電子ガバナシステム及びその制御装置
【課題】電子ガバナシステムについて、故障の発生を的確に検知してシステムにおける安全性を充分に確保できるようにする。
【解決手段】スロットル位置センサ１４を有した電子制御スロットル３０と、クランク角度センサ１２と、スロットル位置信号及びエンジン回転数信号を検知しながらスロットルバルブ３２を開閉操作して目標エンジン回転数を維持する電子制御ユニット１０Ａとを備えた電子ガバナシステム１Ａにおいて、その電子制御ユニット１０Ａが、スロットル位置データとスロットル制御目標値の偏差の絶対値が所定のしきい値を所定時間以上継続して超えた場合にスロットル制御系の故障が発生したと判定する第１の故障判定方法を実施し、エンジン回転数が所定の回転数を所定時間以上連続して超えた場合にシステムに深刻な故障が発生したと判定する第２の故障判定方法を実施して、各判定結果に応じた所定の動作を行うものとした。
【解決手段】スロットル位置センサ１４を有した電子制御スロットル３０と、クランク角度センサ１２と、スロットル位置信号及びエンジン回転数信号を検知しながらスロットルバルブ３２を開閉操作して目標エンジン回転数を維持する電子制御ユニット１０Ａとを備えた電子ガバナシステム１Ａにおいて、その電子制御ユニット１０Ａが、スロットル位置データとスロットル制御目標値の偏差の絶対値が所定のしきい値を所定時間以上継続して超えた場合にスロットル制御系の故障が発生したと判定する第１の故障判定方法を実施し、エンジン回転数が所定の回転数を所定時間以上連続して超えた場合にシステムに深刻な故障が発生したと判定する第２の故障判定方法を実施して、各判定結果に応じた所定の動作を行うものとした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸気系に設置されたスロットルバルブを制御装置で開閉操作して目標エンジン回転数を維持する電子ガバナシステム及びその制御装置に関し、殊に、システムにおける故障の発生を検知する故障診断機能を備えた電子ガバナシステム及びその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジン制御を高精度に行うために、スロットルバルブを運転者のアクセル操作で機械的に開閉動作させる代わりに電子制御装置で開閉操作してエンジン回転数を制御する電子ガバナシステムが普及しており、例えば特開平５−２４００７３号公報に記載され、後述する本発明の電子ガバナシステム１Ａとハード構成が共通し図１に示すような構成を有した電子ガバナシステム１Ｃが周知である。
【０００３】
この従来の電子ガバナシステム１Ｃでは、制御対象となるエンジン２は電子制御ユニット１０Ｃにより様々な制御を受けるものとされ、エンジン２の吸気通路２０に配設された電子制御スロットル（電子ガバナ）３０に内蔵されたスロットルバルブ３２の位置（開度）を調節することにより、吸入空気量を変化させてエンジン出力が制御されるようになっている。
【０００４】
この場合、エンジン回転数については、クランク軸側に設けたクランク角度センサ１２による出力信号を電子制御ユニット１０Ｃに取り込み（Ｆ）、その信号に基づいて、電子制御ユニット１０Ｃが電子制御スロットル３０内に設けたスロットルバルブ３２用のスロットルアクチュエータ１３操作することで制御されるようになっている。また、電子制御スロットル３０にはスロットルバルブ３２の位置情報が分かるようにスロットル位置センサ１４が配設されており、これによる出力信号も電子制御ユニット１０Ｃに取り込まれて、様々な負荷条件の下で実際のエンジン回転数が一定の目標回転数に収束するように制御を実行している。
【０００５】
図７は、その電子制御スロットル３０を簡略化して空気吸入側より見た構成を示すものであり、空気通路となるボア３１にはバタフライ型のスロットルバルブ３２が配設され、これに接続されたスロットルシャフト３３が９０°の範囲で軸周りに回動することにより、ボア３１内周面とスロットルバルブ３２との間に形成される空隙を変化させて空気流量を調節するようになっている。また、スロットルシャフト３３はギヤ３７，３８，３９を介して回転駆動式のスロットルアクチュエータ１３に接続されている。
【０００６】
スロットルアクチュエータ１３には、ＤＣブラシモータが使用されているのが通常であるが、上述した電子制御ユニット１０Ｂが極性変化を伴うパルス幅変調信号（ＰＷＭ励磁）で正方向／逆方向に任意の電流を流すことにより、スロットルバルブ３２を開閉操作するようになっている。また、スロットルシャフト３３端面に付設したターゲット３４をエンコーダ３５で検出することにより、スロットルバルブ３２の位置情報が分かることから、この位置情報を基に任意のスロットル位置になるようにサーボ制御を実行するようになっている。尚、安全確保のため、リターンバネ３６がスロットルシャフト３３に設けられており、故障等によるスロットルアクチュエータ１３不作動の際に、スロットルバルブ３２を全閉方向に動作させる。
【０００７】
図８は、斯かるハードウエアを制御する電子制御ユニット１０Ｃのソフトウエアによる制御ブロック図の一例を示している。Ｐ１，Ｐ２は、スロットルバルブ３２及びエンジン
２のプラント（シミュレーションモデル）を示しており、実機で運転する場合にはこれが制御対象となって、これらの動作結果はセンサ出力により実際のスロットル位置（θｅ）、実際のエンジン回転数（Ｎｅ）として電子制御ユニット１０Ｃに入力される。
【０００８】
これらの情報を基に、任意の目標エンジン回転数（Ｎｄ）通りに一定に制御する具体的な方法として、実際のエンジン回転数（Ｎｅ）との偏差（Ｎｅｒｒ）を算出し、これに基づき回転数フィードバック制御のブロックＣ２で目標スロットル位置（θｄ）を算出するのが通常である。これから実際のスロットル位置（θｅ）との偏差（θｅｒｒ）を算出し、これに基づきスロットル位置をフィードバック制御のブロックＣ１で演算を行って、スロットルアクチュエータ１３の制御量（Ｕ）を算出する。そして、この制御量（Ｕ）に基づいてスロットルアクチュエータ１３を駆動させることでスロットル位置（θｅ）が変化し、吸入空気量が変化してエンジン２に発生するトルクが増減する。
【０００９】
また、エンジン２には様々な外乱負荷トルク（Ｔａｄ）が加わっているが、これとエンジン２に発生したトルクとのバランスにより、最終的にエンジン回転数（Ｎｅ）が決定される。そして、このエンジン回転数（Ｎｅ）情報が回転数制御用のブロックＣ２に入力され、斯かるフィードバック制御系によって目標エンジン回転数（Ｎｄ）に一定して収束するように制御を実行する。尚、各フィードバック制御演算処理については、各偏差をゼロに収束させるような演算が行われるが、これにはＰＩＤ制御やスライディングモード制御などが用いられる。
【００１０】
しかし、斯かる従来の制御においては、各センサやスロットルアクチュエータ１３等の故障は想定しておらず、各部位に故障が発生すると制御が不安定になってエンジンストールやエンジンの暴走等を引き起こすという問題があった。そこで、例えば特開２００３−２１４２３４号公報に記載されている電子ガバナシステムの制御装置のように、目標スロットル開度と検知している実スロットル開度との偏差の絶対値が所定値以上である状態が所定時間以上続いた場合に、スロットル制御系の故障として判定することが行われるようになった。
