JP2833099B2 - 内燃機関の出力制御装置 - Google Patents

内燃機関の出力制御装置

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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、内燃機関の絞弁を電動モータ等のアクチ
ュエータを介して開閉駆動するようにした内燃機関の出
力制御装置に関する。
(従来の技術) 内燃機関のスロットル、例えば自動車用ガソリン機関
における絞弁は、通常、アクセルペダルにアクセルワイ
ヤを介して機械的に連結されており、運転者の操作によ
るアスセルペダルの操作量(踏込量)に対して絞弁の開
度が固定的に定まる。従って、渋滞走行時などでは、ア
クセルペダルの微妙な操作が要求され、操作性が悪い。
そこで、近年、内燃機関の絞弁を電動モータにて開閉
駆動するようにした出力制御装置が種々提案されてい
る。この種のものでは、アクセルペダルの操作量はポテ
ンショメータ等によって電気的信号として検出され、こ
れに基づく制御回路からの出力信号によってパルスモー
タやDCモータからなる電動モータが駆動されて、絞弁が
回動する。すなわち、運転者が操作するアクセルペダル
と絞弁とは、単に電気的に連結されているに過ぎない。
そのため、アクセルペダル操作量と絞弁開度との間の特
性の変更,修正等が容易に実現される。例えば特開昭59
−74342号公報には、パルスモータを用いてプッシュロ
ッドを進退させ、スロットルシャフトに固定したレバー
を押圧して絞弁を回動させるようにした構成が開示され
ている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら上記のように絞弁を電動モータ等のアク
チュエータで開閉駆動するように構成した場合、アクチ
ュエータ側の機構的な応答性や、中間に介在する制御回
路での演算処理に要する時間などが重なり合って、アク
セルペダル操作量の変化に対し比較的大きな応答遅れが
発生することがある。従って、アクセルペダルを急に踏
み込んだ急加速時あるいはアクセルペダルを急に戻した
急減速時などに、実際の絞弁の変化が遅れ、出力変化が
運転者の意志よりも若干遅れて発生するので、運転者が
違和感を感じるとともに、運転性が悪化する、という不
具合がある。
(課題を解決するための手段) そこで、この発明は、第1図に示すように、アクセル
操作量を検出する操作量検出手段1と、このアクセル操
作量に基づいて絞弁開度目標値を設定する絞弁開度目標
値設定手段2と、内燃機関3の絞弁を開閉駆動する駆動
機構4と、上記絞弁開度目標値に基づいて上記駆動機構
4を制御する絞弁開度制御手段5と、を備えてなる内燃
機関の出力制御装置において、上記絞弁開度目標値の変
化速度を所定の上限値および下限値とそれぞれ比較する
過渡検出手段6と、絞弁開度の応答遅れを補うように、
上記絞弁開度目標値の変化速度が上記上限値よりも大き
な加速時に進角側へ、上記下限値よりも小さな減速時に
遅角側へ、それぞれ点火時期を補正する点火時期補正手
段7と、上記加速時に燃料噴射量を増量補正し、かつ上
記減速時に燃料噴射量を減量補正する空燃比補正手段8
と、を備えたことを特徴としている。
(作用) 運転者によってアクセルが操作されると、そのアクセ
ル操作量に基づいて絞弁開度目標値が設定され、かつ該
絞弁開度目標値に沿って駆動機構4が制御される。つま
り、絞弁開度目標値となるように、絞弁が開閉作動する
が、アクセル操作が急激になされた場合には、実際の絞
弁開度の変化に若干の応答遅れが生じ、絞弁開度目標値
との間にずれが生じる。
過渡検出手段6では、絞弁開度目標値の変化速度が上
限値よりも大きい場合には、絞弁開度の応答遅れが無視
できないレベルの急加速であると判断し、また絞弁開度
目標値の負の変化速度が下限値よりも小さい場合には、
絞弁開度の応答遅れが無視できないレベルの急減速であ
ると判断する。
そして、上記のような急加速であれば、点火時期補正
手段7によって点火時期が進角側へ補正され、かつ空燃
比補正手段8によって燃料噴射量が増量補正される。こ
れにより、内燃機関3の出力が応答性よく増加する。
また、急減速であれば、点火時期補正手段7によって
点火時期が遅角側へ補正され、かつ空燃比補正手段8に
よって燃料噴射量が減量補正される。これにより、内燃
機関3の出力が応答性よく低下する。
従って、絞弁開度変化の応答遅れによる出力変化の遅
れが相殺もしくは軽減される。
(実施例) 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。
第2図はこの発明に係る出力制御装置を自動車用ガソ
リン機関に適用した一実施例を示す構成説明図であっ
て、11は内燃機関、12は運転者によって操作されるアク
セルペダル、13はマイクロコンピュータシステムからな
るコントロールユニットを示している。
