15
は、点火の時期とエネルギーを定め、相当する命令を点
火コイルに25で送信する。
エンジン制御ユニット15は、また、加速ペダル27の角
度に関する信号を少なくとも１つの角度センサ28から26
で受ける。
角度センサ28は、例えば、ペダル27の角度をリコピー
するポテンショメータからなる。
このセンサ28は加速ペダル27と一体に構成されていて
もよく、また、このペダル27とは分離しており、ケーブ
ルで接続されていてもよい。いずれの場合も、センサ28
は２個のリターンスプリングを備えている。
加速ペダル27は、オプションとして、いわゆる「キッ
クダウン」として知られている機能のために硬い箇所を
表面にもっていてもよい。加速ペダル27は、また、ペダ
ルの動作を検出するためのセンサ29と結合している。こ
のセンサ29は、例えば「フット・オフ」コンタクターと
云われる。ペダル27の作動に敏感なマルチコンタクター
である。センサ29はペダル27の角度を検出する第２のセ
ンサ、例えば第２のポテンショメータでもよい。
センサ29は、加速ペダル27からの信号で、一方では、
エンジン制御ユニット３に行き、他方ではバタフライ制
御ユニット３に行く信号を分離するために、バタフライ
制御ユニット３に導線30によって直接接続されている。
バタフライの制御ユニット３は、また、ブレーキセン
サに直接接続されている。ブレーキセンサは、この実施
例では、ブレーキベダル31の動作用のコンタクタ32から
なり、導線33によって、バタフライ制御ユニット３に接
続されている。
バタフライ制御ユニット３は、導線33と並列に、少な
くとも１つの導線、例えば４つの導線34〜37によって、
乗物の速度を設定する機能を制御するための制御ユニッ
ト38に接続されている。例えば、導線34は、このシステ
ムを開始／停止のためのコンタクタに接続され、導線35
はクラッチコンタクタまたは自動ギヤボックスコンタク
タに接続され、導線36と37は各々、選択されたスピード
をメモリにストアするためのコンタクタ及び乗物の規準
スピードを選ぶためにメモリからこの情報を取り出すコ
ンタクタに接続されている。
更に、バタフライ制御ユニット３は、導線39によっ
て、スピードを設定するためのシステムの操作を指示す
る警報灯と接続されている。
２つの制御装置３と15は、情報を交換するための通信
回線40を介して他方に接続されている。この通信回線40
は色々な種類のタイプのものでもよい。しかしながら、
少なくとも２つの導線41及び42を含む２方向シリアルラ
インを用いるのが有利である。前記導線の第１のもの41
は、エンジン制御ユニット15からバタフライ制御ユニッ
ト３に情報を伝送し、第２のもの42は、反対方向に情報
伝送を提供する。導線41と42の各々は、制御ユニット３
と15の間の一方向通信を提供し、それらは電気伝導線か
らできている。しかし、２つの制御ユニット３と15の各
々が、適当な光一電気変換器を装備しているならば、前
記導線41と42は光ファイバを用いた導線でもよい。
通信線40は、２つの制御装置３と15の間にクロック信
号を伝送する少なくとも１つの付加的導線43を具備して
いるのが有利である。
安全性の理由から、変形例として、２方向シリアルラ
イン40は２つの導線41と42に限られるが、ツエスト線で
あってもよい。そして、それは、通信線40をエンジン制
御ユニット15に接続するために、従来のエンジン制御ユ
ニットに装備されているコネクタに利用できる端子を使
用することができる。前記コネクタは、最新のバタフラ
イ本体の補助空気制御弁のアクチュエータまで接続する
ために装備されている。この設備は更に使用の利益を増
大させている。何故ならば、本発明によるエンジン制御
ユニット15は、最新の制御ユニットと比較してできる限
り変更されておらず、それらに装備されているコネクタ
に利用できる端子が、付加的なコネクタを取付ける必要
なしに、使用できるからである。
２つの制御ユニット３及び15の各々は、受信信号と送
信信号の統一のために提供している手順に従って、当該
ユニットの外部との情報交換を管理する段階を備えてい
て、シリアル通信線40を管理し、正しい操作が、前記ユ
ニット３及び15の各々と通信規約に実行されるテストに
よってモニタされている。従って、制御ユニット３と15
の各々は管理する機能と、処理機能と、入出機能、即ち
シリアルインタフェース機能を合体させ、適当なメモリ
を含んでいるのが有利である。
シリアルライン40によって、２つの制御ユニット３と
15は情報を交換する。バタフライ制御ユニット３は、乗
物のスピードを設定する機能を制御する制御ユニット38
から発して制御ユニット３にくる信号、即ち、この機能