【００１１】
ところが、このようにスロットル制御系の故障のみを検出しても、例えばエンジン故障の場合のように、システム中の他の部位に故障が生じた場合にはこれを検知することができず、システムにおける安全確保が不充分となってしまう。また、暴走を伴うような深刻な故障の場合には、少なくとも最悪の事態を回避するフェイルセーフ制御機能が自動的に発揮されることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平５−２４００７３号公報
【特許文献２】特開２００３−２１４２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、電子ガバナシステムについて、故障の発生を的確に検知してシステムにおける安全性を充分に確保できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、本発明は、アクチュエータ駆動式のスロットルバルブ及びスロットル位置センサを有する電子制御スロットルと、エンジン回転数センサと、少なくともスロットル位置センサによる出力信号及びエンジン回転数センサによる出力信号を検知しながらエンジン
運転状態に応じスロットルバルブを開閉操作して目標エンジン回転数を維持する制御装置とを備えた電子ガバナシステムにおいて、その制御装置は、検知しているスロットル位置データとスロットル制御目標値との偏差を常に監視してこの偏差の絶対値が所定のしきい値を所定時間以上継続して超えた場合にスロットル制御系の故障が発生したと判定する第１の故障判定方法を実施し、検知しているエンジン回転数が所定の回転数を所定時間以上連続して超えた場合にシステムに深刻な故障が発生したと判定する第２の故障判定方法を実施するものとされ、各判定結果に応じた所定の動作を行うことを特徴とする。
【００１５】
このように、電子ガバナシステムにおいて制御装置がスロットル位置データとスロットル制御目標値との偏差を監視しながらスロットル制御系の故障（不良）の発生を判定することに加え、エンジン回転数が安全性確保のための上限値等として予め定めた回転数を所定時間以上連続して超えた場合にシステム上の深刻な故障の発生を判定するようにして、故障内容に応じて必要とされる手順を実行するものとしたことにより、システムの安全性を充分に確保しやすいものとなる。
【００１６】
また、この電子ガバナシステムにおいて、その第１の故障判定方法で故障の判定をした場合の動作には、制御装置がスロットルバルブのアクチュエータへの通電を停止させることによりスロットルシャフトに付設したリターンバネでスロットルバルブを閉方向に動かしてエンジン回転数を低下させることが含まれる、ことを特徴としたものとすれば簡易な構成でエンジンの暴走を回避する安全機構（フェイルセーフ）を確実に構築することができる。
【００１７】
さらに、上述した電子ガバナシステムにおいて、その第２の故障判定方法で故障の判定をした場合の動作には、制御装置が点火コイルへの通電の停止、燃料噴射弁への通電の停止又は燃料供給の停止の少なくとも１つを実行させることによりエンジンを緊急停止させることにより、システムに深刻な故障が生じた場合でも、エンジン暴走等による深刻な事態を確実に回避することができる。
【００１８】
さらにまた、上述した電子ガバナシステムにおいて、システム中に故障通知手段を備えており、各故障の判定をした場合の動作には、制御装置が故障表示手段を介して運転者に故障の発生又は故障箇所の通知の少なくとも一方が含まれることにすれば、システムの故障発生時に運転者が的確な対応をとりやすいものとなり、この場合、その故障通知手段が故障表示灯であって制御装置が故障の判定内容別に異なる点灯状況となるように通電を制御することにより、簡易な構成で運転者が故障内容を容易に認識することができる。
【００１９】
加えて、電子制御スロットル用の制御プログラムが格納され、上述した電子ガバナシステム内に配設されて各制御内容を実行する、ことを特徴とする制御装置とすれば、これを通常の電子ガバナシステムに適用するだけで上述した機能を実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
スロットル位置とスロットル制御目標値の偏差からスロットル制御系の故障発生を判定することに加え、エンジン回転数が所定の回転数を所定時間以上連続して超えた場合にシステム上の深刻な故障の発生を判定するものとした本発明によると、故障の発生を的確に検知してシステムにおける安全性を充分に確保することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明及び従来例に共通した電子ガバナシステムのハード構成を示す配置図である。
【図２】図１の電子制御ユニットによる制御ブロック図である。
【図３】図２の電子制御ユニットによるフェイルセーフ制御部分の詳細を示す制御ブロック図である。
【図４】図１の電子制御ユニットによる制御結果の一例を示すグラフである。
【図５】図１の電子制御ユニットによる制御結果の一例を示すグラフである。
【図６】図１の電子制御ガバナシステムの応用例を示す配置図である。
【図７】従来例による制御ブロック図である。
【図８】従来例による動作の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態の電子ガバナシステム１Ａのハード構成を示している。このシステムは、上述した従来のシステムと同じハード構成からなり、その電子制御スロットル３０も図７に示した従来のものと構成が共通しているが、スロットルバルブ３２の開閉操作を行う制御装置である電子制御ユニット１０Ａが実行するものである。
【００２４】
即ち、この電子制御ユニット１０Ａは、エンジン回転数を一定に維持する制御を実行している際に、検知しているスロットル位置データとスロットル制御目標値との偏差を常に監視し、その絶対値が所定のしきい値を所定時間以上継続して超えた場合にスロットル制御系の故障が発生したものと判定する第１段階の故障判定方法を実行し、検知しているエンジン回転数が所定の回転数を所定時間以上連続して超えた場合に、システムに深刻な故障が発生したものと判定する第２段階の故障判定方法を実行して、判定結果に応じた所定の動作を行うようになっている。
【００２５】
尚、この電子制御ユニット１０Ａは、通常のスロットル開閉操作を行う電子制御ユニットの記憶手段に、以下の電子ガバナシステムの制御方法を実行するためのプログラムを追加して記憶させてなるものであるが、その電子制御ユニット１０Ａは電子ガバナシステム１Ａ専用のものとして設けることの他に、他のエンジン制御を実行する電子制御装置が機能的に兼ねるものであってもよい。
【００２６】
図２は、本実施の形態の電子ガバナシステム１Ａの電子制御ユニット１０Ａによる制御ブロック図を示している。このシステムにおいては、従来例である図８のブロック図に対しスロットル位置制御のブロックＣ１の演算出力値Ｕｓに切替制御機能を追加してある。この切替制御は、フラグが０の場合はＵｃを選択してスロットルアクチュエータ１３への制御入力（Ｕ）にする処理を行う。
【００２７】
