JP3073213B2 - 電子スロットルのフェイルセーフ装置 - Google Patents

電子スロットルのフェイルセーフ装置

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JP3073213B2 JP02031382A JP3138290A JP3073213B2 JP 3073213 B2 JP3073213 B2 JP 3073213B2 JP 02031382 A JP02031382 A JP 02031382A JP 3138290 A JP3138290 A JP 3138290A JP 3073213 B2 JP3073213 B2 JP 3073213B2
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、スロットルバルブの開度制御を電動アクチ
ュエータにより間接的に行なうようにした電子スロット
ル制御方式の自動車用エンジンシステムに係り、特にそ
のフェイルセーフ方式に関する。
〔従来の技術〕
電子スロットル制御方式の自動車用エンジンシステム
では、スロットルバルブがアクセルペダルに直接機械的
に連結されていないから、例えばスロットル開度センサ
の故障・断線などの異常発生により、スロットルバルブ
がドライバ(運転者)の意志に反して勝手に開き、自動
車が急発進したり、暴走したりするのを防止するため、
制御系での異常発生に対する何らかのフェイルセーフ機
能を必要とする。
そこで、従来は、特開昭63−198736号公報に記載のよ
うに、制御系のマイクロコンピュータが異常を監視し、
異常検出時にはスロットルバルブ駆動用のアクチュエー
タとスロットルバルブ間にある歯車の噛み合いを解除し
たり、特開昭63−201340号公報に記載のように、クラッ
チによりアクチュエータからスロットルバルブを切り離
すようにしていた。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、上記従来技術は、異常検出とフエイルセーフ
動作をマイコンのロジツクで行なつていて、その結果、
モータとスロツトル弁の間でギヤの噛合いを解除したり
クラツチを切離す動作を行なうので、以下に列挙するよ
うな場合、すなわち、 a)異常状態が起つてもマイコンで判定できなかつた場
合。
b)設計段階で想定しなかつた異常が起つた場合。
c)マイコンが電波障害等の影響で暴走した場合。
d)マイコンが正常でも、電波障害の影響で、オペアン
プ、コンパレータ等の弱電部品が出力異常となつた場
合。
などの場合について配慮がされておらず、スロツトル弁
が勝手に開いてエンジン出力が制御不能になり、運転者
の意志に反して車両が急発進・急加速して、最悪の場
合、事故に至るという問題があつた。
本発明の目的は、マイコンによる異常判定によりスロ
ツトル弁を全閉に戻すだけでなく、どのような異常発生
に際しても、常に確実に運転者の意志によりスロツトル
弁を全閉に戻すことができる多重系の安全装置を提供す
るものである。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的は、スロットルバルブの開放駆動を電動アク
チュエータで行ない、閉成駆動をリターン・スプリング
の復帰力で行なうようにした電子スロットル制御方式の
自動車用エンジンシステムにおいて、上記電動アクチュ
エータの駆動電力供給用線路に直列に接続した第1と第
2の電気接点機構を設け、上記第1の電気接点機構の接
点をマイクロコンピュータによる異常判定動作時に開放
動作させ、上記第2の電気接点機構の接点を自動車のブ
レーキ操作に応じて開放動作させるようにして達成され
る。
そして、この結果、本発明によれば、アクセルを踏ん
でないのにエンジンの回転速度が上昇してしまうという
異常を運転者が感知したとき、運転者によるスロットル
弁の全閉要求を受け付ける「インターフェース手段」
と、これにより発動される「スロットル弁を全閉にする
手段」とが与えられることになる。
ここで、上記「インターフエース手段」としては、運
転者が操作できるスイツチで、しかも、車両が勝手に急
発進・急加速したとき、ほとんど運転者が条件反射的に
操作することができるように、ブレーキペダルによるス
イッチを用いる。
又、上記「スロツトル弁を全閉にする手段」は、上記
「インターフエース手段」で受付けたスロツトル弁全閉
要求を確実に実現する必要がある。このため電波障害で
動作不安定になる虞れのあるマイコンや弱電部品を一切
介在させず、電波障害を受けない単純な素子としてリレ
ーの接点やスイッチの接点を用いてスロツトル駆動用モ
ータの電流をしや断するものである。
〔作用〕
電子スロツトルに異常があつてもマイコンで異常を検
出できなかつたり、電波障害によるマイコン暴走や弱電
部品の出力不安定が起こつた場合、スロツトル弁が運転
者の意志に反して全開になつたり、全開〜全閉間を不規
則に動く異常が発生する。このとき車両が急発進・急加
速しても、ブレーキペダルなら、運転者が異常に気付い
たとき条件反射的に操作できる。そして、ブレーキペダ
ルを踏めば、上記した「インターフエース手段」によ
り、それが受付られ、上記した「スロツトル弁を全閉に
する手段」による確実な動作が得られるので、車両が暴
走して事故を起こす虞れを無くすことができる。
〔実施例〕
