JPH0733807B2 - フエイルセ−フ制御装置 - Google Patents

フエイルセ−フ制御装置

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JPH0733807B2
JPH0733807B2 JP59110691A JP11069184A JPH0733807B2 JP H0733807 B2 JPH0733807 B2 JP H0733807B2 JP 59110691 A JP59110691 A JP 59110691A JP 11069184 A JP11069184 A JP 11069184A JP H0733807 B2 JPH0733807 B2 JP H0733807B2
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12—Improving ICE efficiencies

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ この発明は、被制御装置の作動状態を表す各種パラメー
タを検出し、このパラメータに基づいて被制御装置を所
望の状態に制御する装置において、パラメータを検出す
る手段が故障した場合に被制御装置を安全側で作動させ
るようにしたフェイルセーフ制御装置に関する。
［従来技術とその問題点］ 被制御装置の作動状態を表す各種パラメータを検出し、
この検出したパラメータに基づき被制御装置を所望の状
態で作動させる装置として、例えば、可変容量ターボチ
ャージャーを有したエンジンがある。この可変容量ター
ボチャージャーは、エンジンの排気を利用してタービン
を回転し、このタービンの回転によりコンプレッサを作
動してエンジンに供給される吸気の過給圧を制御すると
ともに、タービンへの排気の導入通路の断面積を可変
し、この可変制御されたタービン導入通路を介してエン
ジンからの排気をタービンに供給してエンジンに供給さ
れる吸気の過給圧を適正に可変制御することにより低速
域から高速域までエンジンのトルクの増大を計っている
ものである（例えば、特開昭58−162918号）。
第１図は、従来の可変容量ターボチャージャーの制御装
置のブロック図である。コントロールユニット２におい
て、演算装置４は、図示しないエアフローメータおよび
クランク角センサによりそれぞれ検出した吸入空気量QA
およびエンジン回転数Neからエンジン負荷を代表しエン
ジン１回転当りの空気量に対応する燃料供給パルス幅Tp
を算出し、この算出した燃料供給パルス幅Tpとエンジン
回転数Neをデューティ値算出装置６に供給している。デ
ューティ値算出装置６は、燃料供給パルス幅Tpおよびエ
ンジン回転数Neに対して適切なデューテイ値を記憶した
テーブルを有しており、入力された燃料供給パルス幅Tp
およびエンジン回転数Neによってこのテーブルをルック
アップし、フィードフォワード制御のために対応したデ
ューティ値を出力するものである。このようにして出力
されるデューティ値は、加算器８を介して後述するよう
にフィードバック制御のために補正された後、電磁弁10
に供給され、可変容量ターボチャージャーを介してエン
ジン１に供給される吸気の過給圧を算出したデューティ
値に対応した設定値になるように制御している。
また、このように制御したものにおいても、電磁弁やそ
の他アクチュエータなどを構成する部品のばらつき、経
年変化率による影響を除去するために、エンジン１に供
給される吸気の過給圧P2を過給圧センサ12により検出
し、コントロールユニット２の減算器14の反転入力端子
に供給している。減算器14の非反転入力端子には、目標
過給圧設定部16からの目標過給圧Ps1が供給されてい
る。減算器14においては、この目標過給圧Ps1から過給
圧センサ12で検出した実過給圧P2を減算し、実過給圧P2
の目標過給圧Ps1からのずれ△Ｐを算出し、このずれ△
Ｐを演算装置18に供給する。演算装置18は、この過給圧
のずれ△Ｐに例えば比例、積分、微分（PID）などの演
算操作を行なって、デューティ値のずれを算出し、この
算出した結果を加算器８に供給し、デューティ値算出装
置６から供給されたデューティ値に加算補正している。
ところで、この装置においては、クランク角センサおよ
びエアフローメータによりそれぞれ検出したエンジン回
転数Neおよび吸入空気量QAなどのパラメータに基づいて
フィードフォワード制御する基本制御値であるデューテ
ィ値を算出し、このデューティ値により電磁弁10を制御
し、エンジン１に供給される吸気の過給圧を所定の設定
値になるようにフィードフォワード制御しながらフィー
