JP3073311B2 - エンジンのスロットル弁制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、エンジンのスロットル
弁制御装置に係り、特にアクセル開度に応じたスロット
ル弁開度を制御装置を介して行う構成のエンジンのスロ
ットル弁制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、アクセル開度に応じたスロッ
トル弁の開度制御を行う制御装置を介して行うこと（以
下、スロットル弁制御と言う）が知られており、エンジ
ンの運転状況に応じた最適制御を実施する提案が種々成
されている。ところで、スロットル弁制御のためには、
アイドル回転数に設定する制御機能を行うバイパス弁
と、アクセルの急激な動作を緩和吸収する機能を行うダ
ッシュポットと、オートクルーズなどの車速制御機能を
行うアクチエータと、トラクション制御を行う第２のス
ロットル弁制御手段などが通常必要となるが、以上の構
成要素を全て含む構成は非常に大掛かりになる。

【０００３】そこで、例えば、特開昭６４−４１６２５
号公報のようにアクセル開度に応じたスロットル弁制御
を行うとともに異常発生時に対処する第１の提案がなさ
れており、該提案によれば、スロットル弁の開閉用のス
ロットル弁開閉軸に対してアクセル開度に応じた回転量
を伝達する一方、この開閉軸に対して電磁クラッチを介
してモータ出力軸を接続し、スロットル弁の開閉制御を
制御装置の制御下にあるモータの回転制御に基づいてス
ロットル弁の開度制御を行うようにする一方、制御装置
の制御状態乃至各制御ディバイスにシステムフェールな
どの異常が発生した場合にエンジンの出力の急激な低下
を図るようにしている。

【０００４】また、スロットル弁制御においては、電気
制御系のシステムフェールに対応するために、フェール
時にはアクセルペダルとスロットル弁を機械的に連結可
能にする構成も必要であるので、従来はアクセル開度以
上にスロットルが開制御されないように規制手段を設け
た別の提案も成されている。しかし、アイドル回転数制
御機能を制御装置の制御下にあるモータの回転制御に基
づいて行うためには、アイドル回転数に近い範囲におい
てモータの微妙な制御が必要となるが、上記の第１の提
案では電磁クラッチを介してスロットル弁制御を行うの
で実施困難もしくは実施不可能である問題がある。ま
た、第２の提案によれば、開方向の制御はできないのこ
とから、例えば、トラクション制御の際に閉方向の制御
のみしかできず機能が半減する問題点がある。

【０００５】そこで、アクセルに連動されて、かつアク
セルを戻し方向に付勢する第１付勢力を得るとともに、
規制部を有した第１部材と、スロットル弁に連動され
て、かつ規制部に対して追従するように配設された第２
部材と、制御装置に接続されるモータにより駆動され、
かつ第２部材をスロットル弁の開方向側から規制する第
３部材と、この第３部材に第２部材を追従させる第２付
勢力とを備えて、アイドル時において、第１部材と第２
部材間に所定間隔を保ちつつ第１スロットル弁開度に設
定する一方、オフアイドル時に、アクセル開度に応じた
第２スロットル弁開度に設定する構成を本願出願人は提
案して上述の問題点を解消している。

【０００６】そして、当該提案によればアイドル時にお
いて、第１部材と第２部材間に所定間隔を保ちつつ第１
スロットル弁開度に設定するようにして、例えばエアコ
ン、パワーステアリング装置などをアイドル時において
使用する際に発生する負荷変動に対応できるようにして
いる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
アイドル時における第１スロットル弁開度に基づく設定
状態から、アクセル操作が行われてオフアイドル時に移
行し、アクセル開度に応じた第２スロットル弁開度に設
定する状態に移行する際に、エアコン、パワーステアリ
ング装置などが運転状態になっている場合には、アイド
ル時の第１スロットル弁開度のほうがオフアイドル時の
第２スロットル弁開度よりも大きくなる場合がある。

【０００８】この場合には、アクセルを開く操作に応じ
てオフアイドル時の第２スロットル弁開度の設定に移行
すると、アクセルを開く操作に反してスロットル弁開度
をむしろ小さくしてしまう逆転現象が発生してしまう結
果、車両発進直後のギクシャク感になって体感されるよ
うなドライバビリティが悪化することが判明した。一
方、冬場の暖気運転の場合のように、アイドル時におけ
る第１スロットル弁開度を比較的に大きく設定した状態
を長時間保持する場合においても、アクセルを開く操作
に応じてオフアイドル時の第２スロットル弁開度の設定
に移行してしまうと、アクセルを開く操作に反してスロ
ットル弁開度をむしろ小さくする逆転現象が発生してし
まいドライバビリティが悪化することが判明した。

