JP2003214224A - 電子制御スロットル式エンジンの制御装置 - Google Patents

電子制御スロットル式エンジンの制御装置

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JP2003214224A JP2002013298A JP2002013298A JP2003214224A JP 2003214224 A JP2003214224 A JP 2003214224A JP 2002013298 A JP2002013298 A JP 2002013298A JP 2002013298 A JP2002013298 A JP 2002013298A JP 2003214224 A JP2003214224 A JP 2003214224A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 スロットルセンサの温度特性に起因して発生
するスロットル弁の機械的開度と開度指示値との間のず
れを解消し、制御性の悪化を防止する。 【解決手段】 アイドル時の吸入空気量ＧＡとＩＳＣ流
量ＩＳＣＧＡとの差を空気量ずれ量ＤＧＡ２として算出
し（Ｓ２０３）、空気量ずれ量学習値ＤＧＡと空気量ず
れ量ＤＧＡ２との差が設定範囲内にあるか否かを判定し
（Ｓ２０４，Ｓ２０５）、その判定結果に応じて開度補
正値ＱＡＤＪを増加・減少・保持する（Ｓ２０６、Ｓ２
０７、Ｓ２０８）。そして、目標スロットル開度にＩＳ
Ｃ開度と開度補正値ＱＡＤＪとを加算して最終的な目標
スロットル開度とする。これにより、スロットルセンサ
の温度特性に起因するスロットル弁の機械的開度と開度
指示値との間のずれを解消し、温度条件が変化した場合
においても、目標回転数への収束性を向上し、また回転
安定性を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、スロットルセンサ
の温度特性に起因するスロットル弁の機械的開度と開度
指示値との間のずれを解消する電子制御スロットル式エ
ンジンの制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】アクセルペダルとスロットル弁とがケー
ブル等で機械的に連結された従来のエンジン制御系にお
いては、アクセルペダルの踏み込み量に応じて定まるス
ロットル開度での吸入空気量或いは吸気管圧力を測定
し、この吸入空気量或いは吸気管圧力に基づいて燃料噴
射量や点火時期を設定することにより、燃料噴射制御や
点火時期制御等のエンジン制御を行なうようになってい
る。
【０００３】これに対し、最近では、車両の運転操作を
電気的に検出して走行制御を行なう、いわゆるドライブ
バイワイヤの制御システムが開発されている。このドラ
イブバイワイヤによるエンジン制御システムでは、例え
ば特開平１１−３６９５４号公報等に開示されているよ
うに、モータ等により開閉駆動される電子制御式スロッ
トル弁を採用しており、スロットル弁の開度が目標開度
となるようフィードバック制御する。このとき、スロッ
トル弁の開度は、スロットル弁を基準位置に位置させた
ときのスロットルセンサの出力値を学習し、その学習値
に基づいて検出される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般
に、センサ出力は温度に依存して変化するため、スロッ
トル弁の基準位置を学習しても、温度が変化すると、ス
ロットルセンサの出力に基づくスロットル開度と実際の
機械的開度とが一致しなくなる。
【０００５】特に、全閉点付近でスロットル弁を制御す
るアイドル運転時には、図５に示すように、スロットル
センサの温度特性に起因して、目標開度と機械的な実開
度との間に生じた開度ずれにより、同一の開度指示値で
アイドル運転に必要な同一の空気量を与えようとして
も、実際の空気量が過大となって目標回転数への収束性
が悪化したり、逆に空気量が不足して目標回転数に達せ
ず、回転落ちが発生してエンジン回転が不安定になると
いった問題が発生する。
【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、スロットルセンサの温度特性に起因して発生するス
ロットル弁の機械的開度と開度指示値との間のずれを解