上記内燃機関11の吸気通路14に介装された絞弁15は、
リターンスプリング16によって常時閉方向に付勢され、
かつそのスロットルシャフト15aにレバー17が固定され
ている。このレバー17先端に対向するプッシュロッド18
の基部には螺条が刻設され、大歯車19内周に螺合してい
る。そして、上記大歯車19に噛み合う小歯車20をパルス
モータ21が駆動するようになっており、これらによって
スロットル駆動機構が構成されている。すなわち、パル
スモータ21の回転によってプッシュロッド18が軸方向に
進退し、レバー17を押圧して絞弁15を開閉するように構
成されている。
また吸気通路14の下流側に電磁式の燃料噴射弁22が配
設され、かつ燃焼室へ向けて点火栓23が配設されてい
る。
内燃機関11の運転条件を検出するためのセンサ類を説
明すると、先ず、吸気通路14の絞弁15上流側に、吸入空
気量を検出する例えばホットワイヤ式のエアフロメータ
24が配設されている。排気通路25には、空燃比制御のた
めに、排気中の残存酸素濃度を検出するO2センサ26が配
設されている。また、27は内燃機関の冷却水温を検出す
る水温センサ、28は一定クランク角毎(例えば1゜毎)
のパルス信号とピストン行程の基準位置に対応するパル
ス信号とを出力するクランク角センサである。上記水温
センサ27の検出水温は、主に点火時期制御の補正や空燃
比制御の補正のために用いられる。上記クランク角セン
サ28の出力信号は、主に機関回転数の算出および点火時
期制御のために用いられる。
また上記アクセルペダル12に対しては、操作量検出手
段として、その踏込量つまり踏角を検出する例えばポテ
ンショメータからなる踏角センサ29が設けられている。
尚、30は車速を検出するための車速センサである。
一方、コントロールユニット13は、後述するように、
アクセルペダル12のアクセル踏角を基礎とした絞弁開度
制御や過渡時の出力補正制御のほかに、通常の空燃比制
御や点火時期制御を行うもので、種々の演算処理を行う
CPU31と、固定的なデータやプログラムを格納したROMお
よび外部アクセス可能なRAMからなるメモリ32と、各セ
ンサ類からの入力のコントロールやA/D変換および外部
への出力のコントロールを行うIOLSI33とから大略構成
されている。
次に第3図は、上記コントロールユニット13において
実行される制御の要部を示すフローチャートであって、
以下、これを参照しながら上記実施例の作用を説明す
る。尚、このフローチャートに示すルーチンは一定時間
もしくは一定クランク角毎に繰り返される。
先ず、初めにステップ1〜3で、クランク角センサ28
の出力パルスから算出された機関回転数Nと、踏角セン
サ29が検出したアクセル踏角αと、エアフロメータ24が
検出した吸入空気量Qaとが、それぞれ読み込まれる。
次にステップ4で、基本燃料噴射量Tpを Tp=k・Qa/N (kは定数) として算出する。そして、この基本燃料噴射量Tpに、高
負荷時に必要な増量補正、水温による増量補正、バッテ
リ電圧に対する補正、O2センサ26の検出信号に基づく補
正等を加えて、噴射量Tiを決定する(ステップ5)。
またステップ6では、機関回転数Nと基本燃料噴射量
Tpとに基づいて、基本点火時期ADVを算出する。
次に、そのときのアクセル踏角αと機関回転数Nとか
ら絞弁開度目標値θを求める(ステップ7)。この絞
弁開度目標値θは、アクセル踏角αの大小に略対応し
た値となるが、単純な比較関係ではなく、機関回転数N
に応じた若干の補正が加えられている。
そして、この絞弁開度目標値θと前回の絞弁開度目
標値θn-1とを比較して、絞弁開度目標値θの変化速
度に相当する目標偏差Δθを、Δθ=θ−θn-1とし
て算出する(ステップ8)。つまり、アクセルペダル12
を急に踏み込んだ急加速時には、この目標偏差Δθが正
の値として大きくなり、アクセルペダル12を急に戻した
急減速時には、負側に大きくなる。
ステップ9では、上記目標偏差Δθを所定の下限値Δ
θminと大小比較して、応答遅れが問題となるような急
減速であるか否かを判定する。同様にステップ10では、
上記目標偏差Δθを所定の上限値Δθmaxと大小比較し
て、応答遅れが問題となるような急加速であるか否かを
判定する。
ここで目標偏差ΔθがΔθmin〜Δθmaxの間にあれ
ば、問題となるような過渡変化ではないので、特に出力
補正は行わない。従って、絞弁開度目標値θn、点火時
期ADV、噴射量Tiをレジスタにセットして一連のルーチ
ンを終了する(ステップ11)。
これにより絞弁15の開度θは、図示せぬ他の制御プロ
グラムに従い、上記絞弁開度目標値θnに沿って制御さ
れる。また点火時期および噴射量も、上記のようにして
決定された点火時期ADVおよび噴射量Tiに従って制御さ
れる。
これに対し、目標偏差ΔθがΔθmin以下の急減速時
には、ステップ9からステップ12へ進んで点火時期ADV
を遅角側へ補正する。すなわち、ADV=ADV×(1−k1×
