JPH10238389A - 内燃機関の電子スロットル制御装置 - Google Patents

内燃機関の電子スロットル制御装置

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JPH10238389A
JPH10238389A JP9036737A JP3673797A JPH10238389A JP H10238389 A JPH10238389 A JP H10238389A JP 9036737 A JP9036737 A JP 9036737A JP 3673797 A JP3673797 A JP 3673797A JP H10238389 A JPH10238389 A JP H10238389A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 フェイルセーフ性とスロットルセンサ異常の
誤検出防止とを両立させて、電子スロットルシステムの
信頼性を向上させる。 【解決手段】 ２個のスロットルセンサでスロットル開
度を検出し、いずれかのスロットルセンサの異常を検出
した時に、正常なスロットルセンサがあれば、その出力
に基づくフィードバック制御を実行し（ステップ３０７
〜３０９）、正常なスロットルセンサが無いか判別でき
ない時にフィードバック制御を停止してフィードバック
変数を初期化し（ステップ３１０）、アクセルＯＮ／Ｏ
ＦＦに応じてモータＤｕｔｙを−３０％又は０％に設定
する（ステップ３１１〜３１３）。その後、判定ディレ
ー期間を経過しても、正常に復帰しない場合には、本異
常と判定し、電磁クラッチとＤＣモータをＯＦＦしてス
ロットル制御を停止し、退避走行に移行して、警告ラン
プを点灯する（ステップ３１５〜３１７）。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スロットルバルブ
の開度（スロットル開度）を検出するスロットルセンサ
の異常を検出する機能を備えた内燃機関の電子スロット
ル制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】自動車に搭載されている電子スロットル
システムでは、アクセルペダルの踏込量（アクセル操作
量）をアクセルセンサにより検出し、その検出値に応じ
て目標スロットル開度を設定し、スロットルセンサによ
り検出したスロットル開度を目標スロットル開度に一致
させるように、スロットルバルブを駆動するモータをフ
ィードバック制御するようにしたものがある。
【０００３】この電子スロットルシステムでは、フェイ
ルセーフのために、特開平４−３５０３３２号公報に示
すように、スロットルセンサの異常を検出した時に、モ
ータとスロットルバルブとの間をつなぐ電磁クラッチを
ＯＦＦしてスロットル制御を停止し、以後は、アクセル
ペダルの踏込み操作に機械的に連動してスロットル開度
を調整する退避走行に移行し、異常を警告表示するよう
にしたものがある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、スロットル
センサは、正常時でも、ノイズや瞬断等によって異常時
と同じレベルの信号を出力することがあるが、この状態
はあくまでも瞬間的なものであるため、直ぐに正常状態
に復帰する。しかし、上記従来の構成では、ノイズや瞬
断等によって生じた瞬間的な出力変化でも、異常と誤検
出され、直ちに退避走行に移行して警告表示されてしま
い、その時には既にスロットルセンサの出力が正常状態
に復帰しているという状態が生じる。このような場合に
は、スロットルセンサの異常でもないのに、退避走行や
警告表示が行われてしまい、運転者にシステムの信頼性
を低く感じさせてしまう結果となる。
【０００５】この対策として、スロットルセンサの異常
判定にノイズや瞬断時の信号幅よりも長い判定ディレー
時間を持たせ、スロットルセンサの異常出力がこの判定
ディレー時間以上継続した時に、最終的にセンサ異常と
判定することで、ノイズや瞬断等によるセンサ異常の誤
検出を排除することが考えられている。
【０００６】しかし、このようにすると、スロットルセ
ンサが本当に異常になった場合でも、判定ディレー時間
が経過するまでは、スロットルセンサの異常出力に基づ
くモータのフィードバック制御が続行されてしまい、フ
ェイルセーフ動作が遅れて、フェイルセーフ性が低下し
てしまう。
【０００７】そこで、本発明は、このような二律背反す
るフェイルセーフ性とセンサ異常の誤検出防止とを両立
させて、電子スロットルシステムの信頼性を向上させる
ことができる内燃機関の電子スロットル制御装置を提供
することを目的とする。
【０００８】
【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の内燃機関の電子スロットル制御
装置によれば、制御手段は、スロットル開度をアクセル
操作等に応じて設定された目標スロットル開度に一致さ
せるための制御量を演算し、この制御量をスロットル駆
動手段に与えてスロットル開度をフィードバック制御す
るが、この際、スロットルセンサの異常（以下「センサ
異常」という）を異常検出手段により検出すると、前記
制御量を仮異常時制御手段により所定値に設定し、判定
