JPH0697007B2 - 内燃機関のスロットルバルブを調節する装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、請求項１の上位概念記載のスロットルバルブ
を調節する装置に関する。

この形式の装置の場合、スロットルバルブは、制御装置
により制御される電動式調整素子により調節される。こ
の目的で上記の制御装置は、スロットルバルブを設定調
整するための目標値を目標値発生器から受け取る。目標
値発生器は、走行ペダルおよびこのペダルと連結された
２つの位置発生器を有する。通常、両方の位置発生器は
ポテンショメータであって、このポテンショメータは、
別個の２つの抵抗路から電圧を取り出している１つの共
通の摺動子を有している。

これによって装置の作動上の信頼性は著しく高められて
いる。それというのは両方のポテンショメータを相互間
で検査することができるからである。両方のポテンショ
メータのうちの一方の故障を、送出された信号の偏差か
ら検出することができる。

この形式の装置における保全性に関する別の問題点は、
目標値発生器が故障して動作しなくなる恐れのあること
である。このような障害は、これら両方のポテンショメ
ータによって検出することはできない。しかもこのよう
な障害の場合、走行ペダルによってスロットルバルブの
位置を変えることはもはや不可能である。追い越し過程
中にこのような障害が生じると、運転者はもはやガスを
与えることができなくなる。あるいは運転者が走行ペダ
ルから足を離しても、スロットルバルブは無負荷位置へ
は戻らない。

したがって本発明の課題は、請求項１の上位概念記載の
装置を、たとえ走行ペダルが動かなくなっても、全負荷
状態への、あるいは無負荷状態への運転者の要求を確実
に検出して設定調整するように改善することにある。

本発明による解決手段は請求項１に示されている。請求
項２以下には本発明の有利な実施形態が示されている。

本発明によれば、目標値発生器に無負荷スイッチと全負
荷スイッチが設けられている。無負荷スイッチは、走行
ペダルに触れると応動する。つまりこのスイッチは、送
出される目標値が変化する前にすでに、運転者がその足
を走行ペダルへセットするとただちに応動する。全負荷
スイッチは、走行ペダルへの押圧力が高まると応動す
る。この押圧力の大きさは、走行ペダルを所定の位置に
保つかまたは他の位置へ動かすのに必要な押圧力よりも
いかなる場合でも大きくなるように選定されている。つ
まり全負荷スイッチは、運転者が全負荷ストッパに抗し
て押圧したときに、あるいは動かなくなった走行ペダル
に抗して押圧したときにだけ応動する。

目標値発生器が故障して動かなくなった場合には、２つ
の状況を区別する必要がある。例えば追い越し過程中の
ように、運転者が車両をさらに加速させたい場合、運転
者は押圧力を高めて走行ペダルを押圧する。これにより
無負荷スイッチと全負荷スイッチが応動して、制御装置
はスロットルバルブを全負荷位置へ制御調整する。これ
に対して運転者が走行ペダルから足を離すと、つまり運
転者が無負荷状態を望む場合、無負荷スイッチと全負荷
スイッチは両方とも操作されない。この場合、制御装置
はスロットルバルブを無負荷位置へ制御調整する。

したがって、たとえ目標値発生器が故障して動かなくな
っていても、つまりポテンショメータからの目標値信号
が常に同じに保たれていても、運転者の全負荷または無
負荷への要求が考慮される。２つのスイッチを用いるこ
とにより−例えば全負荷の危険な状況に対して−安全性
が高められる。両方のスイッチが応動したときにだけ、
あるいは両方のスイッチが応動しないときにだけ、全負
荷状態と無負荷状態に設定調整される。

本発明の実施形態によれば、いわゆる所定の障害判別基
準が満たされたときにだけ、スロットルバルブが全負荷
位置へないし無負荷位置へ制御調整される。走行ペダル
が故障して動かなくなった場合、既に１つの障害が存在
している。システム内においてさらに別の障害が生じる
たびに、可能な障害の組み合わせの数が何倍にもなる。
したがって両方のポテンショメータが走行ペダルの同じ
位置を表わしているときにだけ、全負荷状態ないし無負
荷状態に設定調整される。それというのは同じ位置を表
わしていなければ、ポテンショメータの一方において別
の障害が存在しているからである。

