JP2658275B2 - スロットル弁の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は車両に搭載された内燃機関に備えられたスロ
ットル弁の制御装置に関するものである。

〔従来の技術〕

車両に搭載された内燃機関（以下エンジンと言う）に
備えられたスロットル弁は従来一般に運転者により操作
されるアクセルペダルと機械的に例えばリンク機構を介
して接続されており、運転者のアクセル操作に連動して
スロットル弁が開閉していた。

また最近ではアクセル部材の操作量を電気的に検出
し、この検出された操作量に従ってスロットル弁をモー
タ等の電気アクチュエータで制御するものが開発されて
きており、例えば特開昭60−164632号公報や特開昭60−
192843号公報に示されている。

特に前者の特開昭60−164632号公報には検出されたア
クセル操作量に基づいて目標とする駆動トルクを決め
て、実際の駆動トルクの比較し実際の駆動トルクが目標
とする駆動トルクになるようスロットル弁の開度をフィ
ードバック制御する装置が示されている。

また後者の特開昭60−192843号公報には検出されたア
クセル操作量と検出されたエンジン回転数とによりマイ
クロコンピュータ内のメモリに記憶されているデータか
ら目標開度を設定し、実際のスロットル弁の開度と比較
して、スロットル弁が目標開度に一致するようフィード
バック制御する装置が示されている。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで従来のアクセルペダルとスロットル弁とが機
械的に接続された構成ではアクセル操作量とスロットル
開度とが正比例関係であるために、アクセル操作量AA
〔゜〕，エンジン回転数Ne〔rpm〕，トルク〔kg・ｍ〕
の関係は第４図に示すようになり、低操作量のときの単
位アクセル操作量に対するトルク変化量が高操作量のと
きのものに比べて大きい。

このために、低操作量領域で回転数（車速）をほぼ一
定に調節しようとした場合には、わずかな操作量の変動
でトルクが大きく変化するため回転数（車速）の微調整
が行ないにくく、また加速の際にもトルクが急激にアッ
プするため加速ショックを引き起こしてしまう。

また特開昭60−164632号公報のような構成ではアクセ
ル操作量AA,エンジン回転数，トルクの関係は第５図に
示すようなエンジン回転数Neにかかわらずアクセル操作
量に比例したトルクとなる。ことためにエンジン回転数
Neが低いときでも充分なトルクを得るには相当アクセル
操作量を大きくしなければならず、従って発進時にはも
たつき感が強く、発進加速性が従来の機械式のものに比
べても劣ったものとなる。

また一定回転数（一定車速）になるようにアクセル操
作した場合では破線で示す走行抵抗Ｌと交差する点で安
定するが、何らかの外乱で回転数がΔＮだけ低下した場
合、走行抵抗Ｌとその時のアクセル操作量AAに対応する
トルクとの差（余裕トルク）ΔT₁が前述の機械式のもの
ΔT₂よりも小さい。そのため元に戻るまでの時間は機械
式のものより長くなり、また運転車が早く元に戻そうと
アクセルをさらに踏み込むと余分に操作しすぎるように
なるため、次には運転者は再びアクセルを踏み戻すよう
になり、運転者はあわただしくアクセルワークしなけれ
ばならなくなると共に、なかなか所望の回転速度に落ち
着かない。

さらに特開昭60−192843号公報に示される構成でも機
械式のものと同じくアクセルの低操作量領域の単位アク
セル操作量に対するトルク変化量が高操作量領域のもの
よりも大きく、従って、機械式のものと同様の問題が生
じる。

従って、本発明は上述の問題点を解決したスロットル
弁の制御装置を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上述の課題を解決し、上記目的を達成するために、本
発明では第６図に示すように、 内燃機関に吸入される吸気量を調節するスロットル弁
と、 前記スロットル弁の開度を調節するアクチュエータ
と、 運転者が操作するアクセル部材の操作量を検出する操
作量検出手段と、 内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、 単位アクセル操作量に対するトルク変化量がほぼ一定
となるようアクセル操作量と機関回転数とに応じて前記
スロットル弁の目標開度を予め記憶してなる記憶手段
と、 前記操作量検出手段で検出されたアクセル操作量と前
記回転数検出手段で検出された機関回転数とに応じて、
前記記憶手段に記憶された記憶内容に基づき目標開度を
設定する設定手段と、 前記設定手段で設定された前記目標開度に応じて前記
アクチュエータの駆動を制御する駆動制御手段と を有することを特徴とするスロットル弁の制御装置とし
ている。

なお、請求項２のごとく、前記記憶手段の前記目標開
度はアクセル量が零から半分ほどまでで、かつ機関回転
数が所定の低回転数以下の領域において、単位アクセル
量に対するトルク変化量がほぼ一定となるようアクセル
操作量と機関回転数とに対応して記憶されているように
構成しても良い。