ディレー期間が経過しても該異常検出手段がセンサ異常
を検出し続けている時にスロットル制御を制御停止手段
により停止する。
【０００９】この構成によれば、センサ異常を検出して
からスロットル制御を停止するまでに判定ディレー期間
を持たせているので、ノイズや瞬断等によるセンサ異常
の誤検出を排除することができる。しかも、センサ異常
検出後の判定ディレー期間中は、スロットル駆動手段に
与える制御量を所定値に固定するため、スロットルセン
サの異常出力に基づく誤ったフィードバック制御を回避
できて、フェイルセーフ性を確保でき、電子スロットル
システムの信頼性を向上できる。
【００１０】この場合、請求項２のように、前記所定値
をアクセル開度に応じて設定するようにしても良い。こ
のようにすれば、センサ異常検出後の判定ディレー期間
中は、スロットルバルブの動作特性（スロットルバルブ
を付勢するバネ力の開度特性）を考慮して、スロットル
バルブを保持又は閉側に確実に制御でき、フェイルセー
フ性を更に向上できる。
【００１１】また、請求項３のように、制御量を所定値
に設定する時にスロットルセンサの出力に基づくフィー
ドバック制御を停止してフィードバック変数を初期化手
段により初期化するようにしても良い。つまり、ノイズ
や瞬断等による一時的なセンサ異常が発生すると、フィ
ードバック変数も異常値に変化している可能性があるの
で、このフィードバック変数を初期化することで、その
後、スロットルセンサの出力が正常に復帰した時に、異
常なフィードバック変数でフィードバック制御を再開す
ることを回避でき、速やかに正常なフィードバック制御
状態に復帰できる。
【００１２】更に、フェイルセーフ性を高めるために、
複数のスロットルセンサでスロットル開度を検出する場
合には、請求項４のように、仮異常時制御手段は、前記
異常検出手段がいずれかのスロットルセンサの異常を検
出した時に、正常なスロットルセンサがあれば、その出
力に基づくフィードバック制御を実行し、正常なスロッ
トルセンサが無いか判別できない時に前記制御量を所定
値に設定し、前記異常検出手段がいずれかのスロットル
センサの異常を検出してから判定ディレー期間が経過し
ても該異常検出手段がいずれかのスロットルセンサの異
常を検出し続けている時にスロットル制御を停止するよ
うにしても良い。このようにすれば、判定ディレー期間
中でも、正常なスロットルセンサの出力に基づくフィー
ドバック制御を実行することができ、判定ディレー期間
中のスロットル制御性を向上できる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。まず、図１に基づいて内燃機関１１
の制御システム全体の概略構成を説明する。内燃機関１
１の吸気管１２の上流側にはエアクリーナ１３が装着さ
れ、その下流側には吸気量Ｇa を測定するエアフローメ
ータ１４が設置され、更にその下流側にスロットルバル
ブ１５が設けられている。このスロットルバルブ１５の
回動軸１５ａには電磁クラッチ１６を介してＤＣモータ
１７（スロットル駆動手段）が連結され、ＤＣモータ１
７の駆動力によってスロットルバルブ１５の開度（スロ
ットル開度）が制御され、このスロットル開度がスロッ
トルセンサ１８によって検出される。このスロットルセ
ンサ１８は、第１及び第２のスロットルセンサ，か
ら成る２トラック式のセンサであり、各スロットルセン
サ，は、例えば接触式ポテンショメータ、又は、ホ
ール素子を用いた非接触式ポテンショメータで構成され
ている。
【００１４】スロットルバルブ１５を通過した吸入空気
を内燃機関１１の各気筒に導入する吸気マニホールド１
９には、インジェクタ２０が取り付けられ、また、内燃
機関１１の各気筒のシリンダヘッドには点火プラグ２１
が取り付けられている。内燃機関１１のクランク軸２２
に嵌着されたシグナルロータ２３の外周に対向してクラ
ンク角センサ２４が取り付けられ、このクランク角セン
サ２４から出力されるパルス状の機関回転数信号Ｎｅが
電子制御ユニット（ＥＣＵ）２５に取り込まれ、この機
関回転数信号Ｎｅのパルス間隔によって機関回転数が検
出される。
【００１５】一方、アクセルペダル２６の踏込量（アク
セル操作量）がアクセルセンサ２７によって検出され、
アクセル操作量に応じた電圧信号Ａｐが電子制御ユニッ
ト２５にＡ／Ｄ変換器２８を介して取り込まれる。ま
た、エアフローメータ１４で検出した吸気量Ｇa やスロ
ットルセンサ１８で検出したスロットル開度ＴＡの各電
圧信号も、電子制御ユニット２５にＡ／Ｄ変換器２８を
介して取り込まれる。
【００１６】この電子制御ユニット２５は、ＣＰＵ２
９、ＲＯＭ３０、ＲＡＭ３１等を備えたマイクロコンピ
ュータを主体として構成され、ＲＯＭ３０に記憶されて
いる内燃機関制御用の各種プログラムをＣＰＵ２９で実
行することで、点火プラグ２１の点火時期を制御すると
共に、インジェクタ駆動回路４５を介してインジェクタ
２０に与える噴射パルスを制御し、燃料噴射量を制御す
る。更に、この電子制御ユニット２５は、ＲＯＭ３０に
記憶されている図４等のスロットル制御用の各種プログ
ラムをＣＰＵ２９で実行することで、通常のスロットル
制御時には、電磁クラッチ駆動回路４６を介して電磁ク
ラッチ１６を接続（ＯＮ）すると共に、アクセル操作量
Ａｐに応じてモータ駆動回路３２を介してＤＣモータ１