ドバック制御しているが、クランク角センサやエアフロ
ーメータなどの検出器が故障した場合には、これらの検
出値が得られなくなり、適切な制御ができなくなる。そ
の結果、場合によっては過給圧が異常に高くなったりし
てエンジンを損傷するおそれがある。すなわち、前記し
た可変容量ターボチャージャーの如く、複数のパラメー
タを検出した結果に基づいて被制御装置を作動制御する
装置にあっては，前記パラメータの検出手段が故障する
と制御が不可能な状態となるが、このような場合であっ
ても被制御装置の作動制御を確保できることが望まし
い。
［発明の目的］ この発明は、上記に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、被制御装置を所望の状態にフィードフォ
ワード制御する基本制御値を算出するための基本データ
である被制御装置の作動状態を表すパラメータを検出す
る検出手段が故障した場合にも、被制御装置を安全側で
確実に作動し得るようにしたフェイルセーフ制御装置を
提供することにある。
［発明の概要］ 上記の目的を達成するため、この発明は、第２図に示す
如く、各種のパラメータにより被制御装置を所望の状態
に制御するフェイルセーフ制御装置において、 被制御装置52の作動状態を表す少なくとも１つの第１の
パラメータ群を検出する第１のパラメータ検出手段40
と、 被制御装置52の作動状態を表す少なくとも１つの第２の
パラメータ群を検出する第２のパラメータ検出手段42
と、 前記第１のパラメータ検出手段40で検出された第１のパ
ラメータ群に基づいて被制御装置52を所望の状態にフィ
ードフォワード制御する基本制御値を演算する演算手段
44と、 前記第１のパラメータ検出手段40の異常を検出して異常
信号を出力する異常検出手段46と、 前記異常検出手段46から異常信号が出力されていない時
には、前記第２のパラメータ検出手段42で検出された第
２のパラメータ群をフィードバック制御における第１の
目標値と比較し、両者の差に基づいて前記基本制御値を
補正した第１の補正制御値を算出し被制御装置をフィー
ドフォワード制御しながらフィードバック制御する第１
の制御手段48と、 前記異常検出手段46から異常信号が出力されている時に
は、前記第２のパラメータ検出手段42で検出された第２
のパラメータ群を前記第１の目標値より被制御装置52に
対して安全側に予め設定されているフィードバック制御
における第２の目標値と比較し、両者の差に基づき第２
の補正制御値を算出し被制御装置52をフィードバック制
御する第２の制御手段50とを有することを特徴とする。
［発明の実施例］ 以下、図面を用いてこの発明の実施例を説明する。
第３図は、本発明が適用される可変容量ターボチャージ
ャーを有すたエンジンの一例である。図において、エン
ジン１には、吸気管３および吸気マニホールド５を介し
て空気が供給され、排気マニホールド７および排気管９
を介して排気されている。吸気管３の図中左方に折曲し
た端部には、吸入空気量QAを測定するエアフローメータ
11が設けられ、吸気管３の折曲部には、ターボチャージ
ャー13の一部を構成するコンプレッサ15が配設され、エ
アフローメータ11を介して供給される吸気を加圧してエ
ンジン１に供給している。吸気マニホールド５に近接し
た吸気管３の基端部には、絞り弁17が配設され、この絞
り弁17と前記コンプレッサ15との間の吸気管３には、逃
し弁19が設けられている。
排気管９の図中右方に折曲した部分は、タービン室37を
形成し、このタービン室37内にタービン21が配設され、
タービン21は、連結軸23を介してコンプレッサ15に連結
されている。タービン室37は、第４図に示すように、タ
ービン21を取り囲むように形成されたスクロール39を有
し、スクロール39は、その断面積が導入通路41から矢印
43で示す方向の下流に向かうに従って徐々に小さく形成
されている。このスクロール39への導入通路41とスクロ
ール39の終端部45の合流部には、フラップ弁を構成する
可変容量手段である可動舌部25が設けられ、この可動舌
部25は、導入通路41の断面積を拡縮し得るように、その
基端部を軸27により回動自在に支持されている。
この可動舌部25は、第３図においてタービン21への導入
通路41である上流側近の排気管９内に配設されている。
可動舌部25を回動自在に支持している軸27は、アーム29
を介してロッド31の上端に連結され、ロッド31の下端部
は、可動舌部駆動用アクチュエータ33を構成するダイヤ
フラム35に連結されている。ダイヤフラム35を収納して
いるケース47は、ダイヤフラム、35により大気室49と正