このＵｃは０の固定値とされており、また、第１段階のフェイルセーフ制御フラグＧＳＦＳ１は、フェイルセーフ制御判定を行うブロックＧＳＦから出力されたフラグ情報であるが、このフェイルセーフ制御判定用のブロックＧＳＦの詳細について、図３を用いながら以下に詳細に説明する。
【００２８】
この電子ガバナシステム１Ａの第１段階の故障判定方法について説明すると、起動条件フラグ１（ＧＪＤ１）が成立しているときにスロットル作動異常判定ブロックＧ−１が起動し、このブロックではスロットル位置偏差（θｅｒｒ）の絶対値が所定のしきい値を超え、且つ、その状態が所定時間以上連続したとき、「スロットル機構に渋りや固着などが原因で作動不良が発生している」と推定判断し、フラグＴＨＦＡＩＬを１にセットする処理を行う。
【００２９】
このフラグＴＨＦＡＩＬが１のときは、第１段階のフェイルセーフ制御フラグＧＦＳ１を１にセットし、前述の図３で説明した方法にてスロットルアクチュエータ１３の制御入力（Ｕ）を０にすることで駆動電源を遮断し、スロットルシャフト３３に設けたリターン
バネによる閉弁方向のトルクのみが作用してスロットルバルブ３２が全閉状態に戻る。
【００３０】
これにより、エンジン回転数が低下してエンジンの暴走を未然に防ぐ安全制御（以下「ガバナカット制御」という）を実行する。この第１段階のフェイルセーフ制御フラグＧＦＳ１は、フラグＴＨＦＡＩＬ以外に、スロットル位置センサ１４の故障フラグＴＰＳＦＡＩＬ、クランク角度センサ１２の故障フラグＣＰＳＦＡＩＬ、後に説明するフラグＯＶＥＲＲＵＮ、フラグＥＳＴの総ての情報の理論和Ｇ−５を行っており、スロットル位置制御に少しでもリスクのある状態では、一刻も早くガバナカット制御を実行することにより安全性をより高める理論構造である。
【００３１】
また、起動条件フラグ１（ＧＪＤ１）は、エンジン停止状態やエンジン始動前後の電源電圧が不安定な状態にて０にセットされるが、それ以外のエンジン２の回転している状態のときには１にセットされている。これにより、誤診断要素を排除しつつ、スロットル作動の安定性を可能な限り常にモニタする。
【００３２】
次に、電子ガバナシステム１Ａにおける第２段階の故障判定について説明すると、エンジン回転数（Ｎｅ）のモニタを常に行い、これがエンジン２の最高許容回転数を超えた場合にフラグＯＶＥＲＲＵＮを１にセットする処理Ｇ−３を行うようになっている。このフラグＯＶＥＲＲＵＮはエンジン２を過回転から保護するために実行され、前述の理論和Ｇ―５の処理によりガバナカット動作を行い、また、別の理論和Ｇ−６の処理を経由して、第２段階のフェイルセーフ制御のフラグＧＦＳ２を１にする処理を行う。
【００３３】
このフラグＧＦＳ２は、１のときに燃料噴射や点火出力をカットする動作を行うものとされ、これによりエンジン２の発生トルクを無くしてエンジン回転数を急激に低下させることができる。そして、エンジン回転数が予め定めた最高許容回転数以下になれば、フラグＯＶＥＲＲＵＮは０になるため、ガバナカット動作や燃料噴射カット・点火カット動作は中止され、通常の状態に戻る。
【００３４】
また、起動条件フラグ２（ＧＪＤ２）が成立しているときに、このフラグＯＶＥＲＲＵＮを０から１にセットする状態が短い時間で頻発している状況に遭遇すると、フラグＥＳＴを１にセットする処理Ｇ−４を行う。このフラグＥＳＴが１にセットされている状態は「スロットルバルブ３２の脱落やリターンバネ折損などが原因で電子ガバナシステム１Ａに深刻な不具合が生じた」ことを意味し、前述したフラグＯＶＥＲＲＵＮと理論和Ｇ−６の処理を行い第２段階のフェイルセーフ制御フラグＧＦＳ２を１にセットする。
【００３５】
尚、この起動条件フラグ２（ＧＪＤ２）はイグニッション・キーをＯＮにしたときに０から１にセットし、イグニッション・キーをＯＦＦにするまでフラグを０にリセットさせない。よって、前述した制御Ｇ−４により起動条件フラグ２（ＧＪＤ２）が０にリセットされるまでフラグＥＳＴを０にリセットしない論理構造となっており、これによりフラグＥＳＴでいったん点火・燃料カットが機能すると、イグニッション・キーを入れ直すまでこの状態を維持する構成である。
【００３６】
これ以外の安全処置としては、エンジン回転数（Ｎｅ）が０のときにフラグＧＶＳＴＯＰを１にセットする処理Ｇ−２を設け、前述した理論和処理Ｇ−５を経由してガバナカット作動を行うことにより、システムの安全性をより高める理論構造としている。そして、各故障要因のフラグＴＨＦＡＩＬ，ＴＰＳＦＡＩＬ，ＣＰＳＦＡＩＬ，ＥＳＴ情報を故障表示処理ブロックＧ−７に入力し、故障通知手段としての図示しない故障表示灯を故障内容に応じて異なる方式にて点灯させる等して運転者に故障情報を通知することにより、故障の状況把握及び故障箇所の特定を容易にしている。
【００３７】
図４は、電子制御ユニット１Ａによる制御結果の一例を示すグラフであり、先ず、エンジン２が停止し、且つイグニッション・キーがＯＮになっている状態（I）では、エンジ
ン回転数（Ｎｅ）が０［ｒｐｍ］になっているため、ガバナ停止フラグＧＶＳＴＯＰ＝１により第１段階のフェイルセーフ制御フラグＧＦＳ１が１にセットされ、スロットルアクチュエータ１３への制御入力が０で電源を遮断しており、不用意にスロットルバルブ３２を動かさないようにして誤作動の防止及び安全確保を行っている。
【００３８】
次に、スタータ・モータを駆動させてエンジン始動動作を行う（II）と、エンジン回転数（Ｎｅ）が上昇してガバナ停止フラグＧＶＳＴＯＰ＝０になり、第１段階のフェイルセーフ制御フラグＧＦＳ１が０にリセットされ、正常な状態の電子ガバナシステムの制御として、目標エンジン回転数（Ｎｄ）に見合った目標スロットル位置（θｄ）を算出し、これに収束するように実際のスロットル位置（θｅ）を制御して、最終的にエンジン回転数（Ｎｄ）を収束させる通常制御になる。
【００３９】
その後、目標エンジン回転数（Ｎｄ）を変化させて加減速動作（III）を行っても、目
標エンジン回転数（Ｎｄ）に追従するようにスロットル位置（θｅ）を制御しているが、電子ガバナシステム１Ａが正常であれば目標スロットル位置（θｄ）に対して実際のスロットル位置（θｅ）の偏差（θｅｒｒ）は微小であり、予め故障判定のために設定した「しきい値」を超えない、もしくは超えたとしても直ぐに目標スロットル位置（θｄ）に収束するように制御しているため、「しきい値」超えている時間はそれほど長くはない状態が続く。
【００４０】
しかし、ここでスロットル機構に作動不良などの問題が生じて作動が悪くなった（IV）とすると、スロットル目標値（θｄ）に収束する動作が遅い、もしくは全く収束できなくなり、結果として偏差（θｅｒｒ）が「しきい値」を超えてその状態が長時間継続することになる。
【００４１】
この状態が所定時間以上継続した（V）とき、電子ガバナシステム１Ａの第１段階の故
障判定として「スロットル作動不良」として判定し、フラグＴＨＦＡＩＬを１にセットして故障表示を行うとともに、システムの第１段階のフェイルセーフ制御フラグＧＦＳ１を１にセットし、スロットルアクチュエータ１３への制御入力を０にして電源を遮断することで、リターンバネの戻し力のみでスロットルバルブ３２を全閉位置に戻し、エンジン回転数を低下させてエンジン２の暴走及び不用意な吹け上がりを防止するものとして、システムの安全を確保している。
【００４２】
図５は電子ガバナシステム１Ａによる第２段階の故障判定及びフェイルセーフ制御による制御結果を示すグラフである。正常な定常状態（I）から急激にエンジン目標回転数（
