JP2639666B2 - エンジンの制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、エンジンの制御装置に関し、更に詳細に
は、アクセル操作量に基づいてエンジン調整手段を制御
するエンジンの制御装置に関する。

（従来の技術） 上記した種類のエンジンの制御装置としては、例えば
特開昭51−138235号に示されたものが知られているが、
このようなエンジン制御装置においては、エンジンのス
ロットル弁を制御するために、モータ、電気回路、各種
センサ等の電気部品を多数使用しているが、これらの電
気部品の故障によって、スロットル弁の制御が不能にな
った場合においてもなお、スロットル弁を制御すること
ができるようないわば電気系統の故障に対する対策がな
されていなかったため、電気系統が故障した場合には、
即刻スロットル弁の制御が不能となり、特に、自動車用
エンジンの場合には、自動車をとりあえず安全な場所ま
で移動させる危険回避処置すらとることができないとい
う問題が発生する。

そこで、本出願人は、特開昭59−12742号において、
スロットル弁の開度を電気的に制御する電気的制御装置
が故障し、スロットル弁の電気的制御が不能になり、ス
ロットル弁を開くことができない場合には、スロットル
弁の最小開度を保証するように構成された機械的制御機
構によってスロットル弁を制御することにより、エンジ
ンの信頼性の向上を図るエンジンの制御装置を提案して
いる。このエンジンの制御装置は、アクセルペダルの踏
み込み量に応じたアクセル開度信号を出力するアクセル
開度センサと、スロットル弁を制御するアクチュエータ
と、上記アクセル開度センサの出力信号を入力し、アク
セルペダルの踏み込み量に応じたスロットル開度となる
ように、上記アクチュエータに電気信号を出力する制御
回路とを備えるスロットル弁電気的制御装置、およびス
ロットル弁の最小開度を保証するように、アクセルペダ
ルとスロットル弁とを機械的に連結したスロットル弁機
械的制御装置とを設けたものである。

（発明が解決すべき問題点） 上記した従来のエンジンの制御装置によれば、スロッ
トル弁電気制御装置の故障時においても、スロットル弁
機械的制御装置の働きにより、少なくともスロットル弁
の最低開度は保証できる。

上記電気的制御装置は、通常ステップモータであるス
ロットル弁アクチュエータを、電磁クラッチを介してス
ロットル弁に接続して構成されており、スロットル弁の
機械的制御から電気的制御に切り換える際には、上記電
磁クラッチを締結するとともに、スロットル弁アクチュ
エータを作動させて、スロットル弁を駆動するようにし
ている。ところが、電磁クラッチは、直ぐには、完全な
締結状態にはならないので、当初から上記スロットル弁
アクチュエータの駆動トルクを大きくしてしまうと、ク
ラッチに滑りが生じ、該クラッチに摩耗が生じるととも
に、スロットル弁の作動制御自体も不安定なものとなっ
てしまうという問題がある。

（問題点を解決するための手段） 本発明のエンジンの制御装置は、エンジンの出力を調
整するエンジン出力調整手段、アクセル、前記アクセル
を、前記エンジン出力調整手段に対して電気的に接続
し、電気的に制御する電気的制御機構、特定時に、前記
アクセルを、前記エンジン出力調整手段に対して機械的
に接続し、機械的に制御する機械的制御機構、およびこ
の機械的制御機構から電気的制御機構への切り換え後、
前記エンジン出力調整手段の作動の度合を所定時間低下
させる制御手段を備えていることを特徴とするものであ
る。

（発明の作用、効果） 本発明のエンジンの制御装置においては、上記したよ
うに、スロットル弁の作動の制御を、機械的制御から電
気的制御に切り換えるとき、エンジン出力調整手段の作
動の度合を所定時間低下、例えば、切り換え指令の発生
の後所定時間たったのち、はじめてアクチュエータの作
動を行ったり、上記所定時間がたつまでは、スロットル
弁制御のゲインを一時的に小さくすること等を行う。従
って、上記切り換え時に、電気的制御機構の内部、すな
わち電磁クラッチ等が滑ることがないので、その摩耗を
防止することができるとともに、スロットル弁作動の制
御自体も確実なものとなる。

