JP2001234791A - 内燃機関のスロットル弁制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ユーザのアクセルペダル踏込み量に応じた加速
が可能で、運転性能が向上した内燃機関のスロットル制
御装置を提供することにある。 【解決手段】スロットル弁制御装置１１０のアクセルペ
ダル踏込み状態検出手段１１２は、アクセルペダル踏込
み状態を検出する。目標加速度算出手段１１３は、アク
セルペダル踏込み状態検出手段１１２によって検出され
たアクセルペダル踏込み状態の変化量に応じて車輌の目
標加速度を算出する。車輌加速度検出手段１１１は、車
輌の加速状態を検出する。スロットル弁開度補正手段１
１５は、車輌加速度検出手段１１１の検出値と目標加速
度算出手段１１３によって算出された車輌の目標加速度
算出結果の算出値との偏差に応じて補正量を算出し、ス
ロットル開度を補正する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スロットル弁を開
閉制御する内燃機関のスロットル弁制御装置に係り、特
に、車輌の加速度制御を行うに好適な内燃機関のスロッ
トル弁制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の内燃機関のスロットル弁制御装置
は、アクセルペダル信号に基づきスロットル弁開度を算
出し、この算出値によりスロットル弁制御するようにし
ている。このような従来のスロットル弁制御装置の中に
は、運転性を向上させるためアクセルペダル踏込み量に
応じてどのエンジン回転数でも同出力となるようにした
ものや、アクセルペダル踏込み量とスロットル開度の関
係を低アクセルペダル踏込み領域ほどスロットル開度変
化量は小さく、高アクセルペダル踏込み領域ほどスロッ
トル開度変化量を大きくしたものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
たような従来のスロットル弁制御方法では、車重に関係
なくスロットル開度が決まるため、ユーザが通常軽積載
状態で運転し、その状態に慣れた後、車輌の加速性性能
に影響する重量の積載状態で運転すると、ユーザが希望
する加速性能に対してユーザが軽積載重量状態に慣れて
いるため軽積載に合ったアクセルペダル踏込み量とな
り、加速性能が不足となり、運転性能が低下するという
問題があった。

【０００４】本発明の目的は、ユーザのアクセルペダル
踏込み量に応じた加速が可能で、運転性能が向上した内
燃機関のスロットル制御装置を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】（１）上記目的を達成す
るために、本発明は、スロットル弁の開度を制御する内
燃機関のスロットル弁制御装置において、目標加速度と
実際の加速度の偏差に基づいてスロットル弁の開度を補
正する制御手段を備えるようにしたものである。かかる
構成とすることにより、ユーザのアクセルペダル踏込み
量に応じた加速が可能で、運転性能が向上し得るもとな
る。

【０００６】（２）上記（１）において、好ましくは、
上記制御手段は、アクセルペダル踏込み状態を検出する
アクセルペダル踏込み状態検出手段と、このアクセルペ
ダル踏込み状態検出手段によって検出されたアクセルペ
ダル踏込み状態の変化量に応じて車輌の目標加速度を算
出する目標加速度算出手段と、車輌の加速状態を検出す
る車輌加速度検出手段と、この車輌加速度検出手段の検
出値と上記目標加速度算出手段によって算出された車輌
の目標加速度算出結果の算出値との偏差に応じてスロッ
トル弁開度の補正量を算出し、スロットル開度を補正す
るスロットル弁開度補正手段とから構成するようにした
ものである。

【０００７】（３）上記（１）において、好ましくは、
さらに、上記制御手段は、目標加速度と実際の加速度の
偏差に基づいて点火時期度を補正する点火時期補正手段
を備えるようにしたものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、図１〜図６を用いて、本発
明の一実施形態による内燃機関のスロットル弁制御装置
の構成及び動作について説明する。最初に、図１を用い
て、本実施形態によるスロットル弁制御装置を備えたエ
ンジンの燃料噴射システムの全体構成について説明す
る。図１は、本発明の一実施形態によるスロットル弁制
御装置を備えたエンジンの燃料噴射システムの全体構成
図である。

【０００９】エンジン本体１に吸入される空気流量は、
エアークリーナ２から取り入れられ、空気通路３を介し
てスロットル弁４を通り、コレクタ５に入る。コレクタ
５に吸入された空気は、エンジン本体１の各シリンダ６
内に接続される各吸気管７に分配され、前記シリンダ６
の燃焼室８内に導かれる。燃焼室８からの燃焼排気ガス
は、排気管９を介して外気に放出される。吸気管７と排
気管９との燃焼室８への接続部には、吸気弁１０と排気
弁１１とがカム機構で開閉動作するように配置されてい
る。また、スロットル弁４には、スロットルセンサ１２
が配置され、更に下流の吸気管７には圧力センサ１３が
配置されている。