Ｎｄ）を上昇させて急加速状態（II）にしたとき、エンジン回転数（Ｎｅ）が目標エンジン回転数（Ｎｄ）よりオーバーシュートし、さらにあまりにも急激な加速の場合には、過回転フラグＯＶＥＲＲＵＮが１にセットされる。
【００４３】
この過回転フラグＯＶＥＲＲＵＮが１のときは、スロットル制御量（Ｕ）を０にしてスロットルアクチュエータ１３の電源を遮断しリターンバネでスロットルバルブ３２を全閉方向に戻し、且つ、点火及び燃料噴射をカットしてエンジン２の過回転を防止する制御を実行している。そして、エンジン回転数（Ｎｅ）が下がり、前述の「しきい値」以下になると過回転フラグＯＶＥＲＲＵＮが０にリセットされ、通常の制御状態に戻っている。このようにして、電子ガバナシステム１Ａの電子制御ユニット１０Ａは、エンジン２の最高許容回転数を超えないように安全制御を常時実行する。
【００４４】
他にもこれと同様な動作例として、大きな負荷を印加（III）し、その後、この高負荷
の状態から急激に負荷を抜いた（IV）ときにもエンジン回転数（Ｎｅ）にオーバーシュートが発生することがあるが、このときも前述と同様に過回転フラグＯＶＥＲＲＵＮが働いて、ガバナカット制御及び点火・燃料カット制御を実行し、エンジン過回転の発生を防止している。
【００４５】
しかし、スロットルバルブ３２に深刻な不具合が発生、特にスロットルシャフト３３の固着やバルブ脱落、リターンバネの折損など、前述した第１段階の故障判定条件よりも深刻な故障モードが出現した場合は、過回転フラグＯＶＥＲＲＵＮが１，０を繰り返してエンジン回転数（Ｎｅ）が激しくハンチングする現象（V）が発生する。
【００４６】
このように短い時間で過回転フラグＯＶＥＲＲＵＮに１，０を繰り返す状態を経験すると、電子制御ユニット１０Ａは「システムに深刻な不具合が発生した」と判断し、エンジン緊急停止フラグＥＳＴを１にして、点火と燃料噴射を完全にカットしてエンジン２を緊急停止させ（VI）、故障情報を通知（表示）する。これにより、エンジン破壊に繋がるような深刻な故障を未然に防止できるとともに、運転者が故障情報をいち早く認識して適切且つ迅速な故障修理を行うことを可能なものとしている。
【００４７】
図６は、上述した電子ガバナシステム１Ａの応用例としてのエンジン２の燃料供給手段に気化器８を用いた電子ガバナシステム１Ｂを示している。この気化器８は、通常の気化器に対しスロットルバルブ７にスロットルアクチュエータ１３とスロットル位置センサ１４を備えているとともに、燃料通路に燃料遮断を行うためのソレノイドバルブ８ａを備えている点を特徴としている。
【００４８】
また、エンジン２の点火手段にマグネット式点火装置１６を採用しており、これで生成された点火信号は点火コイル６を経由して点火プラグ６０にて放電を行うものとされ、その点火信号を電子制御ユニット１０Ｂに入力（Ｋ）し、その周期をマイクロコンピュータ１０３で読み取ることにより、エンジン回転数データとして活用しており、上述したシステムとほぼ同様の内容にて電子ガバナ制御処理を行い、スロットルアクチュエータ１３を駆動制御する。
【００４９】
ここで、上述した「スロットル作動不良」に起因する第１段階の故障状態に遭遇したときは、上述と同様の方法で電子制御ユニット１０Ｂからの出力（Ｃ）を０にすることにより、スロットルアクチュエータ１３の駆動を停止させる。
【００５０】
また、上述した「システムに生じた深刻な不具合」に起因する第２段階の故障状態に遭遇したとき、マイクロコンピュータ１０３から燃料・点火カット信号（Ｍ）をＯＮにし、この信号がＯＮのときに点火信号の入力ポート（Ｋ）を切替装置１０２によってエンジン・グランドに地絡させることで点火プラグ６０を点火させないものとし、且つ、気化器８における燃料遮断用のソレノイドバルブ８ａを閉にして（ポート（Ｐ）を電源遮断）燃料カットを行うことにより、上述のシステムと同様にエンジン２を緊急停止することができる。
【００５１】
電子ガバナシステム１Ｂの構成及びその電子制御ユニット１０Ｂによる制御内容を以上のような構成としたことにより、従来の電子ガバナシステム１Ｃと比べて低コストにてシステムにおける優れた制御及び確実なフェイルセーフ制御機構が構築されるものである。
【００５２】
以上、述べたように、スロットル位置制御の偏差量による情報を基に第１段階の故障判定を行うことに加え、エンジン過回転の発生状況から第２の故障判定を行って、前者の故障の場合にスロットルアクチュエータの駆動電源を遮断してエンジン回転数を低下させ、後者の故障の場合は点火装置や燃料噴射装置の電源を遮断してエンジンを緊急停止させる
ものとした本発明により、故障判定のための新たなセンサ類を追加することなく現状のセンサ情報のみでシステムの故障診断を可能として、充分に安全な電子ガバナシステムとして提供できるようになった。
【符号の説明】
【００５３】
１Ａ，１Ｂ 電子ガバナシステム、２ エンジン、３Ａ 電子制御スロットル、８ 気化器、１０Ａ，１０Ｂ 電子制御ユニット、１２ クランク角度センサ、１３ スロットルアクチュエータ、１４ スロットル位置センサ、３２ スロットルバルブ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンの吸気系に設置されたスロットルバルブを制御装置で開閉操作して目標エンジン回転数を維持する電子ガバナシステム及びその制御装置に関し、殊に、システムにおける故障の発生を検知する故障診断機能を備えた電子ガバナシステム及びその制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、エンジン制御を高精度に行うために、スロットルバルブを運転者のアクセル操作で機械的に開閉動作させる代わりに電子制御装置で開閉操作してエンジン回転数を制御する電子ガバナシステムが普及しており、例えば特開平５−２４００７３号公報に記載され、後述する本発明の電子ガバナシステム１Ａとハード構成が共通し図１に示すような構成を有した電子ガバナシステム１Ｃが周知である。
【０００３】
この従来の電子ガバナシステム１Ｃでは、制御対象となるエンジン２は電子制御ユニット１０Ｃにより様々な制御を受けるものとされ、エンジン２の吸気通路２０に配設された電子制御スロットル（電子ガバナ）３０に内蔵されたスロットルバルブ３２の位置（開度）を調節することにより、吸入空気量を変化させてエンジン出力が制御されるようになっている。
【０００４】
この場合、エンジン回転数については、クランク軸側に設けたクランク角度センサ１２による出力信号を電子制御ユニット１０Ｃに取り込み（Ｆ）、その信号に基づいて、電子制御ユニット１０Ｃが電子制御スロットル３０内に設けたスロットルバルブ３２用のスロットルアクチュエータ１３操作することで制御されるようになっている。また、電子制御スロットル３０にはスロットルバルブ３２の位置情報が分かるようにスロットル位置センサ１４が配設されており、これによる出力信号も電子制御ユニット１０Ｃに取り込まれて、様々な負荷条件の下で実際のエンジン回転数が一定の目標回転数に収束するように制御を実行している。
【０００５】
