JPS63147940A - エンジン制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は例えば運転者により操作されるアクセルの操作
量を電気的に検出し、この操作量に応じてエンジンに備
えられるスロットル弁を電気アクチュエータにより制御
する電気制御式のスロットル弁制御装置を有するエンジ
ンにおけるエンジン制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来より車両用エンジンに備えられるスロットル弁はア
クセルペダルと直接にリンク機構を介して接続されてお
り、運転者のアクセルペダルの踏込量に応じて機械的に
駆動されていた。

また最近においては、アクセル操作量を電気的に検出し
、この検出されたアクセル操作量に応じてスロットル弁
の開度をモータ等の電気アクチュエータにより制御する
装置が数多く提案されている。

そして特開昭６１−８４３５号公報、特開昭６１−８４
３６号公報および特開昭６１−８４３７号公報に示され
る電気制御式のスロットル弁制御装置においては、スロ
ットル弁の駆動系および制御系の異常、例えばモータや
スロットル弁がロックして動かなくなった場合や、コン
トローラの一部の故障でスロットル弁が閉じない等の異
常をコントローラで判定している。

〔発明が解決しようとする問題点〕 しかしながらコントローラも含むスロットル弁の駆動系
および制御系全体が異常となることもあり得るが、上記
公報に示されるような技術ではコントローラが異常判定
を行なうようにしているため、コントローラが完全に故
障した場合、例えばプログラムの暴走や、電源の切断な
どで故障判定能力が失われた場合にはフェルセーフ機能
が働かず、全（なすすべがなくなってしまうという問題
点があった。

従って本発明の目的は、電気制御のスロットル弁制御状
態を有するエンジンにおいて、スロットル弁の駆動系お
よび制御系の全てが異常となってスロットル弁の制御系
でフェールセーフ機能が働かなくなったとしても、燃料
系によるフェールセ＝）機能により安全性を確保し、信
頼性の高いエンジン制御装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、本発明においては、第７
図に示すよ′うに エンジンに吸入される空気量を調節するスロットル弁と
、 前記スロットル弁を駆動するアクチュエータと、運転者
により操作されるアクセルのアクセル操作量を検出する
操作量検出手段と、 前記操作量検出手段にて検出されたアクセル操作量に応
じて前記スロットル弁の目標開度を設定する目標開度設
定手段と、 前記目標開度設定手段にて設定された目標開度に応じた
駆動信号を前記アクチュエータに出力する駆動信号出力
手段と、 エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記運転状態検出手段にて検出された運転状態に基づい
てエンジンへの燃料供給量を算出する燃料供給量算出手
段と、 前記操作量検出手段にて検出されたアクセル操作量に応
じてエンジンへの燃料供給量の上限と下限との少なくと
もいずれか一方の限度を設定する限度設定手段と、 前記燃料供給量算出手段にて求められた前記燃料供給量
と前記限度設定手段にて設定された前記限度とを比較し
、前記燃料供給量が前記限度を越えた場合には、前記燃
料供給量を前記限度に制限する制限手段と、 前記制限手段を介して求められた前記燃料供給量をエン
ジンに供給する燃料供給手段と、を備えることを特徴と
するエンジン制御装置としている。

〔作用〕

上記構成によれば、スロットル弁の制御系および駆動系
が完全に異常になったとしても、アクセル操作量に応じ
て設定される限度により燃料供給量が制限され、エンジ
ンに供給される混合気の空燃比が適正な状態から大きく
ずれるため、エンジンで発生されるトルクが低下するよ
うになる。

〔実施例〕 以下本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本実施例の概略構成を示す構成図であって、エ
ンジンｌは車両に搭載される火花点火式の４気筒エンジ
ンであり、このエンジンｌには吸気管２、および排気管
３が接続されている。