７をＰＩＤ制御によりフィードバック制御し、このＤＣ
モータ１７の駆動力によってスロットル開度を制御する
制御手段として機能する。
【００１７】次に、図２及び図３に基づいて電子スロッ
トルシステムの構成を説明する。アクセルペダル２６
は、ワイヤ３３を介してアクセルレバー３４に連結され
ている。このアクセルレバー３４は、アクセルリターン
スプリング３５，３６によって図２の下方（アクセル閉
鎖方向）に付勢されている。そして、アクセルペダル２
６を操作しない状態（アクセルＯＦＦ）では、アクセル
レバー３４はアクセルリターンスプリング３５，３６に
よってアクセル全閉ストッパ３７に当接した状態に保持
される。内燃機関１１の運転中は、アクセルレバー３４
の位置がアクセルセンサ２７によってアクセル操作量Ａ
ｐとして検出される。
【００１８】一方、スロットルバルブ１５の回動軸１５
ａにはバルブレバー３８が連結され、このバルブレバー
３８が退避走行用スプリング３９によって図２の上方
（スロットルバルブ１５の開方向）に付勢されている。
このバルブレバー３８の開側にオープナ４０が掛合する
ように配置され、このオープナ４０がバルブリターンス
プリング４１によって図２の下方（スロットルバルブ１
５の閉方向）に付勢されている。このバルブリターンス
プリング４１の引張力は退避走行用スプリング３９の引
張力よりも大きく設定されている。
【００１９】通常制御時には、図２（ａ）に示すよう
に、電磁クラッチ１６が接続された状態（クラッチＯ
Ｎ）に保持される。この状態では、アクセルペダル２６
の操作に応じてＤＣモータ１７を正転又は逆転させてス
ロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）を調整
し、そのときのスロットル開度がスロットルセンサ１８
によって検出される。この際、スロットル開度を開く場
合には、ＤＣモータ１７を正回転させて、図２（ａ）に
示すように、バルブレバー３８がバルブリターンスプリ
ング４１の引張力に抗してオープナ４０を押し上げなが
ら、スロットルバルブ１５を開方向に駆動する。これと
は逆に、スロットル開度を閉じる場合には、ＤＣモータ
１７を逆回転させてバルブレバー３８を下降させながら
スロットルバルブ１５を閉方向に駆動し、スロットルバ
ルブ１５を全閉ストッパ位置（スロットル開度＝０ｄｅ
ｇ）まで閉じたときに、バルブレバー３８がスロットル
全閉ストッパ４３に突き当たって、それ以上の回動が阻
止される。
【００２０】一方、故障時に退避走行する場合には、図
２（ｂ）に示すように、電磁クラッチ１６が切られた状
態（クラッチＯＦＦ）に保持される。この状態では、運
転者がアクセルペダル２６を所定量以上踏み込むと、ア
クセルレバー３４がオープナ４０に当接し、以後は、ア
クセルペダル２６の踏込量に応じてアクセルレバー３４
によってオープナ４０が開方向に押し上げられ、これに
追従してバルブレバー３８が退避走行用スプリング３９
によって開方向に引き上げられ、スロットル開度がアク
セルペダル２６の踏込量に機械的に連動して調整され
る。
【００２１】この退避走行時（クラッチＯＦＦ時）に
は、アクセルペダル２６の踏込量が所定量以下になる
と、図２（ｂ）に示すように、アクセルレバー３４がオ
ープナ４０から離れた状態となり、バルブリターンスプ
リング４１の引張力が退避走行用スプリング３９の引張
力に打ち勝って、オープナ４０がオープナストッパ４２
に当接した状態に保持される。この状態では、オープナ
４０によりバルブレバー３８の位置（スロットル開度）
がオープナストッパ４２で規制される開度（約３〜４ｄ
ｅｇ）に保持され（以下、この開度を「オープナストッ
パ開度」という）、退避走行時のアイドル回転が確保さ
れる。
【００２２】尚、正常時のアイドル回転は、オープナス
トッパ開度以下のスロットル開度で制御され、このアイ
ドル状態から、アクセルペダル２６が踏み込まれて、目
標スロットル開度がオープナストッパ開度を越えると、
フィードバック制御によりスロットルバルブ１５が開方
向に駆動されてオープナストッパ開度を通り越す際に、
バルブレバー３８がオープナ４０に当接するまでの間
は、バルブレバー３８に対して退避走行用スプリング３
９の引張力により開方向の力が働き、バルブレバー３８
がオープナ４０に当接した後は、バルブレバー３８に対
してバルブリターンスプリング４１の引張力が加わって
閉方向の力が働く。この結果、オープナストッパ開度を
境にしてバルブレバー３８に加わる力の方向が逆転し、
ＤＣモータ１７の負荷の方向が逆転する。
【００２３】以上のように構成された電子スロットルシ
ステムは、図４等に示すスロットル制御用の各ルーチン
によって次のように制御される。図４のメインルーチン
は、イグニッションスイッチ（図示せず）のＯＮ後に、
電子制御ユニット２５によって例えば２ｍｓの周期にて
繰り返し実行される。このメインルーチンの処理が開始
されると、まずステップ１０１で、イニシャルチェック
（初期化処理）を実行する。このイニシャルチェックで
は、電気系統各部の通信異常の有無についてのチェック
やＲＡＭ３１の初期値のミラーチェック等が行われる。
この後、ステップ１０２で、上述した各種センサやスイ
ッチからの信号を読み込み、次のステップ１０３で、非
