JP2843032B2 - 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するものである。

（従来の技術） 最近のエンジンでは、スロットル弁等の出力調整手段
を電気的に駆動制御するようにしたものが多くなってい
る。このものにあっては、アクセル開度に対してスロッ
トル開度（出力調整手段の制御量）を対応づけてなるス
ロットル特性（出力特性）に照して得られた目標スロッ
トル開度（目標制御量）となるように、スロットル弁駆
動用のモータ等が制御される（例えば特開昭61−126346
号公報参照）。そして、このようなもののなかには、ア
クセル開度の変化に対するスロットル開度の変化を遅延
させるようにしたものも提案されている（特開昭61−23
2345号公報）。

一方、このようにスロットル弁等の出力調整手段を電
気的に制御する場合、制御系に故障が生じるとスロット
ル弁の駆動が行なえなくなる等の問題を生じる。このよ
うなときのフェイルセーフのために、アクセルとスロッ
トル弁とを機械的に連係して、アクセルを所定以上操作
したときはこの操作量が機械的にスロットル弁で伝達さ
れるようにすることが行なわれている。すなわち、この
機械式連係手段は、アクセルを踏込んでいったときに所
定の無効ストローク分はスロットル弁が動かず、この無
効ストローク以上アクセルが操作されたときに始めてス
ロットル弁が開き始める。したがって、スロットル弁駆
動用のアクチュエータが駆動されたときは、機械的連係
手段に優先して、電気的制御下においてスロットル弁が
開かれることになる。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、スロットル弁等の出力調整手段の駆動を電
気的に制御するものにおいては、出力特性を工夫するこ
とにより、同じアクセル開度であっても発生するエンジ
ン出力を任意に設定し得ることになる。

このような利点を利用して出力特性を設定しようとす
ると、この出力特性はかなり複雑なものとならざるを得
ない。したがって、このような出力特性通りの出力を得
る場合には、出力特性があらかじめマップ化されて、検
出されたアクセル開度に応じてこのマップから目標とす
るスロットル開度を決定することになる。そして、この
決定された目標スロットル開度となるようにスロットル
弁が駆動される。

しかしながら、スロットル弁等の出力調整手段の駆動
を、上述のようにして行なうと、駆動サイクルがかなり
長くならざるを得ないことになる。このことは、応答
性、すなわちアクセル開度の変化に対するスロットル開
度の変化の追従性が悪いものとならざるを得ないことに
なる。

この点を詳述すると、スロットル特性はマップ化され
てあらかじめ記憶手段に記憶されているが、この記憶手
段に記憶されているデータ値（スロットル開度）の読み
込みにかなりの時間を要し、このため応答性が悪いもの
となる。とりわけ、記憶手段の容量限界等から、通常、
記憶手段には制御に要求される全てのデータ値が記憶さ
れているのではなく、主要なデータ値のみが記憶されて
いて、記憶されていないデータ値は、記憶されているデ
ータ値に基づく補間計算によって得ることが行われる。
このため、マップ化されたスロットル特性に基づいて制
御に要求されるスロットル開度を最終的に得るまでに応
答性が悪いものとなってしまう。そして、スロットル特
性を設定するパラメータの数が多くなるほど、上述した
応答性の問題が顕著になる。

このような応答遅れは、前述したような機械的連係手
段を有する場合に、アクセルの操作速度が極めて早い場
合、電気式制御によるスロットル弁の駆動が遅れて、正
常な電気式制御下であるにも拘らず、これに優先して一
時的に機械的連係手段を介してスロットル弁駆動が行な
われてしまうことになる。このようなことは、一時的に
アクセル操作が重くなる等、運転者のアクセルに対する
操作フィーリングを悪化させることにもなる。

上述のような観点から、制御サイクルを短くすること
も考えられるが、単に制御サイクルを早めるだけとした
のでは、このために要する制御系のコストが極めて高価
なものとなる。

したがって、本発明の目的は、出力調整手段の駆動を
アクセル開度に基づいて電気式に制御するようにしたも
のにおいて、大きなコスト上昇をまねくことなく、応答
よく行なえるようにしたエンジンの制御装置を提供する
ことにある。