（実施例） 以下、添付図面を参照しつつ本発明の好ましい実施例
によるエンジンの制御装置について説明する。

第１図は、本発明の実施例によるエンジン制御装置の
全体構成を示し、この図において、符号１はエンジンを
示し、符号５は、エンジン出力要求に応じて踏み込み操
作されるアクセルペダルを示す。エンジン１は吸気通路
２を有し、この吸気通路２は、その一端がエアクリーナ
３を介して大気に開口し、他端がエンジン１に開口し
て、該エンジンに吸入空気を供給する。エンジン１はま
た排気通路４を有し、この排気通路４は、一端がエンジ
ン１に開口し、他端が大気に開口して、エンジンからの
排気を排出する。上記吸気通路２には、吸入空気量を調
節するスロットル弁６が配設されている。このスロット
ル弁６の開度の制御は、上記アクセルペダル５の踏み込
み操作により、後に詳細に説明するスロットル弁作動装
置７を介して行われる。

上記吸気通路２のスロットル弁６下流には、燃料を噴
射供給する燃料噴射弁12が設けられている。この燃料噴
射弁12は、燃料ポンプ13および燃料フィルタ14を介設し
た燃料供給路15を介して燃料タンク16に連通されて、こ
の燃料タンク16から燃料の供給を受けるようになってい
る。

上記スロットル弁作動装置７は、マイクロコンピュー
タで構成されるコントロールユニット18が接続されてい
る。上記コントロールユニット18には、アクセルペダル
の踏み込み量、すなわちアクセル操作量を検出するアク
セル検出手段であるアクセルペダルポジションセンサ1
9、上記吸気通路２のスロットル弁６上流側に配置され
て、吸入空気量を検出するエアフローメータ20、スロッ
トル弁の開度を検出するスロットルポジションセンサ2
2、エンジン冷却水の温度を検出する水温センサ23、排
気通路４に配置され、空燃比を検出する空燃比センサ
（リーンセンサ）24が接続されている。コントロールユ
ニット18は、通常運転状態において、上記センサ19〜24
の検出信号を受け、これに基づいて演算を行い、スロッ
トル弁６の開閉作動の制御を行うための制御信号を上記
スロットル弁作動装置７に出力する。このコントロール
ユニット18は、燃料噴射弁12の制御をも行う。

上記コントロールユニット18は、更にイグナイタ26が
接続されていて、点火回数つまりエンジン回転数を示す
信号を入力する一方、該イグナイタ26に対して所定の時
期に設定された点火時期信号を出力するようになってい
る。このコントロールユニット18はまた、ディストリビ
ュータ27およびバッテリ28が接続されており、実際の点
火時期およびバッテリ電圧を示す信号を入力している。
イグナイタ26からの点火のための信号は、ディストリビ
ュータ27を介して点火プラグ33への二次電流供給として
出力されて、該点火プラグを点火させるようになってお
り、このイグナイタ26およびディストリビュータ27で点
火制御手段を構成する。

スロットル弁作動装置７ 次に、第２図を参照しつつ、スロットル弁作動装置７
について説明する。この第２図は、該スロットル弁作動
装置７を模式的に示した図である。

スロットル弁作動装置７は、基板40を有しており、こ
の基板40の片側にスロットル弁６が配置されている。こ
の基板40のスロットル弁６とは反対側には、該基板40に
直角に延びる第１乃至第３セグメント41、42、43が設け
られている。第１セグメント41は、ワイヤ44でスロット
ル弁６に接続されており、基板40から離れる方向に移動
することにより、該スロットル弁６を開く方向に作動す
るようになっている。なお、スロットル弁６には、これ
を閉じる方向に付勢するバネ45が設けられており、上記
第１セグメント41は、このバネ45により上記基板40の方
向に付勢されている。上記第２および第３セグメント4
2、43は、バネ46、47により基板40の方向に付勢されて
いる。