消し、制御性の悪化を防止することのできる電子制御ス
ロットル式エンジンの制御装置を提供することを目的と
している。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、スロットル弁の開度を検出
するスロットルセンサからの信号に基づいて、上記スロ
ットル弁の開度が開度指示値に一致するようアクチュエ
ータを介して上記スロットル弁を開閉制御する電子制御
スロットル式エンジンの制御装置であって、アイドル運
転状態で上記スロットル弁を通過する実空気量と上記ス
ロットル弁の開度指示値を与える空気量との間のずれ量
を学習する手段と、上記ずれ量の学習値と現在のずれ量
との差に基づいて、上記スロットル弁の開度指示値を補
正する開度補正値を算出する手段とを備えたことを特徴
とする。
【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記ずれ量の学習値と現在のずれ量との差
が設定範囲内になるよう、上記開度補正値を漸次的に増
減することを特徴とする。
【０００９】すなわち、請求項１記載の発明は、アイド
ル運転状態でスロットル弁を通過する実空気量とスロッ
トル弁の開度指示値を与える空気量との間のずれ量を学
習し、このずれ量の学習値と現在のずれ量との差に基づ
いて、スロットル弁の開度指示値を補正することで、ス
ロットルセンサの温度特性に起因するスロットル弁の機
械的開度と開度指示値との間をずれを解消し、制御性の
悪化を防止する。
【００１０】その際、開度補正値は、請求項２記載の発
明のように、ずれ量の学習値と現在のずれ量との差が設
定範囲内になるように漸次的に増減することが望まし
い。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図４は本発明の実施の一形
態に係わり、図１は電子制御スロットルシステムの概略
構成図、図２はＩＳＣ学習ルーチンのフローチャート、
図３はスロットル開度制御ルーチンのフローチャート、
図４はスロットル開度の補正を示すタイムチャートであ
る。
【００１２】図１において、符号１はエンジンであり、
このエンジン１の吸気ポートにインジェクタ３が介装さ
れ、吸気ポートの上流側に、この吸気ポートに連通する
吸気通路２を形成するスロットルボディ４が配設されて
いる。スロットルボディ４には、スロットル弁５が介装
され、このスロットル弁５が電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）１００によって駆動制御されるアクチュエータとし
てのモータ（本形態においては、直流モータ）６にギヤ
７を介して連設されている。また、スロットルボディ４
の上流側には、吸入空気量センサ８が介装されている。
【００１３】スロットル弁５は、モータ６が非通電のと
き、オープナストッパ９に当接するようにリターンスプ
リング１０ａによって付勢されており、オープナストッ
パ９でのスロットル開度が万一の場合の退避走行を可能
とするリンプホーム開度を与える。また、スロットル弁
５がオープナスプリング１０ｂの付勢力に抗してモータ
６により閉側に制御されたときの全閉位置は、全閉スト
ッパ１１によって規制される。尚、図においては、スロ
ットル弁５の位置を、上下方向の動きで模式的に示して
いる。
【００１４】ＥＣＵ１００は、メイン及びサブの２つの
マイクロコンピュータ１０１，１０２（以下、メインマ
イコン１０１、サブマイコン１０２と記載する）を備え
ている。メインマイコン１０１とサブマイコン１０２と
は、互いの通信インターフェイスを介して双方向通信可
能であり、主としてメインマイコン１０１で燃料噴射制
御や点火時期制御等のエンジン制御を分担し、サブマイ
コン１０２でモータ６の駆動制御（スロットル制御）を
分担する。
【００１５】このため、メインマイコン１０１には、ア
クセルペダル１２の踏込み量を検出する２系統のアクセ
ルセンサ１３，１３、及びスロットル弁５の開度を検出
する２系統のスロットルセンサ１４，１４からの信号が
入力されると共に、吸入空気量センサ８、クランク角セ
ンサ１５、冷却水温センサ１６、その他、エンジン運転
状態を検出するための図示しないセンサ類からの信号が
入力され、インジェクタ３からの燃料噴射量や点火時期
