JP2004156546A

JP2004156546A - スロットルバルブ制御装置

Info

Publication number: JP2004156546A
Application number: JP2002323381A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Itatsu; 龍司板津
Original assignee: Aisan Industry Co Ltd
Current assignee: Aisan Industry Co Ltd
Priority date: 2002-11-07
Filing date: 2002-11-07
Publication date: 2004-06-03
Also published as: ITMI20032139A1

Abstract

【課題】エンジン出力調整との関係で操作性・操作感を向上させること。
【解決手段】エンジン１の吸気通路２には、モータ４で駆動されるスロットルバルブ３が設けられる。アクセルグリップ１０の操作量は、センサ１１により検出される。エンジン回転速度は、センサ８により検出される。コントローラ１２のＣＰＵ１３は、スロットルバルブ３の開度が、検出操作量に対応した目標開度となるようモータ４を制御する。コントローラ１２のメモリ１４には、異なるエンジン回転速度についてエンジン出力が最大となるスロットル開度を上記操作量の最大値に対応させて設定すると共に操作量に対するスロットル開度の比例関係を定めたマップデータが記憶される。ＣＰＵ１３は、マップデータを参照し、検出操作量とエンジン回転速度に対応したスロットル開度を目標開度として設定する。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの吸気通路に設けられるスロットルバルブをアクチュエータにより開閉駆動させるように構成したスロットルバルブ制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、二輪自動車や四輪自動車のエンジン等に使用されるスロットルバルブ制御装置がある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
特許文献１に記載された装置では、スロットルバルブを回動自在に支持するスロットルシャフトと、スロットルシャフトに固定された係合レバーと、係合レバーをスロットルバルブの開方向へ付勢する第１付勢手段と、スロットルシャフトと同軸上に回動するアクセルレバーと、アクセルレバーを上記係合レバーに当接させてスロットルバルブを閉方向に付勢する第２付勢手段と、スロットルシャフトを駆動するアクチュエータと、アクチュエータを制御するコントローラとを備える。そして、アクセルレバーにより指示されるアクセルレバー開度が、エンジン回転速度に応じて定められる設定開度以内であるときは、コントローラがアクチュエータを制御することにより、第１付勢手段とアクチュエータによりスロットルバルブ開度をアクセルレバー開度に追従させるようになっている。一方、アクセルレバー開度が上記設定開度を越えたときには、コントローラがアクチュエータを制御することにより、スロットルバルブ開度を設定開度に保持するようになっている。ここで、スロットルバルブ開度の設定開度とは、異なるエンジン回転速度のそれぞれについて、エンジン出力が最大となる開度である。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００２−８１３２８号公報（第２−５頁，図１，図２，図５）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、前記の特許文献１に記載された装置では、アクセルレバー開度が設定開度を越えたときには、エンジン出力が最大となる設定開度までスロットルバルブ開度を速やかに追従させ、スロットルバルブ開度をその設定開度に保持するようになっていた。このため、エンジンに加速を要求するために、運転者が意識的にアクセルレバー開度を全開に操作したときには、要求通りの最大出力がエンジンで得られた。一方、運転者が無意識に操作して、アクセルレバー開度が設定開度になってしまった場合には、アクセルレバー開度が全開でないにも拘わらず、運転者の意に反してエンジン出力が過剰となることもあり、ドライバビリティの悪いものとなった。つまり、スロットルバルブによるエンジン出力の調整が、かならず運転者が想定したアクセルレバー開度に応じたものになるとは限らなかった。このため、スロットルバルブ制御装置としては、エンジン出力調整との関係で運転者にとって操作性・操作感の悪いものとなっていた。
