JP3905389B2 - 電子制御スロットル装置 - Google Patents
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- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの駆動力によってスロットル弁を開閉動作させる電子制御スロットル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータの駆動力によってスロットル弁を開閉動作させる電子制御スロットル装置においては、一般に、目標スロットル開度と実スロットル開度とを比較し、これらが所定値以上異なる状態が設定時間以上継続した場合に、システムが故障であると判定する故障診断制御が行われる。
【０００３】
ところで、この種の電子制御スロットル装置において、スロットル弁を開閉動作するモータの駆動力はバッテリの電源電圧によって変化するため、電源電圧が低下した際のスロットル弁の動きは遅くなる。このような場合、実スロットル開度が目標スロットル開度に追従するまでには時間を要し、たとえシステムが正常であったとしても故障であると誤判定される場合がある。
【０００４】
これに対処し、例えば特許第２８４４７９２号公報には、所定の判定時間内にスロットル弁が所定の開度まで駆動されない場合にスロットル弁制御系の異常（故障）を検出する電子制御スロットル弁の駆動装置において、電源電圧の低下に応じて判定時間を長く設定する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の特許第２８４４７９２号公報に開示された技術のように、バッテリの電源電圧の低下に応じて故障診断の判定時間を長く設定することは、電源電圧の低下に起因してシステムが故障と誤判定されることを低減できる反面、故障診断の判定条件を緩和する結果となる。従って、上述の制御は、エンジン始動時等のように、エンジンの発生トルクが低くシビアな故障診断を必要としない場合に限定的に用いられることが望ましく、走行時等のように、エンジンの発生トルクが所定値以上であって、安全側にシビアな故障診断を必要とする場面で用いられることは好ましくない。
【０００６】
しかしながら、バッテリの電源電圧は、例えば、エアコンやヘッドライト等のような高負荷補機類を多数作動させた状態で低速走行した場合等にも低下する場合があり、このような場合、電源電圧の低下に応じて故障診断の判定時間を長く設定する上述の制御では、シビアな故障診断を必要とする走行時であるにも拘らず、故障診断の判定時間が長く設定される虞がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、判定条件を適切に設定してスロットル系の良好な故障診断を行うことのできる電子制御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】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、エンジンの吸気経路に設けたスロットル弁の開度を電気的に制御する電子制御スロットル装置において、スロットル系における所定の検出状態が判定時間以上継続したとき上記スロットル系の故障を判定する故障判定手段と、上記故障判定手段による故障判定の条件をエンジン回転数に基づいて可変に設定する判定条件設定手段と、を備え、上記判定条件設定手段は、エンジン回転数の低下に応じて、上記判定時間を長く設定することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２記載の発明による電子制御スロットル装置は、請求項１記載の発明において、上記判定条件設定手段は、エンジン回転数が所定値以下である場合に、上記故障判定手段による故障判定の実行を禁止することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１、図２は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１はエンジン制御系の概略構成図、図２はスロットル弁制御系の故障診断ルーチンを示すフローチャートである。
【００１２】
図１において、符号１はエンジンであり、このエンジン１の吸気ポートにインジェクタ３が介装され、吸気ポートの上流側に、この吸気ポートに連通する吸気通路２を形成するスロットルボディ４が配設されている。スロットルボディ４には、スロットル弁５が介装され、このスロットル弁５が電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００によって駆動制御されるモータ（本形態においては、直流モータ）６にギヤ７を介して連設されている。また、スロットルボディ４の上流側には、吸入空気量センサ８が介装されている。
【００１３】
スロットル弁５は、モータ６が非通電のとき、オープナストッパ９に当接するようにリターンスプリング１０ａによって付勢されており、オープナストッパ９でのスロットル開度が万一の場合の退避走行を可能とするリンプホーム開度を与える。また、スロットル弁５がオープナスプリング１０ｂの付勢力に抗してモータ６により閉側に制御されたときの全閉位置は、全閉ストッパ１１によって規制される。尚、図においては、スロットル弁５の位置を、上下方向の動きで模式的に示している。
【００１４】
ＥＣＵ１００は、メイン及びサブの２つのマイクロコンピュータ１０１，１０２（以下、メインマイコン１０１、サブマイコン１０２と記載する）を備えている。メインマイコン１０１とサブマイコン１０２とは、互いの通信インターフェイスを介して双方向通信可能であり、主としてメインマイコン１０１で燃料噴射制御や点火時期制御等のエンジン制御を分担し、サブマイコン１０２でモータ６の駆動制御（スロットル制御）を分担する。
【００１５】