等のエンジン制御量を演算する。
【００１６】一方、サブマイコン１０２には、２系統の
アクセルセンサ１３，１３、及び２系統のスロットルセ
ンサ１４，１４からの信号が入力されると共に、メイン
マイコン１０１からのデータが入力され、目標スロット
ル開度と実スロットル開度との偏差に基づいて、モータ
駆動回路１０３によりモータ６をＰＷＭ制御するための
デューティ比を演算する。
【００１７】２系統のアクセルセンサ１３，１３、及び
２系統のスロットルセンサ１４，１４からの信号は、一
方の系統が通常の制御に使用され、他方の系統が自己診
断に使用される。すなわち、アクセルペダル１２の踏込
み量を２重系のアクセルセンサ１３，１３で検出してＥ
ＣＵ１００内部に読込み、ＥＣＵ１００内部のメインマ
イコン１０１とサブマイコン１０２とによる２重系で処
理した上で、モータ６を駆動して最適なスロットル開度
に制御すると共に、スロットル弁５の動きを２重系のス
ロットルセンサ１４，１４で検出してＥＣＵ１００内部
に読込み、正常に動作しているか否かを監視する。
【００１８】ＥＣＵ１００内部のメインマイコン１０１
とサブマイコン１０２とによる２重系の出力は、一致回
路１０４を介してモータリレー１０５に出力される。そ
して、正常時には、この一致回路１０４の出力によって
モータリレー１０５が駆動され、バッテリ１０６から電
源がモータリレー１０５からモータ駆動回路１０３を介
してモータ６に供給される。
【００１９】ここで、本形態におけるスロットル制御
は、アクセルセンサ１３からの信号によるアクセル開度
と、クランク角センサ１５からの信号によるエンジン回
転数とからエンジンの要求トルクをマップ参照等により
算出し、この要求トルクを図示しないトラクション制御
ユニット等からの要求に応じて補正して上限規制した
後、要求トルクを発生させるための目標スロットル開度
を、要求トルクとエンジン回転数とからマップ参照等に
より算出する。
【００２０】また、エンジン回転数や冷却水温等からア
イドル運転に必要な空気量（ＩＳＣ流量）を算出し、こ
のＩＳＣ流量をマップ参照等によりスロットル開度（Ｉ
ＳＣ開度）に換算する。ＩＳＣ流量は、周知のように、
冷却水温に基づく基本ＩＳＣ流量を、目標アイドル回転
数と実エンジン回転数との偏差に基づくフィードバック
補正値、エアコン等の補機類の負荷や電気的負荷を補償
するための負荷補正値、学習値等により補正することで
算出される。
【００２１】そして、アクセル開度に基づく目標スロッ
トル開度にＩＳＣ開度分を加算して最終的な目標スロッ
トル開度を求め、この目標スロットル開度とスロットル
センサ１４からの信号による実スロットル開度との偏差
に基づいて、モータ駆動回路１０３のＰＷＭ制御におけ
るデューティ比を演算し、モータ６を駆動してスロット
ル開度のフィードバック制御を行う。
【００２２】このようなスロットル制御において、ＥＣ
Ｕ１００では、スロットルセンサ１４の温度特性に起因
するスロットル弁５の実際の機械的開度とＥＣＵ１００
から出力されるスロットル弁５の開度指示値との不一致
を解消するため、ＩＳＣ学習時に、吸入空気量センサ８
で計測したエンジンの吸入空気量、すなわちスロットル
弁５を通過する実空気量と、エンジン運転状態から演算
されるＩＳＣ空気量、すなわちスロットル弁５の開度指
示値を与える空気量との間のずれ量を学習する。そし
て、このずれ量の学習値を用いて運転状態が変化して温
度条件が変化した場合の開度指示値とエンジンの吸入空
気量との相関を一定に保つことで、空気量が過大となっ
て目標回転数への収束性が悪化したり、逆に空気量が不
足して目標回転数に達せず、回転落ちが発生してエンジ
ン回転が不安定になることを防止する。
【００２３】以下、ＥＣＵ１００におけるスロットル制
御に係わる処理について、図２及び図３のフローチャー
トを用いて説明する。
【００２４】図２は、所定時間毎に実行されるＩＳＣ学
習ルーチンを示し、先ず、ステップＳ１０１，Ｓ１０２
でアイドル運転時の学習条件が成立するか否かを判定す
る。すなわち、ステップＳ１０１で、冷却水温センサ１
６からの信号に基づく冷却水温ＴＷが設定水温ＴＷＳＥ
Ｔ以上か否かを調べ、更に、ステップＳ１０２で、クラ
ンク角センサ１５からの信号に基づく実エンジン回転数
ＮＥと目標アイドル回転数ＮＳＥＴとの偏差の絶対値
