(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【発明を実施するための形態】
【0012】
以下本発明について、図面を参照しながら本発明の一実施の形態を詳述する。なお以下の説明はあくまで本発明の一実施の形態にすぎず、本発明の技術的範囲がこれに限定されるものではない。
【0013】
図1は、車両1の吸気系及び排気系の全体構成を示す。
吸気系は、吸気管11、コンプレッサ12a、インタークーラ13及び吸気マニホルド14を備える。吸気iは、吸気管11を通って、コンプレッサ12aにより圧縮され、インタークーラ13により冷却され、吸気マニホルド14により各気筒に分配される。各気筒に分配された吸気iは、インジェクタ15から噴射される燃料と混合し、各気筒の燃焼室内で燃焼する。
【0014】
排気系は、排気マニホルド16、排気管17、排気再循環(EGR:Exhaust Gas Recirculation)装置18、タービン12b、排気フラップ19及び排気浄化装置20を備える。各気筒の燃焼室から排出された排気eは、排気マニホルド16により統合された後、排気管17を通って、EGR装置18方向に流れる排気と、タービン12b方向に流れる排気とに分岐される。
【0015】
EGR装置18方向に流れる排気eは、EGR管18aを通って、EGRクーラ18bにより冷却され、EGR弁18cにより流量が調整されて再度、吸気マニホルド14により各気筒に分配される。各気筒に分配された排気eは、燃焼のために再利用される。
【0016】
一方で燃焼のために再利用されない排気eは、タービン12b方向に流れる。排気eは、タービン12bを介して、このタービン12bに接続されているコンプレッサ12aを回転駆動する。なおコンプレッサ12aの回転駆動により吸気iが圧縮される結果、燃焼室内での燃焼が促進される。コンプレッサ12a及びタービン12bは、一般にターボチャージャ12と呼ばれる。
【0017】
タービン12bを通過した排気eは、排気フラップ19により流量が調整される。この排気フラップ19の動作の詳細については後述するが、通常時には開位置に動作し、排気ブレーキ動作時には閉位置に動作する。排気フラップ19により流量が調整された排気eは、排気浄化装置20を通過した後、外部に排出される。
【0018】
排気浄化装置20は、DPF(Diesel Particulate Filter)装置20a及び尿素SCR(Selective Catalytic Reduction)装置20bを備える。DPF装置20aは、排気eに含まれる粒子状物質を捕集し除去する。尿素SCR装置20bは、尿素水溶液を用いて排気eに含まれる窒素酸化物を人体に無害な窒素又は水蒸気に還元する。
【0019】
また車両1は、排気ブレーキ制御装置100を備える。
排気ブレーキ制御装置100は、電子制御装置(ECU:Electronic Control Unit)30、リレー40、外部ECU50及び排気フラップ19を備える。
【0020】
ECU30は、車両1の各部に設置された各種センサ(図示省略)からの信号を受信し、また車両1の各部に設置された各種機器(図示省略)に対して制御信号を送信することにより、車両1の動作を統括的に制御する。
【0021】
特にここでは、ECU30は排気フラップ19を動作させるアクチュエータ(図示省略)に対して、リレー40を介して制御信号S1を送信する。これによりECU30は、通常、開位置にある排気フラップ19を排気ブレーキ動作時には閉位置に動作させることができる。なお閉位置には、排気管17を部分的に閉鎖する中間位置と、排気管17の全部を閉鎖する全閉位置とがある。
【0022】
またECU30は、制御信号S1を送信する信号線とは別の信号線によりリレー40と接続される。ECU30は、制御信号S1を遮断する場合、遮断信号S4又はS5をリレー40に送信する。これによりリレー40が動作し、制御信号S1の送信の有無にかかわらず、排気フラップ19を開位置に動作させることができる。
【0023】
排気フラップ19は、リターンスプリング等のバネ部材を備え(図示省略)、制御信号S1が送信されない通常時には、リターンスプリングのバネ力の作用により開位置の状態を維持する。これに対し排気フラップ19は、制御信号S1が送信される排気ブレーキ動作時には、リターンスプリングのバネ力に反して閉位置に動作する。
【0024】
また排気フラップ19は、位置センサを備え(図示省略)、開位置又は閉位置を示す位置信号S2をECU30に送信する。ECU30は、この位置信号S2に基づいて排気フラップ19の動作を適宜制御する。
【0025】
リレー40は、ECU30と排気フラップ19との間に配置され、ECU30と排気フラップ19との間を通信可能に接続する。またリレー40は、これらECU30と排気フラップ19との間の信号線とは別の独立した信号線によりECU30と排気フラップ19とに接続される。リレー40は、ECU30の制御により、通常時には信号線を導通して制御信号S1を送信可能にする一方、スリップ時には信号線を遮断するように動作する。
【0026】
