JP2811309B2 - 車載内燃機関のスロットル開度制御装置 - Google Patents

車載内燃機関のスロットル開度制御装置

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JP2811309B2 JP63187906A JP18790688A JP2811309B2 JP 2811309 B2 JP2811309 B2 JP 2811309B2 JP 63187906 A JP63187906 A JP 63187906A JP 18790688 A JP18790688 A JP 18790688A JP 2811309 B2 JP2811309 B2 JP 2811309B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は車載内燃機関のスロットル開度制御装置に関
し、より詳しくはパルスモータ等のアクチュエータをス
ロットル弁に連結し、該アクチュエータを介してスロッ
トル弁を開閉制御する車載内燃機関のスロットル開度制
御装置に関する。
(従来の技術) 内燃機関の吸気路に配設されているスロットル弁にパ
ルスモータ等のアクチュエータを連結し、機関の運転状
態に応じてその開閉を制御することは良く知られてお
り、その一例として特開昭61−19946号公報記載の技術
を挙げることが出来る。この従来技術においては機関の
運転状態に応じてパルスモータへの指令パルスを演算し
て出力し、スロットル弁を目標開度に制御している。
(発明が解決しようとする課題) 而して、機関に吸入される空気量は、該機関が位置す
る高度における大気圧によって変化し、その充填効率は
相違する。従って、機関の運転状態を同一に保つために
は高地側においては平地側に比してスロットル開度を大
きくして充填効率を等しくさせる必要がある。しかしな
がら、従来技術にあってはその点について格別の対応が
なされていないため、運転者の要求するスロットル開度
に正確に応えられない不満があった。更にはパルスモー
タの現在角度を容易に検出して現在のスロットル開度を
精度良く把握出来る様にすることが望ましい。
従って、本発明の目的は従来技術の上述の欠点を解消
することにあり、大気圧に応じてスロットル開度を補正
することによって運転者が要求する開度に正確に応える
と共に、パルスモータの現在角度を容易に検出して現在
のスロットル開度を精度良く把握することが出来る車載
内燃機関のスロットル開度制御装置を提供することにあ
る。
(課題を解決するための手段及び作用) 上記の課題を解決するために本発明は第1図に示す如
く、車両運転席床面に配されたアクセルペダルの踏込量
を検出するアクセルペダル踏込量検出手段1、機関の運
転状態を検出する機関運転状態検出手段2、該機関運転
状態検出手段及び前記アクセルペダル踏込量検出手段の
出力を入力して機関吸気路に設けられたスロットル弁の
開度を設定するスロットル開度設定手段3、該スロット
ル開度設定手段の出力を入力してスロットル弁を駆動す
るパルスモータへの指令値を演算するモータ指令値演算
手段4、該モータ指令値演算手段の出力を入力して回転
するパルスモータ5、及び該パルスモータに連結され、
その回転に応じて機関吸気路を開閉するスロットル弁6
からなる車載内燃機関のスロットル開度制御装置におい
て、機関近傍の大気圧を検出する大気圧検出手段7を設
け、前記スロットル開度設定手段は、前記大気圧検出手
段の出力を入力し、大気圧が減少するに従ってスロット
ル開度を増加補正すると共に、前記モータ指令値演算手
段は、補正されたスロットル開度に基づいて指令パルス
を演算周期に出力し終える個数に演算して次の演算周期
の初めに出力する如く構成した。
(実施例) 以下、添付図面に即して本発明の実施例を説明する。
第2図は本発明に係る車載内燃機関のスロットル開度制
御装置を全体的に示す概略図であり、同図に従って説明
すると、符号10は内燃機関を示す。内燃機関10は吸気路
12を備えており、その先端側に取着されるエアクリーナ
14を介して導入された吸気は、前記したスロットル弁6
によって流量を調節されつつインテークマニホルド18に
入り、燃料噴射弁20を介して燃料の供給を受け、吸気弁
22が開閉する吸気ポートを通じて燃焼室24に流入する。
流入した混合気は、点火プラグ(図示せず)によって点
火されて燃焼し、ピストン26を駆動した後、排気弁28で
開閉される排気ポートを通ってエキゾーストマニホルド
30に入り、エキゾーストパイプ(図示せず)を経て機関
外に放出される。
又、該内燃機関が搭載される車両の運転室床面にはア
