JPH0525015B2

JPH0525015B2 -

Info

Publication number: JPH0525015B2
Application number: JP58070902A
Authority: JP
Inventors: Hajime Sato
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-04-23
Filing date: 1983-04-23
Publication date: 1993-04-09
Also published as: JPS59196937A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は、スロツトル制御システムに関し、
特に自動車等の車両の内燃機関に用いて好適なス
ロツトル制御システムに関する。

（背景技術）従来のスロツトル制御システムとしては、米国
特許第4138979号明細書及び特開昭56−107925号
公報に記載されたものがある。これらの先行技術
文献には、各種信号を入力して適正供給空気量を
演算する制御装置（例えばマイコンエンジン制御
システム）からの指令によりサーボモータのごと
きアクチユエータを駆動し、それによりスロツト
ルバルブを作動させるシステムが示されている。

しかしながら、このような従来のスロツトル制
御システムにあつては、故障時のアクチユエータ
自体における危険回避の対策が何ら行なわれてい
なかつた。従つて、例えば演算部（CPUあるい
はＩ／Ｏインターフエース等）に故障が起きた場
合、本来スロツトルバルブを閉じるべき状態であ
るにもかかわらず開信号を出力したり、あるいは
その逆の場合になることも起こり得る。更に、ア
クセル信号等の各種信号の故障時にも、同様な不
本意な動作が行なわれる恐れがある。そのためア
クチユエータの暴走が懸念され、最悪の場合に
は、スロツトルバルブが全閉状態となるべきとこ
ろが全開状態に、あるいは全開状態となるべきと
ころが全閉状態になるといつたことが起こつてし
まう。万一このような状態に陥いると車両走行に
重大な危険が発生し、運転者の安全が確保されな
い。

（発明の課題）この発明は、上述のごとき問題点を解決するた
めになされたものであつて、主制御システムの故
障時もしくは各種信号の故障時におけるフエイル
セーフ機能を有し、安全性の確保を十分行なうこ
とのできるスロツトル制御システムを提供するこ
とを目的とする。

この発明によれば、スロツトルアクチユエータ
自体がスロツトルバルブの制御機能を有し、シス
テム全体が正常動作を行なつている時には主制御
システムの指令に従つてスロツトル制御が行なわ
れ、主制御システム故障時または各種信号故障時
には、スロツトル制御は主制御システムによる制
御からこの発明のスロツトル制御システムによる
制御に移行される。このようにして、車両走行の
安全性の確保を十分に行なうことが可能となる。

（発明の構成及び作用）以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明の一実施例を示す図であ
る。まず構成を説明すると、１は信号検出処理部
であつて、アクセル信号、エンジン回転数信号、
車速信号、ギヤ信号等の各種入力信号を検出し、
検出した信号にＡ／Ｄ、Ｄ／Ａ、Ｆ／Ｖ変換等の
変換処理を施し処理しやすい形にして出力する。
２は情報処理演算部であつて、信号検出処理部１
の出力信号を受取ると共に、主制御システムと情
報交換を行ない、これら２つの信号のうちの少な
くとも一方の信号に基づいて演算処理を行ない、
動作部５を駆動するために必要な情報を制御処理
部３に出力する。また、情報処理演算部２と制御
処理部３は、このスロツトルアクチユエータに内
蔵された制御手段を構成している。まず、情報処
理演算部２は、各種情報、演算結果を記憶する機
能を有し、必要に応じて、記憶された情報を用い
たり、あるいはその情報を主制御システムに供給
する。更に、情報処理演算部２は、主制御システ
ム故障時または各種信号故障時に、制御処理部３
と連動して、スロツトル制御を主制御システムか
らこの発明のスロツトル制御システムに移行させ
る機能を有している。３は制御処理部であつて、
情報処理演算部２からの情報に基づいて判断処理
を行ない、駆動指令を駆動部４に出力する。駆動
部４は、例えばトランジスタ、サイリスタ等の素
子により構成され動作部５を駆動する。なお駆動
部４から制御処理部３にはフイードバツクがかけ
られ駆動部４の動作を安定にしている。５は動作
部であつて、弁機構又はそれに相当するものから
構成される。６は検出部であつて、動作部５の変
位を検出しその結果を情報処理演算部２に伝達す
る。