線形制御ルーチンを実行し、図５に示すマップを用い
て、アクセル操作量Ａｐに対して非線形に制御するスロ
ットルバルブ１５の目標スロットル開度（非線形目標開
度）ＴＡＣＣを演算する。
【００２４】この後、ステップ１０４で、トラクション
制御ルーチンを実行し、車両のトラクション制御量に応
じたスロットルバルブ１５の目標スロットル開度（トラ
クション目標開度）ＴＴＲＣを演算する。そして、次の
ステップ１０５で、定速走行制御ルーチンを実行し、定
速走行制御モード移行時のスロットルバルブ１５の初期
開度を演算すると共に、車速センサ（図示せず）を通じ
て検出される車両の実車連を目標車速に一致させるため
のスロットルバルブ１５の目標開度（定速走行目標開
度）ＴＣＲＣを演算する。
【００２５】次のステップ１０６では、アイドル回転数
制御（ＩＳＣ制御）ルーチンを実行し、アイドル時にお
けるスロットルバルブ１５の目標開度（ＩＳＣ目標開
度）ＴＩＤＬを演算する。この後、ステップ１０７で、
フェイル制御ルーチンを実行し、例えば電磁クラッチ１
６の固着フェイル又はリターンスプリング４１切損時
等、ＤＣモータ１７の制御により退避走行する場合のス
ロットルバルブ１５の開度、すなわちフェイル時のスロ
ットルバルブ１５の目標開度（フェイル目標開度）ＴＦ
ＡＩＬを演算する。
【００２６】この後、ステップ１０８で、上述したステ
ップ１０３〜１０７で演算した非線形制御、トラクショ
ン制御、定速走行制御、１ＳＣ制御、及びフェイル制御
に関する各目標開度に基づいて最終的な目標スロットル
開度（最終目標開度）ＴＴＡを演算する。この演算方法
は、図６に示すように、非線形目標開度ＴＡＣＣと定速
走行目標開度ＴＣＲＣとを比較して大きい方を選択した
後、この選択値とトラクション目標開度ＴＴＲＣとを比
較して小さい方を選択し、更に、この選択値とフェイル
目標開度ＴＦＡＩＬとを比較して小さい方を選択し、最
後に、この選択値にＩＳＣ目標開度ＴＩＤＬを加算して
最終目標開度ＴＴＡ（特許請求の範囲でいう目標スロッ
トル開度に相当）を算出する。
【００２７】この後、図４のステップ１０９で、基準位
置学習ルーチンを実行し、基準位置（全閉ストッパ位
置）でのスロットルセンサ１８の出力電圧ＯＴＰにより
基準位置を学習する。
【００２８】ここで、基準位置の学習方法としては図７
と図８に示す２通りの方法がある。図７に示す基準位置
学習ルーチンは、例えば８ｍｓ毎に繰り返し処理され、
イグニッションスイッチ（ＩＧ）がＯＦＦからＯＮに切
り替えられた直後に、ステップ１２１からステップ１２
２に進み、スロットルバルブ１５を全閉ストッパ４３に
当接させるまで駆動し、その全閉ストッパ位置でのスロ
ットルセンサ１８の出力電圧ＯＴＰを読み込んで基準位
置を直接学習する。
【００２９】また、図７の基準位置学習ルーチンに代え
て、図８の基準位置学習ルーチンを実行しても良い。図
８の基準位置学習ルーチンでは、図７のステップ１２２
に代えて、ステップ１２２ａの処理を実行する。すなわ
ち、イグニッションスイッチ（ＩＧ）がＯＦＦからＯＮ
に切り替えられた直後に、ステップ１２１からステップ
１２２ａに進み、電磁クラッチ１６がＯＮする前にスロ
ットルセンサ１８の出力を読み込み、この出力値から全
閉ストッパ位置でのスロットルセンサ１８の出力電圧Ｏ
ＴＰを推定する。つまり、電磁クラッチ１６がＯＮする
前（ＯＦＦ状態のとき）は、図２（ｂ）に示すように、
バルブレバー３８がオープナ４０に当接し、且つオープ
ナ４０がオープナストッパ４２に当接した位置（オープ
ナストッパ開度）に保持される。このようにして、電磁
クラッチ１６がＯＮする前は、スロットルバルブ１５の
開度がオープナストッパ開度（約３〜４ｄｅｇ）に保持
されるため、このオープナストッパ開度でのスロットル
センサ１８の出力電圧から全閉ストッパ位置でのスロッ
トルセンサ１８の出力電圧ＯＴＰを推定することが可能
である。
【００３０】以上のようにして図７又は図８に示す基準
位置学習ルーチンを実行した後、図４のステップ１１０
に戻り、図９に示す開度−電圧変換マップを用い、前記
ステップ１０８で求めた最終目標開度ＴＴＡを目標電圧
ＴＴＰに変換する。
【００３１】この後、ステップ１１１で、後述する図１
１のセンサ異常検出ルーチンを実行し、スロットルセン
サ１８の異常の有無を判定した後、ステップ１１２に進
み、後述する図１３のモータ／クラッチ制御ルーチンを
実行する。以下、これら図１１及び図１３の各ルーチン
の処理について説明する。
【００３２】図１１のセンサ異常検出ルーチンは、イグ
ニッションスイッチ（図示せず）のＯＮ後に例えば８ｍ
ｓ毎に繰り返し実行され、スロットルセンサ１８の異常
（センサ異常）を検出する異常検出手段としての役割を
果たす。本実施形態では、スロットルセンサ１８は、第
１及び第２のスロットルセンサ，から成る２トラッ
ク式のセンサであり、図１２に示すように、各スロット
ルセンサ，の出力電圧ＶＴＡ１，ＶＴＡ２は、スロ
ットル開度θ１，θ２に応じてリニアに変化すし、正常
時には、２つの出力電圧ＶＴＡ１，ＶＴＡ２の偏差が所
定範囲内になるように設定されている。
【００３３】図１１のセンサ異常検出ルーチンの処理が
開始されると、まずステップ２０１で、第１のスロット
ルセンサの出力電圧ＶＴＡ１から検出スロットル開度
