JP4058746B2

JP4058746B2 - 車両制御装置

Info

Publication number: JP4058746B2
Application number: JP31940098A
Authority: JP
Inventors: 正資清野; 眞澄衣川
Original assignee: Denso Corp
Current assignee: Denso Corp
Priority date: 1998-11-10
Filing date: 1998-11-10
Publication date: 2008-03-12
Anticipated expiration: 2018-11-10
Also published as: JP2000145515A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関のスロットル弁の開度をアクチュエータを用いて電子制御する電子スロットル機構を備えた車両制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的なガソリンエンジンでは、アクセルペダルとスロットル弁を機械的に連結して、スロットル弁の開度をアクセルペダルの踏み込み量に機械的に連動させるようになっているが、近年、クルーズコントロール、トラクションコントロール等の機能を備えた車両では、アクセルペダルとスロットル弁を機械的に連結せずに、スロットル弁の開度をモータ等のアクチュエータを用いて電子制御する電子スロットル機構を搭載している。
【０００３】
このような電子スロットル機構付きの車両では、電子スロットル機構が故障した場合のフェールセーフとして、アクセル操作量に応じて燃料カット回転数を設定し、エンジン回転数が燃料カット回転数を越えた時に燃料噴射をカットすることで、電子スロットル機構の異常時でも、アクセル操作によってエンジン回転数を制御できるようにしたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成では、スロットル弁が異物噛み込み等により全開付近の開度でロックしてしまったというような異常が発生した場合でも、アクセル操作量が少なければ、燃料カット回転数が低く設定されて、エンジン回転数の異常上昇が抑えられるが、この状態で運転者が不用意にアクセルペダルを踏み込むと、その瞬間に、そのアクセル操作量に応じて燃料カット回転数が急上昇してしまうため、その燃料カット回転数までは、運転者の意に反してほぼスロットル全開状態でエンジン回転数が急上昇してしまうという不具合が発生する。
【０００５】
本発明はこのような事情を考慮してなされたものであり、従ってその目的は、電子スロットル機構の異常時に、運転者の意に反してエンジン回転数が急上昇することを防止できる車両制御装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の請求項１の車両制御装置は、電子スロットル機構の異常の有無を異常判定手段により判定し、電子スロットル機構の異常時には、燃料カット回転数設定手段により内燃機関の運転制御パラメータの変化に対して燃料カット回転数をなまし処理して設定し、機関回転数が燃料カット回転数を越えた時に燃料噴射を燃料カット手段によりカットする。このように、電子スロットル機構の異常時に、燃料カット回転数をなまし処理すれば、運転制御パラメータの変化に対して適度に遅れた燃料カット回転数が設定され、燃料カット回転数の急上昇が抑えられる。このため、万一、スロットル弁が全開付近の開度でロックした状態になったとしても、運転者の意に反してエンジン回転数が急上昇することが防止される。
【０００７】
この場合、請求項２のように、燃料カット回転数を設定するための運転制御パラメータとしてアクセル操作量を用いると良い。このようにすれば、運転者の加減速の意思（アクセル操作）を燃料カット回転数に直接、反映させることができ、電子スロットル機構の異常時の運転性を向上させることができる。
【０００８】