を開始／停止する信号、クラッチ又は自動ギヤボックス
を動作させる信号、及びメモリにストアし又は乗物に対
して選ばれたスピードの規準をメモリから読出してくる
ための信号の他に、特に、バタフライ５の角度に関する
信号をエンジン制御ユニット15に送信する。前記角度に
関する信号は、センサ８、加速ペダル27と接合している
「フット・オフ」コンタクタ29、及びコンタクタ32から
受信する。
スピードの設定を制御するためのこれらの信号は、制
御ユニット38から発しており、エンジン制御ユニット15
に考慮される目的があり、バタフライの制御ユニット３
とシリアルライン40を通過する。それは、単に、対応す
るコネクタ端子をユニット３のコネクタに組込むのが有
利だからである。何故ならば、ライン34〜39をエンジン
制御ユニット15に直接接続すると形を変えたコネクタが
必要になるからである。更に、バタフライの制御ユニッ
ト３はエンジン制御ユニット15と同様に、自己診断及び
相互に作用する診断手続を実行する。各ユニットの診断
手順はそのユニットの入出に関する診断、その計算に関
する診断、及び、シリアルライン40を介して他のユニッ
トから受ける情報に関する診断を実行する。その結果、
ユニット３は、通信を有効にするメッセージの他に、動
力付バタフライ本体２に関する自己診断情報、ユニット
３に関する自己診断情報をライン40を介して、ユニット
15に送信する。
エンジン制御ユニット15は、反対方向に、ユニット３
にバタフライの位置に関する規準信号を伝送する。ユニ
ット３はバタフライの再構築した角度に関する信号を作
り出し、バタフライ５を駆動し、計算を達成し、必要な
手順を実行し、診断を続行し、もし必要ならば、スピー
ドの設定のためのシステム38の操作を示す警告ランプを
制御する信号の他に以下に定義する緊急測定を行うため
の信号を作り出している。
そして、ユニット３は、通信を有効にするためのメッ
セージの他に、エンジン制御ユニット15の自己診断に関
する情報を、導線39を介して警告ランプに再び送信す
る。
エンジン制御ユニット15で、バタフライの再構築され
た角度に関する信号の作成が主にユニット15が対応する
センサから受信した取入口マニホールドの空気圧に関す
る信号とエンジンスピードに関する信号に基づいて、規
定されている。
ユニット15は、一貫したモニタニング手続を実行す
る。その手続きは互いに、ユニットからライン40経由で
受信したバタフライの角度についての信号、バタフライ
の再構築した角度についての信号、及び、センサ28から
受信した加速ペダルの位置についての信号を比較する。
同様に、バタフライの制御ユニット３も一貫したモニタ
リング手続を実行している。その手続きは、お互いに、
センサ８から直接に受信したバタフライの角度について
の信号、及びエンジン制御ユニット15からシリアルライ
ン40を経由して受信した規準角度及び再構築した角度に
ついての信号を比較する。
上記の変形として、取入口空気流量信号の代りに取入
口マニホールドの空気圧信号を代用し、バタフライの再
構築した角度の信号を得るために、主としてエンジン速
度の信号と結合してもよい。
この場合には、例えば、温薄膜又は温針金型の体積流
量計を動力付バタフライ本体２に組み込み、取入口空気
流量信号はバタフライの制御ユニット３で読取り、シリ
アルライン40を経由させて、エンジン制御ユニット15に
伝送してもよい。
上で述べたように、エンジン制御ユニット15の他の役
割は、噴射と点火を制御しながら同時に、バタフライ５
を制御する角度を計算すること、即ちバタフライの位置
の規準を作り出すことである。このバタフライの位置に
ついての規準信号は、ペダル追従モードを考慮して、加
速ペダル27/バタフライ５のプログラムされた伝達法則
によって与えられる。
即ち、この伝達法則は、加速ペダル27を介して、運転
手により伝えられる要求、基本的にはポテンショメータ
28によって供給されるペダル27の位置の信号の関数とし
て、他のパラメータを考慮している。他のパラメータと
しては、例えば、速度設定モードにおける乗物の速度、
ホイールスピンを防止するまたはホイールのロックを防
止するためのシステムの計算機等の搭載コンピュータか
らの信号、ギヤボックス或いは電子制御変速機からの信
号、接続線44〜46の各々によってエンジン制御ユニット
15に直接伝達される、或いはバタフライの制御ユニット
３に伝送し、シリアルライン40を経由してエンジン制御
ユニット15に伝送される信号である。
この規準を作る法則は、また、冷却水の温度、エンジ
ン速度、特に低いアイドル速度の設定モードにおけるエ
ンジン速度等のエンジンの運転条件も考慮に入れてい
る。この法則は、また、乗心地に関して採用している方