【０００６】
この発明は上記事情に鑑みてなされたものであって、その目的は、エンジン出力調整との関係で操作性・操作感を向上させることを可能にしたスロットルバルブ制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの吸気通路を開閉するためのスロットルバルブと、そのスロットルバルブを駆動するためのアクチュエータと、運転者により操作される操作手段と、操作手段の操作量を検出するための操作量検出手段と、スロットルバルブの開度が検出される操作量に対応した目標開度となるようにアクチュエータを制御するためのアクチュエータ制御手段とを備えたスロットルバルブ制御装置において、エンジンの回転速度を検出するための回転速度検出手段と、エンジンの異なる回転速度のそれぞれについて、エンジンの出力が最大となるスロットルバルブの開度を操作手段の操作量の最大値に対応させて設定すると共に操作量に対する開度の関係を予め定めてなる関数データを記憶した関数データ記憶手段と、記憶された関数データを参照し、検出される操作量及び検出される回転速度に対応したスロットルバルブの開度を目標開度として設定するための目標開度設定手段とを備えたことを趣旨とする。
【０００８】
上記発明の構成によれば、エンジンの運転時に、エンジンの回転速度が回転速度検出手段により検出されると共に、運転者による操作手段の操作量が操作量検出手段により検出される。このとき、目標開度設定手段により、関数データ記憶手段に記憶された関数データが参照されて、上記の検出される操作量及び検出される回転速度に対応したスロットルバルブの開度が目標開度として設定される。そして、その設定された目標開度となるようにアクチュエータ制御手段によりアクチュエータが制御される。ここで、上記関数データは、エンジンの異なる回転速度のそれぞれについて、エンジンの出力が最大となるスロットルバルブの開度が操作手段の操作量の最大値に対応させて設定されると共に操作量に対する開度の関係が予め定められている。従って、エンジンの加速を要求して、操作量が最大値となるように運転者が操作手段を操作すると、エンジンの出力が最大となるように調整され、最大値以外の操作量では、エンジンの出力が最大より小さく調整される。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、関数データは、操作量の最小値から最大値までの間で開度が操作量に比例して設定されることを趣旨とする。
【００１０】
上記発明の構成によれば、請求項１に記載の発明の作用に加え、運転者による操作手段の操作量が、最小値から最大値までの間の値となるときには、その操作量に比例した開度がスロットルバルブの目標開度として設定されることになる。従って、エンジンの出力が、操作手段の操作量に比例した出力に調整される。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、エンジンの吸気通路を開閉するスロットルバルブを、運転者による操作手段の操作量に対応させて制御するスロットルバルブ制御方法であって、エンジンの異なる回転速度のそれぞれについて、エンジンの出力が最大となるスロットルバルブの開度を操作手段の操作量の最大値に対応させて設定すると共に操作量に対する開度の関係を関数データとして予め定めておき、エンジンの運転時に、関数データを参照して操作手段の操作量及びエンジンの回転速度に対応した開度を目標開度として設定し、その設定された目標開度となるようにスロットルバルブを制御することを趣旨とする。
【００１２】
上記発明の構成によれば、エンジンの加速を要求して、操作量が最大値となるように運転者が操作手段を操作すると、エンジンの出力が最大となるように調整され、最大値以外の操作量では、エンジンの出力が最大より小さく調整される。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項３に記載の発明において、関数データは、操作量の最小値から最大値までの間で開度が操作量に比例して設定されることを趣旨とする。