クセルペダル32が配置されており、該ペタルは図示しな
いスプリングによってアイドル位置に付勢されると共
に、運転者の踏込動作に応じて回動する。図示の如く、
該アクセルペダルとスロットル弁6との機械的連結は断
たれており、それに代えてスロットル弁の近傍には前記
したアクチュエータたるパルスモータ34が設けられる。
該パルスモータは、クラッチ機構及び減速ギヤ機構(図
示せず)を介してスロットル弁の弁軸6aと連結して該弁
を開閉駆動する。尚、該スロットル弁軸6aにはリターン
スプリング(図示せず)が設けられており、スロットル
弁を全閉方向に常時付勢している。該スロットル弁の開
度は、ポテンショメータ等からなるスロットルセンサ40
を通じて検出される。
更に、吸気路12のスロットル弁下流の適宜位置には、
吸気空気の圧力を絶対圧力で検出する吸気圧センサ42が
設けられ、更にその下流側には吸気空気の温度を検出す
る吸気温センサ44が設けられると共に、スロットル弁の
上流側の適宜位置には大気圧を検出する前記した大気圧
検出手段たる大気圧センサ46が設けられる。又、アクセ
ルペダルの付近にはその踏込量(アクセル開度)を検出
する前記したアクセルペダル踏込量検出手段たるアクセ
ルセンサ48が設けられると共に、燃焼室付近の適宜位置
には冷却水温を検出する水温センサ50が設けられ、更に
ディストリビュータ(図示せず)内等の適宜位置には機
関のクランク角度を検出するクランク角センサ52が設け
られ、他方トランスミッション(図示せず)の適宜位置
にも車両の走行速度を検出する車速センサ54が設けられ
る。これらセンサの出力は、制御ユニット58に送出され
る。
更に、本制御装置においては、オルタネータ(図示せ
ず)のフィールド電流を検出するACGセンサ60、パワー
ステアリング(図示せず)の作動/不作動を検出するパ
ワステスイッチ62、エアコンディショナ(図示せず)の
作動/不作動を検出するエアコンスイッチ64、スタータ
(図示せず)の作動/不作動を検出するスタータスイッ
チ66、バッテリ(図示せず)の電圧を検出するバッテリ
電圧センサ68、シフトレバー(図示せず)のレンジ位置
を検出するレンジセレクタスイッチ70及びシフト位置
(ギヤ段)を検出するシフトポジションスイッチ72(例
えば、ミッション制御ユニットのソレノイド励磁信号を
参照して検出する)が設けられて制御ユニットに出力を
送ると共に、オートクルーズ制御のためにブレーキスイ
ッチ74、メインスイッチ76、セットスイッチ78及びリジ
ュームスイッチ80も設けられる。
第3図はこの制御ユニット58の詳細を示すが、該ユニ
ットにおいてスロットルセンサ40等のアナログ出力はレ
ベル変換回路88に入力され、そこで適宜レベルに変換さ
れた後マイクロ・コンピュータ90に入力され、そのA/D
変換回路90aでデジタル値に変換されてRAM90eに一時格
納される。又、クランク角センサ52等のデジタル出力は
波形整形回路92で波形整形されて入力ポート90bを介し
てマイクロ・コンピュータ内に入力される。マイクロ・
コンピュータにおいてCPU90cは、これらの入力からROM9
0dに格納されているプログラムに従って後述の如く制御
値を演算し、出力ポート90fを介して出力回路94に送
り、更にトランジスタ等からなる駆動回路96を介してパ
ルスモータ34を駆動し、よってスロットル弁6を開閉制
御する。尚、以上の構成において、アクセルセンサ48、
大気圧センサ46を除くクランク角センサ52等が前記した
機関運転状態検出手段に、マイクロ・コンピュータ90が
前記したスロットル開度設定手段及びモータ指令値演算
手段に相当する。
続いて、第4図フロー・チャートを参照して本制御装
置の動作を説明する。尚、このプログラムは、所定時
間、例えば10ms毎にループして繰り返される。
先ず、S10において前回演算した指令値θCMDn−1を
出力する。この指令値はパルス数(変位量)で示されて
おり、本制御手法においては演算周期は10ms毎の比較的
短時間の等間隔とすると共に、演算した指令値を直ちに
出力することなく、一旦ストアしておいて次の周期の初
めに出力する。
続いて、S12において機関回転数Ne、アクセル開度θA
P、大気圧PA等の制御パラメータを順次読み込んでRAM9
0eに格納し、S14においてROM90dに格納されているマッ
プを参照してアクセル開度θAPと機関回転数Neとからス
ロットル弁の基準開度θTHMを検索する。
続いて、S16において、検索した値に大気圧補正を施
す。即ち、検出した大気圧PAに応じて補正係数kPAを決
定し、検索した基準開度に乗算して大気圧補正を行う。