〔作用〕

上記構成によれば、記憶手段が記憶されているスロッ
トル弁の目標開度が単位アクセル操作量に対するトルク
変化量がほぼ一定となるようアクセル操作量と機関回転
数とに応じたものとされており、設定手段にて検出され
たアクセル操作量と検出された機関回転数とから記憶手
段の記憶内容に従って目標開度が設定されて、この目標
開度に従ってスロットル弁がアクチュエータにより調節
される。

ここで単位アクセル操作量に対するトルク変化量がほ
ぼ一定となるように目標開度が定めてあるので、アクセ
ル操作量の変化に対してスムーズにトルクが上昇するよ
うになる。

なお、請求項２のごとく、特に、アクセル操作量とに
対するトルク変化量がほぼ一定に制御する必要性の高い
領域である、アクセル量が零から半分ほどでかつ機関回
転数が所定の低回転数以下の領域において、単位アクセ
ル操作量の変化に対するトルク変化量を無くした、いわ
ゆる一定トルク特性を低トルク領域に採用するだけの構
成であっても、機関トルクの使用常用域においては、運
転者がアクセルワークを利用した機関トルクの制御を支
障なくスムーズに行うことが可能となる。従って、全機
関トルク領域において一定トルク特性を導入しなくと
も、実用上、十分有用性の高い優れたシステムが提供さ
れることとなる。

〔実施例〕

以下に本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本発明のスロットル弁の制御装置の一実施例
が適用された内燃機関及び周辺機器の構成を示す概略構
成図である。

同図において、車両に搭載された火花点火式内燃機関
（エンジン）Ｅには吸気管１と排気管（図示せず）とが
接続されている。またエンジンＥには各気筒毎に点火プ
ラグ３が設けられている。

吸気管１は集合管101とサージタンク102と分岐管103
とから成り、集合管101の上流端にはエアクリーナ５が
設けられている。また集合管101にはエアフロメータ7,
スロットル弁9,ステップモータ11,スロットルセンサ13
が設けられている。

エアフロメータ７はエンジンＥに吸入される空気量を
計測するためのものである。またスロットル弁９はエン
ジンＥに吸入される空気量を調節するためのもので、そ
の軸はステップモータ11と連結されており、このステッ
プモータ11によりスロットル弁９の開度は調節される。
さらにスロットルセンサ13はスロットル弁９の軸と連結
されており、スロットル弁９の開度（回転角）TAに比例
したアナログ信号を出力する。

またエンジＥにはエンジンＥの回転数を検出するため
の回転センサ15が設けられている。

さらに車両の運転者によって操作されるアクセルペダ
ル17にはアクセル操作量（回転角）AAを検出するアクセ
ルセンサ19が設けられている。

なお、エンジンＥへの燃料供給は図示しない電磁式燃
料噴射弁（インジェクタ）を介して行なわれており、こ
のインジェクタは分岐管103にそれぞれ設けられてい
る。

上記エアフロメータ7,ステップモータ11,スロットル
センサ13,回転センサ15及びアクセルセンサ19はそれぞ
れ電子制御ユニット（ECU）30に接続されている。

このECU30は後述の演算を実行するCPU31と、演算定数
などが記憶されている読み出し専用とメモリROM32と、
演算により得たデータなどを一時的に記憶する書き替え
可能なメモリRAM33と、上記エアフロメータ7,スロット
ルセンサ13,回転センサ15,アクセルセンサ19からの各種
検出信号の入力を行なうA/D変換機能を有する入力回路3
4と、ステップモータ11に対して駆動信号を出力する駆
動回路35と、上記各要素を相互に接続するバスライン36
とから構成されている。

第２図はCPU31で処理されるプログラムのフローチャ
ートであって、例えば4ms毎に実行される。

ステップ201では、入力回路34を介して入力されてい
るアクセル操作量AA,スロットル開度TA及び、回転セン
サ15からの信号に基づき別処理により求められている回
転数Neを取り込む。ステップ202ではROM32内に予じめ記
憶されているアクセル操作量AAと回転数Neとをパラメー
タとする２次元マップよりスロットル弁９の目標開度TA
Oをステップ201で取り込んだアクセル操作量AAと回転数
Neとに応じて補間演算して設定する。

ところで、ROM32内に記憶されている上記目標開度TAO
に関する２次元マップは回転数Ne及びアクセル操作量AA
に対して第３図に示すようなトルク特性が得られるよう
な目標開度に予じめ設定されている。

第３図によれば、最大アクセル操作量50゜までの場合
に対し、操作量30゜までの範囲で、しかも回転数Ne2
（例えば2000rpm）までの範囲では単位アクセル操作量
に対しトルクの変化量が回転数一定の基でほぼ一定とな
るよう目標開度TAOが定められる。また第３図に示すよ
うに一定アクセル操作量における回転数とトルクとの関
係を示すトルク特性曲線と走行抵抗曲線Ｌとが交差する
点での角度θが大きくなるよう目標開度TAOは定めら
れ、しかもアクセル操作量が小さい領域（０゜〜10゜）
での回転数に対するトルクの変化（第３図におけるトル
ク特性曲線の傾き）が小さくなるよう目標開度TAOは定
められる。