さらに付加的に、ポテンショメータの位置信号が所定の
時間インターバル内で変化したか否かを検査することも
できる。このような変化が生じたということは、故障に
よるブロッキング状態が発生していないということであ
り、したがってとりわけ全負荷状態には設定調整しては
ならない。

ブレーキペダルを操作すると応動する１つまたは複数個
のブレーキスイッチをシステム内に含ませることによ
り、安全性をさらに高めることができる。運転者がブレ
ーキを操作するときは、いかなる場合でも運転者は全負
荷を要求しているのではなく、無負荷を要求している、
ということを前提とすることができる。したがってこの
ような場合、他のスイッチの位置とは無関係に、スロッ
トルバルブは無負荷位置へ制御調整される。

出力信号が走行ペダルに加わる押圧力に比例する圧力セ
ンサを全負荷スイッチが付加的に有するようにすれば、
なおいっそうの改善が達成される。これらの出力信号の
比較により、両方のスロットルバルブポテンショメータ
に関連して３つのうちの２つという冗長性を達成するこ
とができる。

さらにこれらの出力信号を、全負荷スイッチの押圧力限
界値に設定調整されている閾値スイッチへ導くようにす
れば、全負荷スイッチの機能を検査することができる。

車両の通常の走行動作中、上述のすべてのスイッチおよ
び位置発生器を、リーズナブルネスに関して相互に検査
することができる。その際、リーズナブルでない組み合
わせが生じれば、位置ないしスイッチ状態が他の部分の
それと矛盾するような構成部分が故障とみなされる。こ
の場合、障害のない残りの構成部分に基づいて緊急動作
を維持させておくことができる。

次に、図面に基づき本発明を詳細に説明する。

第１図は、内燃機関のスロットルバルブを調節する装置
のブロック図であり、第２図および第３図は、目標値発
生器を２つの視点で示す図であり、さらに第４図は、目
標値発生器が故障して動かなくなったときの動作を示す
フローチャートである。

第１図には参照番号１で目標値発生器が示されている。
この目標値発生器１は、実質的に走行ペダル10ならびに
ポテンショメータ13を有しており、このポテンショメー
タは、走行ペダル10の位置を目標値として制御装置２へ
送出する。制御装置２はマイクロコンピュータであっ
て、目標値信号から調整素子３のための相応の調整信号
を算出して送出する。調整素子３は電気モータであっ
て、これはスロットルバルブ４と直接結合されており、
調整信号に応じてこのスロットルバルブを調節する。

第２図および第３図には、目標値発生器１が２つの視点
で示されている。ポテンショメータ13はロータリーポテ
ンショメータであって、これはレバー15により調節され
る。ポテンショメータ13のシリンダ状のケーシング内部
には、互いに独立した２つの抵抗路が設けられており、
これらはリング状に延在している。自由回転しないよう
にレバー15と固定的に連結されている１つの共通の摺動
子は、それぞれ１つの接点を介して両方の抵抗路をタッ
プしている。これら両方の接点は電気的に互いに絶縁さ
れているので、分離されている両方の抵抗路により、２
つのポテンショメータのはたらきが得られる。

両方の抵抗路は、それぞれ逆方向で接続されている。つ
まり、一方のポテンショメータにおいて最大抵抗値を表
わす摺動子の位置は、他方のポテンショメータでは最小
抵抗値を表わすものである。このことにより簡単な監視
構成が得られる。何故ならば両方の抵抗値の和は常に１
つのポテンショメータの最大値の相応するはずであるか
らである。

レバーアーム15は、第３図に示されている旋回方向で走
行ペダル10を介して運転者の足により動かされる。その
際にポテンショメータ13によってそのつどの位置が検出
され、線路14を介して電気信号として制御装置２へ導か
れる。

レバーアーム15には、無負荷スイッチ11と全負荷スイッ
チ12とが設けられている。両方のスイッチは、走行ペダ
ル10とレバーアーム15との間に配置されている。これら
のスイッチは両方とも押しボタンとして構成されてお
り、操作の際に必要な力に関してのみ異なる。

この場合、無負荷スイッチ11は、レバーアーム15が動か
される前、走行ペダル10の操作時に既に応動するように
構成されている。つまり無負荷スイッチ11が応動すると
いうことは、運転者が足を走行ペダル10の上にセットし
たが、レバーアーム15はまだ無負荷位置から動かされて
いないことを意味している。

