JP4012654B2

JP4012654B2 - エンジン機器制御装置及び電子制御スロットルシステム

Info

Publication number: JP4012654B2
Application number: JP22341799A
Authority: JP
Inventors: 次男富田; 秀一仲野; 浩一小野; 満渡部
Original assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Car Engineering Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Automotive Systems Engineering Co Ltd
Priority date: 1999-08-06
Filing date: 1999-08-06
Publication date: 2007-11-21
Anticipated expiration: 2019-08-06
Also published as: EP1074712B1; US20020073962A1; US6352064B1; EP1816329A2; DE60035646T2; EP1074712A3; US6619259B2; EP1074712A2; JP2001050080A; DE60035646D1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用スロットルバルブをモータなどのアクチュエータで駆動して開閉するスロットルバルブ制御システムに関わる。
【０００２】
【従来の技術】
スロットルバルブを電子制御で駆動する電子制御スロットルシステムでは、エンジン制御システムからスロットル要求開度を指示され、この指示にしたがって動作する場合のほか、エンジン制御システムとは独立に、電子制御スロットルシステム自身で制御目標位置を定めて動作する場合がある。具体的には、スロットルセンサの最小位置学習（全閉学習）や最大位置学習（全開学習）を行うために、スロットルを閉じ方向や開き方向に駆動する場合や、アクセルペダル位置を読取り、その値からテーブル検索などの方法で、対応するスロットル開度を求め、スロットルを駆動する場合、あるいは電子制御スロットルシステムとエンジン制御システムとの間の情報交換が不可能になった場合に電子制御スロットルシステムがエンジン制御システムからの指示を受けずにスロットルバルブを駆動する場合などがある。エンジンはスロットル開度で制御される空気流量と、エンジン制御システムが関与する燃料噴射制御，点火制御などにより駆動されることから、電子制御スロットルシステム自身で制御目標を定めて動作する場合、燃料噴射制御，点火制御などを適切に行うために、電子制御スロットルシステムとエンジン制御システムとが情報を交換し、協調してスロットルを制御する必要がある。
【０００３】
たとえば、スロットル全閉位置学習では、単にスロットルバルブを閉じ方向のストッパに接触するまで動作させれば良く、エンジンが回転している必要はない。安全上はむしろ、エンジンが回転しないのが望ましく、燃料噴射を抑制してエンジン回転を停止させるべきである。全開学習ではエンジンが回転しないように制御することが必要である。また、アクセルペダル位置からスロットル開度を設定する場合、電子制御スロットルシステムは現在のスロットル位置をエンジン制御システムに通知し、エンジン制御システムはそれに応じて適切なエンジン制御を行うことが必要になる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来はこのような場合、電子制御スロットルシステムとエンジン制御システムとで同期をとり、電子制御スロットルシステムがエンジン回転を必要としない動作を実行するときには、エンジン制御システムはエンジン動作を停止する措置をとっていた。同期をとる方法としては、互いに通信で動作内容を交換し、必要な措置を取る方法とか、イグニッションキーの信号レベルを監視して、変化した時間的タイミングで同期するなどの方法が用いられる。
【０００５】
しかし、電子制御スロットルシステムは、一つのユニットとして扱い、他のシステムとの関係、具体的には相互依存性をできるだけ少なくしたほうが、電子制御スロットルシステムを新たに組込む場合の負担が少なくなる。ただし、上記の様に、電子制御スロットルシステムはエンジン制御システムが制御するエンジンの挙動に依存する場合がある。
【０００６】