このため、メインマイコン１０１には、アクセルペダル１２の踏込み量を検出する２系統のアクセルセンサ１３（メインアクセルセンサ１３ａ、サブアクセルセンサ１３ｂ）、及びスロットル弁５の開度を検出する２系統のスロットルセンサ１４（メインスロットルセンサ１４ａ、サブスロットルセンサ１４ｂ）からの信号が入力されると共に、吸入空気量センサ８、クランク角センサ１５、冷却水温センサ１６、その他、エンジン運転状態を検出するための図示しないセンサ類からの信号が入力され、インジェクタ３からの燃料噴射量や点火時期等のエンジン制御量を演算する。一方、サブマイコン１０２には、２系統のアクセルセンサ１３、及び２系統のスロットルセンサ１４からの信号が入力されると共に、メインマイコン１０１からのデータが入力され、目標スロットル開度Ｍθｔｈと実スロットル開度θｔｈとに基づくモータ６のフィードバック制御が行われる。この場合、サブマイコン１０２では、例えば、目標スロットル開度Ｍθｔｈと実スロットル開度θｔｈとの偏差Δθｔｈに基づいて、モータ駆動回路１０３によりモータ６をＰＷＭ制御するためのデューティ比Ｄｕｔｙを演算する。
【００１６】
２系統のアクセルセンサ１３、及び２系統のスロットルセンサ１４からの信号は、一方の系統が通常の制御に使用され、他方の系統が自己診断に使用される。すなわち、アクセルペダル１２の踏込み量を２重系のアクセルセンサ１３で検出してＥＣＵ１００内部に読込み、ＥＣＵ１００内部のメインマイコン１０１とサブマイコン１０２とによる２重系で処理した上で、モータ６を駆動して最適なスロットル開度に制御すると共に、スロットル弁５の動きを２重系のスロットルセンサ１４で検出してＥＣＵ１００内部に読込み、正常に動作しているか否かを監視する。この場合、ＥＣＵ１００では、スロットル弁制御系の故障診断が行われる。具体的には、スロットル弁制御系の故障診断は、例えばサブマイコン１０２で行われ、サブマイコン１０２では、目標スロットル開度Ｍθｔｈと実スロットル開度θｔｈとの偏差に基づいてスロットル弁制御系の故障判定を行う。その際、サブマイコン１０２では、エンジン回転数Ｎｅが所定値以下である場合、スロットル弁制御系の故障判定を禁止する。すなわち、本実施の形態において、サブマイコン１０２は、故障判定手段、及び判定条件設定手段としての機能を有する。
【００１７】
ＥＣＵ１００内部のメインマイコン１０１とサブマイコン１０２とによる２重系の出力は、一致回路１０４を介してモータリレー１０５に出力される。そして、正常時には、この一致回路１０４の出力によってモータリレー１０５が駆動され、バッテリ１０６からの電源がモータリレー１０５からモータ駆動回路１０３を介してモータ６に供給される。
【００１８】
次に、サブマイコン１０２で行われるスロットル弁制御系の故障診断について、図２のフローチャートに従って説明する。
【００１９】
このルーチンは所定時間毎に実行されるもので、先ずステップＳ１０１では、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１以上であるか否かを調べる。ここで、所定値Ｎｅ１は、例えば、アイドル回転数或いはクランキング時の回転数近傍に設定されている。すなわち、所定値Ｎｅ１は、エンジン１が低トルクで駆動しているか否かを判定する閾値、換言すれば、スロットル弁制御系の故障診断を厳密に行わなくても特に問題のないエンジン１の駆動状態を判定する閾値として設定されている。
【００２０】
そして、ステップＳ１０１において、Ｎｅ≧Ｎｅ１であると判定された場合には、ステップＳ１０２に進み、目標スロットル開度Ｍθｔｈと実スロットル開度θｔｈとの偏差の絶対値｜Δθｔｈ｜が所定値θｔｈ１以上であるか否かを調べる。ここで、所定値θｔｈ１は、スロットル弁制御系が正常に動作されている際に発生し得る目標スロットル開度Ｍθｔｈに対する実スロットル開度θｔｈの偏差に基づいて設定されるもので、予め実験等により求められている。
【００２１】
そして、ステップＳ１０２において、｜Δθｔｈ｜≧θｔｈ１であると判定された場合には、ステップＳ１０３に進み、Ｎｅ≧Ｎｅ１、且つ、｜Δθｔｈ｜≧θｔｈ１である状態の継続時間を示すフェイルタイマのカウント値Ｃをインクリメント（Ｃ←Ｃ＋１）した後、ステップＳ１０５に進む。
【００２２】
一方、ステップＳ１０１においてＮｅ＜Ｎｅ１であると判定された場合、或いは、ステップＳ１０２において｜Δθｔｈ｜＜θｔｈ１であると判定された場合には、ステップＳ１０４に進み、フェイルタイマのカウント値Ｃをクリア（Ｃ←０）した後、ステップＳ１０５に進む。
【００２３】
ステップ１０５では、フェイルタイマのカウント値Ｃが、故障判定のための判定値Ｃ０よりも大きいか否かを調べる。すなわち、ステップＳ１０５では、カウント値Ｃと判定値Ｃ０とを比較することにより、Ｎｅ≧Ｎｅ１、且つ、｜Δθｔｈ｜≧θｔｈ１である状態の継続時間が、判定値Ｃ０で規定される所定時間よりも長いか否かを調べる。ここで、判定値Ｃ０で規定される時間は、スロットル弁制御系のシビアな故障判定を実現すべく比較的短い判定時間（例えば０．５秒）に設定されている。
【００２４】
そして、ステップＳ１０５において、Ｃ＞Ｃ０であると判定された場合には、ステップＳ１０６に進み、スロットル弁制御系に何らかの異常があると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００２５】
一方、ステップＳ１０５において、Ｃ≦Ｃ０であると判定された場合には、ステップＳ１０７に進み、スロットル弁制御系は正常に動作していると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００２６】
このような実施の形態によれば、スロットル弁制御系の故障診断に際し、エンジン始動時における故障の誤判定の防止と、走行時等における故障判定漏れの防止とを両立することができる。
【００２７】