上記第２セグメント42は、アクセルペダル５にワイヤ
48を介して接続されて、このアクセルペダルの操作量に
応じて、基板40から離れる方向に移動させられるように
なっている。このように、第２セグメント42の移動量
は、アクセルペダルの操作量とほぼ１対１で対応してお
り、このため、上記アクセルペダルポジションセンサ19
は、この第２セグメント42に設けられている。なお、バ
ックアップ用アクセルペダルポジションセンサ19aがア
クセルペダル５に直接設けられている。

スロットル弁作動装置７は、更に例えばパルスモータ
で構成されるスロットルモータ49を備えている。このス
ロットルモータ49の回転軸は、クラッチ50を介してプー
リ51に接続されている。このプーリ51には、ワイヤ52が
巻かれており、このワイヤの端部が上記第３セグメント
43に接続されている。上記クラッチ50が締結状態におい
て、スロットルモータ49が回転すれば、第３セグメント
43が、基板40に対して離接する方向に移動する。

第１セグメント41は、基板40とは反対側の端部に、第
２セグメント42側に延びる機械作動用突出部53が、それ
より基板40側の部分に、第３セグメント43側に延びる電
気作動用突出部54がそれぞれ設けられている。一方、第
２セグメント42の中央部には、上記第１セグメント41側
に延びる突出部55が、上記機械作動用突出部53と間隔α
を隔てた状態で設けられている。第３セグメント43の上
記電気作動用突出部54にほぼ対応する位置には、上記第
１セグメント41側に延びる突出部56が、該電気作動用突
出部54の基板40側の側壁に接触する状態となるように設
けられている。なお、上記プーリ51には、サーボ用のス
ロットルポジションセンサ57を設けることが望ましい。

以上の構成において、コントロールユニット18、スロ
ットルモータ49、プーリ51、ワイヤ52、第３セグメント
43、第１セグメント41、ワイヤ44により、スロットル弁
６の電気的制御機構60を構成し、またワイヤ48、第２セ
グメント42、第１セグメント41およびワイヤ44により、
スロットル弁６の機械的制御機構61を構成している。即
ち、スロットル弁作動装置７は、電気的制御機構60と機
械的制御機構61とを有しており、電気的制御機構60は、
通常運転状態におけるスロットル弁６の制御を担当し、
一方、機械的制御機構61が、例えば電気系統の故障時等
の異常時のスロットル弁６の制御を担当する。

電気的制御機構60の作動 この電気的制御機構60は、ドライバのアクセル操作
（走りの要求）に対する自動車の実用域での運動特性、
例えば、加速性、定速走行性、減速性、他車追従性、高
地走行性等をドライバのフィーリングにマッチするよう
に改善する、いわゆる走り感制御、およびドライバが設
定した目標車速を維持するように、自動的にスロットル
と変速段を最適に制御するオートスピードコントロール
を行うことを目的として構成されたものである。

走り感制御のためのマップ この走り感制御は、基本的には、上記したような種々
の条件に応じてのエンジン出力を得るため、それに最適
な目標スロットル開度T_VOTを演算することにより行われ
る。この目標スロットル開度T_VOTは、基本的な要求特
性、例えばギヤの状態、モードスイッチの状態、アクセ
ル戻し等に応じた基本スロットル開度T_VOBをベースとし
て、その他の要求特性、例えばアクセル踏み込み速度、
車速、大気圧、冷却水温等に応じた補正係数で補正する
ことによって求められる。コントロールユニット18は、
上記基本スロットル開度T_VOBの演算のため、第3A図、第
3B図、第3C図、第3D図に示されているように、パワーモ
ード時、エコノミーモード時、ホールドモード時、アク
セル戻し中の制御のための制御特性線を持つ第１乃至第
４マップを予め記憶している。コントロールユニット18
はまた、上記パワーモード、エコノミーモード、ノーマ
ルモードの何れかを選択するモードスイッチ63が接続さ
れており、このモードスイッチ63からそのときの走行モ
ードを示す信号を受けている。コントロールユニット18
は更に、第4A図、第4B図に示すアクセル踏み込み速度補
正、車速補正のためのマップの他、他の補正のためのマ
ップをも記憶している。