θ１を次式により算出する。 θ１＝Ｋ１・ＶＴＡ１＋Ｖ０１ ここで、Ｋ１は出力電圧ＶＴＡ１をスロットル開度に変
換する際の変換定数、Ｖ０１はスロットル開度＝０°の
時の出力電圧ＶＴＡ１である（図１２参照）。
【００３４】この後、ステップ２０２で、第２のスロッ
トルセンサの出力電圧ＶＴＡ２から検出スロットル開
度θ２を次式により算出する。 θ２＝Ｋ２・ＶＴＡ２＋Ｖ０２ ここで、Ｋ２は出力電圧ＶＴＡ２をスロットル開度に変
換する際の変換定数、Ｖ０２はスロットル開度＝０°の
時の出力電圧ＶＴＡ２である（図１２参照）。
【００３５】この後、ステップ２０３で、検出スロット
ル開度θ１，θ２の偏差の絶対値を予め設定された所定
の異常判定値ＫＤθと比較し、｜θ１−θ２｜≦ＫＤθ
の場合には正常と判定して、ステップ２０５に進み、第
１の仮異常フラグＸＦＶＴＡＲを正常を意味する「０」
にセットする。もし、｜θ１−θ２｜＞ＫＤθの場合に
は、ショート／断線以外の異常、例えば接続不良による
ハーフショート／ハーフオープン等が発生しているた
め、ステップ２０４で、第１の仮異常フラグＸＦＶＴＡ
Ｒを異常を意味する「１」にセットする。
【００３６】第１の仮異常フラグＸＦＶＴＡＲのセット
後、ステップ２０６に進み、第１のスロットルセンサ
の出力電圧ＶＴＡ１が正常電圧範囲内（０．２Ｖ≦ＶＴ
Ａ１≦４．８Ｖ）であるか否かによって、第１のスロッ
トルセンサのショート／断線等の異常の有無を判定す
る。つまり、０．２Ｖ≦ＶＴＡ１≦４．８Ｖの場合に
は、正常と判定し、ステップ２０８に進んで、第２の仮
異常フラグＸＦＶＴＡ１を正常を意味する「０」にセッ
トする。もし、ＶＴＡ１＜０．２Ｖ又はＶＴＡ１＞４．
８Ｖであれば、第１のスロットルセンサのショート／
断線等の異常と判定して、ステップ２０７に進み、第２
の仮異常フラグＸＦＶＴＡ１を異常を意味する「１」に
セットする。
【００３７】第２の仮異常フラグＸＦＶＴＡ１のセット
後、ステップ２０９に進み、第２のスロットルセンサ
の出力電圧ＶＴＡ２が正常電圧範囲内（０．２Ｖ≦ＶＴ
Ａ２≦４．８Ｖ）であるか否かによって、第２のスロッ
トルセンサのショート／断線等の異常の有無を判定す
る。つまり、０．２Ｖ≦ＶＴＡ２≦４．８Ｖの場合に
は、正常と判定し、ステップ２１１に進んで、第３の仮
異常フラグＸＦＶＴＡ２を正常を意味する「０」にセッ
トする。もし、ＶＴＡ２＜０．２Ｖ又はＶＴＡ２＞４．
８Ｖであれば、第２のスロットルセンサのショート／
断線等の異常と判定して、ステップ２１０に進み、第３
の仮異常フラグＸＦＶＴＡ２を異常を意味する「１」に
セットする。
【００３８】以上のようにして３種類の仮異常判定を行
った後、ステップ２１２に進み、ノイズや瞬断等による
センサ異常の誤検出を防ぐために、上述した３種類の仮
異常フラグＸＦＶＴＡＲ，ＸＦＶＴＡ１，ＸＦＶＴＡ２
のうちの少なくとも１つが異常を示す「１」になった状
態が予め設定された所定の判定ディレー時間（例えば２
ｓ）続いたか否かを判定し、もし、いずれかの仮異常フ
ラグが「１」になっている状態が判定ディレー時間続け
ば、最終的に異常と判定して、ステップ２１３に進み、
本異常フラグＸＦＶＴＡを本異常を意味する「１」にセ
ットする。
【００３９】これに対し、３種類の仮異常フラグＸＦＶ
ＴＡＲ，ＸＦＶＴＡ１，ＸＦＶＴＡ２がいずれも正常を
意味する「０」の場合、或は、いずれかの仮異常フラグ
が異常を意味する「１」であっても、この状態が判定デ
ィレー時間続かなければ（換言すれば判定ディレー時間
内に正常状態に復帰すれば）、最終的に正常と判定し、
ステップ２１４に進み、本異常フラグＸＦＶＴＡを正常
を意味する「０」にセットする。
【００４０】尚、判定ディレー時間は、２ｓに限定され
ず、要は、ノイズや瞬断時の信号幅よりも長い時間であ
れば良く、また、異常モードや運転状態等によって判定
ディレー時間を変えるようにしても良い。
【００４１】一方、図１３に示すモータ／クラッチ制御
ルーチンも、イグニッションスイッチ（図示せず）のＯ
Ｎ後に例えば８ｍｓ毎に繰り返し実行され、次のように
してＤＣモータ１７と電磁クラッチ１６が制御される。
まず、ステップ３０１で、本異常フラグＸＦＶＴＡが正
常を意味する「０」であるか否かを判定し、ＸＦＶＴＡ
＝０（正常）であれば、ステップ３０２に進み、電磁ク
ラッチ１６のＯＮ状態（つまりＤＣモータ１７とスロッ
トルバルブ１５とが連結された状態）を継続する。
【００４２】そして、次のステップ３０３〜３０５で、
３種類の仮異常フラグＸＦＶＴＡ１，ＸＦＶＴＡ２，Ｘ
ＦＶＴＡＲが全て正常を意味する「０」と判定された場
合（つまり両スロットルセンサ，の双方が正常な場
合）には、ステップ３０８に進み、スロットルセンサ１
８の出力電圧ＴＡとして、第１のスロットルセンサの
出力電圧ＶＴＡ１を採用し、次のステップ３０９で、こ
の出力電圧ＴＡ（＝ＶＴＡ１）に基づいて、ＤＣモータ
１７の位置（ひいてはスロットル開度）を次のようにフ
ィードバック制御する。すなわち、図１０に示すよう
に、目標電圧ＴＴＰとスロットルセンサ１８の出力電圧
ＴＡとを比較し、その偏差Δθ（＝ＴＴＰ−ＴＡ）を小
さくすべく、比例（Ｐ）・積分（Ｉ）・微分（Ｄ）動作
を行ってＤＣモータ１７の制御量を演算する。このＰＩ
Ｄ動作は、次の伝達関数により行われる。
【００４３】