すなわち、スロットル弁５の制御において、エンジン始動時には、シビアな故障判定を行わなくても特に問題はなく、むしろ、故障であるとの誤判定の頻発を防止する観点からすると故障判定を行わない方が望ましい。その一方で、走行時等には、安全上の観点から、たとえ電源電圧の低下に起因する故障の誤判定があったとしても、シビアな故障判定が行われることが望ましい。ところで、バッテリ１０６の電源電圧が低下する可能性が最も高いエンジン１の始動時（クランキング時）にはエンジン回転数Ｎｅが低い反面、走行時には電源電圧に関係なく所定値以上のエンジン回転数Ｎｅが確保される。そこで、本実施の形態では、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１よりも低いと判定された場合にはフェイルタイマのカウント値Ｃをクリアして実質的にスロットル弁制御系の故障判定の実行を禁止するとともに、それ以外の領域で行われる故障判定の閾値（判定値Ｃ０）を電源電圧に拘らないシビアな値に設定することにより、簡単な制御で、エンジン始動時における故障の誤判定の防止と、走行時等における故障判定漏れの防止とを両立することができる。
【００２８】
次に、図３は本発明の第２の実施の形態に係り、スロットル弁制御系の故障診断ルーチンを示すフローチャートである。なお、本実施の形態は、上述の第１の実施の形態とは異なる制御方法によってるスロットル弁制御系の故障診断を行うものである。
【００２９】
以下、サブマイコン１０２で実行されるスロットル弁制御系の故障診断について、図３のフローチャートに従って説明する。
【００３０】
このルーチンは所定時間毎に実行されるもので、先ずステップＳ２０１では、モータ６を制御するためのデューティ比Ｄｕｔｙ（出力Ｄｕｔｙ）が所定値Ｄｕｔｙ１以上であるか否かを調べる。
【００３１】
ここで、所定値Ｄｕｔｙ１は、例えばスロットル弁制御系の正常時に取り得る最大値に設定されるもので、予め実験等により求められている。ところで、サブマイコン１０２は、スロットル制御系の異常等によって目標スロットル開度Ｍθｔｈと実スロットル開度θｔｈとの偏差が大きくなった場合に、大きな電流をモータ６に印加すべくデューティ比Ｄｕｔｙを高く制御する。従って、このような場合、デューティ比の絶対値｜Ｄｕｔｙ｜は、所定値Ｄｕｔｙ１を越えることとなる。
【００３２】
なお、Ｄｕｔｙは、スロットル弁を開側に動作させるトルクを発生させるときを正の値とし、閉側に動作させるトルクを発生させるときを負の値として演算している。
【００３３】
そこで、ステップＳ２０１において｜Ｄｕｔｙ｜≧Ｄｕｔｙ１であると判定された場合には、スロットル弁制御系に異常が発生している可能性が高いと判定してステップＳ２０２に進み、｜Ｄｕｔｙ｜≧Ｄｕｔｙ１である状態の継続時間を示すフェイルタイマのカウント値Ｃをインクリメント（Ｃ←Ｃ＋１）した後、ステップＳ２０４に進む。
【００３４】
一方、ステップＳ２０１において、｜Ｄｕｔｙ｜＜Ｄｕｔｙ１であると判定された場合には、フェイルタイマのカウント値Ｃをクリア（Ｃ←０）した後、ステップＳ２０４に進む。
【００３５】
ステップＳ２０４では、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１以上であるか否かを調べる。ここで、所定値Ｎｅ１は、例えば、アイドル回転数或いはクランキング時の回転数近傍に設定されている。すなわち、所定値Ｎｅ１は、エンジン１が低トルクで駆動しているか否かを判定する閾値、すなわち、スロットル弁制御系の故障診断を厳密に行わなくても特に問題のないエンジン１の駆動状態を判定する閾値として設定されている。
【００３６】
そして、ステップＳ２０４において、Ｎｅ＜Ｎｅ１であると判定された場合には、ステップＳ２０５に進み、フェイルタイマのカウント値Ｃが、故障判定のための判定値Ｃ１以上であるか否かを調べる。すなわち、ステップＳ２０５では、カウント値Ｃと判定値Ｃ１とを比較することにより、｜Ｄｕｔｙ｜≧Ｄｕｔｙ１である状態の継続時間が、判定値Ｃ１で規定される所定時間よりも長いか否かを調べる。ここで、判定値Ｃ１で規定される時間は、比較的長い判定時間（例えば１秒）に設定されている。
【００３７】
そして、ステップＳ２０５において、Ｃ≧Ｃ１であると判定された場合には、ステップＳ２０７に進み、スロットル弁制御系に何らかの異常があると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００３８】
一方、ステップＳ２０５において、Ｃ＜Ｃ１であると判定された場合には、ステップＳ２０８に進み、スロットル弁制御系は正常に動作していると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００３９】
また、ステップＳ２０４において、Ｎｅ＜Ｎｅ１であると判定された場合には、ステップＳ２０６に進み、フェイルタイマのカウント値Ｃが、故障判定のための判定値Ｃ２以上であるか否かを調べる。すなわち、ステップＳ２０６では、カウント値Ｃと判定値Ｃ２とを比較することにより、｜Ｄｕｔｙ｜≧Ｄｕｔｙ１である状態の継続時間が、判定値Ｃ２で規定される所定時間よりも長いか否かを調べる。ここで、判定値Ｃ２で規定される時間は、シビアな故障判定を実現すべく比較的短い判定時間（例えば０．５秒）に設定されている。
【００４０】
そして、ステップＳ２０６において、Ｃ≧Ｃ２であると判定された場合には、ステップＳ２０７に進み、スロットル弁制御系に何らかの異常があると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００４１】
一方、ステップＳ２０６において、Ｃ＜Ｃ２であると判定された場合には、ステップＳ２０８に進み、スロットル弁制御系は正常に動作していると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００４２】
このような実施の形態によれば、上述の第１の実施の形態と同様、スロットル弁制御系の故障診断に際し、エンジン始動時における故障の誤判定の防止と、走行時等における故障判定漏れの防止とを両立することができる。
【００４３】
この場合、Ｎｅ＜Ｎｅ１である場合にも、比較的長い判定時間を規定する判定値Ｃ１とフェイルタイマのカウント値Ｃとの比較による故障判定を行うので、エンジン１の全ての運転状態に対する故障判定を行うことができる。
【００４４】