吸気管２は集合管２ａ、サージタンク２ｂ、およびエン
ジンｌの各気筒に対応して分岐している分岐管２Ｃから
構成されている。吸気管２の集合管２ａには最上流側に
図示しないエアクリーナが設けられ、その下流側にエン
ジンｌに吸入される空気量を調節するスロットル弁４が
設けられている。また吸入空気温度を検出する吸気温セ
ンサ５がエアクリーナとスロットル弁４との間に設けら
れている。さらに集合管２ａの外周壁にはスロットル弁
４の回転軸と連結された回転子を有するスロットル弁駆
動用アクチュエータをなす可逆転モータ６が設けられて
おり、このモータ６は、例えば、ステップモータあるい
はＤＣモータで構成さ　。

れる。またスロットル弁４の回転軸の他端にはスロット
ル弁４を全開方向に付勢するスプリング４ａと、スロッ
トル弁４の開度に応じたアナログ信号を出力するスロッ
トル弁４の実開度を検出するための開度センサ７とが設
けられている。

サージタンク２ｂにはサージタンク内の吸気圧を検出す
るための吸気圧センサ８が接続されており、また各分岐
管２ｃにはエンジン１のインテークパルプ（図示せず）
近傍に燃料を噴射する電磁作動式の噴射弁９が設けられ
ている。

排気管３には排気ガス中の残留酸素濃度から空燃比を検
出するための空燃比センサｌＯが設けられている。

エンジン１にはエンジン冷却用の冷却水の水温を検出す
る水温センサ１１七点火プラグ１６とが設けられている
。

なお点火プラグ１６はディストリビュータ１７と接続さ
れており、イグナイタ１８で発生された高電圧がディス
トリビュータ１７を介して点火プラグ１６に印加される
。

そしてディストリビュータ１７には回転センサ１２が設
けられており、エンジンｌの回転速度に応じたパルス信
号を発生する。

２０は主要部がマイクロコンビエータで構成すれるスロ
ットル弁４の開度制御用のスロットルコントローラであ
り、上記各センサからのエンジン運転状態信号が入力さ
れると共に、モータ６に対して駆動信号を出力する。ま
たスロットルコントローラ２０は上記センサの他に、運
転者により操作されるアクセルペダル１３ａに接続され
たアクセルセンサ１３からのその操作量に応じた信号が
入力されている。

３０はスロットルコントローラ２０と同様、主要部がマ
イクロコンピュータで構成されるエンジン制御用、特に
燃料噴射制御、および点火時期制御を実行するエンジン
コントローラである。そしてこのエンジンコントローラ
３０にも各センサからのエンジン運転状態信号が入力さ
れると共にアクセルセンサ１３からの信号が人力される
。

なお、１４はバッテリであり、スロットルコントローラ
２０及びエンジンコントローラ３０に電力を供給する。

ところでバッテリ１４から各コン　　□トローラ２０．
３０への通電ラインの途中には運転者により操作される
ＩＣスイッチ１５が設けられている。

上記スロットルコントローラ２０の主要構成を第２図に
示す。２１は上記吸気温センサ５．開度センサ７、吸気
圧センサ８．水温センサ１１．回転センサ１２．アクセ
ルセンサ１３からの信号に基づいてモータ６の駆動量を
始めとするスロットル弁制御を行なうＣＰＵである。２
２はＣＰＵ２１での処理において使用されご定数やデー
タ等が記ｔｉされている読み出し専用のメモリー、であ
るＲＯＭ、２３はＣＰＵ２１で求められた演算結果や、
上記各センサからの検出データ等が一時記憶される書込
み可能なメモリーであるＲＡＭである。なお、ＲＡＭ２
３はスロットルコントローラ２０への電力供給が無くな
った状態でもその記憶内容が保持されるように構成され
ている。２４は入力部であって、各センサからの信号を
受信すると共に、それらの信号に対してＡ／Ｄ変換や、
波形成形等の信号処理を実行する。２５は出力部であっ
て、ＣＰＵ２　ｔで実行された処理結果に基づき、モー
タ６を駆動させるための信号を出力する。２６はコモン
バスであって、ＣＰＵ２１．ＲＯＭ２２゜ＲＡＭ２３．
入力部２４．出力部２５間を結び、データの相互伝達に
用いられる。２７は電源回路であって、ＩＣ，スイッチ
１５を介してバッテリ１４と接続されており、ＣＰＵ２
１．ＲＯＭ２２゜ＲＡＭ２３．入力部２４．出力部２５
に電力を供給している。