外部ECU50は、ECU30とは別筐体のECUであり、具体的にはABS(Antilock Brake System)装置やESP(Electronic Stability Control)装置である。外部ECU50は、車両1のスリップを検知すると、スリップ検知信号S3を生成してECU30に送信する。ECU30は、スリップ検知信号S3を受信すると遮断信号S4又はS5を送信し、制御信号S1を遮断することで排気フラップ19を開位置に動作させる。
【0027】
図2は、排気ブレーキ制御装置100の内部構成を示す。
排気ブレーキ制御装置100は、上述の通り、ECU30、リレー40、外部ECU50及び排気フラップ19を備える。ECU30は、CPU(Central Processing Unit)31、Hブリッジ回路32及びスイッチ回路33を備える。
【0028】
CPU31は、ECU30の動作を統括的に制御する。ここでは排気フラップ19の動作を制御するため、CPU31は排気フラップ19からの位置信号S2を受信し、位置信号S2に基づいて、排気フラップ19の開閉位置を制御すべき場合はHブリッジ回路32に制御要求信号S11を送信する。
【0029】
またCPU31は、位置信号S2にかかわらず(排気フラップ19の開閉位置にかかわらず)、排気フラップ19を開位置に動作させる必要がある場合はHブリッジ回路32に遮断要求信号S41を送信し、またスイッチ回路33に遮断要求信号S51を送信する。
【0030】
Hブリッジ回路32は、CPU31からの制御要求信号S11に基づいて、排気フラップ19の開閉位置を制御する制御信号S1を送信する。制御信号S1は、リレー40を介してアクチュエータ(図示省略)に送信される。アクチュエータは、制御信号S1に基づいて、排気フラップ19が開位置にある場合には閉位置に動作させる。
【0031】
またHブリッジ回路32は、CPU31からの遮断要求信号S41に基づいて、リレー40の動作を制御する遮断信号S4をリレー40に送信する。この場合、リレー40は、制御信号S1が送信されているか否かにかかわらず、ECU30(Hブリッジ回路32)と、排気フラップ19とを接続する信号線を遮断し、Hブリッジ回路32からの制御信号S1を遮断する。これにより排気フラップ19は、リターンスプリングのバネ力の作用により開位置に動作する。
【0032】
なお実際にはHブリッジ回路32は、ハイサイドスイッチを備え、このハイサイドスイッチは、CPU31からの遮断要求信号S41を受信するとONに切り替わり、リレー40のコイルに電流が流れる。リレー40のコイルに電流が流れると、リレー40が動作して制御信号S1を遮断することができる。
【0033】
スイッチ回路33は、Hブリッジ回路32とは異なる回路であって、Hブリッジ回路32とは独立した経路でCPU31と、リレー40とに接続される。
【0034】
スイッチ回路33は、CPU31からの遮断要求信号S51に基づいて、リレー40の動作を制御する遮断信号S5を送信する。この場合、リレー40は、制御信号S1が送信されているか否かにかかわらず、ECU30(Hブリッジ回路32)と、排気フラップ19とを接続する信号線を遮断し、Hブリッジ回路32からの制御信号S1を遮断する。これにより排気フラップ19は、リターンスプリングのバネ力の作用により開位置に動作する。
【0035】
実際にはスイッチ回路33は、例えばローサイドスイッチである。ローサイドスイッチは、CPU31からの遮断要求信号S51を受信するとONに切り替わり、リレー40のコイルに電流が流れる。リレー40のコイルに電流が流れると、リレー40が動作して制御信号S1を遮断することができる。
【0036】
外部ECU50は、車両1のスリップを検知するECUであり、例えばABSやESPである。外部ECU50のCPU51は、車両1のスリップを検知すると、CPU31にスリップ検知信号S3を送信する。CPU31は、スリップ検知信号S3を受信すると、遮断要求信号S41又はS51を生成してHブリッジ回路32又はスイッチ回路33に送信する。これによりHブリッジ回路32からの制御信号S1を遮断することができる。
【0037】
図3は、ECU30の内部構成を示す。ECU30は、上記の通り、CPU31、Hブリッジ回路32及びスイッチ回路33を備える。ここでは特にCPU31の内部構成について説明する。
【0038】
CPU31は、レベル1〜3の3つの処理領域を備える。
レベル1は、排気フラップ19の開閉動作を実質的に制御する処理領域であり、第1の処理部311を備える。第1の処理部311は、Hブリッジ回路32に制御要求信号S11を送信し、Hブリッジ回路32を介して排気フラップ19の開閉動作を制御する。
【0039】
また第1の処理部311は、外部ECU50からのスリップ検知信号S3を受信した場合、車両1にスリップが発生したことを検知する。この場合、第1の処理部311は、スリップ検知信号S3に基づいて遮断要求信号S41A又はS51Aを生成し、これをHブリッジ回路32又はスイッチ回路33に送信する。
【0040】