次に、図４、図５は本発明の第３の実施の形態に係り、図４はモータリレーの故障診断ルーチンを示すフローチャート、図５はエンジン回転数と判定値との関係を示すマップである。なお、本実施の形態は、フェイルタイマのカウント値Ｃを、上述の第２の実施の形態よりもさらにきめ細かく判定するものである。また、本実施の形態では、スロットル系の故障診断として、モータリレー１０５に特化した故障診断の一例を示す。
【００４５】
ここで、モータリレー１０５の励磁コイルは自己インダクタンスを持つので、通電された後、接点のバネ力に打ち勝ち、接点を吸引できる電流値まで電流が増加するには所定の時間がかかる。また、ノイズを吸収するためのコンデンサ等をモータ駆動回路１０３の内部に有する。従って、モータリレー１０５は、ＯＮされた後に、モータ駆動回路１０３に供給する電圧（すなわちモータ電源電圧）Ｖが所定値Ｖ１まで達するには、バッテリ１０６の電源電圧に応じた所定の時間を要する。モータリレー１０５の内部に断線や接続不良等が発生すると、モータリレー１０５がＯＮされてもモータ電源電圧Ｖは所定時間内に所定値Ｖ１に立ち上がらないことから、このモータ電源電圧Ｖを監視することによって、モータリレー１０５の故障診断を行うことができる。
【００４６】
以下、サブマイコン１０２で実行されるスロットル弁制御系の故障診断について、図４のフローチャートに従って説明する。
【００４７】
このルーチンは所定時間毎に実行されるもので、先ずステップＳ３０１では、モータリレー１０５に対する一致回路１０４からの出力（モータリレー出力）がＯＮ状態であるか否かを調べる。
【００４８】
そして、ステップＳ３０１において、モータリレー１０５に対する一致回路１０４からの出力がＯＮ状態であると判定された場合には、ステップＳ３０２に進み、モータリレー１０５からのモータ電源電圧Ｖが所定値Ｖ１よりも大きいか否かを調べる。
【００４９】
そして、ステップＳ３０２において、Ｖ≦Ｖ１であると判定された場合には、ステップＳ３０３に進み、モータリレー１０５がＯＮされてからモータ電源電圧ＶがＶ１に達するまでの経過時間を示すフェイルタイマのカウント値Ｃをインクリメント（Ｃ←Ｃ＋１）した後、ステップＳ３０５に進む。
【００５０】
一方、ステップＳ３０１においてモータリレー出力がＯＦＦであると判定された場合、或いは、Ｖ＞Ｖ１であると判定された場合には、ステップＳ３０４に進みフェイルタイマのカウント値Ｃをクリア（Ｃ←０）した後、ステップＳ３０５に進む。
【００５１】
ステップＳ３０５では、カウント値Ｃを基に故障判定を行うための判定値ＣNeを、エンジン回転数Ｎｅに基づいて、例えば図５に示すマップを参照して補間計算付きで設定する。この場合のマップは、予め実験等によって求められサブマイコン１０２のＲＯＭに格納されており、エンジン回転数Ｎｅが低くなる程、判定値ＣNeを高く設定する。換言すれば、エンジン回転数が高くなる程、判定値ＣNeをシビアな値に設定する。
【００５２】
続くステップＳ３０６では、フェイルタイマのカウント値Ｃが判定値ＣNe以上であるか否かを調べる。
【００５３】
そして、ステップＳ３０６においてＣ≧ＣNeであると判定された場合には、ステップＳ３０７に進み、モータリレー１０５に何らかの異常があると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００５４】
一方、ステップＳ３０６において、Ｃ＜ＣNeであると判定された場合には、ステップＳ３０８に進み、モータリレー１０５は正常に動作していると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００５５】
このような実施の形態によれば、モータリレー１０５の故障診断に際し、エンジン始動時における誤判定の防止と、走行時等における判定漏れの防止とを両立することができる。
【００５６】
この場合、エンジン回転数Ｎｅに応じて判定値ＣNeを可変に設定することにより、エンジン１の全ての運転状態に対するよりきめ細かい故障診断を行うことができる。
【００５７】
なお、上述の各実施の形態においては、サブマイコン１０２においてスロットル系の故障診断を行う例について説明したが、スロットル系の故障診断を、サブマイコン１０２に代えて、メインマイコン１０１で行ってもよい。
【００５８】
また、上述の各実施の形態で説明した制御を、適宜組み合わせてスロットル系の故障診断を行ってもよいことは勿論である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、判定条件を適切に設定してスロットル弁制御系の良好な故障診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わり、エンジン制御系の概略構成図
【図２】同上、スロットル弁制御系の故障診断ルーチンを示すフローチャート
【図３】本発明の第２の実施の形態に係り、スロットル弁制御系の故障診断ルーチンを示すフローチャート
【図４】本発明の第３の実施の形態に係り、モータリレーの故障診断ルーチンを示すフローチャート
【図５】同上、エンジン回転数と判定値との関係を示すマップ
【符号の説明】
１ … エンジン
５ … スロットル弁
１５ … クランク角センサ
１０１ … メインマイコン
１０２ … サブマイコン（故障判定手段、判定条件設定手段）
１０３ … モータ駆動回路
１０４ … 一致回路
１０５ … モータリレー
１０６ … バッテリ
Ｃ … カウント値
ＣNe … 判定値
Ｃ０ … 判定値
Ｃ１ … 判定値
Ｃ２ … 判定値
Ｄｕｔｙ … デューティ比
Ｄｕｔｙ１ … 所定値
Ｍθｔｈ … 目標スロットル開度
Ｎｅ … エンジン回転数
Ｎｅ１ … 所定値
Ｖ … モータ電源電圧
Ｖ１ … 所定値
Δθｔｈ … 偏差
θｔｈ … 実スロットル開度
θｔｈ１ … 所定値