【０００９】したがって、本発明のエンジンのスロット
ル弁制御装置は上述の問題点に鑑みてなされたものであ
って、その目的とするところは、装置全体の構成を簡略
化でき、システムフェールに対して対応でき、エンジン
のアイドル・オフアイドル運転状況に応じたスロットル
弁開閉制御を適宜行ってドライバビリティが悪化するこ
とがないようにしたエンジンのスロットル弁制御装置を
提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】及び

【作用】上述の課題を解決し、目的を達成するために本
発明は以下の構成を備える。即ち、アクセルに連動さ
れ、アクセルを戻し方向に付勢する第１付勢力を得ると
ともに、規制部を有した第１部材と、スロットル弁に連
動され、規制部に対し追従する第２部材と、制御装置に
接続されるモータにより駆動され、第２部材をスロット
ル弁の開方向側から規制する第３部材と、第３部材に第
２部材を追従させる第２付勢力とを備えてなるエンジン
のスロットル弁制御装置であって、アイドル時に、第１
部材と第２部材間に所定間隔を保ちつつ第１スロットル
弁開度に設定する第１制御手段と、オフアイドル時に、
アクセル開度に応じた第２スロットル弁開度に設定する
第２制御手段と、アイドル時からオフアイドル時に移行
する直前において第１スロットル弁開度と第２スロット
ル弁開度とを比較する比較手段とを具備してなり、第２
スロットル弁開度よりも第１スロットル弁開度が大きい
と判断されると第１制御手段による設定状態にするよう
にして、アイドル時からオフアイドル時に移行する際に
エンジン回転数が減少する事態発生を防止してドライバ
ビリティの低下を防止するように働く。

【００１１】また、好ましくは、アイドル時からオフア
イドル時に移行する際に、第２スロットル弁開度がオフ
アイドルへの移行前の第１スロットル弁開度よりも大き
くなるまでは第１制御手段による設定状態を保持するよ
うにして、アイドル時からオフアイドル時に移行する際
にエンジン回転数が減少する事態発生を防止してドライ
バビリティの低下を防止するように働く。

【００１２】

【実施例】以下に、添付の各図面を参照して本願発明の
好適な実施例を順次説明する。先ず、図１はエンジンの
スロットル弁制御装置のモデル図であって、全て平面的
に示しており、後述の上下方向などの記載部分は全て本
図に基づく方向であって、実際の方向とは必ずしも一致
しないものである。なお、図１は本願出願人の提案にな
るものである。

【００１３】本図において、アクセルペダル１はリンク
機構などを介して操作力を第１部材３に対して伝達可能
に設けられるとともに第１部材３を図中の上下方向に移
動可能に設けている。また、上記のアクセルペダル１に
連結されるリンク機構の途中には、アクセルアイドルス
イッチ２が配設されており、該スイッチの検出によりア
クセルが操作されないアイドル状態の検出を可能にして
いる。この第１部材３はリターンスプリング４が車体と
の間に張設されており、第１部材をスロットル弁１０が
閉じられる方向に常時付勢するとともにアクセルペダル
１の開度に応じた電気出力信号を得るために車体側に設
けられたアクセル開度センサ５の検出部を設けている。
この第１部材３にはさらにファストアイドルサーモスタ
ット６が設けられており、冷寒時などにおけるアイドル
アップを図るようにしている。

【００１４】次に、第２部材７はスロットル弁１０と連
動してスロットル弁１０の開閉を行うものであり、図中
の上方向に移動してスロットル弁１０を開く一方、下方
向に移動して閉じるものであり、第１部材３の規制部３
ａと第２部材７の規制部７ａの間には間隔Ｅが図示のよ
うに維持された状態において、アイドル状態における制
御を行うようにしている。そして、この第２部材７は調
整自在の閉リミッタ１３により閉方向に移動する際の規
制がなされる一方、第３部材１５の間に張設されたロッ
ドスプリング１４により第２部材７と第３部材１５とが
図示のように当接する状態にされている。また、スロッ
トル弁１０の開度はスロットル開度センサ１１により開
度検出を可能にされるとともにスロットルスイッチ１２
により動作検出を可能にしている。

