JPS63314330A - フェイルセ−フ機構付きドライブバイワイヤ式スロットル弁制御装置 - 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、内燃機関の吸気通路に配設されたスロットル
弁と、車室のごとき乗物操作室に配設されたアクセルペ
ダル等の人為的操作部材とを機械的に結合するのではな
く、スロットル弁を電動機等のアクチュエータで駆動で
きるようにして、このアクチュエータへアクセルペダル
等の人為的操作部材の操作量に基づく制御信号を出力す
ることにより、スロットル弁を開閉制御できるようにし
た、ドライブバイワイヤ（Ｄｒｉｖｅ　Ｂｙ　Ｗｉｒｅ
）方式のスロットル弁制御装置に関し、特に、アクチュ
エータや各種センサ等のフェイルによるスロットル弁制
御装置のフェイル時にもスロットル弁の作動を制御しう
るフェイルセーフ機構をそなえたドライブバイワイヤ式
スロットル弁制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、上記のようなドライブバイワイヤ式スロット
ル弁制御装置が各種提案されている。

かかるドライブバイワイヤ式スロットル弁制御装置の一
例として、ガソリンエンジン（内燃機関）の吸気通路に
配設されたスロットル弁をステッパモータ（ステップモ
ータともいう）のごとき電動機で回転駆動できるように
し、このステッパモータへは電子制御ユニット（ＥＣＵ
）からの電気制御信号を供給して、ステッパモータを所
望量（所望のステップ数）だけ回転させるようにしたも
のがある。また、電子制御ユニットへは人為的操作部材
としてのアクセルペダルの踏込量をはじめとして、車速
等の情報が入力されており、この電子制御ユニットはこ
れらの情報に基づき、最適なスロットル開度（スロット
ル弁の開度）を決定し、この決定されたスロットル開度
となるようステッパモータを駆動している。

ところで、このようなドライブバイワイヤ式スロットル
弁制御装置では、電動機の故障や各種配線の断線等によ
り、スロットル弁が制御できなくなる場合が考えられる
。したがって、上述のドライブバイワイヤ式スロットル
弁制御装置には、なんらかのフェイルセーフ機構を設け
る必要があり、従来より、種々のフェイルセーフ機構付
きドライブバイワイヤ式スロットル弁制御装置が考えら
れている。

例えば、フェイル時にスロットル弁を全開に付勢するよ
うなリターンスプリングを取付ける手段が考えられてい
るが、この場合、常にリターンスプリングの付勢力がス
ロットル弁を駆動する電動機（モータ）に抵抗として加
わるため、モータの出力を大きくする必要が生じるとい
う問題点と、スロットル弁の開閉方向により、スコツ１
−ル弁の応答特性が異なり、スロットル操作のフィーリ
ングが損なわれるという問題点がある。

そこで、これらの問題点を解決すべく、上述のようなリ
ターンスプリングを取付けるとともに、モータとスロッ
トル弁との間にクラッチを介装して、常時にはクラッチ
によりモータとスロットル弁とを直結してスロットル弁
を制御し、リターンスプリングの影響を排除できるよう
にしたフェイルセーフ機構付きドライブバイワイヤ式ス
ロットル弁制御装置が考えられている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、上述のクラッチを用いた従来のフェイル
セーフ機構付きドライブバイワイヤ式スロットル弁制御
装置は構造が複雑であるとともに、コスト高を招くとい
う問題点があった。

本発明は、このような問題点を解決しようとするもので
、スロットル弁制御装置のフェイル時に吸気通路を通じ
ての吸気の供給を確実に制限あるいは抑制することがで
きるととともに、簡素な構成で且つ低コストで製造しう
るフェイルセーフ機構付きドライブバイワイヤ式スロッ
トル弁制御装置を提供することを目的とする。

口問題点を解決するための手段］ このため、本発明のフェイルセーフ機構付きドライブバ
イワイヤ式スロットル弁制御装置は、内燃機関の吸気通
路に配設されたスロットル弁を開閉駆動するアクチュエ
ータをそなえるとともに、上記内燃機関を操作するため
の人為的操作部材の操作量を検出する操作量検出手段と
、同操作量検出手段からの検出結果に基づき制御信号を
上記アクチュエータへ出力することにより上記スロット
ル弁を開閉駆動する制御手段とをそなえたドライブバイ
ワイヤ式スロットル弁制御装置において、上記吸気通路
に配設された副スロットル弁と、同副スロットル弁を常
時にはほぼ全開状態に保持する全開状態保持手段と、緊
急時に上記副スロットル弁を閉状態に駆動する閉駆動手
段とからなるフェイルセーフ機構が設けられたことを特
徴としている。