オートスピードコントロール このオートスピードコントロールは、上記したように
ドライバが設定した目標車速を維持するように、自動的
にスロットルと変速段を最適に制御するものであり、上
記スロットル制御は、上記走り感制御で用いた機構をそ
のまま用いて行い、また、変速制御は、コントロールユ
ニット18を利用して、電子自動変速機に対して、４速禁
止信号を出力することによって行うものである。

機械的制御機構61の作動 この機械的制御機構61は、主に、上記電気的制御機構
60が故障したときに用いられるものであり、危険回避等
を行うため、スロットル弁６の最低開度を確保するため
に使用される。この機械的制御機構61は、第１セグメン
ト41の突出部53と第２セグメント42の突出部55との間に
上記した間隔αを有している。このため、アクセルペダ
ル５がある程度踏み込まれて、第２セグメント42が間隔
αだけ移動したのち、突出部55が突出部53に当接し、こ
の後、第２セグメント42が第１セグメント41を基板40か
ら離れる方向に移動させ、スロットル弁６を第５図に想
像線で示したような制御特性線に従って制御する。な
お、この第５図には、電気的制御機構60において使用さ
れる制御特性線の代表的なものを実線L1で示した。

コントロールユニット18による制御 コントロールユニット18による上記スロットル弁作動
装置７の制御について、第６図以降を参照して説明す
る。

この制御においては、先ず第６図に示したようなフロ
ーチャートに従いメインルーチンを行う。

先ず、この制御においては、ステップS1で初期化すな
わちソフトウェアのリセットを行い、この後ステップS2
で、クラッチ50を切り、とりあえず電気的制御機構60を
不作動とし、機械的制御機構61によるスロットル制御と
する。次いで、ステップS3でバッテリのチェックを行
う。このバッテリのチェックは、バッテリの電圧＋Ｂが
8V以上あるかの判定によって行う。このステップS3の判
定がNOのときには不安定であるので、制御の最初に戻
る。

一方ステップS3の判定がYESのときには、ステップS4
でエンジン回転数が500rpmより大きいかを判定する。こ
の判定がYESのときには安定状態であるので、ステップS
5で電気的制御系統を作動状態とする。ただし、この後
の制御により、機械的制御から電気的制御に切り換わっ
たときには、0.5秒が経過するまでは、クラッチは締結
されない。この後、ステップS6で、オートスピードコン
トロール（ASC）の条件が成立しているかを判定し、こ
の判定がYESのときには、オートスピードコントロール
を行い（ステップS7）、NOのときは、電気的制御機構60
によるスロットル制御のため、上記第3A図乃至第4B図ま
でに示したマップに基づき、目標スロットル開度T_VOTを
演算する（ステップS8）。このスロットル制御について
は、後に詳細に説明する。

上記ステップS8で目標スロットル開度T_VOTを演算した
後およびステップS7でオートスピードコントロールに設
定した後は、ステップS9以降で、機械的制御から電気的
制御に切り換わった後、0.5秒がたつまでスロットルモ
ータ49への通電を切っておき、クラッチ50が完全に締結
したのち、該スロットルモータ49への通電を行うように
している（ステップS9、ステップS10、ステップS11）。
これによって、クラッチ50が完全に締結される前に、モ
ータ49がおおきなトルクを発生して、クラッチに滑りが
生じ、該クラッチに摩耗が生じたり、制御自体が不確か
になることを防止している。

上記ステップS4の判定がNOのときには、エンジン状態
が不安定であるので、ステップS12でクラッチ50を切
り、電気的制御機構60を不作動とし、機械的制御機構61
によるスロットル弁６制御とし、次いで、時間Tnを零に
設定しなおす（ステップS13）。

以上のステップが終了したのちは、ウォッチドッグタ
イマ用クロック出力ＡをステップS14で反転し、それを
該クロック出力Ａとし、ポートより出力し（ステップS1
5）、１サイクルの制御を終了する。