策も採用しており、加速ペダル27の運動に関して、バタ
フライ５の角度の進行を導入するための重み付き係数や
バタフライに対して動力学的訂正を適用するための重み
付き係数をも考慮に入れている。
考慮に入れるべき他の方策は、取り入れられた空気の
管理及び噴射燃料の量の管理によって汚染を防止し、燃
料消費を節約する方策であってもよい。更に、バタフラ
イの位置についての規準法則の公式化は、また、ユニッ
ト15によって診断される状態に基づいて与えられてい
る。
要約すれば、このエンジン制御ユニット15は基本的に
は次の機能を与えている。即ち、物理的入力量を表わす
少なくとも１つの信号、及び／又はそのシステムは関連
するシステムの状態に基づいて、上で述べたような、バ
タフライの位置の規準の公式化、自己診断及びバタフラ
イの他の制御装置３との相互診断、必要な場合の緊急手
段の適用及びシリアルライン40の管理をする機能を与え
ている。診断が故障である場合には、ユニット15は導線
47の手段によって警報灯の指示器を操作するようにする
こともできる。
バタフライの制御ユニット３は、その役割として、上
に述べたシリアルライン40を管理すること、速度を設定
するためのシステム操作に必須の入力を得ること及び自
己診断やユニット15の相互診断の相当する信号を他のユ
ニット15にライン40を経由して送信することの役割の他
に、更に、必須の基能を果たす。即ち、ユニット３がラ
イン40を経由してユニット15から受信したバタフライ角
度の規準信号の応用であり、エンジン制御ユニット15に
よって伝えられた規準に基づきバタフライ５を正確に位
置決めするための、バタフライ５の角度の自動制御と、
バタフライ５がスイッチオンされた時間をチェックして
バタフライ５の角度の初期化である。
ユニット３及び15の１方又は／及び他方が故障と診断
したとき、または統一手順の実行により、問題のユニッ
トで作り出された信号及び／又はこのユニットに接続し
ているセンサから得た信号が、シリアルライン40を通し
て他のユニットから得た信号との矛盾が明らかになった
ときは、故障又は矛盾の程度に従って、緊急手段が２つ
のユニット３及び５の一方及び／又は他方に適用され
る。緊急手段の方策は診断された欠陥に従って、乗客の
安全を保護するために徐々に適用される。一方では、エ
ンジンの操作を停止するような危険な場合を除き、低速
度で乗物が動き続けるようにしている。
緊急モードにおいては、事故の出所や過酷さの機能と
しての進行動作は、限度はあるが、第２の機能、例えば
乗物の速度を設定するモードの操作を阻止する等を行う
ようにしてもよい。これは、診断された事故の場合にエ
ンジン制御ユニット15によって、またはバタフライの制
御ユニット３によって要求されるバタフライの開きの最
大限度に、制限を設けるものでもよい。適用される緊急
手段はバタフライ５を再び閉じる要求の電気信号であっ
てもよく、それは、２つのユニット15と３の１方及び／
又は他方から発しているものでもよい。緊急手段は、ま
た、低い速度で乗物が動かす機械的機能を保ち続けなが
ら、バタフライ５のアクチュエータ７の動作を抑えるこ
とであってもよい。
アクチュエータ７の作動がないということは、エンジ
ン制御ユニット15からの電気命令又はバタフライの制御
ユニット３からの電気命令に一致し、シリアルライン40
の切断、またはユニット15の故障によって起こされるよ
うにしてもよい。その結果は、リターンスプリングの作
用によって、加速の低いアイドルの位置又はその近傍位
置にバタフライ５を戻すことであり、それは、エンジン
制御ユニット15の内部では、エンジンの速度を制限する
ために点火及び／又は噴射の時期の訂正を導く。
危険の場合には、例えシリアルライン40が切断してい
ても、別の経路によってエンジンの動力を減少させるこ
とは可能である。一方では、エンジン制御ユニット15は
噴射及び／又は点火の切断を要求し、他方では、バタフ
ライ５を閉じるようにしてもよい。これは２つの手段に
よって行える。即ち、エンジン制御ユニット15またはバ
タフライの制御ユニットからの要求によって電気的に行
うか、又は、アクチュエータ７のパワー制御段階９の不
活性化をした後、リターンスプリングによって機械的に
行うこともできる。
シリアルライン40の故障が検出されたとき、及び運転
手がエンジンのパワーを制御できない事故が起ったこと
を制御ユニット15が検出したときは、エンジン制御ユニ
ット15は、エンジンのパワーを減少させるために、噴射
及び／又は点火の修正或いは切断を要求するようにして
もよい。
アクチュエータ７の動力供給は、ブレーキペダル31が
作動したときは、バタフライの制御ユニット３によっ