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの駆動力によってスロットル弁を開閉動作させる電子制御スロットル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータの駆動力によってスロットル弁を開閉動作させる電子制御スロットル装置においては、一般に、目標スロットル開度と実スロットル開度とを比較し、これらが所定値以上異なる状態が設定時間以上継続した場合に、システムが故障であると判定する故障診断制御が行われる。
【０００３】
ところで、この種の電子制御スロットル装置において、スロットル弁を開閉動作するモータの駆動力はバッテリの電源電圧によって変化するため、電源電圧が低下した際のスロットル弁の動きは遅くなる。このような場合、実スロットル開度が目標スロットル開度に追従するまでには時間を要し、たとえシステムが正常であったとしても故障であると誤判定される場合がある。
【０００４】
これに対処し、例えば特許第２８４４７９２号公報には、所定の判定時間内にスロットル弁が所定の開度まで駆動されない場合にスロットル弁制御系の異常（故障）を検出する電子制御スロットル弁の駆動装置において、電源電圧の低下に応じて判定時間を長く設定する技術が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述の特許第２８４４７９２号公報に開示された技術のように、バッテリの電源電圧の低下に応じて故障診断の判定時間を長く設定することは、電源電圧の低下に起因してシステムが故障と誤判定されることを低減できる反面、故障診断の判定条件を緩和する結果となる。従って、上述の制御は、エンジン始動時等のように、エンジンの発生トルクが低くシビアな故障診断を必要としない場合に限定的に用いられることが望ましく、走行時等のように、エンジンの発生トルクが所定値以上であって、安全側にシビアな故障診断を必要とする場面で用いられることは好ましくない。
【０００６】
しかしながら、バッテリの電源電圧は、例えば、エアコンやヘッドライト等のような高負荷補機類を多数作動させた状態で低速走行した場合等にも低下する場合があり、このような場合、電源電圧の低下に応じて故障診断の判定時間を長く設定する上述の制御では、シビアな故障診断を必要とする走行時であるにも拘らず、故障診断の判定時間が長く設定される虞がある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、判定条件を適切に設定してスロットル系の良好な故障診断を行うことのできる電子制御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】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、エンジンの吸気経路に設けたスロットル弁の開度を電気的に制御する電子制御スロットル装置において、スロットル系における所定の検出状態が判定時間以上継続したとき上記スロットル系の故障を判定する故障判定手段と、上記故障判定手段による故障判定の条件をエンジン回転数に基づいて可変に設定する判定条件設定手段と、を備え、上記判定条件設定手段は、エンジン回転数の低下に応じて、上記判定時間を長く設定することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項２記載の発明による電子制御スロットル装置は、請求項１記載の発明において、上記判定条件設定手段は、エンジン回転数が所定値以下である場合に、上記故障判定手段による故障判定の実行を禁止することを特徴とする。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１、図２は本発明の第１の実施の形態に係わり、図１はエンジン制御系の概略構成図、図２はスロットル弁制御系の故障診断ルーチンを示すフローチャートである。
【００１２】
図１において、符号１はエンジンであり、このエンジン１の吸気ポートにインジェクタ３が介装され、吸気ポートの上流側に、この吸気ポートに連通する吸気通路２を形成するスロットルボディ４が配設されている。スロットルボディ４には、スロットル弁５が介装され、このスロットル弁５が電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００によって駆動制御されるモータ（本形態においては、直流モータ）６にギヤ７を介して連設されている。また、スロットルボディ４の上流側には、吸入空気量センサ８が介装されている。
【００１３】
スロットル弁５は、モータ６が非通電のとき、オープナストッパ９に当接するようにリターンスプリング１０ａによって付勢されており、オープナストッパ９でのスロットル開度が万一の場合の退避走行を可能とするリンプホーム開度を与える。また、スロットル弁５がオープナスプリング１０ｂの付勢力に抗してモータ６により閉側に制御されたときの全閉位置は、全閉ストッパ１１によって規制される。尚、図においては、スロットル弁５の位置を、上下方向の動きで模式的に示している。
【００１４】
ＥＣＵ１００は、メイン及びサブの２つのマイクロコンピュータ１０１，１０２（以下、メインマイコン１０１、サブマイコン１０２と記載する）を備えている。メインマイコン１０１とサブマイコン１０２とは、互いの通信インターフェイスを介して双方向通信可能であり、主としてメインマイコン１０１で燃料噴射制御や点火時期制御等のエンジン制御を分担し、サブマイコン１０２でモータ６の駆動制御（スロットル制御）を分担する。
【００１５】
このため、メインマイコン１０１には、アクセルペダル１２の踏込み量を検出する２系統のアクセルセンサ１３（メインアクセルセンサ１３ａ、サブアクセルセンサ１３ｂ）、及びスロットル弁５の開度を検出する２系統のスロットルセンサ１４（メインスロットルセンサ１４ａ、サブスロットルセンサ１４ｂ）からの信号が入力されると共に、吸入空気量センサ８、クランク角センサ１５、冷却水温センサ１６、その他、エンジン運転状態を検出するための図示しないセンサ類からの信号が入力され、インジェクタ３からの燃料噴射量や点火時期等のエンジン制御量を演算する。一方、サブマイコン１０２には、２系統のアクセルセンサ１３、及び２系統のスロットルセンサ１４からの信号が入力されると共に、メインマイコン１０１からのデータが入力され、目標スロットル開度Ｍθｔｈと実スロットル開度θｔｈとに基づくモータ６のフィードバック制御が行われる。この場合、サブマイコン１０２では、例えば、目標スロットル開度Ｍθｔｈと実スロットル開度θｔｈとの偏差Δθｔｈに基づいて、モータ駆動回路１０３によりモータ６をＰＷＭ制御するためのデューティ比Ｄｕｔｙを演算する。