第３図にはエンジンコントローラ３０の主要構成が示さ
れており、上記スロットルコントローラ２０と同じ＜Ｃ
ＰＵ３１．ＲＯＭ３２．ＲＡＭ３３、入力部３４．出力
部３５．コモンバス３６゜電源回路３７から構成されて
いる。そしてこのエンジンコントローラ３０は吸気温セ
ンサ５．開度センサ７、吸気圧センサ８．空燃比センサ
１０゜水温センサ１１．回転センサ１２．アクセルセン
サ１３からの信号を入力部３４を介して入力し、各信号
に基づいて燃料噴射量や点火時期等の演算をＣＰＵ３１
において実行し、出力部３５を介して噴射弁９・・・、
・イグナイタ１８に駆動信号を出力する。

第４図にはスロットルコントローラ２０のＣＰＵ２１に
てメインルーチンとして実行されるスロットル弁の開度
制御に関するプログラムのフローチャートが示されてい
る。

第４図において、ＩＣ，スイッチ１５がＯＮされスロッ
トルコントローラ２０に電力が供給されることで、この
メインルーチンの処理が開始され、まずステップ４０１
において、ＲＡ　Ｍ　２３　内の所定番地のデータや、
入力部２４．出力部２５の初期化を実行する。ステップ
４０２では吸気温Ｔ、。

スロットル実開度θ３．吸気圧Ｐｍ、水温Ｔ。９回転速
度Ｎ０．アクセル操作匿θいを取り込む。ステップ４０
３ではアクセル操作量θ、に基づいてスロットル弁４の
基本目標開度θ、。をＲＯＭ２２に記憶されている基本
目標開度マツプより読み出すと共に、他の各信号に基づ
いて補正値を求めこの補正値により基本目標開度θ、。

を補正して今回の目標開度θ５．を算出する。ステップ
４０４ではこの目標開度θｓｓに基づいて今回の制御量
ＤｓをＲＯＭ２２に記憶されている制御量マツプより読
み出す。

ステップ４０５では上記各ステップを経て求められた制
４’ＪＵ　ｆｆｉ　Ｄ　ｓを出力部２５に出力する。そ
してこのステップ４０５での処理を終えると再びステン
ブ４０２に戻る。

上記処理により出力部２５は制′４′Ｂ量り、に応じた
スロットル弁４を駆動するための信号を形成した後、モ
ータ６に対してこの駆動信号を出力する。

するとモータ６は駆動信号に基づいてスロットル弁４を
回転駆動し、従ってスロットル弁４は運転者により操作
されるアクセルペダル１３のアクセル操作量θヶとその
ときのエンジン状態とに応した最適の開度に調節される
。

第５図にはエンジンコントローラ３０のＣＰｔＪ３１に
て割込ルーチンとして実行される燃料噴射量（燃料噴射
時間）の演算に関するプログラムのフローチャートが示
されており、この割込ルーチンは例えば５０ＩＩＩｓ毎
に割込実行される。

第５図において、ステップ５０１では入力部３４を介し
て直接に、あるいは予めＲＡＭ３３内に格納されている
燃料噴射時間算出に必要な各データ（吸気圧Ｐ、９回転
速度Ｎ１．．吸気温Ｔ４．スロットル間度θ５．空燃比
信号Ｓ　Ａ／Ｆ、水温Ｔ。、アクセル操作量θＡ）を取
り込む。

なお、回転速度Ｎ、は回転センサ１２からのパルス信号
に同期して割り込みにて実行される図示しない回転速度
算出ルーチンにてその割り込み周期の逆数を計算して求
められており、逐次ＲＡＭ３３内に格納されている。

次にステップ５０２では吸気圧Ｐ１と回転速度Ｎ０とに
基づいて基本噴射時間Ｔｐを求める。なおこの基本噴射
時間Ｔ、は吸気圧と回転速度とに応じて設定され、ＲＯ
Ｍ３２内に予じめマツプとして記憶されており、その時
の吸気圧Ｐ、と回転速度Ｎ８とに基づきマツプより読み
出すことにより求められる。