ＮＥ−ＮＳＥＴ が設定値ΔＮＳＥＴ以下か否かを調べ
ることにより、学習条件の成否を判定する。例えば、設
定水温ＴＷＳＥＴは、エンジン完全暖機状態を示す冷却
水温値であり、設定値ΔＮＳＥＴは、目標アイドル回転
数ＮＳＥＴへの収束制御範囲を定める値である。
【００２５】そして、ステップＳ１０１においてＴＷ＜
ＴＷＳＥＴであり、エンジン温度が設定温度に達してい
ない場合、或いはステップＳ１０２において ＮＥ−Ｎ
ＳＥＴ ＞ΔＮＳＥＴであり、エンジン回転数が目標ア
イドル回転数への制御範囲内に収束していない場合に
は、学習条件不成立と判定してルーチンを抜ける。一
方、ステップＳ１０１においてＴＷ≧ＴＷＳＥＴ、且ス
テップＳ１０２において│ＮＥ−ＮＳＥＴ ≦ΔＮＳＥ
Ｔの場合には、学習条件成立と判定してステップＳ１０
３へ進む。
【００２６】ステップＳ１０３では、目標アイドル回転
数と実エンジン回転数との偏差に基づくＩＳＣフィード
バック補正値ＩＦＢが制御目標範囲内の上限を定める第
１の判定値ＩＳＥＴ１を越えているか否かを調べる。そ
して、ＩＦＢ＞ＩＳＥＴ１の場合には、ステップＳ１０
３からステップＳ１０４へ進んで、前回のＩＳＣ学習値
ＩＬＲＮn-1に設定値ΔＩを加算して今回の学習値ＩＬ
ＲＮnに更新し（ＩＬＲＮn←ＩＬＲＮn-1＋ΔＩ）、ス
テップＳ１０７へ進む。
【００２７】一方、ステップＳ１０３において、ＩＦＢ
≦ＩＳＥＴ１の場合には、ステップＳ１０３からステッ
プＳ１０５へ進み、ＩＳＣフィードバック補正値ＩＦＢ
が制御安定範囲内の下限を定める第２の判定値ＩＳＥＴ
２より小さいか否かを調べる。そして、ＩＦＢ≧ＩＳＥ
Ｔ２であり、ＩＳＣフィードバック補正値ＩＦＢが制御
目標範囲内に収束している場合には、現在の学習値を保
持してステップ１０７へジャンプし、ＩＦＢ＜ＩＳＥＴ
２の場合、ステップＳ１０６で、前回のＩＳＣ学習値Ｉ
ＬＲＮn-1から設定値ΔＩを減算して今回の学習値ＩＬ
Ｒnに更新し（ＩＬＲＮn←ＩＬＲＮn-1−ΔＩ）、ステ
ップＳ１０７へ進む。
【００２８】ステップＳ１０７では、吸入空気量センサ
８で計測したエンジンの吸入空気量ＧＡ（スロットル弁
５を通過する実空気量）から、冷却水温に基づく基本Ｉ
ＳＣ流量を各種補正項で補正して得られるＩＳＣ流量Ｉ
ＳＣＧＡを減算し、その差分を空気量ずれ量学習値ＤＧ
Ａとしてメモリにストアしてルーチンを抜ける。空気量
ずれ量学習値ＤＧＡは、スロットル弁の機械的な実開度
と制御上の開度指示値と関係を温度変化に対して一定に
保つための学習値であり、後述する図３のスロットル制
御ルーチンにおいて参照される。
【００２９】以上の処理によって算出された空気量ずれ
量学習値ＤＧＡは、図３のスロットル制御ルーチンにお
いて参照され、スロットルセンサ１４の温度特性に起因
して生じるスロットル弁５の機械的開度と開度指示値と
の間のずれを補正するための開度補正値ＱＡＤＪが求め
られる。次に、スロットル制御ルーチンについて説明す
る。
【００３０】このスロットル制御ルーチンでは、先ず、
ステップＳ２０１で、アクセル開度とエンジン回転数と
に基づいて目標スロットル開度を算出し、ステップＳ２
０２で、冷却水温に基づく基本ＩＳＣ流量を各種補正項
で補正してＩＳＣ流量ＩＳＣＧＡを求め、スロットル開
度（ＩＳＣ開度）に換算する。次いで、ステップＳ２０
３へ進み、吸入空気量センサ８で計測したアイドル運転
時の実吸入空気量ＧＡとＩＳＣ流量ＩＳＣＧＡとの差
を、空気量ずれ量ＤＧＡ２として算出する（ＤＧＡ２←
ＧＡ−ＩＳＣＧＡ）。
【００３１】次に、ステップＳ２０４，Ｓ２０５で、先
に学習した空気量ずれ量学習値ＤＧＡと現在の空気量ず
れ量ＤＧＡ２との流量差（ＤＧＡ−ＤＧＡ２）が制御目
標となる設定範囲内にあるか否かを調べる。すなわち、
ステップＳ２０４で、流量差（ＤＧＡ−ＤＧＡ２）が設
定範囲の上限を定める第１の判定値ＱＨより大きいか否
かを調べ、ＤＧＡ−ＤＧＡ２≦ＱＨの場合、更に、ステ
ップＳ２０５で、流量差（ＤＧＡ−ＤＧＡ２）が設定範
囲の下限を定める第２の判定値ＱＬより小さいか否かを
調べる。
【００３２】そして、ＤＧＡ−ＤＧＡ２＞ＱＨの場合に
は、スロットル開度指示値を漸次的に開方向に補正すべ
く、ステップＳ２０４からステップＳ２０６へ進んで、
開度補正値ＱＡＤＪの前回の値ＱＡＤＪn-1に設定値Δ