レベル2は、レベル1の処理を監視する処理領域であり、第2の処理部312を備える。第2の処理部312は、外部ECU60からのスリップ検知信号S3を受信した場合、車両1にスリップが発生したことを検知する。この場合、第2の処理部312は、スリップ検知信号S3に基づいて遮断要求信号S61Aを生成し、これを第1の処理部311に送信する。
【0041】
第1の処理部311は、例えば受信すべきスリップ検知信号S3を受信していない場合、或いは、スリップ検知信号S3に基づいて生成すべき遮断要求信号S41A又はS51Aを生成していない場合でも、第2の処理部312からの遮断要求信号S61Aに基づいて遮断要求信号S41A又はS51Aを生成し、これをHブリッジ回路32又はスイッチ回路33に送信する。
【0042】
これにより、第1の処理部311に部分的な不具合が生じている場合や第1の処理部311と、外部ECU50との間の接続に不具合が生じている場合であっても、車両1にスリップが発生した場合には排気フラップ19を開位置に確実に動作させることができる。
【0043】
また第2の処理部312は、第1の処理部311からの遮断要求信号S41A又はS51Aの有無を監視しており、遮断要求信号S61Aを第1の処理部311に送信したにもかかわらず、第1の処理部311から遮断要求信号S41A又はS51Aが送信されない場合、遮断要求信号S61Bを生成し、これを第3の処理部313に送信する。
【0044】
レベル3は、レベル2の処理を監視する処理領域であり、第3の処理部313を備える。第3の処理部313は、第2の処理部312からの遮断要求信号S61Bを受信した場合、遮断要求信号S41B又はS51Bを生成し、これをHブリッジ回路32又はスイッチ回路33に送信する。
【0045】
これにより、第1の処理部311に不具合が生じており遮断要求信号S41A又はS51Aが送信されない場合であって、かつ、車両1にスリップが発生した場合、排気フラップ19を開位置に確実に動作させることができる。
【0046】
図4は、排気フラップ制御処理のフローチャートを示す。排気フラップ制御処理は、ECU30のCPU31により実行される。また排気ブレーキを動作させる場合に適宜実行される。
【0047】
まずCPU31は、外部ECU50からのスリップ検知信号S3を第1の処理部311又は第2の処理部312の何れかにおいて受信したか否かを判断する(SP1)。
【0048】
ステップSP1の判断で否定結果を得ると(SP1:N)、CPU31は、車両1にスリップは発生していないものと判断し、正常時の排気フラップ制御処理を実行して(SP2)、本処理を終了する。
【0049】
これに対しステップSP1の判断で肯定結果を得ると(SP1:Y)、CPU31は、車両1にスリップが発生しているものと判断し、第1の処理部311において遮断要求信号S41A又はS51Aを生成する。
【0050】
そしてCPU31は、この遮断要求信号S41A又はS51AをHブリッジ回路32又はスイッチ回路33に送信することにより、制御信号S1を遮断する(SP3)。
【0051】
次いでCPU31は、第1の処理部311から遮断要求信号S41A又はS51Aが送信されたか否かを判断する(SP4)。
【0052】
ステップSP4の判断で肯定結果を得ると(SP4:Y)、CPU31は排気フラップ19を開位置に動作させることができたものと判断して、本処理を終了する。
【0053】
これに対しステップSP4の判断で否定結果を得ると(SP4:N)、CPU31は第1の処理部311に何らかの不具合が生じているものと判断し、第3の処理部313において遮断要求信号S41B又はS51Bを生成する。
【0054】
そしてCPU31は、この遮断要求信号S41B又はS51BをHブリッジ回路32又はスイッチ回路33に送信することにより、制御信号S1を遮断して(SP5)、本処理を終了する。
【0055】
以上のように本実施の形態によれば、外部ECU50からのスリップ検知信号S3を第1の処理部311及び第2の処理部312の両方で受信することができるようにして、両方又は何れか一方でスリップ検知信号S3を実際に受信した場合に制御信号S1を遮断することができるようにした。よって排気フラップ19の動作の安全性を簡易な構成で確実に確保することができる。
【0056】
またCPU31及びリレー40に接続されるHブリッジ回路32と、このHブリッジ回路32とは独立してCPU31及びリレー40に接続されるスイッチ回路33とを備えるようにして、Hブリッジ回路32又はスイッチ回路33のうちの何れからでも制御信号S1を遮断することができるようにした。
【0057】
これにより、たとえHブリッジ回路32から制御信号S1を遮断することができない場合であっても、スイッチ回路33から制御信号S1を遮断することができる。よって排気フラップ19の動作の安全性を簡易な構成で確実に確保することができる。
【0058】
また第3の処理部313により制御信号S1を遮断することができるようにした。これにより、たとえ第1の処理部311により制御信号S1を遮断することができない場合であっても、第3の処理部313により制御信号S1を確実に遮断することができる。よって排気フラップ19の動作の安全性を簡易な構成で確実に確保することができる。