特許 6963672 ＥＣＵ及び排気ブレーキ制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6963672

(24)【登録日】2021年10月19日

(45)【発行日】2021年11月10日

(54)【発明の名称】ＥＣＵ及び排気ブレーキ制御装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 9/06 20060101AFI20211028BHJP

【ＦＩ】

   F02D9/06 Z

【請求項の数】3

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2020-502822(P2020-502822)

(86)(22)【出願日】2018年12月19日

(86)【国際出願番号】JP2018046669

(87)【国際公開番号】WO2019167394

(87)【国際公開日】20190906

【審査請求日】2020年7月28日

(31)【優先権主張番号】特願2018-35357(P2018-35357)

(32)【優先日】2018年2月28日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000003333

【氏名又は名称】ボッシュ株式会社

(72)【発明者】

【氏名】石川 成昭

【審査官】 三宅 龍平

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１７−１０６３８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０５−０７２６３４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１７−２１０９３６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ０２Ｄ ９／００ − １１／１０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

リレー（４０）を介して制御信号（Ｓ１）を排気フラップ（１９）に送信することにより該排気フラップ（１９）の開閉動作を制御するＥＣＵ（３０）において、
前記リレー（４０）は、
外部ＥＣＵ（５０）が車両（１）のスリップを検知した場合、前記外部ＥＣＵ（５０）から送信される遮断信号（Ｓ４）により、前記制御信号（Ｓ１）を遮断する様構成され、
前記排気フラップ（１９）は、
前記制御信号（Ｓ１）を受信しない場合、開位置となる様構成され、
前記ＥＣＵ（３０）のＣＰＵ（３１）は、
前記外部ＥＣＵ（５０）が前記車両（１）のスリップを検知すると、前記外部ＥＣＵ（５０）からスリップ検知信号（Ｓ３）を受信し、
前記排気フラップ（１９）に対して、開位置に動作させる制御信号（Ｓ１）を送信し、次いで閉位置に動作させる制御信号（Ｓ１）を送信し、
前記開位置に動作させる制御信号（Ｓ１）を送信して一定時間経過後の前記排気フラップ（１９）の第１の実開度（Ａ１）と、前記閉位置に動作させる制御信号（Ｓ１）を送信して一定時間経過後の前記排気フラップ（１９）の第２の実開度（Ａ２）とを比較し、
前記第１の実開度（Ａ１）の方が前記第２の実開度（Ａ２）よりも大きい場合、前記リレー（４０）の固着異常と判断する
ことを特徴とするＥＣＵ（３０）。

【請求項2】

前記ＣＰＵ（３１）は、
前記外部ＥＣＵ（５０）からのスリップ検知信号（Ｓ３）を受信した場合、該外部ＥＣＵ（５０）に対して暫定正常信号（Ｓ５）を送信する
ことを特徴とする請求項１に記載のＥＣＵ（３０）。

【請求項3】

排気フラップ（１９）と、リレー（４０）と、外部ＥＣＵ（５０）と、ＥＣＵ（３０）
とを備える排気ブレーキ制御装置（１００）において、
前記ＥＣＵ（３０）は、
前記リレー（４０）を介して制御信号（Ｓ１）を前記排気フラップ（１９）に送信することにより該排気フラップ（１９）の開閉動作を制御するＣＰＵ（３１）を備え、
前記リレー（４０）は、
前記外部ＥＣＵ（５０）が車両（１）のスリップを検知した場合、前記外部ＥＣＵ（５０）から送信される遮断信号（Ｓ４）により、前記制御信号（Ｓ１）を遮断する様構成され、
前記排気フラップ（１９）は、
前記制御信号（Ｓ１）を受信しない場合、開位置となる様構成され、
前記ＣＰＵ（３１）は、
前記外部ＥＣＵ（５０）からのスリップ検知信号（Ｓ３）を受信した場合、
前記外部ＥＣＵ（５０）に対して暫定正常信号（Ｓ５）を送信し、
前記排気フラップ（１９）に対して、開位置に動作させる制御信号（Ｓ１）を送信し、次いで閉位置に動作させる制御信号（Ｓ１）を送信し、
前記開位置に動作させる制御信号（Ｓ１）を送信して一定時間経過した後の前記排気フラップ（１９）の第１の実開度（Ａ１）と、前記閉位置に動作させる制御信号（Ｓ１）を送信して一定時間経過した後の前記排気フラップ（１９）の第２の実開度（Ａ２）とを比較し、
前記第１の実開度（Ａ１）の方が前記第２の実開度（Ａ２）よりも大きい場合、前記リレー（４０）の固着異常と判断する
ことを特徴とする排気ブレーキ制御装置（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＥＣＵ及び排気ブレーキ制御装置に関し、特にディーゼルエンジンを搭載する車両に適用して好適なものである。