（問題点を解決するための手段、作用） 前述の目的を達成するため、本発明にあっては次のよ
うな構成としてある。すなわち、第10図にブロック図的
に示すように、 アクセル開度とアクセル開度以外の車両の所定運転状
態とをパラメータとしてあらかじめ設定される所定の出
力特性となるようにエンジンを制御するようにしたエン
ジンの制御装置であって、 エンジンの出力を調整する出力調整手段と、 前記出力調整手段を駆動する電磁式の駆動手段と、 アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、 前記所定運転状態を検出する運転状態検出手段と、 アクセル開度と前記所定運転状態とをパラメータとし
て、前記所定の出力特性となる前記出力調整手段の制御
量を記憶した記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された制御量に基づくことなく、
前記アクセル開度検出手段で検出されたアクセル開度に
基づいて前記出力調整手段の基本制御量を決定する基本
制御手段と、 前記アクセル開度検出手段で検出されたアクセル開度
および前記運転状態検出手段で検出された運転状態に基
づいて、前記記憶手段に記憶されている制御量の中から
第２制御量を決定する第２制御手段と、 前記基本制御手段で決定された基本制御量と前記第２
制御手段で決定された第２制御量とのうち、エンジン出
力が大きくなる方の制御量を選択する選択手段と、 前記選択手段で選択された制御量に対応した駆動手段
号を前記駆動手段に出力する駆動制御手段と、 を備え、前記基本制御手段の制御サイクルが、前記第２
制御手段の制御サイクルよりも早くなるように設定され
ている、 ような構成としてある。

このような構成とされた本発明にあっては、基本制御
量に応じたスロットル弁等の出力調整手段の駆動を早く
行なうことができる。この場合、基本制御手段は、アク
セル開度に応じた所定の制御量に正確に設定する必要は
なく、例えば前述した機械的操作手段との干渉を防止で
きる以上の早さとなるように簡易なものに設定すればよ
い。そして、この簡易な設定により、その制御サイクル
も早めることができることになる。

一方、補正制御手段により決定された補正量は、最終
的に前記基本制御量と合わせて、出力制御手段の制御量
を、アクセル開度に応じた所定の制御量すなわち例えば
所定のスロットル開度となるようにする。勿論、この場
合、制御サイクルは遅く設定されているので、例えばマ
ップ化された出力特性の読み込み等をも十分に行なえる
ことになる。

前述した両制御手段の制御サイクルを異ならせるに
は、例えば共に割込み処理により行なって、基本制御手
段側の割込み時間を補正制御手段側の割込時間よりも短
くすればよく、また補正制御サイクルを基本のルーチン
として基本制御手段による制御を割込みによって行なう
ことによってもなし得る。

（実施例） 以下本発明の実施例を添付した図面に基づいて説明す
る。

第１図において、エンジン１の出力が変速機２を介し
て、図示を略す駆動輪へと伝達される。この変速機２
は、実施例ではロックアップクラッチ付きのトルクコン
バータ３と前進４段用とされた多段変速歯車機構４とか
ら構成されている。また、エンジン１は、オットー式と
されて、その吸気通路11に設けたスロットル弁12の開度
を調整することにより、吸入空気量すなわちエンジン出
力の調整がなされる。そして、スロットル弁12は、DCサ
ーボモータ、ステップモータ等のアクチュエータ13によ
って駆動される。

スロットル弁12を駆動する部分の詳細は、第７図に示
す通りである。先ず、31〜33はそれぞれ並列に並置され
た第１〜第３の３つのスライダで、真中の第１スライダ
31が、ワイヤ34を介してスロットル弁12に連結されてい
る。このスライダ31の一側方にある第２スライダ32は、
ワイヤ37を介してプーリ38に連結され、このプーリ38
が、電磁式のクラッチ39を介してモータ等の回転式のア
クチュエータ13に連結されている。そして、両スライダ
31、32は、共に第７図右方ストローク端にあるとき、第
２スライダ32が左方へ変位したときに、これに押圧され
た第１スライダ31が直ちに左方へ変位し得るようにされ
ている。