【００１０】一方、ガソリンなどの燃料は、燃料タンク
１４から燃料ポンプ１５により吸引加圧され、インジェ
クタ１６が配管されている燃料系に供給される。加圧さ
れた燃料は、燃圧レギュレータ１７により一定の圧力
（例えば３ｋｇ／ｃｍ２ ）に調圧され、それぞれのシ
リンダ６に設けられているインジェクタ１６から吸気管
７の中に噴射される。燃料タンク１４内の燃料から蒸発
した蒸発燃料は、エバポガス通管１８を介してキャニス
タ１９内の吸着剤で吸着される。吸着された燃料は、放
出管２０を通じてコレクタ５の内部にパージされ、吸入
空気と一緒にエンジン本体１に導かれて燃焼される。

【００１１】シリンダ６には、水温センサ２１が装着さ
れている。また、エンジン本体１のクランク軸２２には
クランク角ピックアップホイール２３が取付けられ、回
転情報を得るために電磁ピックアップ式のポジションセ
ンサ２４がホイール２３に対向して配置されている。さ
らに、カム軸２５には、気筒識別のためにクランク軸の
２回転に１パターンの信号を発生するカム角センサ２６
が対向配置されている。また、エンジン本体１が塔載さ
れている車輌２７には、車輌２７の加速度を検出するた
めの加速度センサ２８取付けられ、車室内のアクセルペ
ダル２９には、アクセルペダルセンサ３０が取付けられ
ている。

【００１２】各センサの出力信号は、コントロールユニ
ット１００に入力され、エンジン１の運転状態を示すパ
ラメータであるエンジン水温，クランク角速度，回転速
度，吸気管内圧力や、車輌２７の加速度状態を示す実加
速度や、ユーザの加速度要求を示すアクセルペダル踏込
み量や、スロットル弁４の位置を示すスロットル弁開度
が計測または演算される。

【００１３】コントロールユニット１００は、演算され
たエンジンの運転状態を示すパラメータや車輌２７の加
速度状態を示す実加速度やユーザの加速度要求を示すア
クセルペダル踏込み量やスロットル弁４の位置を示すス
ロットル弁開度に基づき、点火時期や燃料噴射時期・量
等の制御量を演算し、点火プラグ３２，インジェクタ１
７，スロットル弁４等の各種アクチュエータを動作させ
て、エンジン運転制御，スロットル弁制御を行ってい
る。

【００１４】ここで、図２を用いて、従来の方法による
加速性能について説明する。図２は、従来の方法による
加速性能の説明図である。図２の各図において横軸は時
間ｔを示している。

【００１５】図２（Ａ）は、アクセルペダルセンサの出
力（Ｖ）を示している。時刻ｔ０において、アクセルペ
ダルが踏み込まれ、アクセルペダルセンサの出力がステ
ップ状に増加する。

【００１６】図２（Ｂ）は、スロットル弁開度（deg）
を示している。コントロールユニットは、図２（Ａ）の
アクセルペダルセンサの出力，即ち、アクセルペダル踏
込み量に基づいて、スロットル弁開度を算出し、この算
出結果に基づいてスロットル弁を制御する。時刻ｔ０に
おいてアクセルペダルが踏み込まれると、それに応じ
て、時刻ｔ０以降においてスロットル弁が開かれる。

【００１７】図２（Ｃ）は、エンジン回転数（rpm）を
示している。図中、実線は、積載重量が軽く、車両重量
が軽量時のエンジン回転数の変化を示しており、破線
は、積載重量が重く、車両重量が重量時のエンジン回転
数の変化を示している。即ち、アクセルペダルの踏込み
量が同じであっても、車両重量が軽量の場合には、エン
ジン回転数の上昇が、車両重量が重量の場合よりもスム
ーズに上昇する。

【００１８】図２（Ｄ）は、車両加速度（Ｇ）を示して
いる。図中、実線は、積載重量が軽く、車両重量が軽量
時の車両加速度の変化を示しており、破線は、積載重量
が重く、車両重量が重量時の車両加速度の変化を示して
いる。即ち、アクセルペダルの踏込み量が同じであって
も、車両重量が軽量の場合には、車両重量が重量の場合
よりも素早い加速性能のが得られる。換言すると、車両
重量が重量の場合には、車両重量が軽量の場合と同じよ
うなアクセルペダルの踏込みを行うと、加速性能が低下
することになる。