本発明の目的は、電子制御スロットルシステムとエンジン制御システムとの相互依存性を低減し、かつ信頼性を高めることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
電子制御スロットルシステムは、エンジン制御システムが直接的に制御する対象のエンジン挙動を、エンジン挙動監視装置を用いて監視し、あらかじめ定義した条件を満たさない場合、フェールセーフ処理を行う。エンジン挙動監視装置の一例は、エンジン回転数監視装置である。
【０００８】
具体的には、電子制御スロットルシステムは、エンジン制御システムと独立してスロットルを制御するとき、エンジン挙動監視装置によりエンジン挙動を監視し、あらかじめ定義した条件を満たさない場合、フェールセーフ処理を行う。たとえば、全開学習のときにエンジンが回転しないように制御する場合、エンジン回転数を測定するエンジン挙動監視装置が一定の回転数以上の値を示したとき、エンジン制御異常と判定し、電子制御スロットルシステムは全開学習動作を異常終了する。エンジン制御システム側で制御・監視するほかに、電子制御スロットルシステムでもエンジン挙動を監視することは、いち早くフェールセーフ処理を開始でき、信頼性向上に寄与する。
【０００９】
全閉学習、または全開学習は、エンジンを駆動する必要のない動作であるから、この間は、電子制御スロットルシステムとエンジン制御システムとを切離したい場合もあるが、電子制御スロットルシステムがエンジン挙動を監視する方法であれば、切離した状態でも、電子制御スロットルシステムはエンジン挙動の異常を検出し、フェールセーフ動作を行うことができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施例を図面を用いて説明する。
【００１１】
図１は本発明ブロック図の一実施例である。
【００１２】
電子制御スロットルモジュール１００は、通信路１５０を介してエンジン制御システム２００と通信してエンジン制御システム２００からスロットル要求開度１５１を受信し、またスロットル現在位置１５２をエンジン制御システム２００に送信する。また、スロットルアクチュエータ１１０を駆動してスロットルバルブ１１５を動作させる。スロットルバルブ１１５の位置はスロットルセンサ120を使って読取り、スロットルアクチュエータ１１０を駆動するときのフィードバック信号として用いる。エンジン制御システム２００は、エアフローセンサ230の出力を読み、燃料噴射制御装置２１０と点火制御装置２２０を駆動してエンジン２５０の出力を制御する。エンジン挙動を示す代表的な量であるエンジン回転数は、エンジン制御システムにフィードバックされるほか、エンジン回転数監視装置２８０を介して電子制御スロットルモジュール１００に読込まれる。
【００１３】
スロットルバルブ１１５の全閉位置学習は、エンジン制御システム２００のスロットル開度要求なしで、イグニッションスイッチがオンになったとき、またはオフになったとき、電子制御スロットルモジュール１００が実行する。電子制御スロットルモジュール１００は、スロットルアクチュエータ１１０をスロットルが閉じる方向に駆動し、この間、スロットルセンサ１２０の値を読取り、スロットルセンサ１２０の値が最低値に達したと判断されたときのスロットルセンサ１２０の値を全閉学習値とする。この段階で電子制御スロットルモジュール100は、全閉学習が終了したことを通信路１５０を介して、エンジン制御システム２００に通知する。エンジン制御システム２００は、全閉学習が終了したことを電子制御スロットルモジュール１００から通知されるまでは燃料噴射制御装置２１０と点火制御装置２２０を駆動せず、通知された時点で燃料噴射制御装置２１０と点火制御装置２２０を駆動しエンジン制御を開始する。
【００１４】
電子制御スロットルモジュール１００が全閉学習を実行するとき、エンジン制御システム２００が電子制御スロットルモジュール１００は全閉学習を実行していない、と誤判定した場合、エンジン制御システム２００は、燃料噴射制御装置２１０と点火制御装置２２０を駆動してエンジン２５０を制御しようとするが、スロットルバルブ１１５が全閉位置に駆動されているため、エンジン２５０はエンスト状態となる可能性がある。このとき、全開学習を行う場合では、上記の様な場合、スロットルバルブ１１５が開くことにより、エンジン回転数が上昇するが、本発明では、電子制御スロットルモジュール１００はエンジン回転数監視装置２８０を介してエンジン２５０の回転数を監視しており、回転数が上昇したことを感知し、全開学習を中止し、スロットルバルブ１１５を閉じることにより、エンジン２５０の出力を抑制することが可能となる。
【００１５】