次に、上述のごとき構成を有する本実施例のス
ロツトル制御システム７の動作について説明す
る。

まずアクセル信号等の各種入力信号が信号検出
処理部１により検出され、所定の処理しやすい形
に変換され情報処理演算部２に出力される。情報
処理演算部２は、信号検出処理部２からの出力信
号を受取ると共に主制御システムと情報交換して
おり、信号検出処理部２からの信号及び主制御シ
ステムからの指令により演算処理を行ない、主制
御システム及び各種信号が正常か故障（フエイ
ル）かを判断する。正常の場合には、主制御シス
テムによるスロツトル制御が行なわれ、その一例
を後述する。またフエイル時には、スロツトル制
御を主制御システムからこの発明によるスロツト
ル制御システムに移行し、フエイルの状態に応じ
た制御が行なわれる。なお、主制御システムのフ
エイル時以外のときには、制御状態の情報が情報
処理演算部２から主制御システムに供給される。
制御処理部３は、情報処理演算部２の情報に基づ
いて、正常時、フエイル時に対応させて駆動部４
を駆動させる。そして駆動部４の駆動により、動
作部５が動作する。動作部５の動作状態は検出部
６により検出され、その結果は情報処理演算部２
に送られる。

次に、フエイル時及び正常動作時における本実
施例のスロツトル制御システムの動作を第２図及
び第３図のフローチヤートに基づいて説明する。

まず主制御システムダウン時について説明す
る。主制御システムからの指令及び情報は、第４
図に示すような形で情報処理演算部２に供給され
る。第４図は、時刻T₁〜T₃においては主制御シ
ステムからの情報、指令が正常に供給され、時刻
T₄以降においては異常な情報、指令が供給され
ている状態を示すものである。T₄以降の信号の
ように本来の入力パターンとは異なる不安定な情
報、指令が供給されたり、あるいは供給される情
報、指令に変化がない場合には、情報処理演算部
２は、主制御システムのダウンもしくは情報等を
入出力するインターフエースにフエイルが生じた
と判断し、スロツトル制御を主制御システムから
この発明のスロツトル制御システムに切換える。
この動作は第２図のフローチヤートのステツプ
104〜106にて行なわれる。すなわちステツプ104
で主制御システムよりのデータが読み込まれ、そ
のデータの正常、異常の判断がステツプ105にて
行なわれ、異常がある時にはステツプ106にてそ
の異常があらかじめ設定したサンプリング時間以
上続いているかどうかが判断される。異常のない
場合にはステツプ104〜106の動作が繰返される。
ステツプ106で異常と判断されるとステツプ107に
移る。

ステツプ107では、フエイルが主制御システム
のフエイルであるかその他のフエイル（例えばア
クセル信号のダウン等）であるかの区別が行なわ
れるが、この場合には主制御システムのフエイル
であるので、ステツプ116に進む。このステツプ
116にてスロツトル制御が主制御システムからこ
の発明のスロツトル制御システムへ切換えられ
る。そしてステツプ117に進み、ここではフエイ
ル時の状態がどのような状態であつたか知るため
及び後の制御に必要なデータを提供するために、
エンジン回転数、車速、アクセル、ギヤ位置等の
各種情報が読み込まれ記憶される。次にステツプ
118に進むが、主制御システムダウン時であるの
で正常時と同じ動作を行なうことは走行の安全上
好ましくない。従つてステツプ118にてエンジン
回転数、車速等に上限を設定して、安全を確保
し、かつ走行可能なように制御する。次にステツ
プ119では吸入空気量が多量になるのを防止する
ため、スロツトル開度に上限を設定する。ステツ
プ120にてエンジン回転数、車速等の各種情報が
読み込まれ、ステツプ121の処理にて動作部５が
駆動部４を介して動作される。主制御システムの
ダウン時には、上述のような条件のもとでステツ
プ119〜121のルーチンが繰返されてスロツトル制
御が行なわれ、車両を安全かつ確実に走行させる
ことが可能となる。