図７は、その電子制御スロットル３０を簡略化して空気吸入側より見た構成を示すものであり、空気通路となるボア３１にはバタフライ型のスロットルバルブ３２が配設され、これに接続されたスロットルシャフト３３が９０°の範囲で軸周りに回動することにより、ボア３１内周面とスロットルバルブ３２との間に形成される空隙を変化させて空気流量を調節するようになっている。また、スロットルシャフト３３はギヤ３７，３８，３９を介して回転駆動式のスロットルアクチュエータ１３に接続されている。
【０００６】
スロットルアクチュエータ１３には、ＤＣブラシモータが使用されているのが通常であるが、上述した電子制御ユニット１０Ｂが極性変化を伴うパルス幅変調信号（ＰＷＭ励磁）で正方向／逆方向に任意の電流を流すことにより、スロットルバルブ３２を開閉操作するようになっている。また、スロットルシャフト３３端面に付設したターゲット３４をエンコーダ３５で検出することにより、スロットルバルブ３２の位置情報が分かることから、この位置情報を基に任意のスロットル位置になるようにサーボ制御を実行するようになっている。尚、安全確保のため、リターンバネ３６がスロットルシャフト３３に設けられており、故障等によるスロットルアクチュエータ１３不作動の際に、スロットルバルブ３２を全閉方向に動作させる。
【０００７】
図８は、斯かるハードウエアを制御する電子制御ユニット１０Ｃのソフトウエアによる制御ブロック図の一例を示している。Ｐ１，Ｐ２は、スロットルバルブ３２及びエンジン
２のプラント（シミュレーションモデル）を示しており、実機で運転する場合にはこれが制御対象となって、これらの動作結果はセンサ出力により実際のスロットル位置（θｅ）、実際のエンジン回転数（Ｎｅ）として電子制御ユニット１０Ｃに入力される。
【０００８】
これらの情報を基に、任意の目標エンジン回転数（Ｎｄ）通りに一定に制御する具体的な方法として、実際のエンジン回転数（Ｎｅ）との偏差（Ｎｅｒｒ）を算出し、これに基づき回転数フィードバック制御のブロックＣ２で目標スロットル位置（θｄ）を算出するのが通常である。これから実際のスロットル位置（θｅ）との偏差（θｅｒｒ）を算出し、これに基づきスロットル位置をフィードバック制御のブロックＣ１で演算を行って、スロットルアクチュエータ１３の制御量（Ｕ）を算出する。そして、この制御量（Ｕ）に基づいてスロットルアクチュエータ１３を駆動させることでスロットル位置（θｅ）が変化し、吸入空気量が変化してエンジン２に発生するトルクが増減する。
【０００９】
また、エンジン２には様々な外乱負荷トルク（Ｔａｄ）が加わっているが、これとエンジン２に発生したトルクとのバランスにより、最終的にエンジン回転数（Ｎｅ）が決定される。そして、このエンジン回転数（Ｎｅ）情報が回転数制御用のブロックＣ２に入力され、斯かるフィードバック制御系によって目標エンジン回転数（Ｎｄ）に一定して収束するように制御を実行する。尚、各フィードバック制御演算処理については、各偏差をゼロに収束させるような演算が行われるが、これにはＰＩＤ制御やスライディングモード制御などが用いられる。
【００１０】
しかし、斯かる従来の制御においては、各センサやスロットルアクチュエータ１３等の故障は想定しておらず、各部位に故障が発生すると制御が不安定になってエンジンストールやエンジンの暴走等を引き起こすという問題があった。そこで、例えば特開２００３−２１４２３４号公報に記載されている電子ガバナシステムの制御装置のように、目標スロットル開度と検知している実スロットル開度との偏差の絶対値が所定値以上である状態が所定時間以上続いた場合に、スロットル制御系の故障として判定することが行われるようになった。
【００１１】
ところが、このようにスロットル制御系の故障のみを検出しても、例えばエンジン故障の場合のように、システム中の他の部位に故障が生じた場合にはこれを検知することができず、システムにおける安全確保が不充分となってしまう。また、暴走を伴うような深刻な故障の場合には、少なくとも最悪の事態を回避するフェイルセーフ制御機能が自動的に発揮されることが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特開平５−２４００７３号公報
【特許文献２】特開２００３−２１４２３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は、上記のような問題点を解決しようとするものであり、電子ガバナシステムについて、故障の発生を的確に検知してシステムにおける安全性を充分に確保できるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
そこで、本発明は、アクチュエータ駆動式のスロットルバルブ及びスロットル位置センサを有する電子制御スロットルと、エンジン回転数センサと、少なくともスロットル位置センサによる出力信号及びエンジン回転数センサによる出力信号を検知しながらエンジン
運転状態に応じスロットルバルブを開閉操作して目標エンジン回転数を維持する制御装置とを備えた電子ガバナシステムにおいて、その制御装置は、検知しているスロットル位置データとスロットル制御目標値との偏差を常に監視してこの偏差の絶対値が所定のしきい値を所定時間以上継続して超えた場合にスロットル制御系の故障が発生したと判定する第１の故障判定方法を実施し、検知しているエンジン回転数が所定の回転数を所定時間以上連続して超えた場合にシステムに深刻な故障が発生したと判定する第２の故障判定方法を実施するものとされ、各判定結果に応じた所定の動作を行うことを特徴とする。
【００１５】
このように、電子ガバナシステムにおいて制御装置がスロットル位置データとスロットル制御目標値との偏差を監視しながらスロットル制御系の故障（不良）の発生を判定することに加え、エンジン回転数が安全性確保のための上限値等として予め定めた回転数を所定時間以上連続して超えた場合にシステム上の深刻な故障の発生を判定するようにして、故障内容に応じて必要とされる手順を実行するものとしたことにより、システムの安全性を充分に確保しやすいものとなる。
【００１６】
また、この電子ガバナシステムにおいて、その第１の故障判定方法で故障の判定をした場合の動作には、制御装置がスロットルバルブのアクチュエータへの通電を停止させることによりスロットルシャフトに付設したリターンバネでスロットルバルブを閉方向に動かしてエンジン回転数を低下させることが含まれる、ことを特徴としたものとすれば簡易な構成でエンジンの暴走を回避する安全機構（フェイルセーフ）を確実に構築することができる。
【００１７】
さらに、上述した電子ガバナシステムにおいて、その第２の故障判定方法で故障の判定をした場合の動作には、制御装置が点火コイルへの通電の停止、燃料噴射弁への通電の停止又は燃料供給の停止の少なくとも１つを実行させることによりエンジンを緊急停止させることにより、システムに深刻な故障が生じた場合でも、エンジン暴走等による深刻な事態を確実に回避することができる。
【００１８】
さらにまた、上述した電子ガバナシステムにおいて、システム中に故障通知手段を備えており、各故障の判定をした場合の動作には、制御装置が故障表示手段を介して運転者に故障の発生又は故障箇所の通知の少なくとも一方が含まれることにすれば、システムの故障発生時に運転者が的確な対応をとりやすいものとなり、この場合、その故障通知手段が故障表示灯であって制御装置が故障の判定内容別に異なる点灯状況となるように通電を制御することにより、簡易な構成で運転者が故障内容を容易に認識することができる。