【００１９】次に、図３を用いて、本実施形態による内
燃機関のエンジン制御とスロットル弁制御の制御内容に
ついて説明する。図３は、本発明の一実施形態による内
燃機関のエンジン制御とスロットル制御の制御内容を示
すフローチャートである。

【００２０】ステップｓ１００において、コントロール
ユニット１００は、エンジンの各運転状態，車輌の加速
度状態，アクセル踏込み状態のパラメータを取込む。次
に、ステップｓ１０１において、コントロールユニット
１００は、各パラメータに基づきスロットル弁制御を行
う。スロットル弁制御の制御内容の詳細については、図
４を用いて説明する。

【００２１】次に、ステップｓ１０２において、コント
ロールユニット１００は、燃料噴射制御，点火制御，ア
イドル回転数制御等の通常のエンジン制御を行う。

【００２２】次に、図４を用いて、本実施形態による内
燃機関のスロットル弁制御とエンジン制御を行う制御装
置の構成について説明する。図４は、本発明の一実施形
態による内燃機関のスロットル弁制御とエンジン制御を
行う制御装置の構成を示す制御ブロック図である。

【００２３】コントロールユニット１００は、スロット
ル弁制御装置１１０と、エンジン制御装置１２０とを備
えている。スロットル弁制御装置１１０は、車輌加速度
状態検出手段１１１と、アクセルペダル踏込み状態検出
手段１１２と、目標加速度算出手段１１３と、偏差算出
手段１１４と、スロットル弁開度補正量算出手段１１１
１と、点火時期補正量算出手段１１６とを備えている。

【００２４】車輌加速度状態検出手段１１１は、入力す
る加速度センサ２８の出力信号に基づいて、車輌加速度
状態パラメータを検出する。車輌加速度状態検出手段１
１１は、クランク角センサ２４の出力信号に基づいて、
エンジン回転数を検出し、エンジン回転数の所定時間内
の変化量より、車輌加速度状態パラメータを算出するよ
うにしてもよいものである。また、車輌加速度状態検出
手段１１１は、車速センサ信号に基づいて車輌速度を検
出し、車輌速度の所定時間内の変化量より、車輌加速度
状態パラメータを算出するものでもよいものである。

【００２５】アクセルペダル踏込み状態検出手段１１２
は、アクセルペダルセンサ３０の出力信号を入力し、ア
クセルペダル踏込み状態パラメータを検出する。目標加
速度検出手段１１３は、アクセルペダル踏込み状態検出
手段１１２にて検出されたアクセルペダル踏込み状態パ
ラメータに基づいて、目標加速度パラメータを算出す
る。

【００２６】偏差算出手段１１４は、車輌加速度状態検
出手段１１１によって算出された車輌加速度状態パラメ
ータ検出値と、目標加速度検出手段１１３によって算出
された目標加速度パラメータ算出結果との偏差値を算出
する。スロットル弁開度補正量算出手段１１５は、偏差
算出手段１１４の算出結果に基づいてスロットル弁開度
補正量を算出する。点火時期補正量算出手段１１６は、
偏差算出手段１１４の算出結果に応じて点火時期補正量
を算出する。

【００２７】また、エンジン制御装置１２０は、燃料噴
射制御手段１２１と、点火時期制御手段１２２と、スロ
ットル弁開度制御手段１２３とを備えている。燃料噴射
制御手段１２１は、燃料噴射量及び時期を制御する。点
火時期制御手段１２２は、点火時期補正量算出手段１１
６の算出結果に基づいて、点火時期を制御する。スロッ
トル弁駆動手段１２３は、スロットル弁開度補正量算出
手段１１５の算出結果に基づいてに基づいて、スロット
ル弁開度を制御する。

【００２８】ここで、図５及び図６を用いて、本実施形
態による内燃機関のスロットル制御装置１１０の制御内
容について説明する。図５は、本発明の一実施形態によ
る内燃機関のスロットル制御装置の制御内容を示すフロ
ーチャートであり、図４のステップｓ１０１の詳細内容
を示している。

【００２９】ステップｓ２００において、スロットル制
御装置１１０のアクセルペダル踏込み状態検出手段１１
２は、アクセルペダル踏込み量ΔＡＣＣを、ΔＡＣＣ＝
ＡＣＣｎ−ＡＣＣｎ-1として算出する。ここで、ＡＣＣ
ｎは、アクセルペダルセンサ３０によって検出された現
在のアクセルペダルの踏込み量である。また、ＡＣＣｎ
-1は、前回のアクセルペダルの踏込み量である。