再び第２図において、ステップ202で目標開度TAOが設
定されると、ステップ203でスロットルセンサ13が検出
されている現在のスロットル開度TAと目標開度TAOとの
偏差ΔTAを求め、ステップ204ではこの偏差ΔTAに応じ
てステップモータ11を目標開度TAに制御するための制御
Ｓを定める。そしてステップ205では制御値Ｓを駆動回
路35に出力して本処理を終える。

上記処理により駆動回路35に制御値Ｓが与えられる
と、駆動回路35はその制御値Ｓに応じた駆動信号がステ
ップモータ11に対して与えられる。すると、ステップモ
ータ11はスロットル弁９の開度が目標開度TAOに一致す
るようスロットル弁９を駆動する。

上述のようにスロットル弁９がステップモータ11によ
り駆動されると、その開度に応じた吸入空気量がエンジ
ンＥへと供給される。それとともに、エアフロメータ７
ではスロットル弁９により調量された空気量が計測され
て、この計測された空気量及び回転数に対応してインジ
ェクタより燃料がエンジンＥに供給され、所望のトルク
がエンジンＥから発生されるようになる。そしてその発
生トルクに従って車両が走行するようになる。

ところで上述の如く、スロットル弁９の制御されるべ
き目標開度TAOがアクセル操作量と回転数とに応じて第
３図に示すようなトルクが得られるように予じめ設定し
てあることから、すなわち単位アクセル操作量に対する
トルク変化量がほぼ一定となるよう定めてあることか
ら、アクセル操作量の増減に対するトルク変化が滑らか
であり、よってアクセル操作量が小さい範囲においても
回転数（車速）の微調整が容易になる。

さらにトルク特性曲線と走行抵抗曲線とが交わる点の
角度θが大きくなるよう定めてあることから、ほぼ一定
の回転数に維持した状態で外乱のため回転低下を起こし
ても、その低下分による余裕トルクを大きなものとで
き、よって先の一定回転数への復帰は早く、しかもスム
ーズをものとなりすなわち定速安定性が充分に良好なも
のとなる。さらには、目標開度TAOがアクセル操作量の
小さな範囲では回転数に対するトルクの変化が小さくな
るよう定めてあるので、回転数上昇に伴なうトルク低下
がゆるやかで、よってなめらかな発進加速が容易に行な
える。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によればアクセル操作に対
するトルク変化がほぼ一定にされることから、回転数、
つまり車速の微調節が容易になり、しかもアクセル操作
量の増加に伴ないスムーズにトルクが上昇するため、充
分良好な加速性が得られるようになるという優れた効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例が適用された内燃機関及びそ
の周辺機器の概略構成を示す概略構成図、第２図は第１
図図示のCPUで実行される処理プログラムのフローチャ
ート、第３図は第２図のフローチャートで用いられる２
次元マップの設定に係るトルク特性図、第４図，第５図
は従来装置によるトルク特性図、第６図は本発明の構成
を示すブロック図である。 １……吸気管,9……スロットル弁,11……ステップモー
タ,13……スロットルセンサ,15……回転センサ,19……
アクセルセンサ,30……ECU,31……CPU,32……ROM。

フロントページの続き (72)発明者 原 光雄 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (72)発明者 高尾 光則 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本 電装株式会社内 (56)参考文献 特開 昭63−150448（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−177431（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関に吸入される吸気量を調節するス
   ロットル弁と、 前記スロットル弁の開度を調節するアクチュエータと、 運転者が操作するアクセル部材の操作量を検出する操作
   量検出手段と、 内燃機関の回転数を検出する回転数検出手段と、 単位アクセル操作量に対するトルク変化量がほぼ一定に
   なるようアクセル操作量と機関回転数とに応じて前記ス
   ロットル弁の開度を予め記憶してなる記憶手段と、 前記操作量検出手段で検出されたアクセル操作量と前記
   回転数検出手段で検出された機関回転数とに応じて、前
   記記憶手段に記憶された記憶内容に基づき目標開度を設
   定する設定手段と、 前記設定手段で設定された前記目標開度に応じて前記ア
   クチュエータの駆動を制御する駆動制御手段と を有することを特徴とするスロットル弁の制御装置。
2. 【請求項２】前記記憶手段の前記目標開度はアクセル量
   が零から半分ほどまでで、かつ機関回転数が所定の低回
   転数以下の領域において、単位アクセル量に対するトル
   ク変化量がほぼ一定となるようアクセル操作量と機関回
   転数とに対応して記憶されていることを特徴とする請求
   項（１）記載のスロットル弁の制御装置。