［作　用］ 上述の本発明のフェイルセーフ機構付きドライブバイワ
イヤ式スロットル弁制御装置では、常時には、全開状態
保持手段により副スロットル弁がほぼ全開状態に保持さ
れるため、スロットル弁制御は支障なく行なわれ、スロ
ットル弁制御装置がフェイルして、スロットルを正常制
御できなくなった緊急時には、フェイルセーフ機構がは
たらき、つまり、閉駆動手段により上記副スロットル弁
が閉状態に駆動される。

［実施例］ 以下、図面により本発明の一実施例としてのフェイルセ
ーフ機構付きドライブバイワイヤ式スロットル弁制御装
置について説明すると、第１図（ａ）はその全体構成図
、第１図（ｂ）はその要部を示す吸気通路の縦断面図、
第２図は第１図（ｂ）の■矢視図である。

まず、本実施例の全体構成を説明すると、本実施例では
、第１図（ａ）に示すごとく、自動車に搭載のガソリン
エンジン（内燃機関）Ｅにおける吸気通路１に配設され
たスロットル弁３を開閉駆動するアクチュエータとして
のステッパモータ（＠動機）６が設けられている。即ち
、ステッパモータ６は、スロットル軸３ａを介してスロ
ットル弁３を開閉駆動することができるようになってい
る。

そして、このステッパモータ６は、マイクロプロセッサ
やＲＡＭやＲＯＭ等のメモリおよび入出力インタフェイ
ス等からなる制御手段としての電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）８からの電気制御信号を受けて回転駆動量（ステッ
プ量）を制御されるようになっている。

また、この電子制御ユニット８は、ステッパモータ６ひ
いてはスロットル弁３を制御するための電気信号を出力
するほか、各気筒の吸気ポートに設けられた電磁式燃料
噴射弁（インジェクタ）４へ順次燃料噴射用制御信号を
出力するとともに、このエンジンＥに付設の自動変速機
ＴＭにおける油圧制御部のソレノイド弁（図示せず）へ
変速のための制御信号（この自動変速機ＴＭとエンジン
Ｅとの間に介装されたトルクコンバータにダンパクラッ
チが設けられている場合は、ダンパクラッチオンオフの
ための制御信号を含む）を出力するようになっている。

すなわち、この電子制御ユニット８は、スロットル開度
を開閉制御するコンピュータ部（ＴＨＣ）と、噴射燃料
量を制御するコンピュータ部（ＥＣＩ）と、自動変速機
ＴＭの変速制御を行なうコンピュータ部（ＥＬＣ）とを
有していることになる。なお、この電子制御ユニット８
は点火時期制御用コンピュータ部も有している。

そして、この電子制御ユニット８へは、スロットルポジ
ションセンサ９．アクセルポジションセンサ１０．シフ
トポジションセンサ１２９回転数センサ１３．水温誉ン
サ１４．車速センサ１５゜エアフローセンサ１６．吸気
温センサ１７．変速情報検出手段１８．その他のセンサ
からの検出信号が入力されるようになっている。

ここで、スロットルポジションセンサ９は、スロットル
弁３の開度を検出するもので１例えばポテンショメータ
が使用される。

アクセルポジションセンサ１０は、自動車を走行操作す
るための人為的操作部材としてのアクセルペダル１１の
踏込量（操作ｆｊｋ）を検出するものである。

シフトポジションセンサ１２は、セレクタレバー１２ａ
がどのレバー位置（Ｐ、Ｒ，Ｄ、２．Ｌ）にあるかを検
出するもので、回転数センサ１３はエンジン回転数をイ
グニッションパルス数等から検出するもので、水温セン
サ１４はエンジン冷却水温を検出するものである。

車速センサ１５は、この自動車の実速度を検出するもの
で、エアフローセンサ１６は、エアクリーナ２の近傍に
設けられて、カルマン渦列を検出することにより、吸入
空気量を検出するもので、吸気温センサ１７は吸入空気
温度を検出するものである。