【００３０】ステップｓ２０１において、スロットル制
御装置１１０のアクセルペダル踏込み状態検出手段１１
２は、ΔＡＣＣが判定レベルＣ１より大きいか否かに基
づいて、加速中であるか否かを判断する。加速中の場合
にはステップｓ２０２に進み、加速中でない場合には処
理を終了する。

【００３１】加速中と判断されると、ステップｓ２０２
において、スロットル制御装置１１０の目標加速度算出
手段１１３は、ΔＡＣＣに基づいて目標加速度Ａｍを算
出する。

【００３２】次に、ステップｓ２０３において、スロッ
トル制御装置１１０の車両加速度検出手段１１１は、車
輌加速度Ａｖを算出する。次に、ステップｓ２０４にお
いて、スロットル制御装置１１０の偏差算出手段１１４
は、加速度偏差量ΔＡを、目標加速度Ａｍと車輌加速度
Ａｖとの差であるΔＡ＝Ａｍ−Ａｖとして算出する。

【００３３】次に、ステップｓ２０５において、スロッ
トル制御装置１１０のスロットル弁開度補正量算出手段
１１５は、加速度偏差量ΔＡに基づいて、スロットル開
度補正量Ｃｔｖｏを算出し、スロットル弁開度制御手段
１１３に出力する。図２（Ｄ）において説明したよう
に、従来の制御方法では、車両重量が軽い場合と、車両
重量が重い場合とでは、アクセルペダルの踏込み量が同
じであっても、車両加速度が異なってくる。そこで、例
えば、車両重量が重い場合でも、車両重量が軽い場合と
同じような加速度を得るためには、図２（Ｄ）に実線で
示す車両重量軽量時の車両加速度が、目標加速度とし
て、目標加速度算出手段１１３によって算出される。そ
して、車両加速度状態検出手段１１１によって検出され
た車両加速度が、図２（Ｄ）に破線で示すような車両重
量重量時の車両加速度であった場合には、その差分が偏
差算出手段１１４によって算出されている。そして、ス
ロットル弁開度補正量算出手段１１５は、偏差分を補正
するようなスロットル開度補正量Ｃｔｖｏを算出してい
る。なお、目標加速度は、図２（Ｄ）の実線で示す車両
重量軽量時の車両加速度に限られるものでなく、アクセ
ルペダルの踏込み状態に応じて任意に設定できるもので
ある。また、アクセルペダル踏込み変化量に応じて定ま
る目標加速度を、トランスミッションのギヤ比より異な
るように設定することもできる。また、目標加速度を、
アクセルペダル踏込み変化量とエンジンの運転状態に応
じて定めるようにすることもできる。さらに、車輌加速
度検出手段の検出値と車輌の目標加速度算出結果の算出
値との偏差に応じて定まる補正量を、エンジンの運転状
態により異なることもできる。

【００３４】ここで、図６を用いて、本実施形態による
スロットル弁開度補正及びそのときの車輌加速度変化に
ついて説明する。図６は、本発明の一実施形態による内
燃機関のスロットル弁制御時の状態を示す説明図であ
る。

【００３５】図６（Ａ）は、スロットル開度（deg）を
示している。実線は、本実施形態によるスロットル弁開
度の補正が行われない場合のスロットル開度の変化を示
しており、図２（Ｂ）に示すスロットル弁開度と同じも
のである。それに対して、スロットル弁開度補正量算出
手段により、破線で示すスロットル弁開度の信号が出力
される。ここで、破線と実線の差分が、開度補正量であ
る。

【００３６】図６（Ｂ）は、車両加速度（Ｇ）を示して
いる。破線は、本実施形態によるスロットル弁開度の補
正が行われない場合の車両加速度の変化を示しており、
図２（Ｄ）に破線で示す車両重量重量時の車両加速度と
同じものである。それに対して、スロットル弁開度補正
量算出手段により、破線で示すスロットル弁開度の信号
が出力されることにより、実線で示す目標加速度と等し
い車両加速度を得ることができる。

【００３７】次に、図５のステップｓ２０６において、
スロットル制御装置１１０の点火時期補正量算出手段１
１６は、加速度偏差量ΔＡに基づいて、点火時期補正量
（Ｃａｄｖ）を算出して、点火時期制御手段１１２に出
力する。即ち、加速度を補正する際に、スロットル弁の
開度を補正するだけでなく、点火時期をも補正すること
により、加速性能を改善することができる。