て、多分ある時間遅れの後で、切断するようにできる。
このように、本システムの構成は、その３つの回路、
即ち、空気供給回路、燃料供給回路及び点火回路によっ
てエンジンの全体的管理が可能であり、また、必要によ
ってこれら３つの回路を非常に迅速にかつ同時に動作さ
せることのできるエンジン制御ユニット15のみによって
エンジンの全体的管理が可能であることは注目される。
従って、動力付バタフライ本体２にバタフライの電気制
御ユニット３を連結されている合体ユニット１はエンジ
ン制御ユニット15に関して、動力付バタフライ本体２が
知的アクチュエータとして作動するユニットのようなも
のであり、バタフライの制御ユニット３はエンジン制御
ユニット15とマスタースレーブの関係にある。
以上に述べてきたように、本システムは、構成要素と
結合した安全性の特徴と上で説明したような本システム
の構成を接続した安全性の特徴及び本システムとの冗長
性により、高度の信頼性を示し、事故の場合のきわめて
高い安全性を保障している。
特に、各制御ユニット３及び15は、シリアルライン40
に外乱がある場合又は切断がある場合及び／又は他方の
制御ユニットが故障している場合でも、十分な自己診断
のために供給される情報を受ける。
更に、本システムはバタフライ５の位置をモニタする
ための２つの分離した手段を提供している。第１の手段
はバタフライのスピンドルに設けたポテンショメータの
ようなセンサであり、そこからの信号はバタフライの制
御ユニット３によって直接に読取られ、ライン40を介し
て、エンジン制御ユニット15に送られる。
第２の手段は、バタフライの再構築された角度につい
ての信号であり、この信号は、エンジン制御ユニット15
によって、特に、エンジンの速度と流入空気圧又は空気
流量に基づいて計算される。バタフライの位置を検出す
るためのセンサ８が故障の場合は、バタフライの制御ユ
ニット３はバタフライの再構築された角度の信号を使用
してもよい。制御ユニット３は、その信号をライン40を
介して、エンジン制御ユニット15から受信し、バタフラ
イの検出された位置の信号の代りに用いるように指定さ
れている自動制御パラメータと結合させて、バタフライ
の角度の自動制御を提供する。即ち、エンジン制御ユニ
ット15から渡たされた規準を実質的に考慮してバタフラ
イの角度を決める。これは多分効率は損なわれるが、し
かしバタフライ５の許容できる駆動に対しては十分な効
率である。
本システムは、また運転手の要求をモニタする２つの
独立の手段を提供している。第１の手段はセンサ28即
ち、加速ペダル27の角度をリコピーするポテンショメー
タであり、そこからの信号はエンジン制御ユニット15に
よって直接読取られる。
第２の手段は「フットオフ」コンタクタ29即ち、加速
ペダル27の作動に敏感な第２のポテンショメータであ
り、バタフライの制御ユニット３はそこからの信号を直
接に読み取りライン40を介して、エンジン制御ユニット
15に再伝送する。その結果、加速ペダルの角度を検出す
るためのセンサ28が故障の場合には、エンジン制御ユニ
ット15は、バタフライの制御ユニット３とコンタクタ29
によって未だ加速ペダル27の作動についての利用できる
情報をもっている。
更に、この冗長性と安全性の特徴は、使用されるエン
ジンの操作パラメータを検出するセンサを重複させる必
要なしに得られることは注目される。起っていること
は、２つの制御ユニット３及び15の各々を操作に必要な
信号で、このユニットには直接接続されていないセンサ
から発生する信号が、他の制御ユニットとシリアルライ
ンを通って、このユニットに到達するということであ
る。２つの制御ユニット３と15の各々は、外部システム
又は関連システムからの情報を他方のユニットに送るた
めのインタフェース、又は逆の意味で、この他の制御ユ
ニットから発する情報を外部システム又は関連システム
に送るためのインタフェースとして用いることもできる
点は注目される。
加速ペダル／バタフライのプログラム可能な変換法則
の他に、本発明によるシステムの主要な特長は、２つの
マイクロコントローラに機能を分散させていることによ
り、非常に多くの達成可能な機能を利用できることであ
る。その機能のいくつかは新規なものであり、それはエ
ンジンの制御に作用するか、乗物の制御に作用するかに
よって２つのカテゴリに分類できる。
第１のカテゴリにおいては、エンジンのパワーを計測
し、特に汚染物の放出という意味で、また燃料消費とい
う意味でエンジンの操作を最適にするという目的を達成
するために、スタート、特に冷温始動のためにバタフラ
イを予備配置すること、例えば、バタフライの角運動の
減衰並びに水温の関数として低いアイドリングスピード