一方、第３スライダ33は、ワイヤ35を介して、アクセ
ル38に連結されている。そして、第１と第３スライダ3
1、33は、共に右方ストローク端にあるときに、第３ス
ライダ33を図中左方へ変位したときに、この第３スライ
ダ33が無効ストロークｌ分だけ変位した後、第１スライ
ダ31が左方へ押圧変位されるようになっている。そし
て、この無効ストロークｌは第８図に示すように、アク
セル開度が50％以上となったときにスロットル弁12が開
き始めるように設定されている。

なお、各スライダ31〜33は、アクセル36を操作しない
限り、それぞれ右方ストローク端に位置するように付勢
されている（第１スライダ31は、スロットル弁12に付設
されているリターンスプリングの付勢力を受けてい
る）。また、アクチュエータ13の制御系に異常が生じた
ときには、クラッチ39のコイル39aに通電され、クラッ
チ39が切断されるようになっている。

第１図、第７図中21は制御ユニットで、これはデジタ
ル式あるいはアナログ式のコンピュータを利用して、よ
り具体的には実施例ではマイクロコンピュータを利用し
て構成されている。この制御ユニット21には、各センサ
（スイッチ）22〜24からの信号が入力される一方、制御
ユニット21からは前記アクチュエータ13に対して出力さ
れる。上記センサ22はアクセル開度を検出するものであ
る。センサ23は車速を検出するものである。センサ24は
１速、２速等の変速段を検出するものである。

なお、制御ユニット21は、基本的に、CPU、ROM、RA
M、CLOCKを備える他、必要に応じて入出力インタフェイ
ス、A/D変換器等を有するが、これ等はマイクロコンピ
ュータを利用する場合の既知の構成なので、その詳細な
説明は省略する。勿論、後述するスロットル特性等はRO
Mに記憶されているものである。

上記制御ユニット21は、アクセル開度に応じた目標ス
ロットル開度となるようにアクチュエータ13を制御す
る。以下この制御の点について述べる。

先ず、スロットル特性が、第２図のようにマップ化さ
れて設定されている。このスロットル特性は、実施例で
は、１速用と、２速用と、３速、４速用との３種類設定
されている。このスロットル特性は、上記変速段に応じ
て、第１と第２の２つのものが設定されている。すなわ
ち、第２図破線で示す第１のスロットル特性が、減速が
十分に得られるように設定された基本の特性となるもの
であり、第２図実線で示す第２のスロットル特性が、加
速が十分得られるように設定されたものである。そし
て、第２のスロットル特性は、アクセル開度が中開度付
近ではアクセル開度の変化量に対するスロットル開度の
変化量が大きくされ（加速確保領域）、またアクセル開
度の高開度となったとき（第２図K1より大となったと
き）はその変化量に対するスロットル開度の変化量が小
さくされている。これに対して、第１のスロットル特性
はアクセル開度の変化量の対するスロットル開度の変化
量がアクセル開度の全範囲に渡ってほぼ同じように設定
されている。なお、アクセル開度が小さい領域では、第
１、第２の両スロットル特性共にスロットル開度となる
ように設定されている。

いま、変速段が１速であるとすると、この１速用の第
１と第２の２つの出力特性のうち、後述するようにして
いずれか一方の出力特性が選択され、この選択されたス
ロットル特性に基づいて、現在のアクセル開度αに応じ
たスロットル開度が目標スロットル開度として設定され
る。そして、この目標スロットル開度となるように、ア
クチュエータ13が駆動される。