圧室51に分割され、大気室49には、ダイヤフラム35を正
圧室51側に押動するように付勢されたばね55が配設さ
れ、正圧室51は、連結管53を介してコンプレッサ15の下
流側の吸気管３に連結され、コンプレッサ15で形成され
た過給圧が正圧室51に供給され、ダイヤフラム35をばね
55に抗して大気圧49側に押動している。また、連結管53
の途中には、電磁弁10が設けられ、この電磁弁10がコン
トロールユニット59により駆動されて開放した時には、
この電磁弁10を介して連結管53を大気に連通され、正圧
室51内の圧力は低下する。更に詳細には、電磁弁10は、
コントロールユニット59によりデューティ制御されてい
て、デューティ値が大きくなる程、電磁弁10の開放度合
は大きくなって正圧室51の圧力は低下する。このため大
気室49のばね55の作用によりダイヤフラム35は下方へ移
動し、この移動動作がロッド31,アーム29,軸27を介して
可動舌部25に伝達され、可動舌部25は、タービン21への
排気の導入通路41を小さくする方向、すなわち閉じる方
向に回動する。その結果、タービン21に供給される流速
が速くなり、コンプレッサ15によりエンジン１への過給
圧は上昇する。また、逆に、デューテイ値が小さくなる
程、電磁弁10の開放度合は小さくなって正圧室51の圧力
は増大するため、ダイヤフラム35はばね55に抗して上方
に移動し、これにより可動舌部25は、導入通路41を開く
方向に回動する。この結果、タービン21に供給される流
速は遅くなり、コンプレッサ15によるエンジン１への過
給圧は低下する。
排気マニホールド７の図中右下部には、ウエストゲート
バルブ61が設けられている。このウエストゲートバルブ
61は、アーム63、連結部材65を介して作動棒67の一端に
連結され、作動棒67の他端は、ウエストゲートバルブ駆
動用アクチュエータ69のダイヤフラム71に連結されてい
る。このダイヤフラム71を収納しているケース79は、ダ
イヤフラム71により大気室73と正圧室75に分割され、大
気室73にはダイヤフラム71を正圧室75側に押動するよう
に付勢されたばね81が設けられている。正圧室75は、連
結管77を介してコンプレッサ15の下流側の吸気管３に連
結され、コンプレッサ15で形成された過給圧が正圧室75
に供給されている。
また、連結管77の途中には、電磁弁78が設けられ、この
電磁弁78がコントロールユニット59により駆動されて開
放した時には、この電磁弁78を介して連結管77は大気に
連通され、正圧室内の圧力は低下する。更に詳細には、
電磁弁78はコントロールユニット59によりデューティ制
御されていて、デューティ値が大きくなる程、電磁弁の
開放度合は大きくなって、正圧室の圧力は低下するた
め、大気室のばね81の作用によりダイヤフラムは下方に
移動し、この移動動作がロッド67、アーム63を介してウ
エストゲートバルブ61に伝達され、ウエストゲートバル
ブ61はバイパス通路を閉じる方向に動く。また、デュー
ティ値が小さくなる程、電磁弁78の開放度合は小さくな
って、正圧室の圧力は増大するため、ダイヤフラムは、
ばね81に抗して上方に移動し、これによりウエストゲー
トバルブ61は開く方向に動く。ウエストゲートバルブ61
は、エンジンが高速高負荷状態になった場合、ターボチ
ャージャーによりエンジンに供給される吸気の過給圧が
非常に高くなりすぎ、エンジンが破損されるのを防止す
るために、エンジンの排気の一部を外部に排出し、ター
ビンに供給される排気を低減して適切な過給圧がエンジ
ンに導入されるようにしているのである。
コントロールユニット59は、マイクロプロセッサ、メモ
リ、A/D変換器を含む入出力インターフェースとからな
るマイクロコンピュータで構成され、そのインターフェ
ースを介して第１のパラメータ検出手段としてのエアフ
ローメータ11から吸入空気量QAがコントロールユニット
59に供給されるとともに、エンジン１の図中左側に設け
られた第１のパラメータ検出手段としてのクランク角セ
ンサ83からエンジン１の回転数Ne、更にエンジン１に設
けられた第２のパラメータ検出手段としての過給圧セン
サ12から過給圧P2が供給されている。コントロールユニ
ット59は、これらの情報に従って電磁弁10,78を駆動す
る信号のデューティ値を適切に制御し、可動舌部25を介
してタービン21への排気の導入通路41の断面積を可変す
ることによりエンジン１に供給される吸気の過給圧をエ
ンジン回転数Neおよび吸入空気量QAに応じ適切に制御し
て、低速域から高速域にわたってトルクを増大してい
る。また、高速域において、過給圧が必要以上に高くな
った場合には、ウエストゲートバルブ61を開放し、適切
