JP3883840B2

JP3883840B2 - 車両用電子制御装置

Info

Publication number: JP3883840B2
Application number: JP2001334365A
Authority: JP
Inventors: 慎也鈴木; 裕也中川; 究宮崎
Original assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 2001-10-31
Filing date: 2001-10-31
Publication date: 2007-02-21
Anticipated expiration: 2021-10-31
Also published as: JP2003138973A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、エンジン制御並びに電子スロットル制御を１つのＣＰＵで実施する１ＣＰＵ構成の車両用電子制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
車載エンジンの制御を司る車両用電子制御装置（エンジンＥＣＵ）として、噴射制御及び点火制御を実施するメインＣＰＵと、電子スロットル制御を実施するサブＣＰＵとを有するものがあり、メインＣＰＵは、サブＣＰＵでの電子スロットル制御の状態を監視する。そして、電子スロットル制御の異常時には、メインＣＰＵが所定のフェイルセーフ処理を実施する。フェイルセーフ処理として具体的には、車両の退避走行（リンプホーム）を実現すべく、一部の気筒の燃料噴射を休止させる減筒制御や点火時期を遅らせる点火遅角制御等を実施する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで近年では、ＣＰＵの高機能・大容量化により、従来２つのＣＰＵを使用して実現してきたエンジン制御（噴射・点火制御）と電子スロットル制御とを１つのＣＰＵで構成し、エンジンＥＣＵのコストダウンを図ることが考えられる。このような１ＣＰＵ構成のエンジンＥＣＵでは、噴射・点火制御と電子スロットル制御とが１つのＣＰＵで行われるため、電子スロットル制御の異常時においてそれに伴うフェイルセーフ処理が果たして正常に実施されているかどうかが判断できない。つまり、ＣＰＵ自身に異常が発生しており、フェイルセーフ処理が誤って実施されていてもそれに対処できないという問題が生じる。
【０００４】
本発明は、上記問題に着目してなされたものであって、その目的とするところは、エンジン制御並びに電子スロットル制御を１つのＣＰＵで実施する１ＣＰＵ構成の車両用電子制御装置において、フェイルセーフ処理を適正に監視することができる車両用電子制御装置を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、制御ＣＰＵは、車両におけるエンジン制御並びに電子スロットル制御を実施することに加え、異常発生後にエンジントルクを制御するためのフェイルセーフ処理を実施する。具体的には、フェイルセーフ処理としてエンジンの減筒制御や点火遅角制御等を実施する。また、監視ＣＰＵは、制御ＣＰＵに相互に通信可能に接続され、制御ＣＰＵからの受信データによりフェイルセーフ実施状態を監視する。本構成によれば、減筒制御や点火遅角制御等のフェイルセーフ処理が指示通りに正しく実施されているかどうかが監視ＣＰＵにより判断できる。その結果、エンジン制御並びに電子スロットル制御を１つのＣＰＵで実施する１ＣＰＵ構成の車両用電子制御装置において、フェイルセーフ処理を適正に監視することができる。
【０００６】
請求項２に記載したように、監視ＣＰＵは、少なくとも電子スロットル制御に関するデータを制御ＣＰＵより受信してスロットル制御動作を監視するものであると良い。この場合、監視ＣＰＵとして、電子スロットル制御の監視機能とフェイルセーフ処理の監視機能とを共に持たせることができる。
【０００７】