【００１４】
上記発明の構成によれば、請求項３に記載の発明の作用に加え、エンジンの出力が、操作手段の操作量に比例した出力に調整される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のスロットルバルブ制御装置及びスロットルバルブ制御方法を具体化した一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
図１に、本実施の形態のスロットルバルブ制御装置を含むエンジンシステムの概略構成図を示す。この実施の形態では、単気筒又は２気筒の二輪車用エンジン１についてスロットルバルブ制御装置が具体化される。エンジン１の吸気通路２には、同通路２を開閉するためのスロットルバルブ３が設けられる。スロットルバルブ３は、アクチュエータとしてのモータ４により開閉駆動される。このスロットルバルブ３の開度（スロットル開度）ＳＴは、スロットルセンサ５により検出される。スロットルバルブ３の下流側には、吸気通路２に燃料を噴射供給するためのインジェクタ６が設けられる。エンジン１には、クランクシャフト７の回転速度をエンジン回転速度ＮＥとして検出するための回転速度検出手段としての回転速度センサ８が設けられる。二輪車のハンドル９には、運転者により操作される操作手段としてのアクセルグリップ１０が設けられる。ハンドル９には、アクセルグリップ１０の操作量としてのアクセル開度ＡＰを検出するための操作量検出手段としてのアクセルセンサ１１が設けられる。モータ４、インジェクタ６及び各種センサ５，８，１１は、コントローラ１２に接続される。
【００１７】
コントローラ１２は、スロットルバルブ３の開度がアクセルセンサ１１により検出されるアクセル開度ＡＰに対応した目標開度ＴＳＴとなるようにモータ４を制御するものであり、本発明のアクチュエータ制御手段に相当する。コントローラ１２は、各種センサ５，８，１１の検出信号等に基づき、モータ４及びインジェクタ６をそれぞれ制御する。コントローラ１２は、上記制御を実行するための中央処理装置（ＣＰＵ）１３の他、所定の制御プログラム及びマップデータ等を予め記憶したメモリ１４を備える。
【００１８】
図２に、このスロットルバルブ制御装置をブロック図に示す。コントローラ１２には、モータ４及び各種センサ５，８，１１が接続される。図２に示すように、図示しないスロットルシャフトに接続されるスロットルバルブ３は、全開ストッパ１５と全閉ストッパ１６との間で開閉駆動される。全開ストッパ１５は、スロットルバルブ３が全開（ＳＴ＝１００％）となる位置で、同バルブ３の動きを止めるものである。全閉ストッパ１６は、スロットルバルブ３が全閉（ＳＴ＝０％）となる位置で、同バルブ３の動きを止めるものである。スロットルバルブ３には、同バルブ３を、閉方向へ付勢するためのリターンスプリング１７が設けられる。
【００１９】
図３に、本発明の関数データとしてのマップデータをグラフに示す。このマップデータは、コントローラ１２のメモリ１４に予め記憶されたものであり、アクセル開度ＡＰに対応するスロットル開度ＳＴの直線的な関係が、異なるエンジン回転速度ＮＥ１，ＮＥ２，ＮＥ３，ＮＥ４のそれぞれに対応して予め設定されたものである。各エンジン回転速度ＮＥ１〜ＮＥ４は、「ＮＥ１」が低回転領域（例えば、「１５００ｒｐｍ」）に相当し、「ＮＥ４」が高回転領域（例えば、「１００００ｒｐｍ」）に相当する。即ち、図３において、「ＮＥ１」から「ＮＥ４」へ向かうに連れてエンジン回転速度ＮＥが順に高くなる。ここで、４つの異なるエンジン回転速度ＮＥ１〜ＮＥ４は、便宜的に例示されたものであり、実際には、エンジン回転速度ＮＥの実用範囲において、更に細かい範囲分けがなされている。
【００２０】
ここで、図３に複数の丸印で示すように、各エンジン回転速度ＮＥ１〜ＮＥ４について、アクセル開度ＡＰが全開（１００％）となるときのスロットル開度ＳＴ（図３において各丸印に対応する値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）は、図４に示すように、各エンジン回転速度ＮＥ１〜ＮＥ４のそれぞれについて、エンジン１の出力（以下「エンジン出力」と言う。）が最大となるスロットル開度ＳＴの値Ｐ１〜Ｐ４に対応するものである。