な過給圧をエンジン１に供給し、高速域においてもエン
ジン１のトルクが低下しないようにしている（第１の制
御手段に対応）。
更に詳細には、コントロールユニット59は、メモリに記
憶された処理プログラムに従い、インターフェースを介
して供給された吸入空気量QAおよびエンジン回転数Neか
ら第１図に従って説明したように電子制御燃料噴射装置
用の燃料供給パルス幅Tpをフィードフォワード制御する
基本制御値として次式に基づき算出する。
Tp＝ｋ・QA/Ne ここにおいて、ｋは、定数である。このように算出した
燃料供給パルス幅Tpは、エンジンの負荷を代表するパラ
メータであり、この燃料供給パルス幅Tpとエンジン回転
数Neとから第５図に示すようなテーブルをルックアップ
し、電磁弁10を駆動するデューティ値が求められる。こ
の第５図に示すテーブルは、エンジン回転数Neと燃料供
給パルス幅Tpに対して適切な過給圧を得られるデューテ
ィ値をフィードバック制御における第１の目標値として
予め実際により求めたものである。すなわち、エンジン
回転数Neおよび燃料供給パルス幅Tpに基づいて、このテ
ーブルからデューティ値を求め、このデューティ値で電
磁弁10,78を駆動することによりフィードフォワード制
御しながらフィードバック制御し、これにより適切な過
給圧の吸気がエンジン１に導入され、エンジン１は、低
速域から高速域にわたってトルクを増大し得るのであ
る。
このテーブルにおいて、Ａで示す領域は、小空気流量領
域であって、排気の導入通路41の断面積を最小にしても
エンジンに供給される吸気の過給圧が所定の設定値、例
えば＋350mmHgに達しない領域である。従って、この領
域では導入通路41の断面積を最小にして作動させるため
に、第５図のテーブルに示すように、コントロールユニ
ット59は例えばデューティ値100％の駆動信号を電磁弁1
0に供給し、これにより電磁弁10を開放状態にして正圧
室51の圧力を大気圧まで低下させている。その結果、ダ
イヤフラム35は、ばね55により正圧室51側へ押動される
ので、ロッド31、アーム29、軸27を介して可動舌部25は
導入通路41を閉じる方向に作動し、導入通路41の断面積
を最小の状態に設定する（全閉状態）。
Ｃで示す領域は、大空気流量域であり、導入通路41の断
面積を最大にしても（全開状態）エンジンに供給される
吸気の過給圧が設定値以上に高くなり過ぎ、エンジン破
損の恐れがある領域である。そのため、この領域におい
ては、電磁弁78をデューティ制御し、ウエストゲートバ
ルブ駆動用アクチュエータ69を作動してウエストゲート
バルブ61を徐々に開放し、タービン21に供給される排気
をバイパスして過給圧を一定に制御している。また、こ
の領域では、タービンの導入通路41に最大にするため
に、電磁弁10のデューティ値は０％に設定され、全閉状
態にある。すなわち、電磁弁10が全閉状態であるため、
正圧室51には、コンプレッサ15の下流の過給圧がそのま
ま供給され、ダイヤフラム35は、ばね55の弾性力に抗し
て大気圧49側に押動されるので、ロッド31、アーム29、
軸27を開して可動舌部25は導入通路41を開く方向に作動
し、導入通路41の断面積を最大の状態に設定している。
Ｂで示す領域は、Ａ領域およびＣ領域の間であり、可動
舌部25の位置、すなわち導入通路41の断面積により過給
圧が制御できる領域であり、各運転点に応じて適切な設
定過給圧になるようにデューティ値がフィードバック制
御における第２の目標値として実験的に定められてい
る。
なお、第５図において、曲線a,bは、それぞれ導入通路4
1の断面積を最小値、最大値に固定した場合のエンジン
回転数Neに対する燃料供給パルス幅Tp、すなわちトルク
の関係を示す特性曲線である。この特性曲線で示すよう
に、導入通路41の断面積をある値に固定した場合には、
回転数Neの増加つれてTpは低下するが、導入通路41の断
面積を回転数Neに合せて理想的に変化させた場合には、
各曲線a,bの包絡線である曲線ｄで示すように、回転数N
eの全域にわたってトルクを増大することができるので
ある。
第６図は、この発明の一実施例を示す図である。この図
に示すコントロールユニット59は、第１図に示すコント
ロールユニット２においてエアフローメータからの吸入
空気量QAを監視しエアフローメータが正常か異常かを判
断する異常検出手段としてのエアフローメータ異常判定
装置20、クランク角センサからのエンジン回転数Neを監
視しクランク角センサが正常か異常かを判断する異常検
出手段としての角センサ異常判定装置22、エアフローメ
ータ異常判定装置20およびクランク角センサ異常判定装