更に、請求項３のように、燃料カット回転数が上昇する時のなまし度合いを、燃料カット回転数が下降する時のなまし度合いよりも大きくするようにしても良い。このようにすれば、燃料カット回転数の変化特性が上昇時は比較的緩やかに上昇し、下降時は比較的速やかに下降するようになり、電子スロットル機構の異常時の安全性を更に向上させることができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。まず、図１に基づいてシステム全体の概略構成を説明する。内燃機関であるエンジン１１の吸気管１２の最上流部には、エアクリーナ１３が設けられ、このエアクリーナ１３の下流側には、吸気温を検出する吸気温センサ１４と、吸入空気量を検出するエアフローメータ１５とが設けられている。このエアフローメータ１５の下流側には、スロットル弁１７と、これを駆動するＤＣモータ１６（アクチュエータ）とが設けられ、このＤＣモータ１６が電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）１９からの出力信号に基づいて駆動されることで、スロットル弁１７の開度が制御される。このスロットル弁１７の実スロットル開度は、スロットルポジションセンサ２０によって検出される。これらスロットル弁１７、ＤＣモータ１６、スロットルポジションセンサ２０等から電子スロットル機構１８が構成されている。
【００１０】
スロットル弁１７の下流側に設けられたサージタンク２１には、エンジン１１の各気筒に空気を導入する吸気マニホールド２２が接続され、この吸気マニホールド２２の各気筒の吸気ポート近傍にそれぞれ燃料を噴射する燃料噴射弁２３が取り付けられている。
【００１１】
また、エンジン１１には、各気筒毎に点火プラグ２４が取り付けられ、各点火プラグ２４には、点火装置２５で発生した高圧電流がディストリビュータ２６を介して分配される。このディストリビュータ２６には、クランク角センサ２７が設けられ、このクランク角センサ２７の出力パルス周波数によってエンジン回転数が検出される。
一方、エンジン１１の排気管２８の途中には、排ガス中の有害成分を低減させる三元触媒等の触媒２９が設けられ、この触媒２９の上流側に排ガス中の酸素濃度を検出する酸素濃度センサ３０が設けられている。
【００１２】
図２に示すように、アクセルペダルの踏み込み量（アクセル操作量）を検出するアクセルポジションセンサ３１、車速を検出する車速センサ３２、冷却水温を検出する水温センサ３３及び上述した各種センサの出力は、ＥＣＵ１９内にＡ／Ｄコンバータ３４又は入力処理回路３５を介して取り込まれる。このＥＣＵ１９は、マイクロコンピュータを主体として構成され、ＣＰＵ３６、ＲＯＭ３７（記憶媒体）、ＲＡＭ３８、バッテリ４０でバックアップされたバックアップＲＡＭ３９、バッテリ４０から電源が供給される電源回路４１等を備えている。このＥＣＵ１９は、各種センサで検出されたエンジン運転状態に基づいて、燃料噴射量、点火時期等を演算し、その演算結果に応じた信号を出力処理回路４２を介して燃料噴射弁２３や点火装置２５に出力してエンジン１１の運転を制御する。
【００１３】
また、ＥＣＵ１９は、通常の運転時（トラクションコントロールやクルーズコントロールが作動していない時）には、アクセルポジションセンサ３１で検出されるアクセル操作量に応じて目標スロットル開度を演算し、その演算結果に応じた信号を出力処理回路４２を介してＤＣモータ１６に出力することで、実スロットル開度（アクセルポジションセンサ３１の検出値）を目標スロットル開度に一致させるようにＤＣモータ１６を制御する。
【００１４】
更に、ＥＣＵ１９は、図３の燃料カット回転数設定プログラムを実行することで、電子スロットル機構１８の異常の有無に応じて燃料カット回転数を設定すると共に、図４の燃料噴射許可／カット切換プログラムを実行することで、エンジン回転数が上記燃料カット回転数を越えた時に燃料噴射をカットする。以下、図３及び図４のプログラムの処理内容を説明する。
【００１５】