【数１】
【００４４】そして、次のステップ３１４で、上記制御
量をデューティ比信号Ｄｕｔｙに変換し、このデューテ
ィ比信号Ｄｕｔｙをモータ駆動回路３２を介してＤＣモ
ータ１７に印加するＰＷＭ出力処理を行う。これによ
り、スロットルバルブ１５は、ＤＣモータ１７の駆動に
よって、スロットル開度が上記目標電圧ＴＴＰにより指
令される最終目標開度ＴＴＡに一致するようにフィード
バック制御されることとなる。
【００４５】一方、前記ステップ３０３で、仮異常フラ
グＸＦＶＴＡ１＝１（第１のスロットルセンサのショ
ート／断線等の異常）の場合には、ステップ３０６に進
み、仮異常フラグＸＦＶＴＡ２＝０（第２のスロットル
センサが正常）であるか否かを判定し、ＸＦＶＴＡ２
＝０であれば、ステップ３０７に進み、スロットルセン
サ１８の出力電圧ＴＡとして、第２のスロットルセンサ
の出力電圧ＶＴＡ２を採用する。この後、ステップ３
０９に進み、この出力電圧ＴＡ（＝ＶＴＡ２）に基づい
て、ＤＣモータ１７の位置（ひいてはスロットル開度）
をフィードバック制御する。つまり、第１のスロットル
センサが異常の場合には、第２のスロットルセンサ
が正常であれば、第２のスロットルセンサの出力電圧
ＶＴＡ２に基づいてＤＣモータ１７の位置をフィードバ
ック制御する。
【００４６】また、前記ステップ３０３，３０４で、仮
異常フラグＸＦＶＴＡ１＝０（第１のスロットルセンサ
が正常）で、且つ仮異常フラグＸＦＶＴＡ２＝１（第
２のスロットルセンサのショート／断線等の異常）の
場合には、両スロットルセンサ，の双方が正常な場
合（ＸＦＶＴＡ１，ＸＦＶＴＡ２，ＸＦＶＴＡＲが全て
「０」の場合）と同じく、ステップ３０８，３０９に進
み、第１のスロットルセンサの出力電圧ＶＴＡ１に基
づいてＤＣモータ１７の位置をフィードバック制御す
る。
【００４７】また、前記ステップ３０３，３０６で、仮
異常フラグＸＦＶＴＡ１，ＸＦＶＴＡ２が共に「１」の
場合（両スロットルセンサ，の双方がショート／断
線等の異常の場合）には、ステップ３１０に進み、フィ
ードバック制御を停止してフィードバック変数（前記数
１式のＰＩＤ演算に用いる各項の前回値）を初期化す
る。ノイズや瞬断等による一時的なセンサ異常が発生す
ると、フィードバック変数も異常値に変化している可能
性があるので、このフィードバック変数を初期化するこ
とで、その後、スロットルセンサ１８の出力が正常に復
帰した時に、異常なフィードバック変数でフィードバッ
ク制御を再開することを回避でき、速やかに正常なフィ
ードバック制御状態に復帰できる。上記ステップ３１０
の処理は、特許請求の範囲でいう初期化手段としての役
割を果たす。
【００４８】また、前記ステップ３０５で、仮異常フラ
グＸＦＶＴＡＲ＝１の場合（ハーフショート／ハーフオ
ープン等の異常の場合）にも、ステップ３１０に進み、
フィードバック制御を停止してフィードバック変数を初
期化する。ハーフショート／ハーフオープン時には、両
スロットルセンサ，のいずれが異常であるか判別で
きないためである。
【００４９】フィードバック変数の初期化後、ステップ
３１１に進み、アクセル操作量Ａｐが２°以下（つまり
アクセルＯＦＦ）であるか否かを判定し、２°以下の場
合には、ステップ３１２に進み、ＤＣモータ１７に印加
するデューティ比信号Ｄｕｔｙ（以下「モータＤｕｔ
ｙ」と表記する）を０％に設定して、ＰＷＭ出力処理を
行う（ステップ３１４）。これにより、ＤＣモータ１７
を停止させて、スロットルバルブ１５の開度を引き続き
アイドル状態に保持する。正常時のアイドル回転は、オ
ープナストッパ４２で規制される開度（オープナストッ
パ開度）以下で制御されるため、スロットルバルブ１５
には退避走行用スプリング３９の引張力により開方向の
力が働くが、電磁クラッチ１６がＯＮの状態では、スロ
ットルバルブ１５の動きが停止中のＤＣモータ１７によ
って拘束され、スロットルバルブ１５がオープナストッ
パ開度まで開くことが阻止される。これにより、エンジ
ン回転数の上昇が抑えられると共に、アイドル回転が確
保される。
【００５０】これに対し、上記ステップ３１１で、アク
セル操作量Ａｐが２°よりも大きいと判定された場合
（つまりアクセルＯＮ時）には、スロットルバルブ１５
が開いているため、ステップ３１３に進み、スロットル
バルブ１５を閉じる最低限のモータＤｕｔｙ（例えば−
３０％）に設定して、ＰＷＭ出力処理（ステップ３１
４）を行い、スロットルバルブ１５をゆっくり閉じる。
上記ステップ３０３〜３１３の処理は、特許請求の範囲
でいう仮異常時制御手段としての役割を果たす。
【００５１】以上説明した正常時と仮異常検出時の判定
ディレー時間内の処理を要約すると次ぎのようになる。
【００５２】（１）第１のスロットルセンサが正常な
場合 第２のスロットルセンサの正常／異常を問わず、第１
のスロットルセンサの出力電圧ＶＴＡ１に基づくフィ
ードバック制御が行われる。
【００５３】（２）第１のスロットルセンサが異常な
場合 第２のスロットルセンサが正常であれば、第２のスロ
ットルセンサの出力電圧ＶＴＡ２に基づくフィードバ
ック制御が行われるが、第２のスロットルセンサも異
常であれば、フィードバック制御を停止してフィードバ
ック変数を初期化すると共に、アクセルＯＮ／ＯＦＦに
応じてモータＤｕｔｙを−３０％又は０％に設定する。