変速情報検出手段１８は、変速機出力軸回転数やキック
ダウンドラム回転数等の変速情報を検出するものである
。

なお、アクセルポジションセンサ１０のかわりに、アク
セルペダル１工を踏んでいるかいないかをオンオフで検
出できるスイッチを用いることもできる。

また、その他のセンサとしては、大気圧センサ。

エンジンＥの排気通路５に設けられた０２センサあるい
は車両の加速度を検出する加速度センサなどがある。

そして、吸気通路１のスロットル弁３の近傍には、第１
図（ａ）、（ｂ）および第２図に示すように、フェイル
セーフ機構ＦＳが設けられている。

このフェイルセーフ機構ＦＳは、スロットル弁３のやや
下流側の吸気通路部分に配設された副スロットル弁２１
と；この副スロットル弁２１の副スロットル弁軸２１ａ
に形成されたレバー２２と、このレバー２２を介して副
スロットル弁２１を閉状態に付勢している閉那動手段と
してのリターンスプリング２３と、このリターンスプリ
ング２３に抗してレバー２２を押圧し常時には、副スロ
ットル弁２１をほぼ全開状態に保持するとともに、緊急
時にはレバー２２に対する抑圧を解除してリターンスプ
リング２３の付勢力を発揮させる全開状態保持手段とし
てのソレノイド式副スロットル弁固定装置２６とから構
成されている。

つまり、吸気通路１にはスロットル弁３と直列に副スロ
ットル弁２１が配設されており、この副スロットル弁２
１は副スロットル軸２１ａを介して開閉１犯動可能にそ
なえられている。そして、　Ｆ７１Ｊスロットル軸２１
ａの一端は吸気通路１から突出するように延長されて形
成されており、この副スロットル軸２１ａの延長部分の
先端には副スロットル軸２１ａとほぼ直交する向きにレ
バー２２が設けられている。

リタースプリング２３は、このレバー２２と吸気通路１
の外側に形成された突起１ａとの間に介装されており、
常に、レバー２２および副スロットル軸２１ａを介して
副スロットル弁２１を全閉方向へ付勢している。

また、ソレノイド式副スロットル弁固定装置２６は、副
スロットル弁固定棒２４と、この副スロットル弁固定枠
２４を電磁力により進退駆動するソレノイド２５とから
構成されている。そして、副スロットル弁固定枠２４の
一端は、レバー２２に当接している一方、ソレノイド２
５は通常時にはオン状態となっている。したがって、副
スロットル弁固定枠２４は、このソレノイド２５によっ
て通常時には、第２図に実線で示すように、リターンス
プリング２３に抗してレバー２２を押圧し副スロットル
弁２１を全開状態に固定する位置に保持されている。

一方、緊急時には、ソレノイド２５による固定が解除さ
れ（オフ状態にされ）、第２図に鎖線で示すように、リ
ターンスプリング２３によって後退して副スロットル２
１を全閉状態に駆動するようになっている。

なお、スロットルポジションセンサ９．アクセルポジシ
ョンセンサ１０．エアフローセンサ１６等のセンサに基
づいてスロットルが正常に制御されているかどうか判定
し、正常制御されていない場合これを故障として判定す
る図示しない故障判定手段が、電子制御ユニット８に内
蔵されている。

そして、この故障判定手段にによってスロットル弁制御
装置のフェイルが検知されると、電子制御ユニット８か
らソレノイド２５へ速やかに解除信号（オフ信号）が出
力されて、自動的に副スロットル弁固定枠２４の固定が
解除され、リターンスプリング２３による副スロットル
２１の全開状態への駆動が行なわれるようになっている
。

本発明の一実施例としてのフェイルセーフ機構付きドラ
イブバイワイヤ式スロットル弁制御装置は上述のごとく
構成されているので、通常時には。

ソレノイド２５がその電磁力によりリターンスプリング
２３に抗して副スロットル弁固定棒２４を全開固定位置
に保持され、ステッパモータ（電動機）６によるスロッ
トル弁３の制御時に流路抵抗等を招くことがなくなんら
支障なくスロットル制御を行なうことができる。

そして、スロットル弁制御装置の駆動系や各センサ等の
故障によるスロットル弁制御装置のフェイル時（緊急時
）には、電子制御ユニット８に内蔵された図示しない故
障判定手段により、スロットル弁制御装置のフェイルが
検知され、このスロットル弁制御装置フェイルの検知に
より、電子制御ユニット８から速やかにソレノイド２５
へ電磁力解除信号（オフ信号）が出力されて、自動的に
副スロットル弁固定枠２４の固定が解除される。

これにより、リターンスプリング２３の付勢力が発揮さ
れるようになり、副スロットル弁固定棒２４が後退して
レバー２２および副スロットル弁軸２１ａの回転ととも
に、副スロットル弁２１が全開状態へ回転駆動される。