この補正特性は第5図に示す如く、平地側の補正係数を
1.0とし、大気圧が減少するに従って増加する様に設定
する。この結果、高地にあっても平地と同様の充填効率
を得ることが出来る。尚、斯る補正特性は、ROM内にテ
ーブル値として格納しておく。
続いて、S18においてアイドル制御域にあるか否かを
判断する。これは、スタータスイッチ信号、レンジセレ
クタ信号、車速、吸気圧力、スロットル開度及び機関回
転数等から判断し、特に機関回転数が適宜設定した減速
回転数以下でアイドル判別回転数以上である場合にアイ
ドル制御域にあると判断し、S20に進んでアイドル制御
用のスロットル開度θidleを適宜決定する。
S18においてアイドル制御域にないと判断された場合
はS22に進み、所定の開度θidle−refをもってアイドル
開度とする。この所定開度は例えば、アイドル制御での
上限開度たる10度(但し、WOT=84度)とする。
続いて、S24においてオートクルーズ制御域にあるか
否か判断する。これは、前記したブレーキスイッチ74、
メインスイッチ76等の出力信号から判断する。而して、
オートクルーズ制御域にあると判断された場合はS26に
進んで設定車速を保つべく適宜オートクルーズ開度θcr
uを演算すると共に、然らざる場合はS28においてオート
クルーズ開度を零とする。
続いて、S30において目標開度θTHOを算出する。これ
は、それまでに算出した開度、即ち、基準開度θTHM、
アイドル開度θidle、オートクルーズ開度θcruの中か
ら最大値を選んで行う。斯く最大値を採ることによっ
て、アイドル制御とオートクルーズ制御が重複する運転
状態等においてもスロットル開度を最適に制御すること
が出来る。尚、選択した最大値は開度で示されているの
で、本ステップにおいて所定数(1パルス当りの開度)
で割ってパルス数に変換する。
続いて、S32において、前回のスロットル開度θTHPn
−1(パルス絶対値)にS10で出力した前回指令値θCMD
n−1を加算して現在のスロットル開度、より正確には
現在移動中のスロットル開度θTHPnを算出する。
続いてS34において、その現在開度と目標値との偏差
を算出して今回のモータ指令値θCMDn(パルス変位量)
を決定する。
続いて、S36において今回の指令値の絶対値、即ち正
逆の回転方向を問わない値が上限値θMAXを超えるか否
か判断し、超える場合には回転方向に応じて制御値を上
限値に制限する(S38,40,42)。この上限値θMAXは、演
算周期10ms内に出力し終えることが可能な上限の値を意
味する。即ち、指令パルスが2以上の周期に亘って出力
され続けられるとS32における現在開度の算出を正確に
行うことが出来ないので、リミットを設けるものであ
る。
続いて、S44において指令値について再びリミットチ
ェックを行い、スロットル弁が指令される如くに移動可
能か否かを判断する。具体的には、S44において回転方
向を判断し、開弁方向にあると判断される場合には続い
てS46に進んで演算した指令値通りにスロットル弁が移
動可能な様に制御値を算出する。即ち、スロットル弁が
物理的に開弁可能な最大の開度(WOT)に相当する上限
開度θTHMAX(パルス絶対値)から現在開度θTHPnを減
算した値が移動可能範囲となるので、それと演算指令値
とを比較して小さい方の値を選択する。これは、スロッ
トル弁が弁軸6aにスプリングを取着されて全閉方向に付
勢されているため、全開以上の指令値をパルスモータに
与えた場合にはスロットル弁がストッパに衝き当たった
時点で特性上パルスモータが脱調し、スプリング力で直
ちに全閉位置に戻されて機関出力が急減することから、
その不都合を回避するためである。尚、指令値が閉弁方
向の値である場合には現在開度は全閉位置を零として算
出される正の値であるので、単に制御値(絶対値)と現
在開度とを比較して少ない方の値を選択するのみで指令
値を移動可能な範囲に制限することが出来る(S48)。
この場合、閉弁方向についてはスプリングによる付勢力
の問題はないが、同様に制御することによってスロット
ル弁の作動に関与しないパルスの出力を制限して演算速
度及び制御応答性が向上する。尚、前述の如く、演算し
た指令値は演算が終了した時点で出力することなく、RA
M内にストアしておき、次回のプログラム起動時にS10に
おいて出力する。
上記の如く、本実施例においては検出した大気圧に応
じてスロットル開度を補正するので、高地を走行すると
きも運転者が要求する空気量を正確に供給することが出
来、スロットル開度を機関が位置する高度に関わりなく
最適に制御することが出来る。
尚、本発明をアクセルペダルとスロットル弁との機械