尚、アクセル開度に応じてモータＤｕｔｙを３段階以上
に設定するようにしても良い。
【００５４】そして、仮異常の状態（３種類の仮異常フ
ラグＸＦＶＴＡＲ，ＸＦＶＴＡ１，ＸＦＶＴＡ２のうち
の少なくとも１つが異常を示す「１」の状態）が判定デ
ィレー時間続くと、図１１のステップ２１２，２１３の
処理により、最終的に異常と判定され、本異常フラグＸ
ＦＶＴＡが本異常を意味する「１」にセットされる。こ
れ以後は、図１３のステップ３０１で「Ｎｏ」と判定さ
れ、ステップ３１５に進んで、電磁クラッチ１６をＯＦ
Ｆすると共に、ステップ３１６で、ＤＣモータ１７をＯ
ＦＦして、スロットル制御を停止し、退避走行に移行す
る。そして、ステップ３１７で、警告ランプ（図示せ
ず）を点灯したり、或は警告音を発生して運転者に警告
する。上記ステップ３１５，３１６の処理が特許請求の
範囲でいう制御停止手段としての役割を果たす。
【００５５】ところで、図１４に示す比較例では、スロ
ットルセンサ，の双方が断線して、その出力電圧Ｖ
ＴＡ１，ＶＴＡ２が０Ｖになると、仮異常が検出され、
この状態が判定ディレー時間続くと、本異常と判定さ
れ、電磁クラッチがＯＦＦされる（この動作は本実施形
態と同じである）。しかし、比較例では、仮異常が検出
されから本異常が検出されるまでの判定ディレー時間中
は、スロットルセンサの出力電圧に基づくフィードバッ
ク制御を続け、スロットルセンサの出力電圧と目標電圧
ＴＴＰ（目標スロットル開度）との偏差を小さくするよ
うに、ＰＩＤ動作を続けるために、アクセルＯＦＦ時で
も、判定ディレー時間中はモータＤｕｔｙが最大値（１
００％）に設定されてしまう。このため、判定ディレー
時間中に、実スロットル開度が目標スロットル開度（目
標電圧ＴＴＰ）を大きく越えて開方向に駆動されてしま
い、エンジン回転数が上昇してしまう。
【００５６】これに対し、本実施形態では、図１５に示
すように、アクセルＯＦＦ時にスロットルセンサ，
の出力電圧ＶＴＡ１，ＶＴＡ２が断線により０Ｖにな
り、仮異常が検出されると、モータＤｕｔｙが０％に固
定され（図１３のステップ３１１，３１２）、ＤＣモー
タ１７が停止する。アクセルＯＦＦ時の目標スロットル
開度（つまりアイドル目標開度）はオープナストッパ開
度以下であるため、スロットルバルブ１５には退避走行
用スプリング３９の引張力により開方向の力が働くが、
判定ディレー時間中は、電磁クラッチ１６がＯＮ状態に
保持されるため、スロットルバルブ１５の動きが停止中
のＤＣモータ１７によって拘束され、スロットルバルブ
１５がアイドル目標開度付近に保持される。これによ
り、判定ディレー時間中のエンジン回転数の上昇が抑え
られると共に、アイドル回転が確保される。その後、こ
の仮異常の状態が判定ディレー時間続くと、本異常と判
定され、電磁クラッチ１６がＯＦＦされ、ＤＣモータ１
７によるスロットル制御が停止される。この後は、スロ
ットルバルブ１５は退避走行用スプリング３９の引張力
により開方向にオープナストッパ開度まで開き、退避走
行時のアイドル回転が確保される。
【００５７】また、本実施形態では、図１６に示すよう
に、アクセルＯＮ時に、スロットルセンサ，の出力
電圧ＶＴＡ１，ＶＴＡ２が断線により０Ｖになり、仮異
常が検出されると、モータＤｕｔｙがスロットルバルブ
１５を閉じる最低限のモータＤｕｔｙ（例えば−３０
％）に固定される（図１３のステップ３１１，３１
３）。これにより、スロットルバルブ１５がゆっくり閉
じられる。その後、この仮異常の状態が判定ディレー時
間続くと、本異常と判定され、電磁クラッチ１６がＯＦ
Ｆされ、ＤＣモータ１７によるスロットル制御が停止さ
れる。この後は、スロットルバルブ１５が退避走行用ス
プリング３９の引張力によりオープナストッパ開度に保
持され、退避走行時のアイドル回転が確保される。
【００５８】以上説明した本実施形態によれば、仮異常
を検出してから本異常と判定するまでに判定ディレー時
間を持たせているので、ノイズや瞬断等によるセンサ異
常の誤検出を排除することができ、センサ異常の検出精
度を向上できる。しかも、仮異常検出後の判定ディレー
期間中は、アクセルＯＮ／ＯＦＦに応じてモータＤｕｔ
ｙを所定値に設定するため、スロットルセンサ１８の異
常出力に基づく誤ったフィードバック制御を回避でき
て、判定ディレー時間中のエンジン回転数の上昇を防ぐ
ことができ、フェイルセーフ性を確保できて、電子スロ
ットルシステムの信頼性を向上できる。
【００５９】更に、本実施形態では、仮異常検出後にモ
ータＤｕｔｙを所定値に設定する時にスロットルセンサ
１８の出力に基づくフィードバック制御を停止してフィ
ードバック変数を初期化するようにしたので、スロット
ルバルブ１５の出力がノイズや瞬断等による一時的な異
常状態から正常状態に復帰した時に、異常なフィードバ
ック変数でフィードバック制御を再開することを回避で
き、速やかに正常なフィードバック制御状態に復帰でき
る。
【００６０】また、本実施形態では、２個のスロットル
センサ，でスロットル開度を検出し、仮異常検出時
でも、正常なスロットルセンサがあれば、判定ディレー
時間中は、正常なスロットルセンサの出力に基づくフィ
ードバック制御を実行するようにしたので、判定ディレ
ー時間中のスロットル制御性を向上できる。