を設定すること、遷移状態下にある空気／燃料混合のリ
ッチを求めること及びエンジン速度を制限することを加
速ペダル／バタフライのプログラム可能な伝達法則に組
込ることができる。
第２のカテゴリに属する機能は、その機能によって、
バタフライの角度の制御が乗心地、運転の喜び及び／又
は安全性を改良するための乗物に関する結果を生じさせ
るような機能である。この機能は、乗物の速度を設定及
び／又は制限する機能、ホイールスピンを起こさないよ
うにバタフライを制御する機能、及び／又はアンチロッ
クの機能、急動を減少させる機能、電子ギヤボックス、
反衝突システム、案内システム及び／又は例えばコーナ
リングのときのアクティブ・サスペンションシステムの
ような乗物の高さを制御するシステムと相互作用する機
能である。
本発明によるエンジン制御ユニットを生産するため
に、最新のエンジン制御ユニットは基本的には維持され
るかも知れない。本発明によるシステムにおいては、シ
リアルライン40をエンジン制御ユニット15に接続するた
めに、従来のエンジン制御ユニットの補助空気供給回路
のアクチュエータを操作するためのコネクタターミナル
が使用されている。従来のユニットの補助空気回路を制
御する制御電子回路と比較すると、本発明の制御電子回
路はバタフライの動的範囲の全範囲に拡張されている。
（例えば、１時間当りの空気供給量は０〜400kgであ
る。） １枚の図を引用してこれまでに述べてきた本システム
はマルチポイント型（分岐型）の噴射装置に特に適して
いる。マルチポイント型の噴射装置とは、エンジンの各
シリンダに少なくとも１つの噴射器を含み、噴射パイプ
の下流端で、エンジンのシリンダヘッドのすぐ近くのバ
タフライ本体の下流に噴射を行うものである。もし、噴
射装置がシングルポイント型の噴射器に適している場合
は、単１又は２つの並んだ噴射器は、バタフライ本体４
に直接合体させて取付け、バタフライ５の上流に直接燃
料を噴射する。また、噴射器に供給するための圧力制御
器もこの本体４に組込まれる。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３７４ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３７４Ｃ (72)発明者 ワレラン，フィリップ フランス国 78500 サルトルヴィル リュ ドゥ ブリュッセル 15 (56)参考文献 特開 平２−179296（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F02D 41/20 F02D 41/04

Claims (23)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】燃料噴射システムを備えた火花点火内燃焼
    関のための動力付バタフライ本体を有するエンジン制御
    システムであって、 少なくとも１つのバタフライ（５）と、少なくとも１つ
    のバタフライアクチュエータ（７）と及び少なくとも１
    つのバタフライの角度を検出するセンサ（８）を具備す
    る動力付バタフライ本体（２）を有し、前記バタフライ
    （５）は前記本体（４）のダクトの中のスピンドル
    （６）に設けられ、回転可能であり、前記バタフライア
    クチュエータ（７）は前記バタフライ（５）のスピンド
    ルの回転を惹起し、バタフライ本体（４）に組み入れら
    れており、前記センサ（５）もまたバタフライ本体
    （４）に組み入れられており、 少なくとも１つの前記アクチュエータ（７）を操作する
    動力回路（９）と少なくとも１つのバタフライの角度を
    自動制御する回路（10）とを具備する第１の電子計算制
    御回路（３）を有し、前記バタフライ制御回路（３）は
    前記バタフライに直接接続されており、前記回路（10）
    はバタフライの角度を検出するセンサ（８）から受けた
    信号をバタフライの角度に関する少なくとも１つの規準
    信号と比較し、その比較の結果の誤差信号に基づいて、
    バタフライの角度を制御するための命令を作り出し、そ
    の命令を動力回路（９）に伝送するものであり、前記セ
    ンサ（８）はバタフライ制御回路と直接に接続されてお
    り、 また、エンジンを制御するための第２の電子計算制御ユ
    ニット（15）を有し、このエンジン制御ユニット（15）
    はエンジンの操作パラメータを検出するセンサ（17）に
    接続されており、そのセンサ（17）から少なくとも、エ
    ンジンの回転速度（18）と、エンジンのシャフトの位置