置22からの出力信号の論理和を取るOR回路24、このOR回
路24の出力信号で連動して作動する第１、第２、第３の
切替スイッチ26,28,30、第３の切替スイッチ30の一方の
端子側に接続されている異常時目標過給圧設定部32、お
よび演算装置18の出力に接続されたリミッタ34が第２の
制御手段の構成各部として追加されたものであり、その
他の構成は第１図のものと同じである。
クランク角センサ異常判定装置22は、例えばクランキン
グ中にクランク角センサからクランク角センサ信号が出
力されないということによりクランク角センサが異常で
あることを判断し得る。エアフローメータ異常判定装置
20は、例えば配線が断線または短絡した場合、検出した
吸入空気量QAの値、特にA/D変換値から異常と判断し得
る。第１、第２、第３の切替スイッチ26,28,30は、正常
な状態においてはそれぞれ点線で示す側に接続され、こ
の場合第１の切替スイッチ26は加算器８の出力を電磁弁
10に接続し、第２の切替スイッチ28はリミッタ34の出力
を加算器８に接続し、第３の切替スイッチ30は目標過給
圧設定部16、すなわち正常時用の目標過給圧設定部16の
出力を減算器14の非反転入力端子に接続している。ま
た、エアフローメータ異常判定装置20またはクランク角
センサ異常判定装置22がエアフローメータまたはクラン
ク角センサの異常を検出し、異常信号をOR回路24に出力
した場合には、このOR回路24の出力で第１、第２、第３
の切替スイッチ26,28,30がそれぞれ作動する。この場
合、第１の切替スイッチ26は第２の切替スイッチ28を介
してリミッタ34の出力を直接電磁弁10に接続し、第３の
切替スイッチ30は異常時目標過給圧設定部32の出力を減
算器14の非反転入力端子に接続する。このように各スイ
ッチが作動した結果、吸入空気量QAおよびエンジン回転
数Neから燃料供給パルス幅Tpを算出し、この燃料供給パ
ルス幅Tpとエンジン回転数Neとからテーブルをルックア
ップしてデューティ値を算出し、このデューティ値で電
磁弁10を駆動するというフィードフォワード制御しなが
らフィードバック制御する制御動作を停止されるととも
に、第１の切替スイッチ28,26を介して減算器14に接続
された異常時目標過給圧設定部32の異常時の目標過給圧
Ps2から過給圧センサ12からの実過給圧P2が減算され、
両者の差に基づいて演算装置18で演算した補正制御値が
リミッタ34、第2,第１の切替スイッチ28,26を介して直
接電磁弁10を駆動するというフィードバック補正のみで
制御が行なわれるようになっている。このようにフィー
ドバック補正のみで制御を行なった場合、フィードバッ
クによる遅れのため過給圧の変化に対して制御が追いつ
かず過給圧がオーバーシュートする恐れがあり、場合に
よっては過給圧が異常に高くなることがある。そこでこ
のオーバーシュートを防止するために、異常時目標過給
圧設定部32で設定される異常時の目標過給圧は、目標過
給圧設定部16で設定される正常時の目標過給圧より低い
値に設定されている。また、リミッタ34は、演算装置18
で算出した補正値の上限下限を制限するために設けられ
ている。
次に、この実施例の作用を第７図のフローチャートを用
いて説明する。
まず、クランク角センサ異常判定装置22、エアフローメ
ータ異常判定装置20によりクランク角センサ、エアフロ
ーメータが異常か否かを判断する（ステップ110,12
0）。両者とも正常の場合には、エンジン回転数Neおよ
び吸入空気量QAから燃料供給パルス幅Tpを算出し、この
燃料供給パルス幅Tpとエンジン回転数Neでデューティ値
算出装置６のテーブルをルックアップしてデューティ値
を算出する（ステップ130）。過給圧センサ12で検出し
た実過給圧P2を目標過給圧設定部16の正常時目標過給圧
Ps1から引き、その差△Ｐに基づき演算装置18で補正値
を算出する。この補正値を第２の切替スイッチ28を介し
て加算器８に供給し、前記デューティ値を補正し、この
補正したデューティ値を第１の切替スイッチ26を介して
電磁弁10に出力する（ステップ140,170）（第１の制御
手段に対応）。
一方、ステップ110,120におけるクランク角センサ、エ
アフローメータのチェックの結果、少なくともいずれか
一方が異常の場合には、クランク角センサ異常判定装置
22、エアフローメータ異常判定装置20からの異常信号が
OR回路24を介して出力され、第１、第２、第３の切替ス
イッチ26,28,30を作動させる。その結果、前述したよう
に、テーブルをルックアップするデューティ値の算出動
作は制御から外され、フィードバック補正のみとなると
同時に、減算器14には異常時目標過給圧設定部32からの