これに対して全負荷スイッチ12は、全負荷ストッパへの
到達後、さらに高められた力で走行ペダルが押圧されて
はじめて応動するように構成されている。また、この全
負荷スイッチ12は、レバーアーム15がいずれかの位置で
動かなくなり、運転者が力を強めて走行ペダルを押圧し
たときにも応動する。

第４図には、制御装置２内に格納されている処理ルーチ
ンの一部が示されており、このルーチンは目標値発生器
の故障による不動作時に作動する。

第１の事例では、追い越し過程中に目標値発生器１が突
然動かなくなったものと想定する。運転者は走行ペダル
10をさらに押圧する。何故ならばこの追い越し過程を確
実に完了させるために、運転者はさらに多くのエンジン
出力を必要とするからである。

ステップS0では、スロットルバルブ４を設定調整するた
めの新たな調整信号に関する各計算ルーチンにおいて、
無負荷スイッチ11と全負荷スイッチ12が両方とも応動し
たかを検査する。上述の第１の事例の場合にはこれに該
当するので、ポテンショメータ13の両方の抵抗路を介し
てレバー15の同じ位置が検出された否かを検査するステ
ップS1へ進む。同じでなければ緊急作動プログラムへ分
岐する。このプログラムは、制限された出力範囲による
内燃機関の作動だけを許容するものである。この事例で
は両方のポテンショメータの一方が故障しておりしたが
ってもはや特定できない障害状態が存在しているので、
上記のような出力の制限が必要とされる。

両方のポテンショメータの位置が一致していれば、ステ
ップS2へ進む。このステップにおいてブレーキペダルに
取り付けられた２つのスイッチの応動が検査される。こ
れら両方のスイッチのうち一方は通常のブレーキランプ
チイッチである。第２のスイッチは、ブレーキランプス
イッチと同様にブレーキペダルにより操作され、安全性
を高めるためにのみ用いられる。つまりこれらのスイッ
チが応動するということは、運転者が制動を行なったこ
とを表わしている。この場合、全負荷ではなく無負荷が
要求されていることが前提とされ、ステップS5において
スロットルバルブが無負荷位置へ設定調整される。

これに対してブレーキが操作されていなければ、ステッ
プS3においてスロットルバルブ４が全負荷位置Ｖへ設定
調整される。これで指摘しておきたいのは、障害のない
通常の走行動作中に最大のガソリン量が供給されるので
あれ、あるいは目標値発生器１が動かなくなったときに
走行ペダル10がさらに押圧されて全負荷が要求されるの
であれ、いずれにせよステップS0〜S3までは同じように
経過する、ということである。その際、ステップS1およ
びS2は、全負荷発生器を作動してはならない、安全性の
うえで危険な状態にあるか否かを検査するために役立
つ。

第２の事例では、ガソリンを低減させるときに目標値発
生器１が動かなくなり、運転者がその足を走行ペダル10
から離したものと想定する。

この場合にはステップS0において、無負荷スイッチ11と
全負荷スイッチ12が両方とも応動していないことが検出
される。

次にステップS4において、両方のポテンショメータの位
置が一致しているか否かが検査される。一致していなけ
れば、この場合にも緊急作動プログラムへ進み、一致し
ていればステップS5においてスロットルバルブS4が無負
荷位置へ設定調整される。さらにこの場合も、故障のな
い通常の無負荷状態であれ、あるいは目標値発生器１が
動かなくなり運転者が足を走行ペダル10から離すことに
より無負荷運転が要求されるのであれ、いずれにせよこ
のルーチンは同じように進行する。

本発明による装置の著しい利点は、個々のスイッチおよ
びポテンショメータを相互間で検査できることである。
このような検査に関して、ここではいくつかの実例を挙
げておくだけにする。

−部分負荷状態のたびに無負荷スイッチ11が応動してい
なければならない。

−無負荷スイッチ11が操作されていなければ、両方のポ
テンショメータはスロットルバルブ４の無負荷位置を表
わさなければならない。

−全負荷に設定されるたびに全負荷スイッチ12が応動し
なければならない。

−両方のブレーキスイッチがいっしょに応動すればよ
い。

−両方のポテンショメータは、常に同じ位置を示さなけ
ればならない。

次に、本発明の有利な実施形態を要約して説明する。

無負荷スイッチ11、全負荷スイッチ12、ブレーキスイッ
チ、ならびに両方の位置発生器から送出される信号は走
行作動中、リーズナブルネスに関して検査される。

リーズナブルでない組み合わせであれば、信号意味内容
が他の複数個の構成部の信号意味内容と矛盾する構成部
の故障であると推定する ある構成部の故障が検出されると、残りの構成部に基づ
いて制限された出力量で緊急動作として動作を維持す
る。