【背景技術】

【0002】

一般にディーゼルエンジンを搭載する車両は、排気管内に排気フラップを備える。排気フラップは、電子制御装置（ECU：Electronic Control Unit）の制御により、排気管を開放する開位置又は排気管を閉鎖する閉位置に動作する。

【0003】

排気フラップが排気管を閉鎖する閉位置に動作すると、排気管内の排気圧力が増加することでエンジンの回転抵抗が増加し、エンジンブレーキの作用が向上する。このように排気フラップを閉鎖させてエンジンブレーキの作用を向上させるブレーキを一般に排気ブレーキと呼ぶ。

【0004】

特許文献１には、排気ブレーキに関する技術が開示されている。具体的にはバタフライバルブ（排気フラップ）に孔を形成することで、排気フラップが全閉位置の場合でも一定の排気流量を確保する排気ブレーキが開示されている。この特許文献１に記載の技術によれば、排気流量の管理に要するコストを削減することができるとしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１１−６９３２１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

ところで、ＥＣＵの故障や断線等により排気フラップが意図せず閉位置に動作すると、路面状態によってはエンジンブレーキが効きすぎてスリップが発生する。この場合、車両の安全性を確保するために排気フラップを開位置に戻す必要がある。しかしＥＣＵや信号線に何らかの不具合が生じていると、排気フラップを確実に開位置に動作させることができない場合がある。

【0007】

排気フラップを確実に開位置に動作させる構成としては、ＥＣＵと排気フラップとの間にリレーを配置し、リレーを動作させるための信号線を新たに追加する構成が考えられる。ＥＣＵは、このリレーを介して排気フラップに制御信号を送信し、排気フラップの開閉動作を制御する。

【0008】

上記構成を採用することにより、ＥＣＵや既存の信号線に何らかの不具合が生じた場合であっても、新たに追加した信号線を用いてリレーを動作させることにより、ＥＣＵから排気フラップに送信される制御信号を強制的に遮断することができる。これにより排気フラップの動作の安全性を簡易な構成で確保することができる。

【0009】

ここで、リレーが正常に動作している場合には上記構成を採用することにより排気フラップの動作の安全性を確保することができるが、リレーに固着等の何らかの不具合が生じている場合にはリレーを適切に動作させることができず、ＥＣＵから排気フラップに送信される制御信号を強制的に遮断することができない。

【0010】

よって排気フラップの動作の安全性をより確実に確保するためには、リレーが正常に動作するか否かを適宜診断することが望ましい。またこの診断は、排気フラップの開閉動作に遅延が生じないように迅速に実行されることが望ましい。

【0011】

本発明は以上の点を考慮してなされたものであり、リレーが正常に動作するか否かを適宜迅速に診断し得る電子制御装置及び排気ブレーキ制御装置を提案する。

【課題を解決するための手段】

【0012】

かかる課題を解決するために、本発明においては、リレー（４０）を介して制御信号（Ｓ１）を排気フラップ（１９）に送信することによりこの排気フラップ（１９）の開閉動作を制御するＥＣＵ（３０）において、ＥＣＵ（３０）のＣＰＵ（３１）は、排気フラップ（１９）に対して、開位置に動作させる制御信号（Ｓ１）を送信し、次いで閉位置に動作させる制御信号（Ｓ１）を送信し、開位置に動作させる制御信号（Ｓ１）を送信して一定時間経過した後の排気フラップ（１９）の第１の実開度（Ａ１）と、閉位置に動作させる制御信号（Ｓ１）を送信して一定時間経過した後の排気フラップ（１９）の第２の実開度（Ａ２）とに基づいて、リレー（４０）が正常に動作しているか否かを判断するようにした。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、リレーが正常に動作するか否かの診断を適宜迅速に実行することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】車両の吸気系及び排気系の全体構成図である。

【図2】排気ブレーキ制御装置の内部構成図である。

【図3】正常動作確認処理のフローチャートである。

【図4】リレー動作確認処理のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0015】

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。

【0016】

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され、各気筒の燃焼室内で燃焼する。

【0017】

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。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

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。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