【００２１】
即ち、この実施の形態では、異なるエンジン回転速度ＮＥ１〜ＮＥ４のそれぞれについて、エンジン出力が最大となるスロットル開度ＳＴをアクセルグリップ１０によるアクセル開度ＡＰの最大値（１００％）に対応させて設定すると共にアクセル開度ＡＰに対するスロットル開度ＳＴの関係を予め定めてなるマップデータが、メモリ１４に予め記憶される。この実施の形態で、このメモリ１４が、本発明の関数データ記憶手段に相当する。
【００２２】
又、この実施の形態で、図３に示すように、マップデータは、アクセル開度ＡＰの最小値（０％）から最大値（１００％）までの間で、スロットル開度ＳＴがアクセル開度ＡＰに比例するように直線的に設定される。
【００２３】
この実施の形態で、コントローラ１２のＣＰＵ１３は、メモリ１４に記憶されたマップデータを参照し、上記検出されるアクセル開度ＡＰ及び上記検出されるエンジン回転速度ＮＥに対応したスロットル開度ＳＴを目標開度ＴＳＴとして設定するものであり、本発明の目標開度設定手段に相当する。又、ＣＰＵ１３は、スロットルセンサ５により検出されるスロットル開度ＳＴが、アクセルセンサ１１により検出されるアクセル開度ＡＰに対応した目標開度ＴＳＴとなるようにモータ４を制御するものであり、本発明のアクチュエータ制御手段に相当する。
【００２４】
次に、コントローラ１２のＣＰＵ１３が実行する制御プログラムについて説明する。図５に、この制御プログラムをフローチャートに示す。
【００２５】
先ず、ステップ１００で、ＣＰＵ１３は、回転速度センサ８の検出信号に基づき、エンジン回転速度ＮＥの値を読み込む。
【００２６】
次に、ステップ１１０で、ＣＰＵ１３は、アクセルセンサ１１の検出信号に基づき、アクセル開度ＡＰの値を読み込む。
【００２７】
次に、ステップ１２０で、ＣＰＵ１３は、メモリ１４に記憶されたマップデータ参照により目標開度ＴＳＴの値を設定する。即ち、ＣＰＵ１３は、図３に示すマップデータを参照して、検出され読み込まれたアクセル開度ＡＰの値と、検出され読み込まれたエンジン回転速度ＮＥの値に対応したスロットル開度ＳＴの値を目標開度ＴＳＴとして設定するのである。
【００２８】
そして、ステップ１３０で、ＣＰＵ１３は、スロットルバルブ３の実際の開度が、設定された目標開度ＴＳＴの値となるようにモータ４を制御する。この実施の形態では、スロットルセンサ５により検出されるスロットル開度ＳＴの値が、設定された目標開度ＴＳＴの値となるように、ＣＰＵ１３がモータ４を制御することによりスロットルバルブ３を開閉することになる。
【００２９】
即ち、この実施の形態では、▲１▼エンジン１の吸気通路２を開閉するスロットルバルブ３を、運転者によるアクセルグリップ１０の操作量（アクセル開度ＡＰ）に対応させて制御するスロットルバルブ制御方法において、▲２▼異なるエンジン回転速度ＮＥ１〜ＮＥ４のそれぞれについて、エンジン出力が最大となるスロットル開度ＳＴをアクセル開度ＡＰの最大値に対応させて設定すると共にアクセル開度ＡＰに対するスロットル開度ＳＴの関係をマップデータとして予め定めておき、▲３▼エンジン１の運転時に、マップデータを参照してアクセル開度ＡＰ及びエンジン回転速度ＮＥに対応したスロットル開度ＳＴを目標開度ＴＳＴとして設定し、その設定された目標開度ＴＳＴとなるようにモータ４を制御することによりスロットルバルブ３を制御するというスロットルバルブ制御方法が実行されている。
【００３０】
以上説明した本実施の形態のスロットルバルブ制御装置及びスロットルバルブ制御方法によれば、エンジン１の運転時に、エンジン回転速度ＮＥが回転速度センサ８により検出され、運転者によるアクセルグリップ１０の操作量（アクセル開度ＡＰ）がアクセルセンサ１１により検出される。このとき、ＣＰＵ１３により、メモリ１４に記憶されたマップデータが参照されて、検出されたアクセル開度ＡＰ及びエンジン回転速度ＮＥの値に対応したスロットル開度ＳＴの値が目標開度ＴＳＴとして設定される。そして、スロットルバルブ３の開度が設定された目標開度ＴＳＴとなるようにＣＰＵ１３によりモータ４が制御される。
【００３１】