次に、各種信号のうち、一例としてアクセル信
号の故障時について説明する。アクセル信号とは
運転者のアクセル踏込み量を表わす信号のことで
ある。このアクセル信号は第５図に示すような形
となつている。運転者がアクセルを踏込んだとき
には、アクセルは常に振動（脈動）しており、フ
ラツトな信号とはならない。従つて、この振動巾
が設定値以下になり、所定時間振動がない場合に
アクセル信号ダウンとする。第４図は、時刻t₀〜
t₃においてはアクセル信号は正常で、時刻t₄以降
においてフエイルである場合を示している。情報
処理演算部２に入力するアクセル信号に、第４図
のt₄以降の信号のように振動がない場合には、ア
クセル信号ダウンと判断され、フエイル時の制御
に移行する。このフエイルの判断は第２図のフロ
ーチヤートのステツプ101〜103で行なわれる。す
なわち、ステツプ101にてアクセル信号データが
読込まれ、次にステツプ102にて読込まれたデー
タに振動巾があるかどうか判断され、振動巾のあ
る場合にはステツプ103に進んで設定サンプリン
グ時間以上データに振動がないかどうか判断され
る。異常の場合にはステツプ107に進む。なお正
常の場合にはステツプ101〜103のルーチンを繰返
す。

ステツプ107では、前述したようにアクセル信
号のフエイルか主制御システムのフエイルかが判
断される。この場合にはアクセル信号のフエイル
なのでステツプ108に移り、ギヤ位置を読込む。
第６図に示すように車速とスロツトル開度の関係
はギヤ位置により異なつている。従つて後のスロ
ツトルバルブの制御の際ギヤ位置によりその開度
を調節する必要がでてくる。つまり急激なエンジ
ンブレーキにより車速を急激に変化させないため
に、ギヤ位置の読込みが必要となつてくる。次に
ステツプ109及び110でエンジン回転数と車速をそ
れぞれ読込む。上述したデータにより、ステツプ
111にてスロツトル開閉パターンの選択をする。
次にステツプ112でブレーキが踏込まれているか
否かの判断を行ない、ブレーキが踏込まれている
間はスロツトルバルブを全閉にする。そしてブレ
ーキの踏込みが続いている場合は、車速が０にな
るまで全閉状態を保つ。またステツプ112でブレ
ーキの踏込みのない場合、またはブレーキが途中
でリリースされた場合には、ステツプ115に移り、
車速をフエイル時またはブレーキのリリース時の
半分に選択する。アクセル信号のフエイル時に
は、以上のような制御により車両の安全走行が可
能となる。

フエイル時には、この発明のスロツトル制御シ
ステムは上述のように動作し、車両の安全走行を
確保する。なお上記の制御は一例であつて、この
発明によれば、フエイルの状態に応じた多種多様
のフエイルセーフ機構を考えることができる。

次に、正常動作時の一例として、エンジン回転
数フローに従う制御について第３図を参照して説
明する。

主制御システムからの指令により、スロツトル
制御を行なう場合には、まずステツプ201でアイ
ドルスイツチの状態を読込む。次にステツプ202
でスイツチのオン、オフを判断する。アイドルス
イツチがオンならばステツプ215に移りアイドル
回転数制御を行なう。オフならばステツプ203に
進みギヤ位置の読込みを行なう。このギヤ位置の
読込みは、後述の制御でギヤ位置によりスロツト
ルバルブの開閉動作を変化させるために行なう。
次にステツプ204においてエンジン回転数を読込
み、そのデータに基づいてステツプ205にて、エ
ンジン回転数を例えば2000rpm以下、2000〜
4000rpm、4000rpm以上の各ケースに分配する。
エンジン回転数が2000rpmならば、ステツプ206
に移行する。そしてステツプ206にてギヤ位置に
対応させてスロツトル開閉パターンを選択し、選
択したパターンにより制御を行なう。そしてステ
ツプ211に移行し、ここでエンジン回転数がアク
セル踏込み量に対応する設定値に制御されたかど
うか判断される。制御された場合にはステツプ
212に進み、指令に対する制御が行なわれたこと
を主制御システムに伝え、ステツプ213にて次に
指令を読込む。そしてステツプ214においてその
指令を判断して他の制御に移る。例えば主制御シ
ステムからの指令が前と同じであれば再びステツ
プ201に戻る。なおステツプ211においてエンジン
回転数が、設定値に制御されていないと判断され
るとステツプ201に戻り、同様のルーチンを繰返
し、制御される状態に変化（ギヤ位置の変化等）
があれば、上述の制御フローの途中で判断され、
以降の制御フローのルートが変更されて所望の制
御が行なわれる。