    と、取入口マニホールドの空気圧及び／又は空気流量
    （19）に関する情報を受取り、噴射と点火を要求するた
    めの命令を作り出し、その命令をエンジンの操作を制御
    する燃料噴射及び点火回路のアクチュエータ（22）に伝
    送し、情報を通信ライン（40）によって接続されている
    バタフライ制御ユニット（３）に伝送するエンジン制御
    ユニット（15）とからなる前記制御システムにおいて、 前記エンジン制御ユニット（15）はバタフライ（５）の
    位置の前記規準信号を、エンジン制御ユニット（15）に
    直接接続されている少なくとも１つの対応するセンサ
    （28）によって供給される加速ペダル（27）の位置につ
    いての少なくとも１つの信号に基づいて作り出し、前記
    規準信号を通信ライン（40）によってバタフライ制御ユ
    ニット（３）に伝送し、バタフライ制御ユニット（３）
    は単１装置を構成するためにバタフライ本体（４）に組
    込まれており、バタフライ（５）の角度に関する前記信
    号は通信ライン（40）によってバタフライ制御ユニット
    （３）からエンジン制御ユニット（15）に伝送されるこ
    とを特徴とする前記エンジン制御システム。
  2. 【請求項２】前記動力付バタフライ（２）のアクチュエ
    ータ（７）は、例えばトルクモータのような電気式アク
    チュエータであって、２極制御を有するが、電力が供給
    されないときはトルクを保持しないものであることを特
    徴とする請求範囲１に記載のエンジン制御システム。
  3. 【請求項３】前記動力付バタフライ本体（２）のアクチ
    ュエータ（７）はバタフライ（５）のスピンドル（６）
    に直接取付けられており、そのスピンドル（６）がバタ
    フライ（５）とアクチュエータ（７）に共通であること
    を特徴とする請求範囲１または２のいずれか１に記載の
    エンジン制御システム。
  4. 【請求項４】前記動力付バタフライ本体（２）は少なく
    とも１つのリターンスプリングを具備し、前記リターン
    スプリングは前記アクチュエータ（７）が動力を供給し
    ないときはバタフライ（５）を閉じる方向に動かし、僅
    かに開いているが、乗物が低速度で動くことができる程
    度の低いアイドルでエンジンを操作する位置にまで閉じ
    ることを特徴とする請求範囲１〜３のいずれか１に記載
    の前記エンジン制御システム。
  5. 【請求項５】エンジンが、エンジン制御ユニット（15）
    またはバタフライ制御ユニットからの命令に従って作動
    しているが、アクチュエータ（７）の作動がない場合、
    或いは通信ライン（40）の故障などの理由からバタフラ
    イ（５）がリターンスプリングによって定められている
    低いアイドルの位置又はその近傍の位置に戻る場合に
    は、点火時期及び／又は噴射期間を訂正して、エンジン
    の速度を制限することを特徴とする請求の範囲４に記載
    のエンジン制御システム。
  6. 【請求項６】前記バタフライ制御ユニット（３）は直接
    に少なくとも１つのブレーキセンサ（32）に接続されて
    おり、ブレーキペダル（31）が作動されたときに、バタ
    フライ制御ユニット（３）は切離され、或る時間遅れの
    後に、ブレーキセンサ（32）からの信号がバタフライ制
    御ユニット（３）からエンジン制御ユニット（15）に通
    信ライン（40）を介して伝送されることを特徴とする請
    求範囲１〜５のいずれか１に記載のエンジン制御システ
    ム。
  7. 【請求項７】前記バタフライ制御ユニット（３）は直接
    に、少なくとも１つの加速ペダル（27）の作動を検出す
    るセンサ（29）に接続されており、前記センサ（29）は
    例えばペダルの作動を検出するためのコンタクタまたは
    ペダルの位置を検出する第２のセンサからなり、加速ペ
    ダル（27）からの信号はエンジン制御ユニット（15）及
    びバタフライ制御ユニット（３）に対して分離され、加
    速ペダルの作動を検出するセンサ（29）からの信号がバ
    タフライ制御ユニット（３）からエンジン制御ユニット
    （15）に通信ライン（40）を介して伝送されることを特
    徴とする請求範囲１〜６のいずれか１に記載のエンジン
    制御システム。
  8. 【請求項８】前記エンジン制御ユニット（15）は、主と
    して取入口マニホールドの空気圧又は／及び空気流量を
    検出するセンサ及びエンジン速度を検出するセンサから