上記の場合において、エンジン回転数監視装置２８０の動作が異常である場合、エンジン２５０の状態を知ることができないため、本発明では、エンジン回転数監視装置２８０が正常に動作してエンジン２５０の回転数が上昇したときと同様に、全開学習を中止する。エンジン回転数監視装置２８０の動作異常は、回線がショートあるいはオープンしたときなどに発生する可能性があり、エンジン回転数監視装置２８０の出力レベルの変化で検出することができる。
【００１６】
上記は、スロットルバルブの全閉学習，全開学習を例に述べたが、このほか、スロットルリターンスプリングチェックの場合にも適用できる。スロットルバルブ１１５は、スロットル制御異常のときフェールセーフ処理としてモータ駆動を停止する。このとき、スロットルバルブが一定位置（ディフォルト位置）に戻るように、リターンスプリングが設けられている。ディフォルト位置は、全閉位置ではなく、ある程度スロットルバルブ１１５が開いた位置とする場合が多い。これは、スロットル制御異常のときフェールセーフ処理としてモータ駆動を停止したときでも、車両を安全な位置まで動かすことができるようにするためである。スロットルバルブ１１５をモータ駆動停止時に一定位置に位置付けるためには、スロットルバルブ１１５を開き方向および閉じ方向の両方向に動作させるための、２種類のスロットルリターンスプリングが用いられる。この２個のスプリングが正常に動作するかどうかを診断するには、スロットルバルブ１１５を全開位置、および全閉位置に駆動してからモータ駆動を停止したときにスロットルバルブがディフォルト位置に戻ることを観測することによって行われ、この動作の診断においても、本実施例を適用できる。
【００１７】
第二の実施例を図２に示す。図１に対し、エンジン回転数監視装置２８０が削除され、その代りに、エンジン回転数は通信路１５０を介して、エンジン制御システム２００から電子制御スロットルモジュール１００に通知される。電子制御スロットルモジュール１００においては、エンジン回転数を知る手段が変更になったもので、動作原理は、図１の場合と同じである。また、通信路１５０の異常により、電子制御スロットルモジュール１００がエンジン回転数を知ることができない場合は、図１においてエンジン回転数監視装置２８０の動作異常の場合に相当する。
【００１８】
第三の実施例を図３に示す。運転者意図入力装置３００は、典型的にはアクセルペダル装置であり、運転者がこれを操作すると、操作量に応じた値を出力する。電子制御スロットルモジュール１００は運転者意図入力装置３００の出力値を取込み、運転者意図・スロットル開度変換器３１０により第一のスロットル目標開度を得る。また、エンジン制御要求開度変換器３２０は、エンジン制御システム２００から通信路１５０を介して受信したスロットル要求開度値から第二のスロットル目標開度を算出する。最終スロットル目標開度演算器３３０は第一のスロットル目標開度と第二のスロットル目標開度の値を加算し、加算結果の値に応じてスロットルアクチュエータ１１０を駆動する。
【００１９】
本実施例において、エンジン制御システム２００から通信路１５０を介してスロットル要求開度値を受信する処理において、通信路１５０の回線の開放、あるいは短絡等の故障により、または、ノイズ等により、正当なスロットル要求開度値を受信できない場合が考えられる。本実施例では、このような場合に、あらかじめ定義してある値をスロットル要求開度値として用いる。
【００２０】
第三の実施例の変形例を第四の実施例として図４に示す。本実施例では、図３に対し、スロットル要求開度バッファ３２１が追加されている。エンジン制御要求開度変換器３２０は、エンジン制御システム２００から通信路１５０を介して受信したスロットル要求開度値から第二のスロットル目標開度を算出するとき、算出結果をスロットル要求開度バッファ３２１に毎回記憶する。電子制御スロットルモジュール１００が正当なスロットル要求開度値を受信できない場合には、スロットル要求開度バッファ３２１に記憶した値をもとに、第二のスロットル目標開度値を算出する。このとき、算出の方法としては、単純にスロットル要求開度バッファ３２１に記憶した値を継続して使用する場合のほか、スロットル要求開度バッファ３２１に記憶した値から一定値を減じた値とする、あるいはスロットル要求開度バッファ３２１に記憶した値に対しあらかじめ定義された曲線にしたがって値を変化させる方法などがある。
【００２１】
第五の実施例を図５に示す。本実施例では、目標開度選択情報１５３をエンジン制御システム２００から受信する。目標開度選択情報１５３は、１，２，３のいずれかの値であり、その意味するところは以下である。
【００２２】