図３に示す燃料カット回転数設定プログラムは、所定時間毎（例えば１６ｍｓｅｃ毎）に起動される。本プログラムが起動されると、まずステップ１０１で、電子スロットル機構１８が異常有りか否かを判定する。ここで、電子スロットル機構１８の異常としては、例えば、スロットルポジションセンサ２０の異常、目標スロットル開度と実スロットル開度との不一致、メモリ異常、ＣＰＵ異常等であり、これらのうちいずれか１つでも異常が発生した時に電子スロットル機構１８の異常有りと判定される。このステップ１０１の処理が、特許請求の範囲でいう異常判定手段としての役割を果たす。
【００１６】
このステップ１０１で、電子スロットル機構１８が正常と判定されれば、ステップ１０２に進み、燃料カット回転数ＣＮＥを通常の燃料カット回転数（例えば６４００ｒｐｍ）に設定して本プログラムを終了する。
【００１７】
一方、ステップ１０１で、電子スロットル機構１８の異常有りと判定された場合は、ステップ１０３に進み、アクセル操作量Ｆをパラメータとする基本燃料カット回転数ＣＮＥＢのマップを検索して、現在のアクセル操作量Ｆに応じた基本燃料カット回転数ＣＮＥＢを求める。尚、マップに代えて、アクセル操作量Ｆを変数とする関数式を用いて基本燃料カット回転数ＣＮＥＢを算出しても良い。
【００１８】
通常、アクセル操作量Ｆが大きいほど、運転者が要求するエンジン回転数（出力）が高いことを考慮して、基本燃料カット回転数ＣＮＥＢのマップ特性は、アクセル操作量Ｆが大きくなるほど、基本燃料カット回転数ＣＮＥＢが高くなるように設定されている。
【００１９】
そして、次のステップ１０４で、今回の基本燃料カット回転数ＣＮＥＢ(i) が前回の基本燃料カット回転数ＣＮＥＢ(i-1) よりも大きいか否かにより、基本燃料カット回転数ＣＮＥＢが上昇中であるか否かを判定する。尚、今回のアクセル操作量Ｆ(i) が前回のアクセル操作量Ｆ(i-1) よりも大きいか否かにより、基本燃料カット回転数ＣＮＥＢが上昇中であるか否かを判定するようにしても良い。
【００２０】
もし、基本燃料カット回転数ＣＮＥＢが上昇中であれば、ステップ１０５に進み、基本燃料カット回転数ＣＮＥＢを、比較的大きいなまし定数Ｋ1 を用いて次式によりなまし処理し、今回の燃料カット回転数ＣＮＥ(i) を求める。
ＣＮＥ(i) ＝ＣＮＥＢ＋Ｋ1 ×｛ＣＮＥ(i-1) −ＣＮＥＢ｝
ここで、ＣＮＥ(i-1) は前回の燃料カット回転数である。
【００２１】
一方、基本燃料カット回転数ＣＮＥＢが上昇中でない（下降中又は一定）場合には、ステップ１０６に進み、基本燃料カット回転数ＣＮＥＢを、比較的小さいなまし定数Ｋ2 を用いて次式によりなまし処理し、今回の燃料カット回転数ＣＮＥ(i) を求める。
ＣＮＥ(i) ＝ＣＮＥＢ＋Ｋ2 ×｛ＣＮＥ(i-1) −ＣＮＥＢ｝
【００２２】
ここで、燃料カット回転数上昇時のなまし定数Ｋ1 と燃料カット回転数下降時のなまし定数Ｋ2 は、Ｋ1 ＞Ｋ2 の関係に設定されている。従って、上記ステップ１０４〜１０６の処理により、燃料カット回転数ＣＮＥの上昇率が下降率よりも小さくなる。これらのステップ１０３〜１０６の処理が特許請求の範囲でいう燃料カット回転数設定手段としての役割を果たす。
【００２３】
次に、図４に示す燃料噴射許可／カット切換プログラムの処理を説明する。本プログラムは、所定クランク角毎（例えば３６０℃Ａ毎）に割り込み処理により起動され、特許請求の範囲でいう燃料カット手段としての役割を果たす。本プログラムが起動されると、まず、ステップ２０１で、現在のエンジン回転数ＮＥが図３の燃料カット回転数設定プログラムで設定した燃料カット回転数ＣＮＥを越えたか否かを判定する。もし、エンジン回転数ＮＥが燃料カット回転数ＣＮＥ以下であれば、ステップ２０２に進み、燃料噴射を許可する。その後、エンジン回転数ＮＥが燃料カット回転数ＣＮＥを越えた時には、その都度、ステップ２０１からステップ２０３に進み、燃料噴射弁２３の燃料噴射をカットして、エンジン回転数ＮＥを燃料カット回転数ＣＮＥ以下に抑える。
【００２４】