このように、スロットル弁制御装置のフェイル時には、
自動的にしかも確実に、副スロットル弁２１が全開状態
へ回転居区動されるため、吸入空気量が制限あるいは抑
制されて、フェイルセーフ効果が得られる。

また、本フェイルセーフ機構付きドライブバイワイヤ式
スロットル弁制御装置は、リターンスプリング２３の付
勢力がモータ６に常時作用しないため、モータ６による
スロットル弁の応答性に悪影響を与えることがなく、モ
ータ６を小出力で小型のものにすることができコスト低
減に寄与しうる利点がある。また、本装置は、極めて構
造が簡素であり、耐久性および信頼性に富んでいるとと
もに、低コストで設置できる利点もある。

なお、本装置では、副スロットル弁の全開状態保持手段
としてソレノイド２５を用い、閉駆動手段としてリター
ンスプリン２３を用いたが、各手段はこれらに限定され
るものではない。

また、本実施例では、副スロットル弁２１をスロットル
弁３のやや下流側の吸気通路部分に配設したが、この副
スロットル弁２１をスロットル弁３の上流側の吸気通路
部分に配設してもよい。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明のフェイルセーフ機構付き
ドライブバイワイヤ式スロットル弁制御装置によれば、
吸気通路に配設された副スロットル弁と、同副スロット
ル弁を常時にはほぼ全開状態に保持する全開状態保持手
段と、緊急時に上記副スロットル弁を閉状態に駆動する
閉駆動手段とからなるフェイルセーフ機構が設けられる
という極めて簡素な構成により、スロットル弁制御装置
のフェイル時に、自動的にしかも確実に副スロットル弁
が全閉状態へ回転駆動されるため、吸気通路を通じて内
燃機関の燃焼室へ供給される吸気量を制限あるいは抑制
するフェイルセーフ効果が得られ、しかも、本装置に取
付けられたフェイルセーフ機構は低コストで製造できし
かも信頼性が高いという利点もある。

【図面の簡単な説明】

第１，２図は本発明の一実施例としてのフェイルセーフ
機構付きドライブバイワイヤ式スロットル弁制御装、置
を示すもので、第１図（ａ）はその全体構成図、第１図
（ｂ）はその要部を示す吸気通路の縦断面図、第２図は
第１図（ｂ）の■矢視図である。 １−　吸気通路、１ａ−突起、２・・−エアクリーナ。 ３−・−スロットル弁、３ａ−・スロットル軸、３ｂ・
・・−プーリ、４−・−電磁式燃料噴射弁（インジェク
タ）。 ５・・・排気通路、６−アクチュエータとしての電動機
（ステッパモータ）、７・−ベルト、８−電子制御ユニ
ット（ＥＣＵ）、９−・−スロットルポジションセンサ
、１０−・操作量検出手段としてのアクセルポジション
センサ、１１・−人為的操作部材としてのアクセルペダ
ル、１２・・−シフトポジションセンサ、１２ａ−・セ
レクタレバー、１３−回転数センサ、１４−・−水温セ
ンサ、１５−車速センサ、１６・・−エアフローセンサ
、１７・−吸気温センサ、１８−変速情報検出手段、２
１・−副スロットル弁。 ２１　ａ　−・副スロットル弁軸、２２−・・・レバー
、２３−閉駆動手段としてのリターンスプリング、２４
−副スロットル弁固定棒、２５−全開状態保持手段とし
てのソレノイド、２６−ソレノイド式副スロットル弁固
定装置、Ｅ−ガソリンエンジン（内燃機関）、ＦＳ−フ
ェイルセーフ機構、ＴＭ・−自動変速機。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 内燃機関の吸気通路に配設されたスロットル弁を開閉駆
   動するアクチュエータをそなえるとともに、上記内燃機
   関を操作するための人為的操作部材の操作量を検出する
   操作量検出手段と、同操作量検出手段からの検出結果に
   基づき制御信号を上記アクチュエータへ出力することに
   より上記スロットル弁を開閉駆動する制御手段とをそな
   えたドライブバイワイヤ式スロットル弁制御装置におい
   て、上記吸気通路に配設された副スロットル弁と、同副
   スロットル弁を常時にはほぼ全開状態に保持する全開状
   態保持手段と、緊急時に上記副スロットル弁を閉状態に
   駆動する閉駆動手段とからなるフェイルセーフ機構が設
   けられたことを特徴とする、フェイルセーフ機構付きド
   ライブバイワイヤ式スロットル弁制御装置。