【００１６】
２系統のアクセルセンサ１３、及び２系統のスロットルセンサ１４からの信号は、一方の系統が通常の制御に使用され、他方の系統が自己診断に使用される。すなわち、アクセルペダル１２の踏込み量を２重系のアクセルセンサ１３で検出してＥＣＵ１００内部に読込み、ＥＣＵ１００内部のメインマイコン１０１とサブマイコン１０２とによる２重系で処理した上で、モータ６を駆動して最適なスロットル開度に制御すると共に、スロットル弁５の動きを２重系のスロットルセンサ１４で検出してＥＣＵ１００内部に読込み、正常に動作しているか否かを監視する。この場合、ＥＣＵ１００では、スロットル弁制御系の故障診断が行われる。具体的には、スロットル弁制御系の故障診断は、例えばサブマイコン１０２で行われ、サブマイコン１０２では、目標スロットル開度Ｍθｔｈと実スロットル開度θｔｈとの偏差に基づいてスロットル弁制御系の故障判定を行う。その際、サブマイコン１０２では、エンジン回転数Ｎｅが所定値以下である場合、スロットル弁制御系の故障判定を禁止する。すなわち、本実施の形態において、サブマイコン１０２は、故障判定手段、及び判定条件設定手段としての機能を有する。
【００１７】
ＥＣＵ１００内部のメインマイコン１０１とサブマイコン１０２とによる２重系の出力は、一致回路１０４を介してモータリレー１０５に出力される。そして、正常時には、この一致回路１０４の出力によってモータリレー１０５が駆動され、バッテリ１０６からの電源がモータリレー１０５からモータ駆動回路１０３を介してモータ６に供給される。
【００１８】
次に、サブマイコン１０２で行われるスロットル弁制御系の故障診断について、図２のフローチャートに従って説明する。
【００１９】
このルーチンは所定時間毎に実行されるもので、先ずステップＳ１０１では、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１以上であるか否かを調べる。ここで、所定値Ｎｅ１は、例えば、アイドル回転数或いはクランキング時の回転数近傍に設定されている。すなわち、所定値Ｎｅ１は、エンジン１が低トルクで駆動しているか否かを判定する閾値、換言すれば、スロットル弁制御系の故障診断を厳密に行わなくても特に問題のないエンジン１の駆動状態を判定する閾値として設定されている。
【００２０】
そして、ステップＳ１０１において、Ｎｅ≧Ｎｅ１であると判定された場合には、ステップＳ１０２に進み、目標スロットル開度Ｍθｔｈと実スロットル開度θｔｈとの偏差の絶対値｜Δθｔｈ｜が所定値θｔｈ１以上であるか否かを調べる。ここで、所定値θｔｈ１は、スロットル弁制御系が正常に動作されている際に発生し得る目標スロットル開度Ｍθｔｈに対する実スロットル開度θｔｈの偏差に基づいて設定されるもので、予め実験等により求められている。
【００２１】
そして、ステップＳ１０２において、｜Δθｔｈ｜≧θｔｈ１であると判定された場合には、ステップＳ１０３に進み、Ｎｅ≧Ｎｅ１、且つ、｜Δθｔｈ｜≧θｔｈ１である状態の継続時間を示すフェイルタイマのカウント値Ｃをインクリメント（Ｃ←Ｃ＋１）した後、ステップＳ１０５に進む。
【００２２】
一方、ステップＳ１０１においてＮｅ＜Ｎｅ１であると判定された場合、或いは、ステップＳ１０２において｜Δθｔｈ｜＜θｔｈ１であると判定された場合には、ステップＳ１０４に進み、フェイルタイマのカウント値Ｃをクリア（Ｃ←０）した後、ステップＳ１０５に進む。
【００２３】
ステップ１０５では、フェイルタイマのカウント値Ｃが、故障判定のための判定値Ｃ０よりも大きいか否かを調べる。すなわち、ステップＳ１０５では、カウント値Ｃと判定値Ｃ０とを比較することにより、Ｎｅ≧Ｎｅ１、且つ、｜Δθｔｈ｜≧θｔｈ１である状態の継続時間が、判定値Ｃ０で規定される所定時間よりも長いか否かを調べる。ここで、判定値Ｃ０で規定される時間は、スロットル弁制御系のシビアな故障判定を実現すべく比較的短い判定時間（例えば０．５秒）に設定されている。
【００２４】
そして、ステップＳ１０５において、Ｃ＞Ｃ０であると判定された場合には、ステップＳ１０６に進み、スロットル弁制御系に何らかの異常があると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００２５】
一方、ステップＳ１０５において、Ｃ≦Ｃ０であると判定された場合には、ステップＳ１０７に進み、スロットル弁制御系は正常に動作していると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００２６】
このような実施の形態によれば、スロットル弁制御系の故障診断に際し、エンジン始動時における故障の誤判定の防止と、走行時等における故障判定漏れの防止とを両立することができる。
【００２７】
すなわち、スロットル弁５の制御において、エンジン始動時には、シビアな故障判定を行わなくても特に問題はなく、むしろ、故障であるとの誤判定の頻発を防止する観点からすると故障判定を行わない方が望ましい。その一方で、走行時等には、安全上の観点から、たとえ電源電圧の低下に起因する故障の誤判定があったとしても、シビアな故障判定が行われることが望ましい。ところで、バッテリ１０６の電源電圧が低下する可能性が最も高いエンジン１の始動時（クランキング時）にはエンジン回転数Ｎｅが低い反面、走行時には電源電圧に関係なく所定値以上のエンジン回転数Ｎｅが確保される。そこで、本実施の形態では、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１よりも低いと判定された場合にはフェイルタイマのカウント値Ｃをクリアして実質的にスロットル弁制御系の故障判定の実行を禁止するとともに、それ以外の領域で行われる故障判定の閾値（判定値Ｃ０）を電源電圧に拘らないシビアな値に設定することにより、簡単な制御で、エンジン始動時における故障の誤判定の防止と、走行時等における故障判定漏れの防止とを両立することができる。