【００１５】一方、第３部材１５には後述の制御装置に
接続されるモータ８が連結されており、第３部材１５を
図示のように上下方向にモータ駆動することで第３部材
１５に対して当接状態になっている第２部材７を上下方
向に移動することで、スロットル弁１０の開閉制御を行
う構成である。また、第３部材１５にはさらにモータス
プリング９が車体間において張設されており、第３部材
１５を常時上方向に移動するように付勢しており、シス
テムフェール時になどにおいてモータ８の駆動を強制停
止した場合には、第３部材１５に対して当接状態になっ
ている第２部材７の規制部７ａが第１部材３の規制部３
ａに対する直接的な当接にされて機械的にスロットル弁
１０とアクセルペダル１とが連結されるようにして車両
移動ができなくなる事態を防止できるようにしている
が、これをリンプモードと言い、この後に修理工場など
まで運行できるようにしてシステムフェールの修復を可
能にしている。

【００１６】図２は図１のブロック図でありシステムフ
ェール時におけるリンプモードの体系を示している。本
図においてシステムフェール時になどにおいてモータ８
の駆動を強制停止した場合には、第３部材１５と、第２
部材７と第１部材３とが上述のように直接的に当接する
関係にされた「＝メカ駆動系＝」がアクセルペダル１と
スロットル弁１０の間に形成される結果、リンプモード
に対応できる。

【００１７】また、正常動作時においては、アクセルペ
ダル１とスロットル弁１０の間に形成された「＝電子制
御系＝」により制御可能にされている。このために、電
子制御系はＥＣＵ１０１に対して上述のアクセル開度セ
ンサ５と、スロットル開度センサ１１とアクセルアイド
ルスイッチ２、スロットルファーストスイッチ１２に加
えて、ＥＧＩ制御部１０２とバックアップ回路１０５が
接続されており、第３部材１５を介してスロットル弁１
０を開閉駆動するためのモータ駆動回路１０８のバック
アップを行うようにしている。以上の構成の電子制御系
により正常動作時におけるアクセル開度に応じたスロッ
トル弁開度制御を行う一方、各センサ、スイッチ、モー
タおよびＣＰＵなどに異常発生した場合には、バックア
ップ回路１０５の作用によりモータ駆動を停止して、リ
ンプモードに移行できるようにしている。

【００１８】次に、図３はＥＣＵに接続されるモータ駆
動回路１０８の回路構成例であって、上述のスロットル
弁をアイドル状態からオフアイドル状態に移行する例え
ば０から５度の範囲できめ細かく駆動する一方、スロッ
トル弁が全開するまでの９０度の範囲に至るまでの大き
な範囲でモータ駆動するための回路構成である。本図に
おいて、図２で説明のＥＣＵ１０１はアイドル制御出力
のオン・オフを信号線１０６を介してゲート素子１１
６、１１７に伝達可能にする一方、モータ８を所定駆動
するための例えば１０ビットのデジタル信号をデジタル
・アナログコンバータ（Ｄ／Ａ）１０７に対して信号線
１２０を介して伝達可能にしている。このＤ／Ａ１０７
には２種類の分割抵抗器がオペアンプ１１１を介して接
続されている。

【００１９】このために、例えば抵抗値が１０ＫΩの２
個の第１抵抗器１１２、１１３を直列に接続して接地す
る一方、抵抗値が８ＫΩの第２抵抗器１１４と抵抗値が
２ＫΩの第３抵抗器１１５を直列に接続して接地してい
る。このように接続される抵抗器の中間タップからは第
１アナログスイッチ１１８と第２アナログスイッチ１１
９に対して接続される信号線が配線されている。一方、
上述の各素子１１６、１１７の間からは第１アナログス
イッチ１１８に配線がされるとともに、素子１１７には
第２アナログスイッチ１１９に配線がされており、各ア
ナログスイッチの出力は信号線１１０に接続されてお
り、スロットル弁１０の開閉制御信号であるモータ駆動
出力を得るように構成されている。

【００２０】以上の構成において、ＥＣＵ１０１からの
スロットル弁１０の開閉制御信号であるデジタルデータ
がＤ／Ａ１０７を介してアナログ値に変換された後に、
オペアンプ１１１により増幅されて２種類の分割抵抗器
に入り、大小２種類の出力電圧が得られる。この出力電
圧は各アナログスイッチ１１８、１１９に入力されてお
り、信号線１０６を介して送られるアイドル制御出力が
オフの場合には第１アナログスイッチ１１８がオンされ
てオフアイドル信号として出力し、スロットル弁１０の
開閉制御としてスロットル弁が全開するまでの９０度の
範囲に至るまでの大きな範囲でモータ駆動する。

【００２１】また、アイドル制御出力がオンの場合には
第２アナログスイッチ１１９がオンされてアイドル信号
として出力し、スロットル弁１０をアイドル時からオフ
アイドルに移行する例えば０から５度の範囲できめ細か
く駆動する。即ち、スロットル弁１０の開閉制御信号で
あるデジタルデータが１０ビットに設定した場合には１
０２４の分解能があるが、第２アナログスイッチ１１９
がオンの場合には１０２４の分解能でスロットル弁１０
をアイドル時からオフアイドルに移行する０から５度の
範囲できめ細かく駆動できるようになる。