次にステップ５０３，５０４ではアクセル操作量θ４に
基づいて基本噴射時間Ｔ、に対する上限値Ｔ工□、及び
下限値ＴＰＭＩＩＩを求める。なおこの上限値ＴＰ　Ｍ
　Ａ　Ｘ　％および下限値ＴＦＭＩＮは、スロットル弁
４に対する制御系、駆動系が正常に作動している時には
、上述のようにアクセル操作量θ４とスロットル弁４の
開度とは一定の関係をもって制御されていると共に基本
噴射時間Ｔ９はスロットル弁４の開度とほぼ一定の関係
を有していることから、アクセル操作量θ１に応じて開
閉されるスロットル弁４の制御系、駆動系の正常時にお
ける基本噴射時間Ｔ、に回転速度、および加減速等の過
渡時の変動分を考慮した上に、所定の許容幅をさらに加
えて第６図に示すごとく設定されている。

次にステップ５０５〜５０８ではステップ５０３．５０
４にて設定された上限値ＴＰＭＡＸおよび下限値ＴＰＭ
ＩＮとステップ５０２で求められた基本噴射時間Ｔｐと
を比較し、基本噴射時間Ｔ、が上限値ＴＰＭＡＸ、ある
いは下限値ＴＰＩＩＩＮを越えているのならば、基本噴
射時間Ｔｐを上限値Ｔ、。ＡＸあるいは下限値ＴＰＭＩ
Ｎに制限する。

ステップ５０６では吸気温ＴＡと水温Ｔ＋、＋とスロッ
トル開度θＳと空燃比信号Ｓ　Ａ／Ｆとから補正ＩＦＣ
を求め、ステップ５０７ではバッテリ電圧に基づいて無
効噴射時間ＴＶを求める。そしてステップ５０８にて上
述の各ステップを経て求められた基本噴射時間Ｔｐを補
正量Ｆ、で乗算補正すると共に、無効噴射時間ＴＶで加
算的な補正を行なって、出力噴射時間Ｔ。を求め、ステ
ップ５０９にてこのようにして求められた出力噴射時間
Ｔ０をＲＡＭ３３内に格納して本ルーチンを終了する。

上述のようにして求められた出力噴射時間Ｔ。

は図示しないエンジン回転に周期して実行される燃料噴
射実行ルーチンにより出力部３５に出力されて、出力部
３５はこの信号に応じて噴射弁９に対して出力噴射時間
Ｔ。に応じた時間幅を有するパルス状の駆動信号を出力
する。そしてこの駆動信号に応じて噴射弁９は開弁じ、
所定量の燃料を各分岐管２ｃ内に噴射する。

なお、点火時期制御に関しては従来周知の手段によりイ
グナイタ１８に対してＣＰＵ３１での演算結果に基づい
て形成された駆動信号が出力部３５を介して出力される
。

ところで上記構成によれば、運転者により操作されるア
クセルペダル１３ａのアクセル操作量θ１に応じて基本
噴射時間Ｔ２の上限値ＴＰＭＡＸ、下限値ＴＰＭＩＮを
設定し、基本噴射時間Ｔｐをこの上限値ＴＰＭＡＸ、下
限値ＴＰＭＩＮで制限しているので、スロットルコント
ローラ２０を含むスロットル弁４に対する制御系、およ
び駆動系が完全に異常な状態となり、スロットルコント
ローラ２０では対処しきれない状態となっても、エンジ
ンｌに供給される混合気の空燃比が可燃空燃比（８〜２
０）の範囲外となるためエンジントルクは低下し、車速
は自動的に低下する。