またステツプ205でエンジン回転数が2000〜
4000rpmあるいは4000rpm以上と判断された場合
には、それぞれステツプ207→208、ステツプ209
→210のフローに従う。ただし、ここでは例えば
１速、２速のギヤ位置で必要以上にエンジン回転
数が上昇するのを防止する制御も含んでいる。第
７図に示すように、ギヤ位置によりスロツトル開
度とエンジン回転数の上昇率が異なるため、前述
の制御は必要以上のエンジン回転数の上昇による
燃費の悪化を防ぐ効果を持つ。以降の制御は
2000rpmの制御と同様である。以上のようにして
エンジン回転数制御が可能となる。

第８図は、この発明によるスロツトル制御シス
テムの一構成例を示すものである。３０１はＩ／
OLSIであつて、エンジン回転数信号、車速信号
等を４ビツトあるいは８ビツトの信号に変換して
CPU３０５に出力する。３０２はＩ／OLSIであ
つて、ギヤ位置、アイドルスイツチ信号、ブレー
キスイツチ信号等をROM３０６に出力する。３
０３はＡ／Ｄ変換部であつて、アクセル踏込み量
の信号をＡ／Ｄ変換してCPU３０５に出力する。
３０４は主制御システムと指令、情報の交換を行
なうためのインターフエイス、３０６及び３０７
は制御に必要なデータ及び制御プログラムをあら
かじめ記憶しておくROMである。３０８は演算
処理した結果あるいは入力情報を一時記憶するた
めのRAM、３０９は開度センサー３１２の信号
をＡ／Ｄ変換しその情報をCPU３０５に出力す
るＡ／Ｄ変換部である。また３１０は制御指令に
従い動作部３１１を駆動させる駆動回路、３１１
は弁機構もしくはそれに相当する機構からなる動
作部、３１２は動作部３１１の動作状態、変位を
検出する開度センサーである。

（発明の効果）以上説明してきたように、この発明によれば、
スロツトル制御システムに故障判断機能を持た
せ、主制御システム故障時または各種信号故障時
には制御系を主制御システムから切離してスロツ
トルバルブの制御を行なうような構成にしたた
め、主制御システムの故障時または各種信号の故
障時におけるフエイルセーフ機能を十分確保で
き、車両の安全な走行が可能となるという効果が
得られる。更に、エンジン動作状態、ギヤ位置等
の情報によりエンジン回転数の最適な制御が可能
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のスロツトル制御
システムを示すブロツク図、第２図はフエイル時
の制御を示すフローチヤート、第３図はエンジン
回転数の制御を示すフローチヤート、第４図は主
制御システムからの信号状態を示す図、第５図は
アクセル信号の状態を示す図、第６図はギヤ位置
によるスロツトル開度と車速の関係を示すグラ
フ、第７図はギヤ位置によるスロツトル開度とエ
ンジン回転数上昇率の上昇率を示すグラフ、第８
図はこの発明のスロツトル制御システムの一構成
例を示す図である。１……信号検出処理部、２……情報処理演算
部、３……制御処理部、４……駆動部、５……動
作部、６……検出部。

Claims

【特許請求の範囲】１エンジンおよび車両の運転状態を検出する１
以上の運転状態センサと、運転者のアクセル操作量を検出するアクセルセ
ンサと、上記運転状態センサおよび上記アクセルセンサ
の信号に応じてスロツトルバルブの開度を制御す
る信号を発生する主制御システムと、制御手段を内蔵し、その内蔵した制御手段から
の信号に応じてスロツトルバルブ開度を調節する
駆動手段を有するスロツトル制御システムと、を
備え、かつ、上記内蔵した制御手段は、上記主制御シ
ステムと上記アクセルセンサとの故障を検出する
手段を有し、正常時は上記主制御システムからの
信号に応じてスロツトルバルブ開度を制御し、主
制御システム故障の場合にはエンジン回転数と車
速との少なくとも一方に所定の上限を設けて上記
各センサからの信号に応じてスロツトルバルブ開
度を制御し、上記アクセルセンサが故障した場合
でブレーキがかけられている間はスロツトルバル
ブを全閉にし、上記アクセルセンサが故障した場
合でブレーキがかけられていないか若しくはブレ
ーキが途中で解除された場合には車速を所定の低
速度に制限するようにスロツトルバルブ開度を制
御するように構成したことを特徴とするスロツト
ル制御システム。