【００６１】尚、スロットルセンサは、３個以上設けて
も良く、勿論１個のみでも良い。また、センサ異常の検
出方法は、図１１の処理に限定されず、例えば、出力特
性の異なる複数のスロットルセンサの出力変化率又は出
力値を所定の異常判定値と比較してセンサ異常を判定す
るようにしても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す内燃機関制御システ
ム全体の概略構成図
【図２】電子スロットルシステムの概略構成図で、
（ａ）は通常制御時（クラッチＯＮ時）の状態を示す
図、（ｂ）はクラッチＯＦＦ時の状態を示す図
【図３】電子スロットルシステムの斜視図
【図４】メインルーチンの処理の流れを示すフローチャ
ート
【図５】アクセル操作量Ａｐから非線形目標開度ＴＡＣ
Ｃを設定するためのマップを示す図
【図６】非線形目標開度ＴＡＣＣ、定速走行目標開度Ｔ
ＣＲＣ、トラクション目標開度ＴＴＲＣ、フェイル目標
開度ＴＦＡＩＬ、ＩＳＣ目標開度ＴＣＲＣから最終目標
開度ＴＴＡを設定する手順を説明する図
【図７】基準位置学習ルーチンの処理の流れを示すフロ
ーチャート
【図８】他の基準位置学習ルーチンの処理の流れを示す
フローチャート
【図９】最終目標開度ＴＴＡを目標電圧ＴＴＰに変換す
るマップを示す図
【図１０】スロットル開度をＰＩＤ制御する制御系のブ
ロック図
【図１１】センサ異常検出ルーチンの処理の流れを示す
フローチャート
【図１２】２つのスロットルセンサ，の出力特性を
示す図
【図１３】モータ／クラッチ制御ルーチンの処理の流れ
を示すフローチャート
【図１４】比較例のアクセルＯＦＦ時における仮異常検
出後のスロットル制御の挙動を示すタイムチャート
【図１５】本実施形態のアクセルＯＦＦ時における仮異
常検出後のスロットル制御の挙動を示すタイムチャート
【図１６】本実施形態のアクセルＯＮ時における仮異常
検出後のスロットル制御の挙動を示すタイムチャート
【符号の説明】
１１…内燃機関、１２…吸気管、１４…エアフローメー
タ、１５…スロットルバルブ、１６…電磁クラッチ、１
７…ＤＣモータ（スロットル駆動手段）、１８，，
…スロットルセンサ、２５…電子制御ユニット（制御手
段，異常検出手段，仮異常制御手段，制御停止手段，初
期化手段）、２６…アクセルペダル、２７…アクセルセ
ンサ、３４…アクセルレバー、３５，３６…アクセルリ
ターンスプリング、３７…アクセル全閉レバー、３８…
バルブレバー、３９…退避走行用スプリング、４０…オ
ープナ、４１…バルブリターンスプリング、４２…オー
プナストッパ、４３…スロットル全閉ストッパ。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スロットルバルブを駆動するスロットル
    駆動手段と、前記スロットルバルブの開度（以下「スロ
    ットル開度」という）を検出するスロットルセンサと、
    前記スロットル開度をアクセル操作等に応じて設定され
    た目標スロットル開度に一致させるための制御量を演算
    し、この制御量を前記スロットル駆動手段に与えてスロ
    ットル開度をフィードバック制御する制御手段とを備え
    た内燃機関の電子スロットル制御装置において、 前記スロットルセンサの異常（以下「センサ異常」とい
    う）を検出する異常検出手段と、 前記異常検出手段がセンサ異常を検出した時に前記制御
    量を所定値に設定する仮異常時制御手段と、 前記異常検出手段がセンサ異常を検出してから所定の判
    定ディレー期間が経過しても該異常検出手段がセンサ異
    常を検出し続けている時に前記制御手段によるスロット
    ル制御を停止する制御停止手段とを備えていることを特
    徴とする内燃機関の電子スロットル制御装置。
  2. 【請求項２】 前記仮異常時制御手段は、前記所定値を
    アクセル開度に応じて設定することを特徴とする請求項
    １に記載の内燃機関の電子スロットル制御装置。
  3. 【請求項３】 前記仮異常時制御手段が前記制御量を所
    定値に設定する時に前記スロットルセンサの出力に基づ
    くフィードバック制御を停止してフィードバック変数を
    初期化する初期化手段を備えていることを特徴とする請
    求項１又は２に記載の内燃機関の電子スロットル制御装
    置。
  4. 【請求項４】 前記スロットルセンサは複数個設けら
    れ、 前記仮異常時制御手段は、前記異常検出手段がいずれか
    のスロットルセンサの異常を検出した時に、正常なスロ
    ットルセンサがあれば、その出力に基づくフィードバッ
    ク制御を実行し、正常なスロットルセンサが無いか判別
    できない時に前記制御量を所定値に設定し、 前記制御停止手段は、前記異常検出手段がいずれかのス
    ロットルセンサの異常を検出してから判定ディレー期間
    が経過しても該異常検出手段がいずれかのスロットルセ
    ンサの異常を検出し続けている時に前記制御手段による
    スロットル制御を停止することを特徴とする請求項１乃
    至３のいずれかに記載の内燃機関の電子スロットル制御
    装置。
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