またＥＣＵ３０は、閉位置にある排気フラップ１９に対して制御信号Ｓ１を送信し、積極的に開位置に動作させることもできる。この場合、排気フラップ１９について、バネ力の作用により自然に開位置に動作するよりも時間的に早く開位置に動作させることができる。

【0026】

またＥＣＵ３０は、外部ＥＣＵ５０からのスリップ検知信号Ｓ３を受信すると、リレー４０が正常に動作するか否かについて診断を開始する。このときＥＣＵ３０は、暫定的にリレー４０が正常動作していることを示す暫定正常信号Ｓ５を外部ＥＣＵ５０に送信する。スリップ状態の長期化などによりＥＣＵ５０の診断時間が遅延すると、外部ＥＣＵ５０が所定時間内に診断結果を受領することができない場合がある。この場合においてＥＣＵ３０が暫定正常信号Ｓ５を外部ＥＣＵ６０に事前に送信しておくことで、外部ＥＣＵ５０側においてリレー４０の動作が異常であると誤診断することを防止することができる。ＥＣＵ３０は、診断を終了すると、診断結果信号Ｓ６を外部ＥＣＵ５０に送信する。

【0027】

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。リレー４０は、外部ＥＣＵ５０の制御により、通常時には信号線を導通してＥＣＵ３０からの制御信号Ｓ１を送信可能にする一方で、スリップ時には信号線を遮断するように動作する。

【0028】

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。また外部ＥＣＵ５０は、遮断信号Ｓ４をリレー４０に送信する。これによりリレー４０が動作してＥＣＵ３０からの制御信号Ｓ１を遮断し、排気フラップ１９を開位置に動作させることができる。

【0029】

なお実際上、制御信号Ｓ１を遮断する構成に関して、リレー４０のコイルの一端は外部ＥＣＵ５０に接続されており、他端はアースされている。外部ＥＣＵ５０がスリップを検知した場合、外部ＥＣＵ５０は内部のスイッチ（図示省略）をＯＮにする。このときリレー４０のコイルに電流が流れて、リレー４０が動作することにより信号線が遮断され、制御信号Ｓ１が遮断される。

【0030】

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。

【0031】

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の開閉動作を適宜制御する。

【0032】

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及びＨブリッジ回路３２を備える。

【0033】

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。

【0034】

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。また排気フラップ１９が閉位置にある場合には開位置に動作させる。

【0035】

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を送信するとともに、遮断信号Ｓ４をリレー４０に送信する。これによりリレー４０が動作し、ＥＣＵ３０からの制御信号Ｓ１を遮断することができる。制御信号Ｓ１が遮断されると、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。

【0036】

図３は、リレー４０の正常動作確認処理のフローチャートを示す。正常動作確認処理は、ＥＣＵ３０の電源がＯＮの状態である場合に適宜実行される。処理主体をＥＣＵ３０のＣＰＵ３１として以下詳細に説明する。

【0037】

まずＣＰＵ３１は、スリップ検知信号Ｓ３を受信したか否かを判断する（ＳＰ１）。ＣＰＵ３１は、この判断で否定結果を得ると（ＳＰ１：Ｎ）、スリップ検知信号Ｓ３を受信するまでステップＳＰ１の判断を繰り返す。

【0038】

これに対しＣＰＵ３１は、肯定結果を得ると（ＳＰ１：Ｙ）、外部ＥＣＵ５０によりリレー４０が動作されたものと判断する一方で、実際上、このリレー４０が正常に動作して制御信号Ｓ１が遮断されているか否かを確認するため、リレー動作確認処理を実行する（ＳＰ２）。

【0039】

なおリレー４０が正常に動作している場合、制御信号Ｓ１は遮断されるため、排気フラップ１９はバネ力の作用により開位置に動作することになる。これに対しリレー４０が正常に動作していない場合、外部ＥＣＵ５０からリレー４０に遮断信号Ｓ４が送信されたとしても、制御信号Ｓ１は遮断されない。この場合、制御信号Ｓ１によって排気フラップ１９は開閉動作することになる。

【0040】

図４は、リレー動作確認処理のフローチャートを示す。ＣＰＵ３１は、外部ＥＣＵ５０からスリップ検知信号Ｓ３を受信すると（図３：ＳＰ１）、これに応じて暫定正常信号Ｓ５を外部ＥＣＵ５０に送信する（ＳＰ２１）。

【0041】

次いでＣＰＵ３１は、開位置に動作させる制御信号Ｓ１を排気フラップ１９に送信し（ＳＰ２２）、一定時間経過したか否かを判断する（ＳＰ２３）。一定時間は、例えば８０ｍｓ程度である。