各変速段について設定された第１、第２の２つのスロ
ットル特性の選択（移行）は、アクセル開度の大きさに
応じて次の、の２つに大別される。

アクセル開度が小さいとき アクセル開度が第２図K1以下のときである。このとき
は、エンジン出力が小さくて、第１、第２の両スロット
ル開度間の変更に対する運転者の違和感は事実上生じな
いものであり、かつ加速用の第２スロットル特性によっ
ても十分な減速を得ることが可能なときである。したが
って、このようなときは、第１スロットル特性が選択さ
れている状態から、アクセル開度が所定単位時間当り所
定値（実施例では５％）よりも大きく増大したときに、
加速要求であるとして無条件に第２スロットル特性が選
択される。また、アクセルが戻し操作されたときに、加
速用の第２スロットル特性から第１スロットル特性へと
無条件に移行される。ただし、アクセルが全閉付近とな
る５％開度よりも小さいときは、次の発進に備えて加速
用の第２スロットル特性が選択される。

アクセル開度が大きいとき アクセル開度が第２図K1よりも大きいときである。こ
のときも、第１スロットル特性が選択されている状態か
ら加速用の第２スロットル特性へ移行するのは、上記
の場合と同様に、アクセル開度が５％を越えて増大した
ときとしてある。

これに対して、加速用の第２スロットル特性が選択さ
れている状態から減速用の第１スロットル特性への移行
は、変速が行われるときのみに限定して行うようにして
ある。したがって、この変速がなされないようなとき
は、たとえアクセルが戻し操作してもそのまま加速用の
第２スロットル特性が選択され続けることになる。

このような第２スロットル特性から第１スロットル特
性への移行条件としての変速は、実施例では、シフトダ
ウン時に設定するようにしてある。すなわち、運転者は
加速要求で大きくアクセルを踏込んだ後、所望の車速に
達っするとかなり大きくアクセルを戻し操作することに
なる。そして、この大きなアクセルの踏込みは、自動変
速機２をシフトダウンさせることになる。そして、シフ
トダウンによってスロットル特性が減速特性に移行する
ことにより、減速特性への移行に伴うエンジン出力の変
化がシフトダウン時の変速ショックによって吸収されて
運転者に違和感を与えることもなく、また、シフトダウ
ンによってアクセル踏込みに伴うエンジン出力の増大の
期待にも対応できるものとなる。そして、アクセルを踏
み込み操作した後のアクセルの戻し操作のときには、既
に減速特性に移行されていることになる。

上述した制御の内容を第３図にタイムチャトとして示
してある。

このように、加速特性から減速特性への移行を変速時
に限定したのは、この移行時のショックを変速のときに
吸収させるのと、出力特性が変化することの違和感を極
力運転者に与えないようにするためになされる。

制御ユニットＵによる目標スロットル開度とするため
の制御は、次の、のように、基本制御用と補正制御
用とに大別される。

基本制御用 アクセル開度に応じて、スロットル弁12が基本のスロ
ットル開度となるように制御するそして、制御サイクル
を早めるため、例えば3msec毎の割込処理によって行な
われる。この場合、基本のスロットル開度は、第２図に
示すスロットル特性に基づくことなく、簡易な計算式に
より算出される。これにより無効ストロークｌが零にな
らないように第２スライダ31が早く駆動される。

補正制御用 最終的に、アクセル開度に応じて、スロットル弁12が
第２図に示すスロットル特性に基づく開度となるように
制御する。この制御は、例えば30msec毎の割込み処理に
よって行なわれる。このように、補正用の制御は、基本
制御の場合よりも遅いため、第２のスロットル特性を利
用した目標スロットル開度の決定が余裕をもって行なえ
ることになる。

上記、のような制御を行なう利点を、第３スライ
ダ33の動きと共に示したのが第９図である。この第９図
において、Ａはアクセル開度が変位する様子を示し、ま
た、Ｂは、第３スライダ33の動きを示す。Ｃが前記で
述べた基本制御によって決定される基本スロットル開度
であり、Ｃ′がこれに応じ実際のスロットル開度の変化
の様子を示す。

さらにＤは、で述べた基本制御というものを行なわ
ないで、30msec毎に第２図のスロットル特性に基づいて
目標スロットル開度の変化の様子を示すものであり、
Ｄ′はこれに応じた実際のスロットル開度が変化する様
子示す。