【００１９】
加えて、電子制御スロットル用の制御プログラムが格納され、上述した電子ガバナシステム内に配設されて各制御内容を実行する、ことを特徴とする制御装置とすれば、これを通常の電子ガバナシステムに適用するだけで上述した機能を実現することができる。
【発明の効果】
【００２０】
スロットル位置とスロットル制御目標値の偏差からスロットル制御系の故障発生を判定することに加え、エンジン回転数が所定の回転数を所定時間以上連続して超えた場合にシステム上の深刻な故障の発生を判定するものとした本発明によると、故障の発生を的確に検知してシステムにおける安全性を充分に確保することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明及び従来例に共通した電子ガバナシステムのハード構成を示す配置図である。
【図２】図１の電子制御ユニットによる制御ブロック図である。
【図３】図２の電子制御ユニットによるフェイルセーフ制御部分の詳細を示す制御ブロック図である。
【図４】図１の電子制御ユニットによる制御結果の一例を示すグラフである。
【図５】図１の電子制御ユニットによる制御結果の一例を示すグラフである。
【図６】図１の電子制御ガバナシステムの応用例を示す配置図である。
【図７】従来例による制御ブロック図である。
【図８】従来例による動作の一例を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下に、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２３】
図１は、本実施の形態の電子ガバナシステム１Ａのハード構成を示している。このシステムは、上述した従来のシステムと同じハード構成からなり、その電子制御スロットル３０も図７に示した従来のものと構成が共通しているが、スロットルバルブ３２の開閉操作を行う制御装置である電子制御ユニット１０Ａが実行するものである。
【００２４】
即ち、この電子制御ユニット１０Ａは、エンジン回転数を一定に維持する制御を実行している際に、検知しているスロットル位置データとスロットル制御目標値との偏差を常に監視し、その絶対値が所定のしきい値を所定時間以上継続して超えた場合にスロットル制御系の故障が発生したものと判定する第１段階の故障判定方法を実行し、検知しているエンジン回転数が所定の回転数を所定時間以上連続して超えた場合に、システムに深刻な故障が発生したものと判定する第２段階の故障判定方法を実行して、判定結果に応じた所定の動作を行うようになっている。
【００２５】
尚、この電子制御ユニット１０Ａは、通常のスロットル開閉操作を行う電子制御ユニットの記憶手段に、以下の電子ガバナシステムの制御方法を実行するためのプログラムを追加して記憶させてなるものであるが、その電子制御ユニット１０Ａは電子ガバナシステム１Ａ専用のものとして設けることの他に、他のエンジン制御を実行する電子制御装置が機能的に兼ねるものであってもよい。
【００２６】
図２は、本実施の形態の電子ガバナシステム１Ａの電子制御ユニット１０Ａによる制御ブロック図を示している。このシステムにおいては、従来例である図８のブロック図に対しスロットル位置制御のブロックＣ１の演算出力値Ｕｓに切替制御機能を追加してある。この切替制御は、フラグが０の場合はＵｃを選択してスロットルアクチュエータ１３への制御入力（Ｕ）にする処理を行う。
【００２７】
このＵｃは０の固定値とされており、また、第１段階のフェイルセーフ制御フラグＧＳＦＳ１は、フェイルセーフ制御判定を行うブロックＧＳＦから出力されたフラグ情報であるが、このフェイルセーフ制御判定用のブロックＧＳＦの詳細について、図３を用いながら以下に詳細に説明する。
【００２８】
この電子ガバナシステム１Ａの第１段階の故障判定方法について説明すると、起動条件フラグ１（ＧＪＤ１）が成立しているときにスロットル作動異常判定ブロックＧ−１が起動し、このブロックではスロットル位置偏差（θｅｒｒ）の絶対値が所定のしきい値を超え、且つ、その状態が所定時間以上連続したとき、「スロットル機構に渋りや固着などが原因で作動不良が発生している」と推定判断し、フラグＴＨＦＡＩＬを１にセットする処理を行う。
【００２９】
このフラグＴＨＦＡＩＬが１のときは、第１段階のフェイルセーフ制御フラグＧＦＳ１を１にセットし、前述の図３で説明した方法にてスロットルアクチュエータ１３の制御入力（Ｕ）を０にすることで駆動電源を遮断し、スロットルシャフト３３に設けたリターン
バネによる閉弁方向のトルクのみが作用してスロットルバルブ３２が全閉状態に戻る。
【００３０】
これにより、エンジン回転数が低下してエンジンの暴走を未然に防ぐ安全制御（以下「ガバナカット制御」という）を実行する。この第１段階のフェイルセーフ制御フラグＧＦＳ１は、フラグＴＨＦＡＩＬ以外に、スロットル位置センサ１４の故障フラグＴＰＳＦＡＩＬ、クランク角度センサ１２の故障フラグＣＰＳＦＡＩＬ、後に説明するフラグＯＶＥＲＲＵＮ、フラグＥＳＴの総ての情報の理論和Ｇ−５を行っており、スロットル位置制御に少しでもリスクのある状態では、一刻も早くガバナカット制御を実行することにより安全性をより高める理論構造である。
【００３１】
また、起動条件フラグ１（ＧＪＤ１）は、エンジン停止状態やエンジン始動前後の電源電圧が不安定な状態にて０にセットされるが、それ以外のエンジン２の回転している状態のときには１にセットされている。これにより、誤診断要素を排除しつつ、スロットル作動の安定性を可能な限り常にモニタする。
【００３２】
次に、電子ガバナシステム１Ａにおける第２段階の故障判定について説明すると、エンジン回転数（Ｎｅ）のモニタを常に行い、これがエンジン２の最高許容回転数を超えた場合にフラグＯＶＥＲＲＵＮを１にセットする処理Ｇ−３を行うようになっている。このフラグＯＶＥＲＲＵＮはエンジン２を過回転から保護するために実行され、前述の理論和Ｇ―５の処理によりガバナカット動作を行い、また、別の理論和Ｇ−６の処理を経由して、第２段階のフェイルセーフ制御のフラグＧＦＳ２を１にする処理を行う。
【００３３】
このフラグＧＦＳ２は、１のときに燃料噴射や点火出力をカットする動作を行うものとされ、これによりエンジン２の発生トルクを無くしてエンジン回転数を急激に低下させることができる。そして、エンジン回転数が予め定めた最高許容回転数以下になれば、フラグＯＶＥＲＲＵＮは０になるため、ガバナカット動作や燃料噴射カット・点火カット動作は中止され、通常の状態に戻る。
【００３４】
また、起動条件フラグ２（ＧＪＤ２）が成立しているときに、このフラグＯＶＥＲＲＵＮを０から１にセットする状態が短い時間で頻発している状況に遭遇すると、フラグＥＳＴを１にセットする処理Ｇ−４を行う。このフラグＥＳＴが１にセットされている状態は「スロットルバルブ３２の脱落やリターンバネ折損などが原因で電子ガバナシステム１Ａに深刻な不具合が生じた」ことを意味し、前述したフラグＯＶＥＲＲＵＮと理論和Ｇ−６の処理を行い第２段階のフェイルセーフ制御フラグＧＦＳ２を１にセットする。
【００３５】