的連結が完全に切り離された機構について説明して来た
が、本発明はアクセルワイヤ等の機械的連結を残したま
まパルスモータを追加的に設けたものについても妥当す
ることは云うまでもない。
(発明の効果) 本発明に係る車載内燃機関のスロットル開度制御装置
においては機関近傍の大気圧を検出する大気圧検出手段
を設け、スロットル開度設定手段は該大気圧検出手段の
出力を入力し、大気圧が減少するに従ってスロットル開
度を増加補正する如く構成したので、高地を走行すると
きであっても運転者が要求する空気量を的確に供給する
ことが出来、機関が位置する高度に関わりなくスロット
ル開度を最適に制御することが出来る利点を備える。更
には、パルスモータの現在角度を容易に検出して現在の
スロットル開度を制度良く把握することができ、よって
スロットル開度を精度良く制御することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る車載内燃機関のスロットル開度制
御装置のクレーム対応図、第2図は該制御装置を全体的
に示す概略図、第3図はその中の制御ユニットの詳細を
示すブロック図、第4図は該装置の動作を示すフロー・
チャート及び第5図は大気圧の補正特性を示す説明グラ
フである。 1……アクセルペダル踏入量検出手段(アクセルセンサ
48)、2……機関運転状態検出手段(クランク角センサ
52他)、3……スロットル開度設定手段(マイクロ・コ
ンピュータ90)、4……モータ指令値演算手段(マイク
ロ・コンピュータ90)、5……パルスモータ(パルスモ
ータ34)、6……スロットル弁、7……大気圧検出手段
(大気圧センサ46)、10……内燃機関、12……吸気路、
32……アクセルペダル、34……パルスモータ、40……ス
ロットルセンサ、42……吸気圧センサ、44……吸気温セ
ンサ、46……大気圧センサ、48……アクセルセンサ、50
……水温センサ、52……クランク角センサ、54……車速
センサ、58……制御ユニット、60……ACGセンサ、62…
…パワステスイッチ、64……エアコンスイッチ、66……
スタータスイッチ、68……バッテリ電圧センサ、70……
レンジセレクタスイッチ、72……シフトポジションスイ
ッチ、74……ブレーキスイッチ、76……ACメインスイッ
チ、78……ACセットスイッチ、80……ACリジュームスイ
ッチ、90……マイクロ・コンピュータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 木下 謙一郎 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式 会社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 平1−125538(JP,A) 特開 平1−240746(JP,A) 特開 平1−277658(JP,A) 特開 昭53−127923(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 9/00 - 11/10

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】a.車両運転席床面に配されたアクセルペダ
    ルの踏込量を検出するアクセルペダル踏込量検出手段、 b.機関の運転状態を検出する機関運転状態検出手段、 c.該機関運転状態検出手段及び前記アクセルペダル踏込
    量検出手段の出力を入力して機関吸気路に設けられたス
    ロットル弁の開度を設定するスロットル開度設定手段、 d.該スロットル開度設定手段の出力を入力してスロット
    ル弁を駆動するパルスモータへの指令値を演算するモー
    タ指令値演算手段、 e.該モータ指令値演算手段の出力を入力して回転するパ
    ルスモータ、 及び f.該パルスモータに連結され、その回転に応じて機関吸
    気路を開閉するスロットル弁、 からなる車載内燃機関のスロットル開度制御装置におい
    て、 g.機関近傍の大気圧を検出する大気圧検出手段、 を設け、前記スロットル開度設定手段は、前記大気圧検
    出手段の出力を入力し、大気圧が減少するに従ってスロ
    ットル開度を増加補正すると共に、前記モータ指令値演
    算手段は、補正されたスロットル開度に基づいて指令パ
    ルスを演算周期に出力し終える個数に演算して次の演算
    周期の初めに出力することを特徴とするスロットル開度
    制御装置。
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