以上説明した本実施形態における電子スロットル機構１８の異常時の制御特性を、図５のタイムチャートを用いて説明する。電子スロットル機構１８の異常時には、基本燃料カット回転数のマップからアクセル操作量Ｆに応じた基本燃料カット回転数ＣＮＥＢを求め、これをなまし処理して燃料カット回転数ＣＮＥを求めることで、アクセル操作量Ｆの変化を燃料カット回転数ＣＮＥの変化に少しずつ遅らせて反映させる。これにより、アクセル操作量Ｆの変化に対して適度に遅れた燃料カット回転数ＣＮＥが設定され、アクセル操作量Ｆの変化に対してエンジン回転数ＮＥの変化を適度に遅らせることができる。従って、万一、スロットル弁１７が全開付近の開度でロックした状態になったとしても、運転者の意に反してエンジン回転数ＮＥが急上昇することが防止される。
【００２５】
しかも、本実施形態では、燃料カット回転数ＣＮＥの上昇時と下降時との間でなまし処理に用いるなまし定数を切り換えて、燃料カット回転数ＣＮＥの上昇率が下降率よりも小さくなるようにしているので、燃料カット回転数ＣＮＥ上昇時は、エンジン回転数ＮＥの上昇を適度に抑えることができると共に、燃料カット回転数ＣＮＥ下降時は、エンジン回転数ＮＥを速やかに低下させることができ、電子スロットル機構１８の異常時に、より安全に車両をコントロールすることができる。
【００２６】
しかしながら、本発明は、燃料カット回転数ＣＮＥの上昇時と下降時との間でなまし定数の切り換えを行わずに、なまし定数を固定値としても良い。また、燃料カット回転数ＣＮＥの上昇時のみ、なまし処理し、燃料カット回転数ＣＮＥの下降時には、なまし処理を行わないようにしても良い。
【００２７】
また、本実施形態では、電子スロットル機構１８の異常時にアクセル操作量Ｆに応じて燃料カット回転数ＣＮＥをなまし処理により設定するようにしたので、運転者の加減速の意思（アクセル操作）を燃料カット回転数に直接、反映させることができ、電子スロットル機構１８の異常時の運転性を向上させることができる。
【００２８】
但し、燃料カット回転数ＣＮＥを設定するための運転制御パラメータは、アクセル操作量Ｆに限定されず、例えば、目標スロットル開度、車速等の他の運転制御パラメータを用いても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態におけるシステム全体の概略構成図
【図２】制御系の電気的構成を示すブロック図
【図３】燃料カット回転数設定プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図４】燃料噴射許可／カット切換プログラムの処理の流れを示すフローチャート
【図５】電子スロットル機構の異常時の制御特性を示すタイムチャート
【符号の説明】
１１…エンジン（内燃機関）、１６…ＤＣモータ（アクチュエータ）、１７…スロットル弁、１８…電子スロットル機構、１９…ＥＣＵ（異常判定手段、燃料カット回転数設定手段、燃料カット手段）、２０…スロットルポジションセンサ、２３…燃料噴射弁、３１…アクセルポジションセンサ。

Claims

内燃機関のスロットル弁の開度をアクチュエータを用いて電子制御する電子スロットル機構と、
前記電子スロットル機構の異常の有無を判定する異常判定手段と、
前記異常判定手段により前記電子スロットル機構が異常有りと判定された時に内燃機関の運転制御パラメータに応じて燃料カット回転数を設定する燃料カット回転数設定手段と、
機関回転数が前記燃料カット回転数を越えた時に燃料噴射をカットする燃料カット手段と
を備えた車両制御装置において、
前記燃料カット回転数設定手段は、前記運転制御パラメータの変化に対して前記燃料カット回転数をなまし処理して設定することを特徴とする車両制御装置。
前記燃料カット回転数設定手段は、前記運転制御パラメータとしてアクセル操作量を用いることを特徴とする請求項１に記載の車両制御装置。
前記燃料カット回転数設定手段は、前記燃料カット回転数が上昇する時のなまし度合いを、該燃料カット回転数が下降する時のなまし度合いよりも大きくしたことを特徴とする請求項１又は２に記載の車両制御装置。