例えば運転者が中速運転を意図してスロットル弁４が半
開状態となるようにアクセルペダル１３ａを操作してい
るとき、なんらかの異常が生じてスロットル弁４が突然
全開になったとすると、エンジンコントローラ３０がア
クセル操作量θ、から予測しているより多くの空気がエ
ンジンに吸入されるが、基本噴射時間Ｔ、はアクセル操
作量θ１による上限値Ｔ、□８で制限を受け、実際に吸
入される空気に対応しないためにエンジン１に供給され
る混合気の空燃比は理論空燃比よりもリーン側に大きく
ずれてトルクが低下する。逆にスロットル弁４が全開側
となった場合は燃料噴射時間Ｔｐはアクセル操作量θ１
による下限値ＴＰＨＩＮで制限され、エンジンｌに供給
される混合気の空燃比は理論空燃比よりもリッチ側に大
きくずれてやはりトルクは低下する。

従って本実施例構成によれば、スロットルコントローラ
２０を含むスロットル弁４の制御系、駆動系に異常が生
じても、燃料系によるアクセル操作量θ、に応じたフェ
ールセーフ機構により車速は自動的に低下するため、イ
ｒれた安全性が確保され、信頼性の点で極めて向上する
という優れた効果が発揮される。

なお、上記実施例では基本噴射時間Ｔ、をアクセル操作
量〇、で設定される上限値Ｔ□□と下限値ＴＰＭＩＮと
で制限する構成としたが、出力噴射時間Ｔｏ、あるいは
基本噴射時間Ｔ２を補正量Ｆｃで補正して得られた有効
噴射時間Ｔ、（＝Ｔ、ＸＦｃ）をアクセル操作量θ、で
設定される上限値と下限値とで制限するようにしてもか
まわない。

なお、有効噴射時間Ｔ１に対して制限を行なう場合の上
限値と下限値とは、補正量Ｆ。の変動も考慮して基本噴
射時間Ｔ、に対する上限値Ｔ工□、下限値Ｔ工、と同様
にして設定される。また出力噴射時間Ｔ０に対して制限
を行なう場合の上限値と下限値とは、さらに無効噴射時
間Ｔｖの変動も考慮して設定され名。

またこのように有効噴射時間Ｔ、や出力噴射時間Ｔ０で
制限を行なう場合には、上限値および下限値を水温Ｔｗ
や吸気温ＴＡにより補正を加えるようにすれば、より高
い制御性が得られるようになる。

また上記実施例ではアクセル操作量θ、のＯからＦＵＬ
Ｌまで全域に亘って、上限値および下限値を設定してい
たが、上記構成はアクセル操作量θ１が少ない時に、ス
ロットル弁４が異常に開いた状態となった場合に、特に
有効であることから、アクセル操作量θ、が所定値以下
（例えば全操作範囲の半分以下）にある場合に噴射時間
の上限値のみ設定するようにしてもかまわない。

また上記実施例ではスロットルコントローラ２０とエン
ジンコントローラ３０とを別々のブロックで示したが、
両者は相互に独立して機能するよう構成されているなら
ば、同一のパッケージに収納されるようにしていてもか
まわない。

また本発明は電子制御式の燃料噴射装置のみならず電子
制御式の気化器に対しても適用可能である。

また上記実施例では各センサからの信号よりスロットル
コントローラ２０にてスロットル弁４の目標開度θ８．
を求め、この目標開度θ、Ｓに応じた制御量り、を決め
て、この制御量り、に応じた駆動信号をモータ６に与え
ることで、スロットル弁４の開度を制御していたが、各
センサからの信号よりスロットル弁４の目標開度θ８．
を決め、開度センサ７からのスロットル開度θ、との偏
差を求め、この偏差に基づいて制御ｉｎｓを積分して求
め、この制御１０．に応じた駆動信号をモータ６に与え
るようにして、フィードバック制御してもかまわない。