【００３８】そして、ステップｓ２０７において、スロ
ットル制御装置１１０のアクセルペダル踏込み状態検出
手段１１２は、ΔＡＣＣが判定レベルＣ２より小さいか
否かの判定する。また、車両加速度状態検出手段１１１
は、ΔＡが判定レベルＣ３より小さいか否かの判定をす
る。両者の判定において、判定結果が何れかが大きい
か、または何れも大きい場合は、ステップｓ２０２に戻
り、判定結果が何れも小さい場合は、処理を終了する。
なお、以上の説明では、スロットル弁制御装置１１０と
燃料噴射制御装置１２０とを別体で示したが、両者が一
体でもよいものである。

【００３９】以上説明したように、本実施形態によれ
ば、車両の加速時に、目標加速度野との偏差に基づい
て、スロットル弁の開度を補正することにより、車輌の
積載重量が変化してもユーザが踏むアクセルペダル踏込
み量に応じて一定の車輌加速度が得ることができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、車両重量に拘わらず、
ユーザのアクセルペダル踏込み量に応じた加速が可能
で、運転性能を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態によるスロットル弁制御装
置を備えたエンジンの燃料噴射システムの全体構成図で
ある。

【図２】従来の方法による加速性能の説明図である。

【図３】本発明の一実施形態による内燃機関のエンジン
制御とスロットル制御の制御内容を示すフローチャート
である。

【図４】本発明の一実施形態による内燃機関のスロット
ル弁制御とエンジン制御を行う制御装置の構成を示す制
御ブロック図である。

【図５】本発明の一実施形態による内燃機関のスロット
ル制御装置の制御内容を示すフローチャートである。

【図６】本発明の一実施形態による内燃機関のスロット
ル弁制御時の状態を示す説明図である。

【符号の説明】

１…エンジン本体 ４…スロットル弁 １２…スロットルセンサ ２７…車輌 ２８…加速度センサ ２９…アクセルペダル ３０…アクセルペダルセンサ １００…コントロールユニット １１０…スロットル弁制御装置 １１１…車輌加速度状態検出手段 １１２…アクセルペダル踏込み状態検出手段 １１３…目標加速度算出手段 １１４…偏差算出手段 １１５…スロットル弁開度補正量算出手段 １１６…点火時期補正量算出手段 １２０…エンジン制御装置 １２３…スロットル弁開度制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１ Ｆ０２Ｄ 43/00 ３０１Ｋ ３０１Ｂ Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｆ Ｆターム(参考） 3G022 BA01 CA04 CA05 EA06 FA04 GA08 GA19 3G065 CA21 DA04 DA15 EA04 EA10 FA12 GA00 GA02 GA09 GA10 GA41 GA46 HA21 HA22 JA00 JA04 JA09 JA11 KA02 KA36 3G084 BA05 BA17 CA04 CA06 DA05 DA15 EB07 EB12 FA00 FA10 3G301 JA03 KA11 LA00 LA01 NC02 ND02 PF02Z PF04Z

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スロットル弁の開度を制御する内燃機関の
   スロットル弁制御装置において、 目標加速度と実際の加速度の偏差に基づいてスロットル
   弁の開度を補正する制御手段を備えることを特徴とする
   内燃機関のスロットル弁制御装置
2. 【請求項２】請求項１記載の内燃機関のスロットル弁制
   御装置において、 上記制御手段は、 アクセルペダル踏込み状態を検出するアクセルペダル踏
   込み状態検出手段と、 このアクセルペダル踏込み状態検出手段によって検出さ
   れたアクセルペダル踏込み状態の変化量に応じて車輌の
   目標加速度を算出する目標加速度算出手段と、 車輌の加速状態を検出する車輌加速度検出手段と、 この車輌加速度検出手段の検出値と上記目標加速度算出
   手段によって算出された車輌の目標加速度算出結果の算
   出値との偏差に応じてスロットル弁開度の補正量を算出
   し、スロットル開度を補正するスロットル弁開度補正手
   段とから構成されることを特徴とする内燃機関のスロッ
   トル弁制御装置。
3. 【請求項３】請求項１記載の内燃機関のスロットル弁制
   御装置において、さらに、 上記制御手段は、目標加速度と実際の加速度の偏差に基
   づいて点火時期度を補正する点火時期補正手段を備える
   ことを特徴とする内燃機関のスロットル弁制御装置。