ここで、上記のマップデータは、図３に示すように、異なるエンジン回転速度ＮＥ１〜ＮＥ４のそれぞれについて、エンジン出力が最大となるスロットル開度ＳＴの値がアクセル開度ＡＰの最大値（１００％）に対応させて設定されると共に、アクセル開度ＡＰに対するスロットル開度ＳＴの関係が予め定められている。従って、エンジン１の加速を要求して、アクセル開度ＡＰが最大値（１００％）となるように運転者がアクセルグリップ１０を操作すると、そのときのエンジン回転速度ＮＥにおいて、エンジン出力が最大となるように調整され、最大値（１００％）以外のアクセル開度ＡＰでは、エンジン出力が最大より小さく調整される。このため、運転者の要求通りの最大出力をエンジン１で得ることができ、エンジン１の加速応答性を良好なものにすることができる。つまり、滑らかな加速操作感を得ることができる。一方、減速を要求して、アクセル開度ＡＰが最大値（１００％）以外の値となるように運転者がアクセルグリップ１０を操作すると、そのときのエンジン回転速度ＮＥにおいて、エンジン出力が低減方向へ調整される。このため、運転者の要求通りの出力低減を図ることができ、エンジン１の減速応答性を良好なものにすることができる。つまり、滑らかな減速操作感を得ることができる。この意味から、エンジン出力調整との関係で運転者にとっての操作性・操作感を向上させることができる。
【００３２】
この実施の形態のスロットルバルブ制御装置及びスロットルバルブ制御方法によれば、運転者によるアクセルグリップ１０の操作量（アクセル開度ＡＰ）が、最小値（０％）から最大値（１００％）までの間の値となるとき、そのアクセル開度ＡＰの値に比例したスロットル開度ＳＴの値が目標開度ＴＳＴの値として設定される。従って、エンジン出力が、アクセル開度ＡＰの値に比例した値に調整されることになる。これにより、運転者がアクセルグリップ１０の操作によりアクセル開度ＡＰの値を大きくすれば、相対的に大きい出力がエンジン１で得られ、運転者がアクセルグリップ１０の操作によりアクセル開度ＡＰの値を小さくすれば、相対的に小さい出力がエンジン１で得られることになる。この結果、アクセル開度ＡＰの最小値（０％）から最大値（１００％）までの間で、アクセル開度ＡＰの値にスロットル開度ＳＴを常に追従させることができ、エンジン出力をアクセル開度ＡＰの値に速やかに追従させることができる。このため、アクセルグリップ１０の操作通りの出力をエンジン１で得ることができ、エンジン１が過剰出力となることを防止することができ、エンジン１のドライバビリティを向上させることができる。この意味でも、エンジン出力調整との関係で運転者にとっての操作性・操作感を向上させることができる。
【００３３】
尚、この発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することもできる。
【００３４】
（１）前記実施の形態では、単気筒又は２気筒の二輪車用エンジン１に本発明のスロットルバルブ制御装置及びスロットルバルブ制御方法を具体化したが、四輪車用のエンジンに本発明のスロットルバルブ制御装置及びスロットルバルブ制御方法を具体化することもできる。
【００３５】
（２）前記実施の形態では、運転者により操作される操作手段として、二輪車用のアクセルグリップ１０を想定したが、四輪車の場合には、この操作手段をアクセルペダルとしてもよい。
【００３６】
（３）前記実施の形態では、スロットルバルブ３の開度がアクセル開度ＡＰの値に対応した目標開度ＴＳＴの値となるように、スロットルセンサ５で検出されるスロットル開度ＳＴの値を監視しながらモータ４を制御することによりスロットルバルブ３を制御するように構成した。これに対して、スロットルバルブ３の開度がアクセル開度ＡＰの値に対応した目標開度ＴＳＴの値となるように、スロットルセンサ５で検出されるスロットル開度ＳＴの値を監視することなく、モータ４を制御することによりスロットルバルブ３を制御するように構成してもよい。
【００３７】
【発明の効果】
請求項１に記載の発明の構成によれば、エンジンの加速を要求して、操作量が最大値となるように運転者が操作手段を操作すると、エンジンの出力が最大となるように調整され、最大値以外の操作量では、エンジンの出力が最大より小さく調整される。このため、運転者の要求通りの最大出力をエンジンで得ることができ、エンジンの加速応答性を良好なものにすることができる。又、運転者の要求通りの出力低減を図ることができ、エンジンの減速応答性を良好なものにすることができる。この意味から、エンジン出力調整との関係で運転者にとっての操作性・操作感を向上させることができる。