発明の効果 本発明による装置によれば、たとえ走行ペダルが故障し
て動かなくなっても、したがって目標値発生器がブロッ
クされた状態になっても、全負荷または無負荷への運転
者の要求を確実に検出し、その要求に応じてスロットル
バルブを適切に設定調整することができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 フリンツェル，ウド ドイツ連邦共和国 Ｄ―8411 グリューン タール エールベルクシュトラーセ 12 (72)発明者 クーン，ヨーアヒム ドイツ連邦共和国 Ｄ―8000 ミュンヘン 60 オネーギンシュトラーセ 37 (56)参考文献 特開 昭62−51737（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−138133（ＪＰ，Ａ) 特公 平２−52110（ＪＰ，Ｂ２) 実公 平５−33711（ＪＰ，Ｙ２) 米国特許4819597（ＵＳ，Ａ) 西独特許公開3812760（ＤＥ，Ａ)

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】走行ペダル（10）および該走行ペダル（1
   0）と結合された２つの位置発生器を有する目標値発生
   器（１）が設けられており、前記の２つの位置発生器は
   それぞれ、前記走行ペダル（10）の位置を表わす目標値
   信号を送出し、さらに、前記目標値信号に依存してスロ
   ットルバルブ（４）を調節する調整素子を制御する制御
   装置（２）が設けられている形式の、内燃機関のスロッ
   トルバルブを調節する装置において、 目標値発生器（１）に無負荷スイッチ（11）と全負荷ス
   イッチ（12）とが設けられており、 前記無負荷スイッチは、走行ペダル（10）に接触した
   際、位置発生器の位置が変化する前にすでに応動し 前記全負荷スイッチは、走行ペダル（10）へ所定の押圧
   力が加わった際、当該押圧力が、走行ペダル（10）を所
   定の位置に保持するか、あるいは別の位置へ移動させる
   のに必要な押圧力よりも大きいときに応動し、 さらに前記制御装置（２）は、無負荷スイッチ（11）お
   よび全負荷スイッチ（12）のスイッチ位置にしたがって
   スロットルバルブ（４）を設定調整し、 ここにおいて無負荷スイッチ（11）および全負荷スイッ
   チ（12）が応動していなければ、前記スロットルバルブ
   を無負荷位置へ設定調整し、 無負荷スイッチ（11）および全負荷スイッチ（12）が応
   動していれば、前記スロットルバルブを全負荷位置へ設
   定調整することを特徴とする、内燃機関のスロットルバ
   ルブを調整する装置。
2. 【請求項２】前記制御装置（２）は、両方の位置発生器
   の位置信号が走行ペダル（10）の同じ位置を表わしてい
   るときにだけ、前記スロットルバルブ（４）を無負荷位
   置ないし全負荷位置へ制御調整する、請求項１記載の装
   置。
3. 【請求項３】前記制御装置（２）は、両方の位置発生器
   の位置信号が所定の時間インターバル内で変化しなかっ
   たときにだけ、前記スロットルバルブ（４）を無負荷位
   置ないし全負荷位置へ制御調整する、請求項１または２
   記載の装置。
4. 【請求項４】ブレーキを操作すると応動する少なくとも
   １つのブレーキスイッチがブレーキペダルに設けられて
   おり、前記制御装置（２）は、該ブレーキスイッチが応
   動していれば前記スロットルバルブを無負荷位置へ制御
   調整する、請求項１記載の装置。
5. 【請求項５】前記全負荷スイッチは圧力センサを有して
   おり、該圧力センサの出力信号は走行ペダル上に加えら
   れる押圧力に比例している、請求項１記載の装置。
6. 【請求項６】前記出力信号が閾値スイッチへ導かれ、該
   閾値スイッチの閾値は、全負荷スイッチ（12）の押圧力
   限界値に設定されている、請求項５記載の装置。