異常時の目標過給圧Ps2が供給設定される（ステップ15
0）。この異常時の目標過給圧Ps2は、減算器14において
過給圧センサ12で検出された実過給圧P2を引かれ、その
差△Ｐが演算装置18に供給され、補正値が算出される。
この補正値は、第２の切替スイッチ28、第１の切替スイ
ッチ26を介して電磁弁10に供給される（ステップ160,17
0）（第２の制御手段に対応）。
なお、正常時には、第５図のテーブルで示す領域Ｂでの
み制御を行なえばよかったのであるが、異常時のフィー
ドバック補正は全領域について行う必要があるため、第
５図の領域ＡやＢのようにいくら制御しても過給圧を設
定値に調節することができない領域があるので、演算装
置18における補正中に積分要素を含むものがある場合に
は実状にそわなくなる。このような場合には、上限下限
の制限を設け、この制限範囲を大きくした方がよい。
第８図は、このような上限下限をリミッタ34を介して行
なった場合のフローチャートであり、ステップ140,160
で補正値を算出した後、リミッタ34で上限下限を制御す
るステップ145,165が設けられているものである。
このようにクランク角センサ、エアフローメータが故障
した場合には、目標過給圧を低い値の異常時の目標過給
圧Ps2にするとともに、フィードバック補正のみで制御
することにより可変容量ターボチャージャーの特性を生
かしつつエンジンの損傷を防ぎ、安全に運転を継続する
ことができるようになっている。
また上記可変容量ターボチャージャーの制御方法として
次のような実施例も考えられる。すなわちエンジン回転
数Neと燃料供給パルス幅TPとからテーブルをルックアッ
プするかわりに、吸入空気量QAを第１のパラメータと
し、この吸入空気量QAのみから過給圧を最大にするよう
なあらかじめ設定されたテーブル4aをルックアップする
方法である。この実施例は第５図に例示したデューティ
値の傾向からもわかるように等空気量線上にほぼ並び、
過給圧を制御するには吸入空気量QAだけからでもデュー
ティ値を算出できるという事実によっている。この実施
例は図示しないが先の６図に示した実施例と比べてエン
ジン回転数を必要としないため、エアフローメータとこ
の異常判定装置20のみでOR回路は不要であり、また異常
判定装置20が異常であると判定する割合が減少し、より
信頼性の高いシステムができる。
なお、第６図の実施例は、過給圧を制御する場合のもの
であるが、他の実施例としてエンジンの点火時期制御に
利用することもできる。すなわち、第１のパラメータと
してのエンジン回転数Neと吸入空気量QAにより燃料供給
パルス幅Tpを算出し、この燃料供給パルス幅Tpとエンジ
ン回転数Neとでテーブルをルックアップして点火時期を
決定するものである。詳細には、気筒内圧の信号から気
筒内圧力が最大となるクランク角度θpmaxを第２のパラ
メータとして検出し、クランク角度θpmaxが所定値にな
るようにフィードバック補正を行ない、前記点火時期を
補正するものである。そして、エンジン回転数Neを検出
するクランク角センサや吸入空気量QAを検出エアフロー
メータが正常の場合には、前述したようにテーブルルッ
クアップで算出した点火時期を気筒内圧で補正制御する
が、異常の場合には目標のクランク角度θpmaxを遅角
側、すなわちノッキング限界から見て安全側にして気筒
内圧力によりクランク角度θpmaxをフィードバック補正
して点火時期制御を行なうものである。
また、上記実施例においては、可変容量ターボチャージ
ャーの制御またはエンジンの点火時期制御の場合につい
て説明したが、この発明はこれらに限定されるものでな
く、一般に検出器によってあるパラメータを検出し、こ
のパラメータに基づき算出した基本制御値により被制御
装置を制御するとともに、被制御装置の作動状態から検
出したパラメータにより前記基本制御値を補正するよう
な制御装置において、前記検出器が故障した場合に被制
御装置を安全側で作動させ続ける制御装置のすべてに応
用できるものである。
［発明の効果］ 以上説明したように、この発明によれば、フィードフォ
ワード制御における基本制御値を算出するための基本デ
ータを検出する第１のパラメータ検出手段の異常を異常
検出手段により検出し、第１のパラメータ検出手段が異
常の場合には、上記の基本制御値によりフィードフォワ
ード制御しながらフィードバック制御する第１の制御手
段による制御動作を停止するとともに、被制御装置の作
動状態から検出した第２のパラメータ検出手段のパラメ
ータを、被制御装置の安全側で設定した異常時における
フィードバック制御の目標値と比較し、両者の差により