Δθ)として目標偏差Δθに比例した量だけ点火時期AD
Vを遅角させる。同時に、ステップ13で、噴射量Tiを減
少補正し、空燃比をリーン化させる。すなわち、Ti=Ti
×(1−k2×Δθ)として目標偏差Δθに比例した量だ
け噴射量Tiを減少させる。尚、k1,k2は定数である。
このようにして補正された点火時期ADVおよび噴射量T
iの変化は、次回の点火および燃料噴射に直ちに反映す
る。従って、応答遅れの殆どない形で出力減少補正を実
現できる。
一方、目標偏差ΔθがΔθmax以上の急加速時には、
ステップ10からステップ14へ進み、ADV=ADV×(1+k3
×Δθ)として点火時期ADVを進角側へ補正する。同時
にステップ15で、Ti=Ti×(1+k4×Δθ)として、空
燃比がリッチ化するように噴射量Tiを増量させる。尚、
k3,k4は定数である。これにより、機関出力が応答性良
く増量補正される。
第4図は、上記実施例の作用を説明するためのタイム
チャートであって、(a)はアクセル踏角αの変化を、
(b)は絞弁15の開度θの変化を示している。つまり、
この例では、定常走行から緩加速を行い、更に急加速
(期間Aとして示す)を行った後に、定常走行に戻り、
更に急減速(期間Bとして示す)を行い、緩減速の後に
定常走行に移る走行パターンとなっている。
この場合に、定常走行および緩加速,緩減速ではアル
セル踏角α変化に絞弁15の変化が十分に追従するが、急
加速時および急減速時には、絞弁15駆動系の応答遅れに
よって実際の開度θの変化が(b)の破線イに示すよう
に遅れてしまう。尚、実線ロは絞弁開度目標値θnを示
す。そのため、何ら出力補正を行わなければ、機関発生
トルクは(f)の実線ハに示すような特性となってしま
い、運転者の意志にそぐわないものとなる。
これに対し、本実施例では、(c)に示すように目標
偏差Δθに基づいて急加速および急減速であることが検
出され、この検出に基づいて、点火時期ADVが(d)の
破線ニに示すように補正されるとともに、燃料噴射量Ti
が(e)の破線ホに示すように補正される。
従って、絞弁15の応答遅れを相殺するような形で出力
が補正され、実際に得られるトルクは、(f)の破線ヘ
に示すように、運転者の意志つまりアクセル踏角αの変
化に非常に良く対応したものとなる。
(発明の効果) 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機
関の出力制御装置においては、機関の絞弁を電動モータ
等のアクチュエータを介して駆動するようにした場合に
問題となる過渡時の絞弁開度変化の応答遅れを、点火時
期の遅進および燃料噴射量の増減による出力補正で相殺
するようにしたので、運転者の意志に沿った運転が可能
となり、違和感を与えることがない。特に、絞弁開度目
標値の変化速度を所定の上限値および下限値と比較する
ことにより、実際の絞弁開度と絞弁開度目標値とのずれ
を予測でき、適切な出力補正を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明に係る出力制御装置のクレーム対応
図、第2図はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第
3図はこの実施例における制御の要部を示すフローチャ
ート、第4図はこの実施例の作用を説明するためのタイ
ムチャートである。 1……操作量検出手段、2……絞弁開度目標値設定手
段、3……内燃機関、4……駆動機構、5……絞弁開度
制御手段、6……過渡検出手段、7……点火時期補正手
段、8……空燃比補正手段。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F02D 41/00 - 41/36

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】アクセル操作量を検出する操作量検出手段
    と、このアクセル操作量に基づいて絞弁開度目標値を設
    定する絞弁開度目標値設定手段と、内燃機関の絞弁を開
    閉駆動する駆動機構と、上記絞弁開度目標値に基づいて
    上記駆動機構を制御する絞弁開度制御手段と、を備えて
    なる内燃機関の出力制御装置において、 上記絞弁開度目標値の変化速度を所定の上限値および下
    限値とそれぞれ比較する過渡検出手段と、絞弁開度の応
    答遅れを補うように、上記絞弁開度目標値の変化速度が
    上記上限値よりも大きな加速時に進角側へ、上記下限値
    よりも小さな減速時に遅角側へ、それぞれ点火時期を補
    正する点火時期補正手段と、上記加速時に燃料噴射量を
    増量補正し、かつ上記減速時に燃料噴射量を減量補正す
    る空燃比補正手段と、を備えたことを特徴とする内燃機
    関の出力制御装置。
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