この第９図において、ＢとＤ′との間隔はＢとＣ′と
の間隔よりもかなり狭まったもととなる。これは、機械
式連係手段による電気式制御への干渉防止に余裕が無い
ことを示している。これに対して、本発明においてＣ′
はＢと十分大きな間隔を有しているので、上記干渉が確
実に防止される。

前述した、の制御の詳細について、前記、の
ような制御の点を含めて、フローチャートを参照しつつ
説明する。

第５図のR1においてシステム全体のイニシャライズが
行なわれた後、R2、R3での各割込処理が行なわれる。

基本制御用となる第５図のR2の詳細は、第６図に示す
通りであり、割込時間は3msecとされる。先ず、Q1にお
いて今回のアクセル開度a1が読込まれ、次いでQ2におい
て、アクセル開度a1に対して所定の係数ｋを掛け合わせ
ることにより、基本スロットル開度ＴBが算出される。
勿論、この係数ｋの大きさは、第３スライダ33で代表さ
れるような機械的連係手段による干渉を防止する上で、
十分な大きさとして設定される。この後、Q3において、
上記基本スロットル開度ＴBが後述するようにして求め
られれる補正用スロットル開度ＴCよりも大きいか否か
が判別される。このQ3の判別でYESのときは、基本スロ
ットル開度ＴBが最終目標スロットル開度ＴTとして設定
される。逆に、Q3の判別でNOのときは、Q5において補正
用スロットル開度ＴCが１最終目標スロットル開度ＴTと
して設定される。そして、Q4あるいはQ5の後は、Q6にお
いて、上述のようにして設定された最終目標スロットル
開度ＴTが実現される（ＴTに応じた駆動信号のアクチュ
エータ13への出力）。

なお、ＴBの大きさは、アクセル36を定常状態とした
ままでは、ＴCを越えない大きさとして設定される。

補正用制御を示す第５図のR3の詳細は、第4A図、第4B
図に示す通りであり、割込時間は30msecとされる。

先ず、第4A図のP2において今回のアクセル開度a1とし
て読込まれる。そして、変速（シフトダウン）を検出す
るため、ギア位置（変速段）に関するデータの更新がな
される（G1が今回のものでG2が前回のものとなる）。そ
して、P4において、今回のギア位置がG1として読込まれ
る。

P4の後、P5において、今回のアクセル開度がK1（第２
図参照）よりも大きいか否かが判別される。このP5の判
別でNOのときは、前記の制御が行われるときであり、
このときは先ずP6において、アクセル開度が５％よりも
小さいか否かが判別される。このP6の判別でNOのとき
は、P7において、今回のアクセル開度a1が前回のアクセ
ル開度a2よりも小さいか否かが判別される。このP7の判
別でYESのときは、P8において、次のサイクルでのアク
セル開度の変化の様子をみるためデータの更新がなされ
た後、P9へ移行する。そして、P9〜P13の処理によっ
て、減速用のスロットル特性が現在の変速段に応じて選
択される。この後、P14において減速用のスロットル特
性が選択されたことを示すべくフラグを１にセットした
後、上記選択されたスロットル特性に基づいて目標スロ
ットル開度ＴCが決定される。

P15の後は、第4B図のP31〜P34の処理によって、アク
チュエータ13の駆動がなされる。なお、このP31〜P34
は、第５図のQ3〜Q6に対応しているので、重複した説明
は省略する。ただしアクチュエータ13への駆動信号（Ｔ
T相当）の出力は、当然のことながら、30msec毎とな
る。

前記P7の判別でNOのときは、アクセルが踏込まれたと
きまたはアクセル開度に変化がないときである。このと
きは、P17においてフラグが１であるか否かは判別され
る。このP17の判別でYESのとき、すなわち現在減速用の
スロットル特性が選択されているときは、P18におい
て、アクセル開度が５％以上増大しているか否かが判別
される。このP18の判別でNOのときはそのまま前記P9へ
移行して、減速用のスロットル特性が選択され続ける。
逆にこのP18の判別でYESのときは、加速用のスロットル
特性を選択するときであり、この場合は先ず、加速用の
スロットル特性を選択していることを示すべくP19にお
いてフラグが０にセットされ、引続きP20においてアク
セル開度についてのデータ更新がなされる。そして、P2
1〜P25の処理によって、変速段に応じた加速用のスロッ
トル特性が選択される。この後は、前記P15以降の処理
がなされる。