また上記実施例ではモータ６の回転をスロットル弁４の
軸に伝達してスロットル弁４の開度を調節する構成とし
ていたが、特開昭５９−２０５３９号公報に示されるよ
うにモータ６をＥＣＵ２０からの駆動信号により進退動
するロンドを有したものとし、スロットル弁４にこのロ
ンドと当接するレバ一部分を設けて、ロンドの動きによ
りスロットル弁４の開度を調節されるような構成として
もよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば、 エンジンに吸入される空気量を調節するスロットル弁と
、 前記スロットル弁を駆動するアクチュエータと、運転者
により操作されるアクセルのアクセル操作量を検出する
艮作量検出手段と、 前記操作量検出手段にて検出されたアクセル謙作世に応
じて前記スロットル弁の目標開度を設定する目標開度設
定手段と、 前記目標開度設定手段にて設定された目標開度に応じた
駆動信号を前記アクチュエータに出力する駆動信号出力
手段と、 エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記運転状態検出手段にて検出された運転状態に基づい
てエンジンへの燃料供給量を算出する燃料供給量算出手
段と、 前記操作量検出手段にて検出されたアクセル操作量に応
じてエンジンへの燃料供給量の上限と下限との少なくと
もいずれか一方の限度を設定する限度設定手段と、 前記燃料供給量算出手段にて求められた前記燃料供給量
と前記限度設定手段にて設定された前記限度とを比較し
、前記燃料供給量が前記限度を越えた場合には、前記燃
料供給量を前記限度に制限する制限手段と、 前記制限手段を介して求められた前記燃料供給量をエン
ジンに供給する燃料供給手段と、を備えることを特徴と
するエンジン制御装置としたことから、 スロットル弁の制御系および駆動系が完全に異常となっ
て、最悪スロットル弁の制御系でのフェールセーフ機能
が働らかない状態となっても、限度設定手段にてアクセ
ル操作量に応じて設定された限度により制限手段にてエ
ンジンへの燃料供給量が制限されることから、エンジン
に供給される混合気の空燃比が可燃範囲から大きくずれ
るために、エンジントルクが低下するようになるので、
安全性が充分に確保されるようになり、高い信頼性が得
られるようになるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例構成を示す概略構成図、第２
図は第１図のスロットルコントローラの構成を示すブロ
ック図、第３図は第１図のエンジンコントローラの構成
を示すブロック図、第４図は第２図のスロットルコント
ローラのＣＰＵにて実行されるプログラムのフローチャ
ート、第５図は第３図のエンジンコントローラのＣＰＵ
にて実行されるプログラムのフローチャート、第６図は
アクセル操作量θヶと上限値ＴＰ１．ＩＡＸ、下限値Ｔ
Ｐ、、との関係を示す特性図、第７図は本発明の概略構
成を示すブロック図である。 ■・・・エンジン、２・・・吸気管、４・・・スロット
ル弁。 ６・・・モータ、７・・・開度タンサ、８・・・吸気圧
センサ。 ９・・・噴射弁、１１・・・水温センサ、１２・・・回
転センサ、１３・・・アクセルセンサ、２０・・・スロ
・ノトルコントローラ、３０・・・エンジンコントロー
ラ、２１゜３１・・・ＣＰＵ、２２．３２・・・ＲＯＭ
、２３．３３・・・ＲＡＭ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンに吸入される空気量を調節するスロットル弁と
   、 前記スロットル弁を駆動するアクチュエータと、運転者
   により操作されるアクセルのアクセル操作量を検出する
   操作量検出手段と、 前記操作量検出手段にて検出されたアクセル操作量に応
   じて前記スロットル弁の目標開度を設定する目標開度設
   定手段と、 前記目標開度設定手段にて設定された目標開度に応じた
   駆動信号を前記アクチュエータに出力する駆動信号出力
   手段と、 エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段と、 前記運転状態検出手段にて検出された運転状態に基づい
   てエンジンへの燃料供給量を算出する燃料供給量算出手
   段と、 前記操作量検出手段にて検出されたアクセル操作量に応
   じてエンジンへの燃料供給量の上限と下限との少なくと
   もいずれか一方の限度を設定する限度設定手段と、 前記燃料供給量算出手段にて求められた前記燃料供給量
   と前記限度設定手段にて設定された前記限度とを比較し
   、前記燃料供給量が前記限度を越えた場合には、前記燃
   料供給量を前記限度に制限する制限手段と、 前記制限手段を介して求められた前記燃料供給量をエン
   ジンに供給する燃料供給手段と、 を備えることを特徴とするエンジン制御装置。