また、請求項３に記載したように、フェイルセーフ処理としてエンジンの一部の気筒への燃料噴射を休止する減筒制御を制御ＣＰＵが実施する場合、監視ＣＰＵは、制御ＣＰＵが出力する噴射信号により減筒制御の実施状態を監視すると良い。
【０００８】
更に、請求項４に記載したように、フェイルセーフ処理として点火時期を遅角する点火遅角制御を制御ＣＰＵが実施する場合、監視ＣＰＵは、制御ＣＰＵが出力する点火信号により点火遅角制御の実施状態を監視すると良い。
【０００９】
請求項５に記載の発明では、監視ＣＰＵは、フェイルセーフ処理の異常を検出した時、制御ＣＰＵに連続的にリセットをかける。この場合、制御ＣＰＵが繰り返しリセットされるためにエンジンの運転が停止される。それ故、エンジン回転数が過剰に上昇する等の事態が回避できる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明を具体化した一実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、本実施の形態におけるエンジンＥＣＵの構成を示すブロック図である。図１において、エンジンＥＣＵ１０は、エンジンの噴射制御、点火制御及び電子スロットル制御を実施するための制御ＣＰＵ１１と、少なくとも電子スロットル制御に関する監視制御を実施するための監視ＣＰＵ１２と、制御ＣＰＵ１１の監視機能を有する電源ＩＣ１３とを備える。制御ＣＰＵ１１は、エンジン回転数、吸気管内圧力、スロットル開度等々のエンジン運転情報を随時入力し、これら運転情報に基づいてインジェクタ２１やイグナイタ２２をエンジン気筒毎に制御すると共にその他図示しないスロットルアクチュエータの駆動を制御する。この場合、制御ＣＰＵ１１は、エンジン気筒毎に噴射信号＃１〜＃４を出力すると共に点火信号ＩＧＴ１〜ＩＧＴ４を出力する。
【００１１】
監視ＣＰＵ１２は、制御ＣＰＵ１１に対して所定の通信手段により相互に通信可能に接続されており、制御ＣＰＵ１１からの受信データに基づいて電子スロットル制御が正しく実施されているかどうかを監視する。そして、電子スロットル制御の異常を検出すると、その旨を通信手段を介して制御ＣＰＵ１１に通知する。また、制御ＣＰＵ１１は、電子スロットル制御の異常時において減筒制御や点火遅角制御等のフェイルセーフ処理を実施し、これによりエンジントルクを調整しつつ車両の退避走行（リンプホーム）を実現する。
【００１２】
また、監視ＣＰＵ１２は、上記した電子スロットル制御の監視機能に加え、フェイルセーフ処理の監視機能を有する。すなわち、監視ＣＰＵ１２は、制御ＣＰＵ１１でのフェイルセーフ処理が正しく実施されているかどうかを監視する。この場合、制御ＣＰＵ１１は、図２（ａ）に示すように、減筒制御監視用データとしてデータ１〜データ５を監視ＣＰＵ１２に送信すると共に、遅角制御監視用データとしてデータ６〜データ１０を監視ＣＰＵ１２に送信する。これら各信号は、減筒・遅角制御が実施中かどうか、或いは如何なる状態で減筒・遅角制御が実施されているかを表すものである。
【００１３】
一方、制御ＣＰＵ１１から出力される噴射信号＃１〜＃４はＯＲ回路１４を介して監視ＣＰＵ１２に入力されると共に、同じく制御ＣＰＵ１１から出力される点火信号ＩＧＴ１〜ＩＧＴ４はＯＲ回路１５を介して監視ＣＰＵ１２に入力される。監視ＣＰＵ１２は、これら噴射信号＃１〜＃４及び点火信号ＩＧＴ１〜ＩＧＴ４と、前述した図２の監視用データ１〜１０とに基づいて減筒制御や点火遅角制御の状態を監視する。
【００１４】
また、制御ＣＰＵ１１及び監視ＣＰＵ１２には回転信号及び基準信号が入力され、各ＣＰＵ１１，１２はこれらの信号からクランク位置を確定するためのクランクカウンタを生成する。
【００１５】
更に、制御ＣＰＵ１１は、電源ＩＣ１３に対して所定周期で反転するＷＤパルスを出力する。電源ＩＣ１３は、制御ＣＰＵ１１からのＷＤパルスが所定時間以上反転しなかった場合に制御ＣＰＵ１１に対してリセット信号を出力する。
【００１６】
次に、監視ＣＰＵ１２によるフェイルセーフ処理の監視手順について説明する。図３は減筒制御の監視処理を示すフローチャート、図４は点火遅角制御の監視処理を示すフローチャートであり、これら各処理は監視ＣＰＵ１２により所定時間毎（例えば２ｍｓｅｃ毎）に実施される。以下、図３，図４を順に説明する。