【００３８】
請求項２に記載の発明の構成によれば、エンジンの出力が、操作手段の操作量に比例した出力に調整される。このため、請求項１に記載の発明の効果に加え、操作手段の操作通りの出力をエンジンで得ることができ、エンジンが過剰出力となることを防止することができ、エンジンのドライバビリティを向上させることができる。
【００３９】
請求項３に記載の発明の構成によれば、エンジンの加速を要求して、操作量が最大値となるように運転者が操作手段を操作すると、エンジンの出力が最大となるように調整され、最大値以外の操作量では、エンジンの出力が最大より小さく調整される。このため、運転者の要求通りの最大出力をエンジンで得ることができ、エンジンの加速応答性を良好なものにすることができる。又、運転者の要求通りの出力低減を図ることができ、エンジンの減速応答性を良好なものにすることができる。この意味から、エンジン出力調整との関係で運転者にとっての操作性・操作感を向上させることができる。
【００４０】
請求項４に記載の発明の構成によれば、エンジンの出力が、操作手段の操作量に比例した出力に調整される。このため、請求項３に記載の発明の効果に加え、操作手段の操作通りの出力をエンジンで得ることができ、エンジンが過剰出力となることを防止することができ、エンジンのドライバビリティを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態に係り、スロットルバルブ制御装置を含むエンジンシステムを示す概略構成図である。
【図２】スロットルバルブ制御装置を示すブロック図である。
【図３】マップデータを示すグラフである。
【図４】スロットル開度に対するエンジン出力の関係を示すグラフである。
【図５】制御プログラムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１エンジン
２吸気通路
３スロットルバルブ
４モータ（アクチュエータ）
８回転速度センサ（回転速度検出手段）
１０アクセルグリップ（操作手段）
１１アクセルセンサ（操作量検出手段）
１２コントローラ（アクチュエータ制御手段、目標開度設定手段）
１４メモリ（関数データ記憶手段）

Claims

エンジンの吸気通路を開閉するためのスロットルバルブと、
前記スロットルバルブを駆動するためのアクチュエータと、
運転者により操作される操作手段と、
前記操作手段の操作量を検出するための操作量検出手段と、
前記スロットルバルブの開度が前記検出される操作量に対応した目標開度となるように前記アクチュエータを制御するためのアクチュエータ制御手段と
を備えたスロットルバルブ制御装置において、
前記エンジンの回転速度を検出するための回転速度検出手段と、
前記エンジンの異なる回転速度のそれぞれについて、前記エンジンの出力が最大となる前記スロットルバルブの開度を前記操作手段の操作量の最大値に対応させて設定すると共に前記操作量に対する前記開度の関係を予め定めてなる関数データを記憶した関数データ記憶手段と、
前記記憶された関数データを参照し、前記検出される操作量及び前記検出される回転速度に対応したスロットルバルブの開度を前記目標開度として設定するための目標開度設定手段と
を備えたことを特徴とするスロットルバルブ制御装置。
前記関数データは、前記操作量の最小値から最大値までの間で前記開度が前記操作量に比例して設定されることを特徴とする請求項１に記載のスロットルバルブ制御装置。
エンジンの吸気通路を開閉するスロットルバルブを、運転者による操作手段の操作量に対応させて制御するスロットルバルブ制御方法であって、
前記エンジンの異なる回転速度のそれぞれについて、前記エンジンの出力が最大となる前記スロットルバルブの開度を前記操作手段の操作量の最大値に対応させて設定すると共に前記操作量に対する前記開度の関係を関数データとして予め定めておき、
前記エンジンの運転時に、前記関数データを参照して前記操作手段の操作量及び前記エンジンの回転速度に対応した開度を目標開度として設定し、その設定された目標開度となるように前記スロットルバルブを制御する
ことを特徴とするスロットルバルブ制御方法。
前記関数データは、前記操作量の最小値から最大値までの間で前記開度が前記操作量に比例して設定されることを特徴とする請求項３に記載のスロットルバルブ制御方法。