以下、本発明による電子スロツトルのフェイルセーフ
装置について、図示の実施例により詳細に説明する。
第1図は本発明の一実施例で、図において、ドライバ
(運転者)がアクセルペダル6を操作すると、アクセル
センサ7がアクセル角θaccを検出し、電圧値として制
御装置9内のマイコン10に入力するようになつている。
一方、スロツトル弁16はモータ14によつて駆動され、
その開度角θthはスロツトルセンサ16によつて検出さ
れ、これもマイコン10に入力される。
これにより、マイコン10では、アクセルペダル6の動
きに対応したスロツトル弁16の目標開度角θrを計算
し、実際のスロツトル角度θthを目標角度θrに追従さ
せるようフイードバツク制御を行なう。
従って、実際にフイードバツク制御を行なうために
は、操作量としてモータ14に流す電流を制御することに
なり、このためマイコン10から駆動回路12を介して4個
のFET13で構成したHブリツジ回路を制御し、モータ14
に電流を流す。
ここでモータ14に供給される電流の源となるのは電流
用のバツテリ8である。そこで、FET13で構成したHブ
リツジ回路とバツテリ8の間にリレー1とリレー2の接
点をそれぞれ直列に挿入する。
リレー1は励磁コイルに通電すると接点がOFFする常
閉接点タイプで、リレー2は励磁コイルに通電すると接
点がONする常開接点タイプである。
まずリレー1の動作説明に先立って、リレー2の動作
について説明すると、通常、リレー2は制御装置9内の
トランジスタ11により通電されており、従って、その接
点は閉じられており、通電可能となつている。
しかして、マイコン10がアクセルセンサ7の故障等に
よる異常を検出すると、マイコン10はトランジスタ11を
OFFし、これによりリレー2の励磁を止め、その接点を
開いてモータへの通電を不可能にする。
従って、このときには、モータ14がスロツトル弁16を
駆動するトルクはなくなり、スロツトル弁16は、その直
前でのモータ14による開度がどのようになっていても、
戻しバネのトルク7により全閉位置に戻され、フェイル
セーフ機能が与えられる。
ところで、以上説明したリレー2の動作は、従来技術
と同じで、マイコン10が異常を検出して結果的にスロツ
トル弁を全閉位置に戻す手法であり、マイコン10が異常
を検出できなかつたり、電波障害が起きた場合などは、
安全にスロツトル弁16を閉じる動作を行なうことはでき
ず、確実なフェイルセーフ機能は得られなかった。
次に、本発明の特徴とするリレー1とその動作につい
て説明する。
リレー1の接点側はリレー2の接点側と直列に配さ
れ、励磁側はブレーキランプ5と並列に接続されてい
る。
従って、ドライバがブレーキペダル3を所定開度以上
踏むと、ブレーキランプSW(スイッチ)4がONし、ブレ
ーキランプ5が発光すると同時にリレー1の励磁側に通
電されるので、その節点が開放され、このため、とにか
く4個のFET13からなるHブリツジ回路は電源側、つま
りバツテリ8からしゃ断されてしまう。
そこで、たとえマイコンが異常を検出できなかつた
り、電波障害などにより異常処理が行なえなかった場合
でも、とにかくドライバがブレーキペダル3を踏みさえ
すれば、必ず電源はしゃ断され、モータ14への通電は不
可能になり、戻しバネによりスロツトル弁16は全閉とな
るので、車両の暴走は抑えられる。
従って、この実施例によれば、たとえマイコンによる
フェイルセーフ機能が何らかの理由により発動しなかっ
た場合でも、ドライバが異常を感じさえすれば、それに
よりほとんど反射的にブレーキペダル3が踏み込まれ、
この結果、スロットル弁16が全閉開度に戻されるので、
常に確実に事故を防止することができる。
なお、この実施例では、通常走行時においてドライバ
がブレーキペダル3を踏むたびにリレー1はしや断され
スロツトル弁16は全閉になるが、通常、ブレーキペダル
を踏んでいる時はアクセルペダルに足をのせていないの
で(たとえ足を乗せていても、アクセルペダルは踏み込
まれていない筈なので)、スロットル弁16が全閉になる
ことによる不具合はない。
次に第1図に示したスロツトル・アクチユエータの詳
細図を第2図に示す。
スロツトル弁16は、戻しバネ21によつて常に全閉状態
に戻るような力が与えられているので、モータ14に電流
が供給されていないとき、或いは電流がしゃ断されたと
きには戻しバネ21によつて全閉状態となる。そしてモー
タ14に電流が供給されるとモータ14にトルクが発生し、
減速ギヤ22によりスロツトル弁16のシヤフトが回動さ
れ、戻しバネ21のトルクとつり合つた開度位置で止ま
る。
このスロツトル弁16の開角度はスロツトルセンサ15で
検出され、それがマイコン10に入力されることによりス
ロツトル弁開度がフイードバック制御されるようになつ
ている。
次に、本発明の他の実施例について、第3図により説
明する。
この実施例は、ブレーキランプSW4とリレー1を一体
化したもので、まず、第3図(a)は、第1図の実施例
において、ブレーキランプSW4とリレー1を抜き出して
示したもので、このときにはスイッチユニットAとリレ
ーユニットBの2個のユニットになる。
つぎに、第3図(b)は、ブレーキランプSW4とリレ
ー1を一体化してユニットCとした本発明の一実施例を
示したものである。
これらの図から明らかなように、第3図(a)の場合
には端子数が8になるのに対して、同図(b)の場合に