【００１７】
図３において、ステップ１０１では、制御ＣＰＵ１１からの送信データ（図２（ａ）のデータ１）により今現在、減筒制御実施中であるか否かを判別し、減筒制御中であることを条件に後続のステップ１０２に進む。ステップ１０２では、制御ＣＰＵ１１からの送信データ（図２（ａ）のデータ２〜５）により、休止気筒（Ｆ／Ｃ気筒）がどの気筒であるかを判定する。
【００１８】
その後、ステップ１０３では、減筒制御が正常であるか否かを判別する。具体的には、前記ステップ１０２で判定した休止気筒について噴射信号エッジが確認される場合、制御ＣＰＵ１１で正しく減筒制御が実施されていないと判断する。或いは、監視ＣＰＵ１２内部のクランクカウンタをモニタし、監視ＣＰＵ１２に入力された噴射信号の噴射開始角度が所定値内に入っていない場合、制御ＣＰＵ１１で正しく減筒制御が実施されていないと判断する。
【００１９】
減筒制御異常の場合、ステップ１０４で減筒制御異常カウンタを１インクリメントする。その後、ステップ１０５では異常カウンタの値が所定値（例えば５）以上になったか否かを判別し、異常カウンタ≧所定値であればステップ１０６に進み、異常フラグＸＮＧをＯＮする。
【００２０】
また、図４において、ステップ２０１では、制御ＣＰＵ１１からの送信データ（図２（ｂ）のデータ６）により今現在、遅角制御実施中であるか否かを判別し、遅角制御中であることを条件に後続のステップ２０２に進む。ステップ２０２では、制御ＣＰＵ１１からの送信データ（図２（ｂ）のデータ７〜１０）により、点火時期の遅角状態を判定する。
【００２１】
その後、ステップ２０３では、遅角制御が正常であるか否かを判別する。具体的には、遅角指示をしているにもかかわらず、監視ＣＰＵ１２に入力された点火信号の点火時期が所定値内に入っていない場合（遅角状態でない場合）、制御ＣＰＵ１１で正しく遅角制御が実施されていないと判断する。点火制御異常の場合、ステップ２０４で遅角制御異常カウンタを１インクリメントする。その後、ステップ２０５では異常カウンタの値が所定値（例えば５）以上になったか否かを判別し、異常カウンタ≧所定値であればステップ２０６に進み、異常フラグＸＮＧをＯＮする。
【００２２】
上記図３又は図４にて異常フラグＸＮＧがＯＮされた時、監視ＣＰＵ１２が制御ＣＰＵ１１に連続的にリセットをかけ、強制的にエンジンストールさせる。すなわち、図５に示す４ｍｓｅｃ処理において、監視ＣＰＵ１２は、異常フラグＸＮＧ＝ＯＮの場合に制御ＣＰＵ１１にリセットをかける。（ステップ３０１，３０２）。この場合、制御ＣＰＵ１１が４ｍｓｅｃ毎に繰り返しリセットされ、それに伴いエンジンの運転が停止されてエンジンストールが発生する。
【００２３】
図６は、上記した減筒制御の監視制御についてその基本動作を示すタイムチャートであり、同図には第１及び第４気筒が休止気筒（＃１，＃４がＯＦＦ）である事例を示す。
【００２４】
図６において、各気筒の噴射信号＃１〜＃４は制御ＣＰＵ１１から図示の如く出力され、監視ＣＰＵ１２では、その噴射信号の論理和となる信号が入力される。この場合、監視ＣＰＵ１２では、入力信号のエッジ（例えば立ち下がりエッジ）にてその都度のクランクカウンタの値がモニタされる。そして、噴射信号のエッジが本来存在する筈のクランク位置にあれば、フェイルセーフ処理としての減筒制御が正しく実施されていると判断される。
【００２５】
また、図７は、上記した点火遅角制御の監視制御についてその基本動作を示すタイムチャートであり、同図には各気筒の点火時期が二点鎖線から実線に遅角された事例を示す。
【００２６】
図７において、各気筒の点火信号ＩＧＴ１〜ＩＧＴ４は制御ＣＰＵ１１から図示（実線）の如く出力され、監視ＣＰＵ１２では、その点火信号の論理和となる信号が入力される。この場合、監視ＣＰＵ１２では、入力信号のエッジ（例えば立ち下がりエッジ）にてその都度のクランクカウンタの値がモニタされる。そして、点火信号のエッジが本来存在する筈のクランク位置にあれば、フェイルセーフ処理としての点火遅角制御が正しく実施されていると判断される。