フィードバック補正のみ行なうようにしているので（第
２の制御手段）、第１のパラメータ検出手段が故障した
場合には、第２の制御手段によるフィードバック制御に
より被制御装置を安全側で確実に作動させ続けることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第１図は従来の可変容量ターボチャージャー制御装置の
ブロック図、第２図はこの発明のクレーム対応図、第３
図は可変容量ターボチャージャーの構成図、第４図は第
３図の可変容量ターボチャージャーの可変容量部の拡大
断面図、第５図はエンジン回転数Neと燃料供給パルス幅
Tpからデューティ値を算出するテーブルおよび導入通路
の断面積をパラメータにした場合のエンジン回転数に対
する燃料供給パルス幅Tpの関係をしめす特性図、第６図
はこの発明の一実施例を示す可変容量ターボチャージャ
ーの制御部のブロック図、第７図は第６図の作用の一例
を説明するフローチャート、第８図は第６図の作用の他
の例を説明するフローチャートである。 １……エンジン、10……電磁弁 11……エアフローメータ 12……過給圧センサ 13……可変容量ターボチャージャー 15……コンプレッサ 20……エアフローメータ異常判定装置 21……タービン 22……クランク角センサ異常判定装置 32……異常時目標過給圧設定部 40……第１のパラメータ検出手段 42……第２のパラメータ検出手段 44……演算手段、46……異常検出手段 48……第１の制御手段、50……第２の制御手段 52……被制御装置 59……コンロールユニット 83……クランク角センサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−5433（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−101071（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−56126（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−155322（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−224443（ＪＰ，Ａ)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】各種のパラメータにより被制御装置を所望
    の状態に制御するフェイルセーフ制御装置において、 被制御装置の作動状態を表す少なくとも１つの第１のパ
    ラメータ群を検出する第１のパラメータ検出手段と、 被制御装置の作動状態を表す少なくとも１つの第２のパ
    ラメータ群を検出する第２のパラメータ検出手段と、 前記第１のパラメータ検出手段で検出された第１のパラ
    メータ群に基づいて被制御装置を所望の状態にフィード
    フォワード制御する基本制御値を演算する演算手段と、 前記第１のパラメータ検出手段の異常を検出して異常信
    号を出力する異常検出手段と、 前記異常検出手段から異常信号が出力されていない時に
    は、前記第２のパラメータ検出手段で検出された第２の
    パラメータ群をフィードバック制御における第１の目標
    値と比較し、両者の差に基づいて前記基本制御値を補正
    した第１の補正制御を算出し被制御装置をフィードフォ
    ワード制御しながらフィードバック制御する第１の制御
    手段と、 前記異常検出手段から異常信号が出力されている時に
    は、前記第２のパラメータ検出手段で検出された第２の
    パラメータ群を前記第１の目標値より被制御装置に対し
    て安全側に予め設定されているフィードバック制御にお
    ける第２の目標値と比較し、両者の差に基づき第２の補
    正制御値を算出し被制御装置をフィードバック制御する
    第２の制御手段とを有することを特徴とするフェイルセ
    ーフ制御装置。
  2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項記載のフェイルセー
    フ制御装置において、前記被制御装置は可変排気導入通
    路を介して供給される排気により作動するタービンを有
    する可変容量ターボチャージャー付エンジンであり、前
    記第１のパラメータ検出手段はエンジンの回転数を検出
    するエンジン回転数検出手段およびエンジンの負荷を検
    出するエンジン負荷検出手段であり、前記第２のパラメ
    ータ検出手段はエンジンに供給される吸気の過給圧を検
    出する過給圧検出手段であり、前記演算手段はエンジン