尚、この起動条件フラグ２（ＧＪＤ２）はイグニッション・キーをＯＮにしたときに０から１にセットし、イグニッション・キーをＯＦＦにするまでフラグを０にリセットさせない。よって、前述した制御Ｇ−４により起動条件フラグ２（ＧＪＤ２）が０にリセットされるまでフラグＥＳＴを０にリセットしない論理構造となっており、これによりフラグＥＳＴでいったん点火・燃料カットが機能すると、イグニッション・キーを入れ直すまでこの状態を維持する構成である。
【００３６】
これ以外の安全処置としては、エンジン回転数（Ｎｅ）が０のときにフラグＧＶＳＴＯＰを１にセットする処理Ｇ−２を設け、前述した理論和処理Ｇ−５を経由してガバナカット作動を行うことにより、システムの安全性をより高める理論構造としている。そして、各故障要因のフラグＴＨＦＡＩＬ，ＴＰＳＦＡＩＬ，ＣＰＳＦＡＩＬ，ＥＳＴ情報を故障表示処理ブロックＧ−７に入力し、故障通知手段としての図示しない故障表示灯を故障内容に応じて異なる方式にて点灯させる等して運転者に故障情報を通知することにより、故障の状況把握及び故障箇所の特定を容易にしている。
【００３７】
図４は、電子制御ユニット１Ａによる制御結果の一例を示すグラフであり、先ず、エンジン２が停止し、且つイグニッション・キーがＯＮになっている状態（I）では、エンジ
ン回転数（Ｎｅ）が０［ｒｐｍ］になっているため、ガバナ停止フラグＧＶＳＴＯＰ＝１により第１段階のフェイルセーフ制御フラグＧＦＳ１が１にセットされ、スロットルアクチュエータ１３への制御入力が０で電源を遮断しており、不用意にスロットルバルブ３２を動かさないようにして誤作動の防止及び安全確保を行っている。
【００３８】
次に、スタータ・モータを駆動させてエンジン始動動作を行う（II）と、エンジン回転数（Ｎｅ）が上昇してガバナ停止フラグＧＶＳＴＯＰ＝０になり、第１段階のフェイルセーフ制御フラグＧＦＳ１が０にリセットされ、正常な状態の電子ガバナシステムの制御として、目標エンジン回転数（Ｎｄ）に見合った目標スロットル位置（θｄ）を算出し、これに収束するように実際のスロットル位置（θｅ）を制御して、最終的にエンジン回転数（Ｎｄ）を収束させる通常制御になる。
【００３９】
その後、目標エンジン回転数（Ｎｄ）を変化させて加減速動作（III）を行っても、目
標エンジン回転数（Ｎｄ）に追従するようにスロットル位置（θｅ）を制御しているが、電子ガバナシステム１Ａが正常であれば目標スロットル位置（θｄ）に対して実際のスロットル位置（θｅ）の偏差（θｅｒｒ）は微小であり、予め故障判定のために設定した「しきい値」を超えない、もしくは超えたとしても直ぐに目標スロットル位置（θｄ）に収束するように制御しているため、「しきい値」超えている時間はそれほど長くはない状態が続く。
【００４０】
しかし、ここでスロットル機構に作動不良などの問題が生じて作動が悪くなった（IV）とすると、スロットル目標値（θｄ）に収束する動作が遅い、もしくは全く収束できなくなり、結果として偏差（θｅｒｒ）が「しきい値」を超えてその状態が長時間継続することになる。
【００４１】
この状態が所定時間以上継続した（V）とき、電子ガバナシステム１Ａの第１段階の故
障判定として「スロットル作動不良」として判定し、フラグＴＨＦＡＩＬを１にセットして故障表示を行うとともに、システムの第１段階のフェイルセーフ制御フラグＧＦＳ１を１にセットし、スロットルアクチュエータ１３への制御入力を０にして電源を遮断することで、リターンバネの戻し力のみでスロットルバルブ３２を全閉位置に戻し、エンジン回転数を低下させてエンジン２の暴走及び不用意な吹け上がりを防止するものとして、システムの安全を確保している。
【００４２】
図５は電子ガバナシステム１Ａによる第２段階の故障判定及びフェイルセーフ制御による制御結果を示すグラフである。正常な定常状態（I）から急激にエンジン目標回転数（
Ｎｄ）を上昇させて急加速状態（II）にしたとき、エンジン回転数（Ｎｅ）が目標エンジン回転数（Ｎｄ）よりオーバーシュートし、さらにあまりにも急激な加速の場合には、過回転フラグＯＶＥＲＲＵＮが１にセットされる。
【００４３】
この過回転フラグＯＶＥＲＲＵＮが１のときは、スロットル制御量（Ｕ）を０にしてスロットルアクチュエータ１３の電源を遮断しリターンバネでスロットルバルブ３２を全閉方向に戻し、且つ、点火及び燃料噴射をカットしてエンジン２の過回転を防止する制御を実行している。そして、エンジン回転数（Ｎｅ）が下がり、前述の「しきい値」以下になると過回転フラグＯＶＥＲＲＵＮが０にリセットされ、通常の制御状態に戻っている。このようにして、電子ガバナシステム１Ａの電子制御ユニット１０Ａは、エンジン２の最高許容回転数を超えないように安全制御を常時実行する。
【００４４】
他にもこれと同様な動作例として、大きな負荷を印加（III）し、その後、この高負荷
の状態から急激に負荷を抜いた（IV）ときにもエンジン回転数（Ｎｅ）にオーバーシュートが発生することがあるが、このときも前述と同様に過回転フラグＯＶＥＲＲＵＮが働いて、ガバナカット制御及び点火・燃料カット制御を実行し、エンジン過回転の発生を防止している。
【００４５】
しかし、スロットルバルブ３２に深刻な不具合が発生、特にスロットルシャフト３３の固着やバルブ脱落、リターンバネの折損など、前述した第１段階の故障判定条件よりも深刻な故障モードが出現した場合は、過回転フラグＯＶＥＲＲＵＮが１，０を繰り返してエンジン回転数（Ｎｅ）が激しくハンチングする現象（V）が発生する。
【００４６】
このように短い時間で過回転フラグＯＶＥＲＲＵＮに１，０を繰り返す状態を経験すると、電子制御ユニット１０Ａは「システムに深刻な不具合が発生した」と判断し、エンジン緊急停止フラグＥＳＴを１にして、点火と燃料噴射を完全にカットしてエンジン２を緊急停止させ（VI）、故障情報を通知（表示）する。これにより、エンジン破壊に繋がるような深刻な故障を未然に防止できるとともに、運転者が故障情報をいち早く認識して適切且つ迅速な故障修理を行うことを可能なものとしている。
【００４７】
図６は、上述した電子ガバナシステム１Ａの応用例としてのエンジン２の燃料供給手段に気化器８を用いた電子ガバナシステム１Ｂを示している。この気化器８は、通常の気化器に対しスロットルバルブ７にスロットルアクチュエータ１３とスロットル位置センサ１４を備えているとともに、燃料通路に燃料遮断を行うためのソレノイドバルブ８ａを備えている点を特徴としている。
【００４８】
また、エンジン２の点火手段にマグネット式点火装置１６を採用しており、これで生成された点火信号は点火コイル６を経由して点火プラグ６０にて放電を行うものとされ、その点火信号を電子制御ユニット１０Ｂに入力（Ｋ）し、その周期をマイクロコンピュータ１０３で読み取ることにより、エンジン回転数データとして活用しており、上述したシステムとほぼ同様の内容にて電子ガバナ制御処理を行い、スロットルアクチュエータ１３を駆動制御する。
【００４９】
ここで、上述した「スロットル作動不良」に起因する第１段階の故障状態に遭遇したときは、上述と同様の方法で電子制御ユニット１０Ｂからの出力（Ｃ）を０にすることにより、スロットルアクチュエータ１３の駆動を停止させる。
【００５０】