【００２７】
これに対し、フェイルセーフ処理が正しく実施されない場合の動作を図８を用いて説明する。図８は、減筒制御において本来休止気筒となる筈の第１及び第４気筒の噴射信号＃１，＃４が誤って出力される事例を示す。図中、タイミングｔ１は減筒制御が開始される時期を示す。
【００２８】
図８では、タイミングｔ１以降、噴射信号＃１，＃４のエッジ毎に減筒制御異常カウンタがカウントアップされ、カウンタ値が所定値（図では５）に達した時に異常フラグＸＮＧがＯＮされる。これにより、監視ＣＰＵ１２から制御ＣＰＵ１１に対してリセット信号が連続的に繰り返し出力される。そして、この連続的なリセットによりエンジンの運転が停止される。
【００２９】
以上詳述した本実施の形態によれば、以下に示す効果が得られる。
監視ＣＰＵ１２がフェイルセーフ実施状態を監視するので、フェイルセーフ処理が指示通りに正しく実施されているかどうかが監視ＣＰＵ１２により判断できる。その結果、エンジン制御並びに電子スロットル制御を１つのＣＰＵで実施する１ＣＰＵ構成のエンジンＥＣＵ１０において、フェイルセーフ処理を適正に監視することができる。本実施の形態では特に、監視ＣＰＵ１２として、電子スロットル制御の監視機能とフェイルセーフ処理の監視機能とを共に持たせることができる。
【００３０】
フェイルセーフ処理の異常を検出した時、監視ＣＰＵ１２が制御ＣＰＵ１１に連続的にリセットをかけるため、エンジン回転数が過剰に上昇する等の事態が回避できる。
【００３１】
なお本発明は、上記以外に次の形態にて具体化できる。
上記実施の形態では、フェイルセーフ処理として減筒制御と点火遅角制御とを共に実施する構成としたが、フェイルセーフ処理として少なくとも何れか一方を実施する構成であっても良い。また、減筒制御に代えて、各気筒の燃料噴射量を制限する制御を実施し、それによりエンジントルクを制御する構成としても良い。
【００３２】
上記図１の構成では、監視ＣＰＵ１２と電源ＩＣ１３とを個別に設けたが、これら監視ＣＰＵ１２と電源ＩＣ１３とを一つに統合する構成であっても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】発明の実施の形態におけるエンジンＥＣＵの概要を示す構成図。
【図２】減筒・遅角制御の監視用データを示す図。
【図３】減筒制御の監視処理を示すフローチャート。
【図４】点火遅角制御の監視処理を示すフローチャート。
【図５】監視ＣＰＵの４ｍｓｅｃ処理を示すフローチャート。
【図６】減筒制御の監視制御をより具体的に示すタイムチャート。
【図７】点火遅角制御の監視制御をより具体的に示すタイムチャート。
【図８】減筒制御異常時の動作を示すタイムチャート。
【符号の説明】
１０…エンジンＥＣＵ、１１…制御ＣＰＵ、１２…監視ＣＰＵ、１３…電源ＩＣ。

Claims

車両におけるエンジン制御機能並びに電子スロットル制御機能に加え、異常発生時にエンジントルクを制御するためのフェイルセーフ処理機能を有する制御ＣＰＵと、
該制御ＣＰＵに相互に通信可能に接続され、制御ＣＰＵからの受信データによりフェイルセーフ実施状態を監視する監視ＣＰＵとを備えたことを特徴とする車両用電子制御装置。
監視ＣＰＵは、少なくとも電子スロットル制御に関するデータを制御ＣＰＵより受信してスロットル制御動作を監視するものである請求項１記載の車両用電子制御装置。
制御ＣＰＵは、フェイルセーフ処理としてエンジンの一部の気筒への燃料噴射を休止する減筒制御を実施し、監視ＣＰＵは、制御ＣＰＵが出力する噴射信号により減筒制御の実施状態を監視する請求項１又は２記載の車両用電子制御装置。
制御ＣＰＵは、フェイルセーフ処理として点火時期を遅角する点火遅角制御を実施し、監視ＣＰＵは、制御ＣＰＵが出力する点火信号により点火遅角制御の実施状態を監視する請求項１乃至３の何れかに記載の車両用電子制御装置。
監視ＣＰＵは、フェイルセーフ処理の異常を検出した時、制御ＣＰＵに連続的にリセットをかける請求項１乃至４の何れかに記載の車両用電子制御装置。