次に、第７図のフローチャートを参照して、上記メイ
ンルーチンのステップS9でのスロットル制御における目
標スロットル開度の演算の際の基本スロットル開度の演
算について説明する。

この演算においては、先ず、ステップS1でモードスイ
ッチが１であるか、すなわち走行モードがエコノミーモ
ードであるか否かを判定する。この判定がYESのときに
は、ステップS2において、アクセルペダルが戻し中であ
ることを示すフラグAFが１であるか否かを判定する。こ
の判定がNOのときには、ステップS3において、第3B図に
示したエコノミーモード走行のためのマップを読み出
す。一方、上記ステップS1における判定がNOのときに
は、ステップS4で、モードスイッチが３であるか、すな
わち走行モードがパワーモードであるか否かを判定す
る。この判定がYESのときには、ステップS5において、
上記フラグAFが１であるか否かを判定する。この判定が
NOのときには、ステップS6において、第3A図に示したパ
ワーモード走行のためのマップを読み出す。

一方、上記ステップS4における判定がNOのときには、
モードスイッチがノーマルモードに設定されていること
を示し、このときにも、他と同じように、フラグAFが１
であるか否かを判定する（ステップS7）。この判定がNO
のときには、ステップS8において、第3C図に示したノー
マルモード走行のためのマップを読み出す。そして、ス
テップS2、ステップS5、ステップS7の判定がYESのと
き、すなわち、アクセルの戻し中のときは、ステップS9
において、第3D図に示したアクセル戻し中の運転のため
のマップを読み出す。

必要なマップの読み出しが終了した際には、ステップ
S10で、そのマップの制御特性線に検出したアクセルペ
ダルの踏み込み量α_１を照らし、基本スロットル開度T₁
を求める。なお、該基本スロットル開度T₁が、上記基本
スロットル開度T_VOBに該当する。上記ステップS10が終
了すると、基本スロットル開度の演算のルーチンはすべ
て完了し、以上を繰り返すこととなる。

この演算された基本スロットル開度をアクセルの踏み
込み速度等で修正して、第６図のステップS9における目
標スロットル開度T_VOTを演算する。

上記した実施例においては、スロットルの制御を機械
的制御から電気的制御への切り換え時に、電磁クラッチ
50に滑りが生じないようにするため、この換え時に、所
定時間スロットルモータへの通電を行わないようにした
が、スロットル制御のゲインを一次的に低下させ、スロ
ットルモータの駆動トルクを大幅に下げるようにしても
よい。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例によるエンジン制御装置の全
体構成を示す図、 第２図は、上記エンジン制御装置に使用されるスロット
ル弁作動装置の模式図、 第3A図、第3B図、第3C図、第3D図は、それぞれコントロ
ールユニットに記憶している基本スロットル開度の演算
のためのマップ、 第4A図、第4B図は、それぞれ補正係数を示すマップ、 第５図は、機械的制御の制御特性の一例等を示す図、 第６図は、コントロールユニットによるスロットル弁作
動装置の制御を示すフローチャート、 第７図は、基本スロットル開度演算のためのフローチャ
ートである。 １……エンジン ５……アクセルペダル ６……スロットル弁 ７……スロットル弁作動装置 18……コントロールユニット 60……電気的制御機構 61……機械的制御機構

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−122742（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−101628（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−135624（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−167421（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−186022（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−253928（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−169445（ＪＰ，Ｕ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジンの出力を調整するエンジン出力調
   整手段、アクセル、前記アクセルを、前記エンジン出力
   調整手段に対して電気的に接続し、電気的に制御する電
   気的制御機構、特定時に、前記アクセルを、前記エンジ
   ン出力調整手段に対して機械的に接続し、機械的に制御
   する機械的制御機構、およびこの機械的制御機構から電
   気的制御機構への切り換え後、前記エンジン出力調整手
   段の作動の度合を所定時間低下させる制御手段を備えて
   いることを特徴とするエンジンの制御装置。