加速用のスロットル特性が選択されている状態から再
びP17へくると、このP17の判別がNOとなるため、P20へ
移行して、加速用のスロットル特性が選択され続ける。
さらに、前記P6の判別でYESのときは、発進に備えて加
速用のスロットル特性を選択すべく、このP6から直ちに
P20へ移行される。

前記P5の判別でYESのときは、P26において、今回のギ
ア位置が前回のギア位置よりも小さいか否か、すなわち
シフトダウンされたときであるか否かが判別される。こ
のP26の判別でNOのときは、前記P17へ移行される。した
がって、この場合は、現在加速用のスロットル特性が詮
索されている限りP17の判別がNOとなって加速用のスロ
ットル特性が選択され続ける。ただし、現在減速用のス
ロットル特性が選択されているときは、P18による加速
要求の検出に応じて、減速用のスロットル特性の維持あ
るいは加速用スロットル特性への変速がなされる。現在
加速用のスロットル特性が選択されているときにP26の
判別でYESのとき、すなわち、シフトダウンの場合に、
初めてP9へ移行して減速用のスロットル特性が選択され
得ることになる。

以上実施例について説明したが、ディーゼルエンジン
の場合は、燃料噴射量を調整する例えば燃料噴射ポンプ
のコントロールレバーの操作量を電気的に制御すること
により行なえばよい。

（発明の効果） 本発明は以上述べたことから明らかなように、制御装
置として処理速度の特に大きなものを用いることなく、
アクセル開度の変化に対する出力調整手段の応答性を高
めることができる。

勿論、本発明は第２制御手段を利用して、出力調整手
段の制御量を最終的にアクセル開度に応じた所定のもの
に正確に制御することができ、しかも処理速度の遅い制
御装置を用いてもその負担もさほど大きくならないもの
である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す全体系統図。 第２図はスロットル特性の一例を示す図。 第３図は本発明の制御例を示すタイムチャート。 第４〜第８図は本発明の制御例を示すフローチャート。 第９図は本発明の効果を図式的に示す図。 第10図は本発明の構成をブロック図的に示す図。 1:エンジン 12:スロットル弁 13:アクチュエータ 21:制御ユニット 22:センサ（アクセル開度）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−96756（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−104744（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−40105（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−25938（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−205431（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 45/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクセル開度とアクセル開度以外の車両の
   所定運転状態とをパラメータとしてあらかじめ設定され
   る所定の出力特性となるようにエンジンを制御するよう
   にしたエンジンの制御装置であって、 エンジンの出力を調整する出力調整手段と、 前記出力調整手段を駆動する電磁式の駆動手段と、 アクセル開度を検出するアクセル開度検出手段と、 前記所定運転状態を検出する運転状態検出手段と、 アクセル開度と前記所定運転状態とをパラメータとし
   て、前記所定の出力特性となる前記出力調整手段の制御
   量を記憶した記憶手段と、 前記記憶手段に記憶された制御量に基づくことなく、前
   記アクセル開度検出手段で検出されたアクセル開度に基
   づいて前記出力調整手段の基本制御量を決定する基本制
   御手段と、 前記アクセル開度検出手段で検出されたアクセル開度お
   よび前記運転状態検出手段で検出された運転状態とに基
   づいて、前記記憶手段に記憶されている制御量の中から
   第２制御量を決定する第２制御手段と、 前記基本制御手段で決定された基本制御量と前記第２制
   御手段で決定された第２制御量とのうち、エンジン出力
   が大きくなる方の制御量を選択する選択手段と、 前記選択手段で選択された制御量に対応した駆動手段号
   を前記駆動手段に出力する駆動制御手段と、 を備え、前記基本制御手段の制御サイクルが、前記第２
   制御手段の制御サイクルよりも早くなるように設定され
   ている、 ことを特徴とするエンジンの制御装置。