また、上述した「システムに生じた深刻な不具合」に起因する第２段階の故障状態に遭遇したとき、マイクロコンピュータ１０３から燃料・点火カット信号（Ｍ）をＯＮにし、この信号がＯＮのときに点火信号の入力ポート（Ｋ）を切替装置１０２によってエンジン・グランドに地絡させることで点火プラグ６０を点火させないものとし、且つ、気化器８における燃料遮断用のソレノイドバルブ８ａを閉にして（ポート（Ｐ）を電源遮断）燃料カットを行うことにより、上述のシステムと同様にエンジン２を緊急停止することができる。
【００５１】
電子ガバナシステム１Ｂの構成及びその電子制御ユニット１０Ｂによる制御内容を以上のような構成としたことにより、従来の電子ガバナシステム１Ｃと比べて低コストにてシステムにおける優れた制御及び確実なフェイルセーフ制御機構が構築されるものである。
【００５２】
以上、述べたように、スロットル位置制御の偏差量による情報を基に第１段階の故障判定を行うことに加え、エンジン過回転の発生状況から第２の故障判定を行って、前者の故障の場合にスロットルアクチュエータの駆動電源を遮断してエンジン回転数を低下させ、後者の故障の場合は点火装置や燃料噴射装置の電源を遮断してエンジンを緊急停止させる
ものとした本発明により、故障判定のための新たなセンサ類を追加することなく現状のセンサ情報のみでシステムの故障診断を可能として、充分に安全な電子ガバナシステムとして提供できるようになった。
【符号の説明】
【００５３】
１Ａ，１Ｂ 電子ガバナシステム、２ エンジン、３Ａ 電子制御スロットル、８ 気化器、１０Ａ，１０Ｂ 電子制御ユニット、１２ クランク角度センサ、１３ スロットルアクチュエータ、１４ スロットル位置センサ、３２ スロットルバルブ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アクチュエータ駆動式のスロットルバルブ及びスロットル位置センサを有する電子制御スロットルと、エンジン回転数センサと、少なくとも前記スロットル位置センサによる出力信号及び前記エンジン回転数センサによる出力信号を検知しながらエンジン運転状態に応じ前記スロットルバルブを開閉操作して目標エンジン回転数を維持する制御装置とを備えた電子ガバナシステムにおいて、前記制御装置は、検知しているスロットル位置データとスロットル制御目標値との偏差を常に監視し該偏差の絶対値が所定のしきい値を所定時間以上継続して超えた場合にスロットル制御系の故障が発生したと判定する第１の故障判定方法と、検知しているエンジン回転数が所定の回転数を所定時間以上連続して超えた場合にシステムに深刻な故障が発生したと判定する第２の故障判定方法とを実施してこれらの判定結果に応じて所定の動作を行うことを特徴とする電子ガバナシステム。
【請求項２】
前記第１の故障判定方法で故障の判定をした場合の動作には、前記制御装置が前記スロットルバルブのアクチュエータへの通電を停止させることによりスロットルシャフトに付設したリターンバネで前記スロットルバルブを閉方向に動かしてエンジン回転数を低下させることが含まれることを特徴とする請求項１に記載した電子ガバナシステム。
【請求項３】
前記第２の故障判定方法で故障の判定をした場合の動作には、前記制御装置が点火コイルへの通電の停止し、燃料噴射弁への通電の停止又は燃料供給の停止の少なくとも１つによりエンジンを緊急停止させることが含まれることを特徴とする請求項１または２に記載した電子ガバナシステム。
【請求項４】
システム中に故障通知手段を備えており、各故障の判定をした場合の動作には、前記制御装置が前記故障表示手段を介して運転者に故障の発生又は故障箇所の通知の少なくとも一方が含まれることを特徴とする請求項１，２または３に記載した電子ガバナシステム。
【請求項５】
前記故障通知手段は、故障表示灯であって前記制御装置が故障の判定内容別に異なる点灯状況となるように通電を制御することを特徴とする請求項４に記載した電子ガバナシステム。
【請求項６】
電子制御スロットル用の制御プログラムが格納され、請求項１，２，３，４または５に記載した電子ガバナシステム内に配設されて前記各制御内容を実行することを特徴とする制御装置。
【請求項１】
アクチュエータ駆動式のスロットルバルブ及びスロットル位置センサを有する電子制御スロットルと、エンジン回転数センサと、少なくとも前記スロットル位置センサによる出力信号及び前記エンジン回転数センサによる出力信号を検知しながらエンジン運転状態に応じ前記スロットルバルブを開閉操作して目標エンジン回転数を維持する制御装置とを備えた電子ガバナシステムにおいて、前記制御装置は、検知しているスロットル位置データとスロットル制御目標値との偏差を常に監視し該偏差の絶対値が所定のしきい値を所定時間以上継続して超えた場合にスロットル制御系の故障が発生したと判定する第１の故障判定方法と、検知しているエンジン回転数が所定の回転数を所定時間以上連続して超えた場合にシステムに深刻な故障が発生したと判定する第２の故障判定方法とを実施してこれらの判定結果に応じて所定の動作を行うことを特徴とする電子ガバナシステム。
【請求項２】
前記第１の故障判定方法で故障の判定をした場合の動作には、前記制御装置が前記スロットルバルブのアクチュエータへの通電を停止させることによりスロットルシャフトに付設したリターンバネで前記スロットルバルブを閉方向に動かしてエンジン回転数を低下させることが含まれることを特徴とする請求項１に記載した電子ガバナシステム。
【請求項３】
前記第２の故障判定方法で故障の判定をした場合の動作には、前記制御装置が点火コイルへの通電の停止し、燃料噴射弁への通電の停止又は燃料供給の停止の少なくとも１つによりエンジンを緊急停止させることが含まれることを特徴とする請求項１または２に記載した電子ガバナシステム。
【請求項４】
システム中に故障通知手段を備えており、各故障の判定をした場合の動作には、前記制御装置が前記故障表示手段を介して運転者に故障の発生又は故障箇所の通知の少なくとも一方が含まれることを特徴とする請求項１，２または３に記載した電子ガバナシステム。
【請求項５】
前記故障通知手段は、故障表示灯であって前記制御装置が故障の判定内容別に異なる点灯状況となるように通電を制御することを特徴とする請求項４に記載した電子ガバナシステム。
【請求項６】
電子制御スロットル用の制御プログラムが格納され、請求項１，２，３，４または５に記載した電子ガバナシステム内に配設されて前記各制御内容を実行することを特徴とする制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１１−２３１７４８（Ｐ２０１１−２３１７４８Ａ）
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１０５６４２（Ｐ２０１０−１０５６４２）
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（０００１５３１２２）株式会社ニッキ (296)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１１月１７日（２０１１．１１．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年４月３０日（２０１０．４．３０）
【出願人】（０００１５３１２２）株式会社ニッキ (296)
【Ｆターム（参考）】
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