【００２８】
次に、図３は本発明の第２の実施の形態に係り、スロットル弁制御系の故障診断ルーチンを示すフローチャートである。なお、本実施の形態は、上述の第１の実施の形態とは異なる制御方法によってるスロットル弁制御系の故障診断を行うものである。
【００２９】
以下、サブマイコン１０２で実行されるスロットル弁制御系の故障診断について、図３のフローチャートに従って説明する。
【００３０】
このルーチンは所定時間毎に実行されるもので、先ずステップＳ２０１では、モータ６を制御するためのデューティ比Ｄｕｔｙ（出力Ｄｕｔｙ）が所定値Ｄｕｔｙ１以上であるか否かを調べる。
【００３１】
ここで、所定値Ｄｕｔｙ１は、例えばスロットル弁制御系の正常時に取り得る最大値に設定されるもので、予め実験等により求められている。ところで、サブマイコン１０２は、スロットル制御系の異常等によって目標スロットル開度Ｍθｔｈと実スロットル開度θｔｈとの偏差が大きくなった場合に、大きな電流をモータ６に印加すべくデューティ比Ｄｕｔｙを高く制御する。従って、このような場合、デューティ比の絶対値｜Ｄｕｔｙ｜は、所定値Ｄｕｔｙ１を越えることとなる。
【００３２】
なお、Ｄｕｔｙは、スロットル弁を開側に動作させるトルクを発生させるときを正の値とし、閉側に動作させるトルクを発生させるときを負の値として演算している。
【００３３】
そこで、ステップＳ２０１において｜Ｄｕｔｙ｜≧Ｄｕｔｙ１であると判定された場合には、スロットル弁制御系に異常が発生している可能性が高いと判定してステップＳ２０２に進み、｜Ｄｕｔｙ｜≧Ｄｕｔｙ１である状態の継続時間を示すフェイルタイマのカウント値Ｃをインクリメント（Ｃ←Ｃ＋１）した後、ステップＳ２０４に進む。
【００３４】
一方、ステップＳ２０１において、｜Ｄｕｔｙ｜＜Ｄｕｔｙ１であると判定された場合には、フェイルタイマのカウント値Ｃをクリア（Ｃ←０）した後、ステップＳ２０４に進む。
【００３５】
ステップＳ２０４では、エンジン回転数Ｎｅが所定値Ｎｅ１以上であるか否かを調べる。ここで、所定値Ｎｅ１は、例えば、アイドル回転数或いはクランキング時の回転数近傍に設定されている。すなわち、所定値Ｎｅ１は、エンジン１が低トルクで駆動しているか否かを判定する閾値、すなわち、スロットル弁制御系の故障診断を厳密に行わなくても特に問題のないエンジン１の駆動状態を判定する閾値として設定されている。
【００３６】
そして、ステップＳ２０４において、Ｎｅ＜Ｎｅ１であると判定された場合には、ステップＳ２０５に進み、フェイルタイマのカウント値Ｃが、故障判定のための判定値Ｃ１以上であるか否かを調べる。すなわち、ステップＳ２０５では、カウント値Ｃと判定値Ｃ１とを比較することにより、｜Ｄｕｔｙ｜≧Ｄｕｔｙ１である状態の継続時間が、判定値Ｃ１で規定される所定時間よりも長いか否かを調べる。ここで、判定値Ｃ１で規定される時間は、比較的長い判定時間（例えば１秒）に設定されている。
【００３７】
そして、ステップＳ２０５において、Ｃ≧Ｃ１であると判定された場合には、ステップＳ２０７に進み、スロットル弁制御系に何らかの異常があると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００３８】
一方、ステップＳ２０５において、Ｃ＜Ｃ１であると判定された場合には、ステップＳ２０８に進み、スロットル弁制御系は正常に動作していると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００３９】
また、ステップＳ２０４において、Ｎｅ＜Ｎｅ１であると判定された場合には、ステップＳ２０６に進み、フェイルタイマのカウント値Ｃが、故障判定のための判定値Ｃ２以上であるか否かを調べる。すなわち、ステップＳ２０６では、カウント値Ｃと判定値Ｃ２とを比較することにより、｜Ｄｕｔｙ｜≧Ｄｕｔｙ１である状態の継続時間が、判定値Ｃ２で規定される所定時間よりも長いか否かを調べる。ここで、判定値Ｃ２で規定される時間は、シビアな故障判定を実現すべく比較的短い判定時間（例えば０．５秒）に設定されている。
【００４０】
そして、ステップＳ２０６において、Ｃ≧Ｃ２であると判定された場合には、ステップＳ２０７に進み、スロットル弁制御系に何らかの異常があると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００４１】
一方、ステップＳ２０６において、Ｃ＜Ｃ２であると判定された場合には、ステップＳ２０８に進み、スロットル弁制御系は正常に動作していると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００４２】
このような実施の形態によれば、上述の第１の実施の形態と同様、スロットル弁制御系の故障診断に際し、エンジン始動時における故障の誤判定の防止と、走行時等における故障判定漏れの防止とを両立することができる。
【００４３】
この場合、Ｎｅ＜Ｎｅ１である場合にも、比較的長い判定時間を規定する判定値Ｃ１とフェイルタイマのカウント値Ｃとの比較による故障判定を行うので、エンジン１の全ての運転状態に対する故障判定を行うことができる。
【００４４】
次に、図４、図５は本発明の第３の実施の形態に係り、図４はモータリレーの故障診断ルーチンを示すフローチャート、図５はエンジン回転数と判定値との関係を示すマップである。なお、本実施の形態は、フェイルタイマのカウント値Ｃを、上述の第２の実施の形態よりもさらにきめ細かく判定するものである。また、本実施の形態では、スロットル系の故障診断として、モータリレー１０５に特化した故障診断の一例を示す。
【００４５】