１：最終スロットル目標開度は、前記第一のスロットル目標開度と第二のスロットル目標開度の値を加算することにより求める
２：最終スロットル目標開度は、前記第一のスロットル目標開度とする
３：最終スロットル目標開度は、前記第二のスロットル目標開度とする
目標開度選択情報１５３が１の場合は通常の場合であり、目標開度選択情報１５３が２の場合は、運転者意図入力装置３００から出力される値を無視する場合であり、アクセルペダルを踏んでいない場合でもエンジン制御システム２００から要求された第一のスロットル目標開度にしたがってスロットルを制御する場合であり、クルーズ状態などの場合に相当する。目標開度選択情報１５３が３の場合は、エンジン制御システム２００から受信する前記第一のスロットル目標開度を無視する場合であり、エンジン制御システム２００との通信において異常が検出されたために、仮に通信が回復していても、エンジン制御システム２００から通信路１５０を介して受信したスロットル要求開度値から算出された第二のスロットル目標開度は無視して、運転者意図入力装置３００から読取った値のみにしたがってスロットルバルブ１１５を駆動するケースである。
【００２３】
【発明の効果】
本発明によれば、スロットルバルブをエンジン制御システムと独立に駆動している場合でも、エンジン挙動の異常を検知し、必要なフェールセーフ処理を行うことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一の実施例を示す図。
【図２】本発明の第二の実施例を示す図。
【図３】本発明の第三の実施例を示す図。
【図４】本発明の第四の実施例を示す図。
【図５】本発明の第五の実施例を示す図。
【符号の説明】
１００…電子制御スロットルモジュール、１１０…スロットルアクチュエータ、１１５…スロットルバルブ、１２０…スロットルセンサ、１５０…通信路、１５１…スロットル要求開度、１５２…スロットル現在位置、１５３…目標開度選択情報、２００…エンジン制御システム、２１０…燃料噴射制御装置、２２０…点火制御装置、２５０…エンジン、２８０…エンジン回転数監視装置、３００…運転者意図入力装置、３１０…運転者意図・スロットル開度変換器、３２０…エンジン制御要求開度変換器、３２１…スロットル要求開度バッファ、３３０…最終スロットル目標開度演算器。

Claims

電子制御スロットルシステムとエンジン制御システムを有するエンジン機器制御装置において、前記電子制御スロットルシステムは、
運転者意図入力装置からの入力値を元にあらかじめ定められた手順で第一のスロットル目標開度を算出し、
一方エンジン制御システムから通知される第二のスロットル目標開度を受信し、
目標スロットル開度選択情報の通知を受け、
当該目標スロットル開度選択情報に従って、前記第一のスロットル目標開度と前記第二のスロットル目標開度に重み付けを設定し、
前記第一のスロットル目標開度と第二のスロットル目標開度を加算して最終目標スロットル開度を算出し、
スロットルをこの最終目標スロットル開度に位置づけられるように制御するエンジン機器制御装置。
請求項１において、
前記第二のスロットル目標開度が通知されなかったとき、予め定めた値を第二のスロットル目標開度と設定するエンジン機器制御装置。
請求項１において、
前記第二のスロットル目標開度が通知されなかったとき、最後に通知された第二のスロットル目標開度を一定の割合で時間経過とともに変化させた値を第二のスロットル目標開度と設定するエンジン機器制御装置。
電子制御スロットルシステムとエンジン制御システムを有するエンジン機器に用いられる電子制御スロットルシステムであって、
運転者意図入力装置からの入力値を元にあらかじめ定められた手順で第一のスロットル目標開度を算出し、
一方エンジン制御システムから通知される第二のスロットル目標開度を受信し、
目標スロットル開度選択情報の通知を受け、
当該目標スロットル開度選択情報に従って、前記第一のスロットル目標開度と前記第二のスロットル目標開度に重み付けを設定し、
前記第一のスロットル目標開度と第二のスロットル目標開度を加算して最終目標スロットル開度を算出し、
スロットルをこの最終目標スロットル開度に位置づけられるように制御する電子制御スロットルシステム。
請求項４において、
前記第二のスロットル目標開度が通知されなかったとき、予め定めた値を第二のスロットル目標開度と設定する電子制御スロットルシステム。
請求項４において、
前記第二のスロットル目標開度が通知されなかったとき、最後に通知された第二のスロットル目標開度を一定の割合で時間経過とともに変化させた値を第二のスロットル目標開度と設定する電子制御スロットルシステム。