は端子数が4になり、さらにワイヤハーネス31,32が省
ける。
このように、第3図(b)に示す実施例によれば、端
子数が減つたことにより、電気的接触点が減つて信頼性
向上になる。又、ワイヤハーネスが減つたことと部品点
数が減つたことにより、取付性と経済性が向上した。
次に、本発明のさらに別の実施例について、第4図に
より説明する。
この実施例は、第4図から明らかなように、ブレーキ
ペダル3に設けられている本来のブレーキSW4に、さら
に別の常開接点からなるスイッチ41を付加したもので、
この付加されたスイッチ41を第1図の実施例におけるリ
レー1の接点に置き換えたものである。
この第4図において、同図(a)はブレーキペダル3
が踏込まれていないときを表わし、同図(b)はブレー
キペダル3が所定量踏込まれた状態を表わしている。
まず、第4図(a)の状態ではブレーキペダル3が踏
込まれていないので、ブレーキランプSW4はOFFとなり、
他方、スイツチ41はONとなつてモータ14には通電可能に
なっている。
次に、第4図(b)の状態はブレーキペダル3が所定
量踏込まれているのでブレーキランプSW4はONとなり、
スイツチ41は反対にOFFとなつてモータ14は通電不可能
にされ、フェイルセーフ状態にされる。
従って、この実施例によっても、リレーを用いた場合
と同様の効果を得ることができる。
〔発明の効果〕
本発明によれば、ブレーキペダルが踏まれることによ
り、リレー又はスイツチによつてスロツトル弁の開度を
確実に全閉にできるので、通常走行時に支障をきたすこ
となく、異常発生時には電波障害の影響を受けることな
く、常に確実に車両の暴走を防止することができる。
また、複数のリレーを直列に結合し、ハード的にも、
マイコンのロジツクを介してソフト的にもスロツトル弁
を全閉にする事が可能で、多重系のフエールセーフを構
成でき安全性を向上できる。
さらに、本発明のキー要素であるブレーキランプSWと
リレーを一体化した事により、端子数すなわち電気的接
触点が減り、信頼性が向上され、加えてハーネス数、部
品数が減つたことにより取付性と経済性が向上した。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による電子スロットルのフェイルセーフ
装置の一実施例を示す構成図、第2図はスロツトル弁ア
クチユエータの詳細を示す断面図、第3図は本発明の他
の一実施例を示す説明図、第4図はさらに本発明の別の
一実施例を示す説明図である。 1……リレー、4……ブレーキランプSW、14……モー
タ、16……スロツトル弁。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−43249(JP,A) 特開 昭55−98627(JP,A) 特開 昭63−198736(JP,A) 特開 昭61−237842(JP,A) 特開 昭63−201340(JP,A) 特開 平1−167439(JP,A) 特開 昭61−287830(JP,A) 特開 平2−88330(JP,A) 特開 昭57−159942(JP,A) 特開 昭58−15730(JP,A) 特開 昭63−145135(JP,A) 特開 平2−45228(JP,A) 実開 平1−116738(JP,U) 実開 平1−63546(JP,U) 実開 平1−104827(JP,U) 実開 平1−73420(JP,U) 実開 平1−72421(JP,U) 実開 平1−104828(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 9/02 - 45/00

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】スロットルバルブの開放駆動を電動アクチ
    ュエータで行ない、閉成駆動をリターン・スプリングの
    復帰力で行なうようにした電子スロットル制御方式の自
    動車用エンジンシステムにおいて、 上記電動アクチュエータの駆動電力供給用線路に直列に
    接続した第1と第2の電気接点機構を設け、 上記第1の電気接点機構の接点をマイクロコンピュータ
    による異常判定動作時に開放動作させ、 上記第2の電気接点機構の接点を自動車のブレーキ操作
    に応じて開放動作させるように 構成したことを特徴とする電子スロットルのフェイルセ
    ーフ装置。
  2. 【請求項2】請求項1の発明において、 上記第2の電気接点機構が常閉接点型電磁リレーの接点
    機構であり、 該電磁リレーの電磁コイルが自動車のブレーキランプ点
    灯用スイッチと電源間に直列に接続されていることを特
    徴とする電子スロットルのフェイルセーフ装置。
  3. 【請求項3】請求項2の発明において、 上記電磁リレーが上記ブレーキランプ点灯用スイッチと
    一体化されていることを特徴とする電子スロットルのフ
    ェイルセーフ装置。
  4. 【請求項4】請求項1の発明において、 上記第2の電気接点機構が自動車のブレーキペダルの踏
    込み操作量が所定量を越えたときに開放動作する常閉接
    点機構で構成されていることを特徴とする電子スロット
    ルのフェイルセーフ装置。
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