    回転数およびエンジン負荷に基づき、エンジンに供給さ
    れる吸気の過給圧を適正値にすべく前記可変排気導入通
    路の断面積を制御する基本制御値を演算するように構成
    され、前記異常検出手段はエンジン回転数検出手段また
    はエンジン負荷検出手段の少なくとも一方の異常を検出
    して異常信号を出力するように構成され、前記第１の制
    御手段は前記異常信号が出力されていない時、前記過給
    圧検出手段で検出した実過給圧を第１の目標過給圧と比
    較し、両者の差に基づいて前記基本制御値を補正した第
    １の補正制御値を算出し被制御装置をフィードフォワー
    ド制御しながらフィードバック制御するように構成さ
    れ、前記第２の制御手段は前記異常信号が出力されてい
    る時、過給圧検出手段で検出した実過給圧を前記第１の
    目標過給圧より低い第２の目標過給圧と比較し、両者の
    差をなくすべく被制御装置をフィードバック制御するよ
    うに構成されている前記フェイルセーフ制御装置。
  3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項記載のフェイルセー
    フ制御装置において、前記被制御装置は可変排気導入通
    路を介して供給される排気により作動するタービンを有
    する可変容量ターボチャージャー付エンジンであり、前
    記第１のパラメータ検出手段はエンジンの吸入空気量を
    検出するエンジン吸入空気量検出手段であり、前記第２
    のパラメータ検出手段は、エンジンに供給される吸気の
    過給圧を検出する過給圧検出手段であり、前記演算手段
    はエンジン吸入空気量に基づき、エンジンに供給される
    吸気の過給圧を適正値にすべく前記可変排気導入通路の
    断面積を制御する基本制御値を演算するように構成さ
    れ、前記異常検出手段はエンジン吸入空気量検出手段の
    異常を検出して異常信号を出力するように構成され、前
    記第１の制御手段は前記異常信号が出力されていない
    時、前記過給圧検出手段で検出した実過給圧を第１の目
    標過給圧と比較し、両者の差に基づいて前記基本制御値
    を補正した第１の補正制御値を算出し被制御装置をフィ
    ードフォワード制御しながらフィードバック制御するよ
    うに構成され、前記第２の制御手段は前記異常信号が出
    力されている時、過給圧検出手段で検出した実過給圧を
    前記第１の目標過給圧より低い第２の目標過給圧と比較
    し、両者の差をなくすべく被制御装置をフィードバック
    制御するように構成されている前記フェイルセーフ制御
    装置。
  4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項記載のフェイルセー
    フ制御装置において、前記被制御装置は点火によって燃
    焼を行なうエンジンであり、前記第１のパラメータ検出
    手段はエンジンの回転数を検出するエンジン回転数検出
    手段およびエンジンの負荷を検出するエンジン負荷検出
    手段であり、前記第２のパラメータ検出手段はエンジン
    のシリンダ内に発生する気筒内圧力が最大になるクラン
    ク角度を検出するクランク角度検出手段であり、前記演
    算手段はエンジン回転数およびエンジン負荷に基づき、
    エンジンの出力トルクを最大にすべく点火時期を制御す
    る基本制御値を演算するように構成され、前記異常検出
    手段はエンジンの回転数検出手段またはエンジン負荷検
    出手段の少なくとも一方の異常を検出して異常信号を出
    力するように構成され、前記第１の制御手段は前記異常
    信号が出力されていない時、前記クランク角度検出手段
    で検出した実クランク角度を第１の目標クランク角度と
    比較し、両者の差に基づいて前記基本制御値を補正した
    第１の補正制御値を算出し被制御装置をフィードフォワ
    ード制御しながらフィードバック制御するように構成さ
    れ、前記第２の制御手段は前記異常信号が出力されてい
    る時、クランク角度検出手段で検出した実クランク角度
    を前記第１の目標クランク角度より遅角側の第２の目標
    クランク角度と比較し、両者の差をなくすべく被制御装
    置をフィードバック制御するように構成されている前記
    フェイルセーフ制御装置。
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