【００２２】一方、第１アナログスイッチ１１８がオン
される場合には、１０２４の分解能でスロットル弁１０
の開閉制御をスロットル弁が全開するまでの９０度の範
囲で行えるようになる。以上の結果、通常走行時には、
スロットル弁１０が全閉から最大開度になる９０度の範
囲を１０２４に分割した基本単位で制御可能にできる一
方、アイドル時からオフアイドル時に移行する０から５
度前後の範囲を１０２４に分割した、よりきめ細かい基
本単位で制御できるようになり、例えば２０ＲＰＭ前後
の誤差範囲の回転数にエンジンアイドル制御することも
可能になる。

【００２３】次に、図４はエンジンのアイドル状態にお
ける制御フローチヤートであり、制御例を示している。
本図において、エンジン始動後にアイドルモードに移行
し、ステップＳ１において各センサ、スイッチ類、モー
タ他の電子制御系の異常検出が実行されて、ステップＳ
２においてフェール判定が行われて、誤動作、誤検出な
どがある場合には、ステップＳ３のフェールモードに移
行して移行の処理を停止する。一方、フェール判定無し
の場合には、次のステップＳ５に進みアクセルペダル１
が操作されてスロットルスイッチ１２がオンされている
かどうかの判定がされオンの場合にはステップＳ６に進
み、ＥＣＵ１０１に入力される外部スロットル制御入力
が前回のスロットル制御出力より大きいか（＞か）否か
の判定が行われて大きい場合にはステップＳ８に進む一
方、外部スロットル制御入力が前回のスロットル制御出
力より小さい場合にはステップＳ７に進む。

【００２４】このステップＳ７ではスロットルスイッチ
がオンされる前の前回のスロットル制御出力をスロット
ル制御出力に設定してからステップＳ１３に進み、この
スロットル制御出力をスロットル開度として記憶してか
らステップＳ１４に進みＤ／Ａ１０７へのデジタルデー
タのラッチ状態を解除し、ステップＳ１３で記憶された
スロットル開度に基づくデジタルデータをラッチして、
リターン（ステップＳ１５）する。

【００２５】一方、ステップＳ５でスロットルスイッチ
がオンされていないと判定されるとステップＳ８に進
み、最適なアイドル状態にするための外部スロットル制
御入力がＥＣＵ１０１に行われて制御スロットル開度に
設定される。この後に、ステップＳ９に進みアクセル実
開度と、制御スロットル実開度の演算が実行された後
に、ステップＳ１０に進み、アクセル実開度と制御スロ
ットル実開度の比較が行われてアクセル実開度＞制御ス
ロットル実開度の場合にはステップＳ１２に進む。この
ステップＳ１２では外部スロットル制御入力がスロット
ル制御出力に設定されてステップＳ１３に進み、上述の
記憶が実行される。

【００２６】また、ステップＳ１０において、アクセル
実開度＜制御スロットル実開度の場合には、ステップＳ
１１に進みアクセル実開度の値に９０％を乗じてアクセ
ル実開度によるスロットル開度への影響を無くした後
に、この結果に基づくスロットル制御出力に設定し、ス
テップＳ１３に進み、移行のステップＳを実行する。移
行、以上の各ステップＳを繰り返し実行して、アクセル
を開く操作に反してスロットル弁開度をむしろ小さくす
る逆転現象の発生を防止して、ドライバビリティが悪化
することを防止するようにしている。

【００２７】次に、オフアイドル時の走行モードにおけ
る制御フローを図５の制御フローチヤートに基づいて行
うと、エンジン始動後に走行モードに移行し、ステップ
Ｓ２１において各センサ、スイッチ類、モータ他の電子
制御系の異常検出が実行されて、ステップＳ２２におい
てフェール判定が行われ、誤動作、誤検出などがある場
合には、ステップＳ２３のフェールモードに移行して移
行の処理を停止する。一方、フェール判定無しの場合に
は、次のステップＳ２４に進みアクセルペダル１が操作
されてスロットルスイッチ１２がオンされオフアイドル
の走行状態になったのが最初（第１回目）であるかどう
かの判定がされて、最初の場合にはステップＳ２５に進
み、ＥＣＵ１０１においてスロットル開度をスロットル
下限値に設定してからステップＳ２６に進む。また、ス
テップＳ２４においてスロットルスイッチ１２がオンさ
れたのが第１回目ではないと判定されると、ステップＳ
２６に進み外部スロットル制御入力が制御スロットル開
度に設定される。