    受取る情報に基づいて、バタフライの再構築された角度
    の信号を作り出し、前記再構築される角度はエンジン制
    御ユニット（15）において履行される少なくとも１つの
    統一した制御手順で、前記規準信号及び／又はバタフラ
    イ（５）の角度を検出するセンサからの信号で通信ライ
    ン（40）を介してバタフライ制御ユニット（３）から受
    信した信号と比較し、前記再構築した位置信号は通信ラ
    イン（40）を介してバタフライ制御ユニット（３）に伝
    送されることを特徴とする請求範囲１〜７のいずれか１
    に記載のエンジン制御システム。
  9. 【請求項９】前記バタフライ制御ユニット（３）は少な
    くとも１つの一貫した制御手順で、バタフライの規準信
    号とバタフライ制御ユニット（３）が通信ライン（40）
    を介してエンジン制御ユニット（15）から受信したバタ
    フライの再構築された角度の信号と対応するセンサ
    （８）から直接に受信した信号との中から少なくとも２
    つの信号をお互いに比較することを特徴とする請求範囲
    ８に記載のエンジン制御システム。
  10. 【請求項１０】前記エンジン制御ユニット（15）は、少
    なくとも部分的に、例えばエンジン速度（18）等の少な
    くとも１つの別の信号を考慮して作り出したもので、プ
    ログラムされた法則に合致する規準を加速ペダルの位置
    を検出するセンサ（28）から受信した信号に基づいて作
    り出した規準の代りに使用して、低いアイドル速度、又
    は乗物の速度を設定或いは乗物の速度を設定又は制限す
    るもので、前記別の信号は、例えば、エンジンの冷却水
    の温度のようなエンジンの運転パラメータを検出する少
    なくとも１つの付加的センサからの信号、及び／又は、
    例えばホイールスピンを防止するための装置（44）、車
    輪をロックから防止するための装置（45）、自動ギヤボ
    ックスを制御するための装置（46）、乗物の高度を制御
    するための装置のような乗物の少なくとも１つの他の計
    算制御装置からの信号、又は、噴射された燃料の量、エ
    ンジンに吸入された空気量又は加速ペダルの運動の順行
    性質及び／又は遷移状態のエンジントルクの変化のよう
    な噴射及び点火回路の操作パラメータに基づいてエンジ
    ン制御ユニット（15）により作り出された少なくとも１
    つの信号からの信号であることを特徴とする請求範囲１
    〜９のいずれか１に記載のエンジン制御システム。
  11. 【請求項１１】例えば、設定（36）の開始／停止の信号
    速度規準（35）を選択する信号のような速度の設定を要
    求する信号、ブレーキ信号（33）及び／又は運転手又は
    他のソース（38）から来るクラッチ信号（37）でエンジ
    ン制御ユニット（15）によって考慮されている信号が、
    通信ライン（40）によって、バタフライ制御ユニット
    （３）からエンジン制御ユニットに伝送され、前記バタ
    フライ制御ユニットは前記信号を少なくとも１つのクラ
    ッチコンタクタ、ブレーキコンタクタ、開始／停止及び
    ／又は速度規準を選択するコンタクタの手段によって得
    ることを特徴とする請求範囲１〜10のいずれか１に記載
    のエンジン制御システム。
  12. 【請求項１２】前記通信ライン（40）はパラレル又はシ
    リアルで、一方向又は２方向で、１本の導線ライン又は
    ツインの導線ライン又は１本又は２本の導線をもつ２方
    向ラインでその中を情報が明確なシーケンス及びいわゆ
    る「VAN」又は「CAN」プロトコールのようなプロトコー
    ルに従って双方向に流れるものであることを特徴とする
    請求範囲１〜11のいずれか１に記載のエンジン制御シス
    テム。
  13. 【請求項１３】前記通信ライン（40）は２方向シリアル
    ラインであり、少なくとも２本の電気及び／又は光導線
    （41,42）からなり、その各々はエンジン制御ユニット
    （15）とバタフライ制御ユニット（３）の間に一方向の
    通信を提供するものであり、前記シリアルライン（40）
    は２つの制御ユニット（3,15）の間にクロック信号を伝
    送する少なくとも１つの付加的な導体（43）を具備して
    いることを特徴とする請求範囲12に記載のエンジン制御
    システム。
  14. 【請求項１４】前記２つの制御ユニット（３、15）の各
    々は、自己診断手続及び相互診断手続を行うものであ