【0042】

ＣＰＵ３１は、一定時間が経過するまで待機し（ＳＰ２３：Ｎ）、一定時間が経過した後（ＳＰ２３：Ｙ）、位置信号Ｓ２に基づいて、排気フラップ１９のこのときの実開度Ａ１を取得する（ＳＰ２４）。

【0043】

ここで取得する実開度Ａ１は、例えば排気フラップ１９が全開位置にある場合、実開度Ａ１＝１００％である。実際上、外部ＥＣＵ５０によりリレー４０が動作されて信号線が遮断されており（図３：ＳＰ１）、また仮に遮断されていない場合でも制御信号Ｓ１により排気フラップ１９は開位置に動作されるため（ＳＰ２２）、実開度Ａ１は実開度Ａ１＝１００％付近である。

【0044】

次いでＣＰＵ３１は、今度は排気フラップ１９を閉位置に動作させる制御信号Ｓ１を排気フラップ１９に送信し（ＳＰ２５）、一定時間経過したか否かを判断する（ＳＰ２６）。一定時間は、例えば８０ｍｓ程度である。

【0045】

ＣＰＵ３１は、一定時間が経過するまで待機し（ＳＰ２６：Ｎ）、一定時間が経過した後（ＳＰ２６：Ｙ）、位置信号Ｓ２に基づいて、排気フラップ１９のこのときの実開度Ａ２を取得する（ＳＰ２７）。

【0046】

ここで、外部ＥＣＵ５０によりリレー４０が適切に動作され、制御信号Ｓ１が遮断される場合、制御信号Ｓ１により排気フラップ１９は閉位置に動作しない。よってステップＳＰ２７で取得される実開度Ａ２は、実開度Ａ２＝１００％のままとなる。これに対しリレー４０に固着等の不具合が生じ、外部ＥＣＵ５０によりリレー４０が適切に動作されない場合、制御信号Ｓ１は遮断されない。よってこの場合、制御信号Ｓ１により排気フラップ１９は閉位置に動作し、ステップＳＰ２７で取得される実開度Ａ２は、実開度Ａ２＝０％などとなる。

【0047】

ＣＰＵ３１は、排気フラップ１９を開位置に動作させる制御信号Ｓ１を送信した後の実開度Ａ１（ステップＳＰ２４で取得）と、排気フラップ１９を閉位置に動作させる制御信号Ｓ１を送信した後の実開度Ａ２（ステップＳＰ２７で取得）とを比較して、実開度Ａ１が実開度Ａ２よりも大きいか否かを判断する（ＳＰ２８）。

【0048】

ＣＰＵ３１は、ステップＳＰ２８の判断で否定結果を得ると（ＳＰ２８：Ｎ）、実開度Ａ１は実開度Ａ２よりも大きくなく、制御信号Ｓ１により排気フラップ１９が閉位置に動作していないと判断する。すなわち制御信号Ｓ１が遮断されていると判断し、リレー４０は正常であると判断する（ＳＰ２９）。

【0049】

これに対しＣＰＵ３１は、ステップＳＰ２８の判断で肯定結果を得ると（ＳＰ２８：Ｙ）、実開度Ａ１は実開度Ａ２よりも大きく、制御信号Ｓ１により排気フラップ１９が閉位置に動作していると判断する。すなわち制御信号Ｓ１が遮断されていないと判断し、リレー４０に固着等の異常が発生していると判断する（ＳＰ３０）。

【0050】

ＣＰＵ３１は、リレー４０の動作が正常又は異常の何れであるかを判断した後、その結果を示す診断結果信号Ｓ６を外部ＥＣＵ５０に送信し（ＳＰ３１）、本処理を終了する。

【0051】

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を受信した場合、ＥＣＵ３０はリレー４０を介して、排気フラップ１９を一旦開位置に動作させる制御信号Ｓ１を送信し、このときの実開度Ａ１を取得し、その後排気フラップ１９を閉位置に動作させる制御信号Ｓ１を送信し、このときの実開度Ａ２を取得し、実開度Ａ１及びＡ２に基づいて、リレー４０の動作が正常であるか否かを判断するようにした。

【0052】

これにより仮にリレー４０の動作が異常である場合には排気フラップ１９がバネ力の作用により開位置に戻る時間よりも早く開位置に移動させることができ、その結果、その後の処理において実開度Ａ１及びＡ２に基づいてリレー４０の異常を適宜迅速に判断することができる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】