【００２８】次にステップＳ２７に進み、設定された制
御スロットル開度がスロットル下限値より大きいか（＞
か）否かの判定が行われて、大きい場合にはステップＳ
２８に進む一方、小さい場合にはステップＳ３４に進
む。このステップＳ３４ではスロットル下限値をスロッ
トル制御出力に設定してからステップＳ３３に進む。ス
テップＳ３３では、このスロットル制御出力をスロット
ル開度として記憶してからステップＳ３５に進みＤ／Ａ
１０７へのデジタルデータのラッチ状態を解除し、ステ
ップＳ３３で記憶されたスロットル開度に基づくデジタ
ルデータをラッチして、リターン（ステップＳ３６）す
る。

【００２９】一方、ステップＳ２７で制御スロットル開
度がスロットル下限値より大きいと判定されると、ステ
ップＳ２８に進み、アクセル実開度と、制御スロットル
実開度の演算が実行された後に、ステップＳ３０に進
み、アクセル実開度と制御スロットル実開度の比較が行
われて、アクセル実開度＞制御スロットル実開度の場合
にはステップＳ３２に進む。このステップＳ３２では外
部スロットル制御入力がスロットル制御出力に設定され
てステップＳ３３に進み、上述の記憶が実行される。

【００３０】また、ステップＳ３０において、アクセル
実開度＜制御スロットル実開度の場合には、ステップＳ
３１に進みアクセル実開度の値に９０％を乗じてアクセ
ル実開度によるスロットル開度への影響を無くした後
に、この結果に基づくスロットル制御出力に設定し、ス
テップＳ３３に進み、移行の実行する。移行、以上の各
ステップＳを繰り返し実行して、アクセルを開く操作に
反してスロットル弁開度を制御する。

【００３１】以上の制御の結果、オフアイドル時の走行
中におけるドライバビリティの悪化を防止できる。

【００３２】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、装
置全体の構成を簡略化でき、システムフェールに対して
対応でき、エンジンのアイドル・オフアイドル運転状況
に応じたスロットル弁開閉制御を適宜行ってドライバビ
リティが悪化することがないエンジンのスロットル弁制
御装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】エンジンのスロットル弁制御装置のモデル図で
ある。

【図２】図１のブロック図でありシステムフェール時に
おけるリンプモードの体系を示している。

【図３】ＥＣＵに接続されるモータ駆動回路１０８の回
路構成例である。

【図４】エンジンのアイドル状態における制御フローチ
ヤートである。

【図５】エンジンのオフアイドル状態における制御フロ
ーチヤートである。

【符号の説明】

１ アクセルペダル、 ３ 第１部材、 ５ アクセル開度センサ、 ７ 第２部材、 ８ モータ、 １０ スロットル弁、 １１ スロットル開度センサ、 １０１ ＥＣＵである。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ０２Ｄ 11/10 Ｆ０２Ｄ 11/10 Ｇ Ｑ 41/08 ３１０ 41/08 ３１０ 41/22 ３１０ 41/22 ３１０Ｍ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクセルに連動され該アクセルを戻し方
   向に付勢する第１付勢力を得るとともに規制部を有した
   第１部材と、スロットル弁に連動され前記規制部に対し
   追従する第２部材と、制御装置に接続されるモータによ
   り駆動され前記第２部材をスロットル弁の開方向側から
   規制する第３部材と、該第３部材に前記第２部材を追従
   させる第２付勢力とを備えてなるエンジンのスロットル
   弁制御装置であって、 アイドル時に、前記第１部材と前記第２部材間に所定間
   隔を保ちつつ第１スロットル弁開度に設定する第１制御
   手段と、 オフアイドル時に、アクセル開度に応じた第２スロット
   ル弁開度に設定する第２制御手段と、 前記アイドル時から前記オフアイドル時に移行する直前
   において前記第１スロットル弁開度と前記第２スロット
   ル弁開度とを比較する比較手段とを具備してなり、 該比較手段により前記第２スロットル弁開度よりも前記
   第１スロットル弁開度が大きいと判定されると前記第１
   制御手段により前記設定することを特徴とするエンジン
   のスロットル弁制御装置。
2. 【請求項２】 前記アイドル時から前記オフアイドル時
   に移行する際に、前記第２スロットル弁開度が前記移行
   前の前記第１スロットル弁開度よりも大きくなるまでは
   前記第１制御手段による前記設定を保持することを特徴
   とする請求項１に記載のエンジンのスロットル弁制御装
   置。