ここで、モータリレー１０５の励磁コイルは自己インダクタンスを持つので、通電された後、接点のバネ力に打ち勝ち、接点を吸引できる電流値まで電流が増加するには所定の時間がかかる。また、ノイズを吸収するためのコンデンサ等をモータ駆動回路１０３の内部に有する。従って、モータリレー１０５は、ＯＮされた後に、モータ駆動回路１０３に供給する電圧（すなわちモータ電源電圧）Ｖが所定値Ｖ１まで達するには、バッテリ１０６の電源電圧に応じた所定の時間を要する。モータリレー１０５の内部に断線や接続不良等が発生すると、モータリレー１０５がＯＮされてもモータ電源電圧Ｖは所定時間内に所定値Ｖ１に立ち上がらないことから、このモータ電源電圧Ｖを監視することによって、モータリレー１０５の故障診断を行うことができる。
【００４６】
以下、サブマイコン１０２で実行されるスロットル弁制御系の故障診断について、図４のフローチャートに従って説明する。
【００４７】
このルーチンは所定時間毎に実行されるもので、先ずステップＳ３０１では、モータリレー１０５に対する一致回路１０４からの出力（モータリレー出力）がＯＮ状態であるか否かを調べる。
【００４８】
そして、ステップＳ３０１において、モータリレー１０５に対する一致回路１０４からの出力がＯＮ状態であると判定された場合には、ステップＳ３０２に進み、モータリレー１０５からのモータ電源電圧Ｖが所定値Ｖ１よりも大きいか否かを調べる。
【００４９】
そして、ステップＳ３０２において、Ｖ≦Ｖ１であると判定された場合には、ステップＳ３０３に進み、モータリレー１０５がＯＮされてからモータ電源電圧ＶがＶ１に達するまでの経過時間を示すフェイルタイマのカウント値Ｃをインクリメント（Ｃ←Ｃ＋１）した後、ステップＳ３０５に進む。
【００５０】
一方、ステップＳ３０１においてモータリレー出力がＯＦＦであると判定された場合、或いは、Ｖ＞Ｖ１であると判定された場合には、ステップＳ３０４に進みフェイルタイマのカウント値Ｃをクリア（Ｃ←０）した後、ステップＳ３０５に進む。
【００５１】
ステップＳ３０５では、カウント値Ｃを基に故障判定を行うための判定値ＣNeを、エンジン回転数Ｎｅに基づいて、例えば図５に示すマップを参照して補間計算付きで設定する。この場合のマップは、予め実験等によって求められサブマイコン１０２のＲＯＭに格納されており、エンジン回転数Ｎｅが低くなる程、判定値ＣNeを高く設定する。換言すれば、エンジン回転数が高くなる程、判定値ＣNeをシビアな値に設定する。
【００５２】
続くステップＳ３０６では、フェイルタイマのカウント値Ｃが判定値ＣNe以上であるか否かを調べる。
【００５３】
そして、ステップＳ３０６においてＣ≧ＣNeであると判定された場合には、ステップＳ３０７に進み、モータリレー１０５に何らかの異常があると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００５４】
一方、ステップＳ３０６において、Ｃ＜ＣNeであると判定された場合には、ステップＳ３０８に進み、モータリレー１０５は正常に動作していると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００５５】
このような実施の形態によれば、モータリレー１０５の故障診断に際し、エンジン始動時における誤判定の防止と、走行時等における判定漏れの防止とを両立することができる。
【００５６】
この場合、エンジン回転数Ｎｅに応じて判定値ＣNeを可変に設定することにより、エンジン１の全ての運転状態に対するよりきめ細かい故障診断を行うことができる。
【００５７】
なお、上述の各実施の形態においては、サブマイコン１０２においてスロットル系の故障診断を行う例について説明したが、スロットル系の故障診断を、サブマイコン１０２に代えて、メインマイコン１０１で行ってもよい。
【００５８】
また、上述の各実施の形態で説明した制御を、適宜組み合わせてスロットル系の故障診断を行ってもよいことは勿論である。
【００５９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、判定条件を適切に設定してスロットル弁制御系の良好な故障診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係わり、エンジン制御系の概略構成図
【図２】同上、スロットル弁制御系の故障診断ルーチンを示すフローチャート
【図３】本発明の第２の実施の形態に係り、スロットル弁制御系の故障診断ルーチンを示すフローチャート
【図４】本発明の第３の実施の形態に係り、モータリレーの故障診断ルーチンを示すフローチャート
【図５】同上、エンジン回転数と判定値との関係を示すマップ
【符号の説明】
１ … エンジン
５ … スロットル弁
１５ … クランク角センサ
１０１ … メインマイコン
１０２ … サブマイコン（故障判定手段、判定条件設定手段）
１０３ … モータ駆動回路
１０４ … 一致回路
１０５ … モータリレー
１０６ … バッテリ
Ｃ … カウント値
ＣNe … 判定値
Ｃ０ … 判定値
Ｃ１ … 判定値
Ｃ２ … 判定値
Ｄｕｔｙ … デューティ比
Ｄｕｔｙ１ … 所定値
Ｍθｔｈ … 目標スロットル開度
Ｎｅ … エンジン回転数
Ｎｅ１ … 所定値
Ｖ … モータ電源電圧
Ｖ１ … 所定値
Δθｔｈ … 偏差
θｔｈ … 実スロットル開度
θｔｈ１ … 所定値
Claims (2)
- エンジンの吸気経路に設けたスロットル弁の開度を電気的に制御する電子制御スロットル装置において、
スロットル系における所定の検出状態が判定時間以上継続したとき上記スロットル系の故障を判定する故障判定手段と、
上記故障判定手段による故障判定の条件をエンジン回転数に基づいて可変に設定する判定条件設定手段と、を備え、
上記判定条件設定手段は、エンジン回転数の低下に応じて、上記判定時間を長く設定することを特徴とする電子制御スロットル装置。 - 上記判定条件設定手段は、エンジン回転数が所定値以下である場合に、上記故障判定手段による故障判定の実行を禁止することを特徴とする請求項１記載の電子制御スロットル装置。
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