    り、その診断手続は各ユニット内において、そのユニッ
    トの入出力に関する診断、計算の診断、そのユニットが
    他のユニットから通信ライン（40）を介して受信する情
    報の診断、各制御ユニット内で前記ラインを管理する回
    路及び通信プロトコルによって行なわれるテストによっ
    て検討される正しい操作の診断を行ことを特徴とする請
    求範囲１〜13のいずれか１に記載のエンジン制御ユニッ
    ト。
  15. 【請求項１５】前記２つの制御ユニット（３、15）の各
    々は、通信ライン（40）及び／又は他方の制御ユニット
    に故障がある場合にも、前記の診断を提供するために十
    分な信号を直接に受信していることを特徴とする請求範
    囲14に記載のエンジン制御システム。
  16. 【請求項１６】故障が生じた場合に、前記バタフライ制
    御ユニット（３）は電気制御の手段により、或いはアク
    チュエータ（７）を抑制することによってバタフライ
    （５）の閉鎖を直接に要求し、通信ラインが未だ使用で
    きるときは、エンジン制御ユニット（15）に噴射及び／
    又は点火を修正し、遮断することを請求することを特徴
    とする請求範囲14又は15のいずれか１に記載のエンジン
    制御システム。
  17. 【請求項１７】故障が生じた場合に、エンジン制御ユニ
    ット（15）は噴射及び／又は点火の修正及び／又は遮断
    を直接に要求し、及び／又は通信ライン（40）が未だ使
    用できる場合はバタフライ制御ユニット（３）に電気制
    御またはアクチュエータ（７）を抑制することによって
    再度バタフライ（５）を閉じることを請求することを特
    徴とする請求範囲14〜16のいずれか１に記載のエンジン
    制御システム。
  18. 【請求項１８】前記２つの制御ユニット（３、15）の各
    々は、少なくとも１つのマイクロコントローラを具備し
    ていることを特徴とする請求範囲１〜17のいずれか１に
    記載のエンジン制御ユニット。
  19. 【請求項１９】バタフライ（５）の角度を検出するセン
    サ（８）が故障の場合に、バタフライ制御ユニット
    （３）はバタフライ（５）の再構築された角度の信号を
    使用し、この信号はエンジン制御ユニット（15）によっ
    て送信され、エンジン制御ユニット（15）によって供給
    される規準を実質的に考慮してバタフライ（５）を位置
    決めするために指定されている自動制御パラメータと結
    合していることを特徴とする請求範囲９〜18のいずれか
    １に記載のエンジン制御ユニット。
  20. 【請求項２０】故障が診断された場合に、バタフライが
    開かれる範囲がエンジン制御ユニット（15）又はバタフ
    ライ制御ユニット（３）によって制限されることを特徴
    とする請求範囲１〜19のいずれか１に記載のエンジン制
    御システム。
  21. 【請求項２１】前記バタフライ電気制御ユニット（３）
    はバタフライ（５）の角度の自動制御とアクチュエータ
    の動力操作を少なくとも備えたマイクロコントローラを
    少なくとも１つ具備しておりバタフライ本体（４）と一
    体になっていることを特徴とする１〜20のいずれか１に
    記載のエンジン制御システム。
  22. 【請求項２２】取り込み空気流量を測定する装置が動力
    付バタフライ本体（２）に組込まれており、通信ライン
    （40）はバタフライ制御ユニット（３）からエンジン制
    御ユニット（15）に、空気流量に相当する信号、特に、
    エンジン制御ユニット（15）によって再構築したバタフ
    ライの角度の信号を作り出すためにエンジン（18）の速
    度の信号を考慮した信号を送信可能であることを特徴と
    する請求項１〜22のいずれか１に記載のエンジン制御シ
    ステム。
  23. 【請求項２３】いわゆるシングルポイント型の噴射シス
    テムを備えたエンジンに対し、少なくとも１つの噴射器
    と圧力制御器を備えた燃料供給回路が動力付バタフライ
    本体（２）に組込まれており、前記燃料供給回路は各噴
    射器の制御をデジタル信号として、エンジン制御ユニッ
    ト（15）からバタフライ制御ユニットに通信ライン（4
    0）を介して伝送することを特徴とする請求範囲１〜22
    のいずれか１に記載のエンジン制御システム。
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