Ｑを加算して今回の値ＱＡＤＪnに更新し（ＱＡＤＪn←
ＱＡＤＪn-1＋ΔＱ）、ＤＧＡ−ＤＧＡ２＜ＱＬの場
合、スロットル開度指示値を漸次的に閉方向に補正すべ
く、ステップＳ２０４からステップＳ２０７へ進んで、
開度補正値ＱＡＤＪの前回の値ＱＡＤＪn-1から設定値
ΔＱを減算して今回の値ＱＡＤＪnに更新する（ＱＡＤ
Ｊn←ＱＡＤＪn-1−ΔＱ）。また、ステップＳ２０５で
ＤＧＡ−ＤＧＡ２≧ＱＬの場合（すなわち、ＱＬ≦ＤＧ
Ａ−ＤＧＡ２≦ＱＨの場合）には、ステップＳ２０８
で、開度補正値ＡＤＪの前回の値ＱＡＤＪn-1を今回の
値ＱＡＤＪnとして保持する（ＱＡＤＪn←ＱＡＤＪn-
1）。
【００３３】そして、以上の各ステップで開度補正値Ｑ
ＡＤＪを更新・保持した後、ステップＳ２０９へ進み、
目標スロットル開度にＩＳＣ開度と開度補正値ＱＡＤＪ
とを加算して最終的な目標スロットル開度を求め、ルー
チンを抜ける。すなわち、図４に示すように、ＩＳＣ学
習条件が成立する安定状態で予め学習しておいたエンジ
ンの吸入空気量ＧＡとＩＳＣ空気量ＩＳＣＧＡとの差Δ
ＧＡ（空気量ずれ量学習値ＤＧＡ）を用い、運転状態が
変化したときのエンジンの吸入空気量ＧＡとＩＳＣ空気
量ＩＳＣＧＡとの差が学習値ＤＧＡと設定範囲内で一致
するよう補正を行う。
【００３４】これにより、スロットルセンサ１４の温度
特性に起因するスロットル弁５の機械的開度と開度指示
値との間のずれを解消し、温度条件が変化した場合にお
いても、同一の開度指示値に対して同一の空気量を得る
ことができ、目標回転数への収束性を向上し、また回転
安定性を確保することができる。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ロットルセンサの温度特性に起因して発生するスロット
ル弁の機械的開度と開度指示値との間のずれを解消し、
制御性の悪化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子制御スロットルシステムの概略構成図
【図２】ＩＳＣ学習ルーチンのフローチャート
【図３】スロットル開度制御ルーチンのフローチャート
【図４】スロットル開度の補正を示すタイムチャート
【図５】スロットルセンサの温度特性に起因する開度ず
れを示す説明図
【符号の説明】
１ エンジン ５ スロットル弁 ６ モータ（アクチュエータ） １４ スロットルセンサ １００ 電子制御ユニット ＤＧＡ 空気量ずれ量学習値 ＤＧＡ２ 空気量ずれ量 ＧＡ 吸入空気量 ＩＳＣＧＡ ＩＳＣ空気量 ＱＡＤＪ 開度補正値
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G065 CA00 DA05 EA03 FA11 FA13 GA05 GA09 GA43 GA46 KA24 KA33 KA36 3G084 BA05 CA03 DA04 EB08 EB12 EB17 EC03 FA10 FA20 3G301 HA01 JA03 KA07 LA03 LC04 NA08 NC01 NC02 ND01 ND25 PA01Z PA11A PA11Z PE08Z

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 スロットル弁の開度を検出するスロット
    ルセンサからの信号に基づいて、上記スロットル弁の開
    度が開度指示値に一致するようアクチュエータを介して
    上記スロットル弁を開閉制御する電子制御スロットル式
    エンジンの制御装置であって、 アイドル運転状態で上記スロットル弁を通過する実空気
    量と上記スロットル弁の開度指示値を与える空気量との
    間のずれ量を学習する手段と、 上記ずれ量の学習値と現在のずれ量との差に基づいて、
    上記スロットル弁の開度指示値を補正する開度補正値を
    算出する手段とを備えたことを特徴とする電子制御スロ
    ットル式エンジンの制御装置。
  2. 【請求項２】 上記ずれ量の学習値と現在のずれ量との
    差が設定範囲内になるよう、上記開度補正値を漸次的に
    増減することを特徴とする請求項１記載の電子制御スロ
    ットル式エンジンの制御装置。
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