JP3295349B2 - スロットル開度演算方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スロットルバルブ
の開度を演算する際に発生する、スロットルバルブ組み
付け時の誤差を除去できるスロットル開度演算方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、燃料噴射方式等の内燃機関では、
燃料噴射制御等の制御を行うために、スロットルバルブ
の開度を検出するものがある。スロットルバルブの開度
は、例えば、スロットルセンサの出力信号を用いて電気
的に検出するものが一般的である。そして、例えば、特
開昭６４−６９７３７号公報のもののように、スロット
ルバルブの実際の開度と出力信号との誤差を補正する電
圧補正手段を備えるものが知られている。この例では、
スロットルセンサの出力信号が規定値から偏っている場
合には、出力信号と規定値との差を補正するのに、電圧
補正抵抗を取り替える構成である。

【０００３】また、近年においては、スロットルバルブ
の開度が小さい領域での開度の精度を上げるために、例
えば図４に示すように、スロットルバルブの開度が低い
領域ではスロットルセンサが、スロットルバルブの開度
変化に対して高電圧値の出力信号を出力し、またスロッ
トルバルブの開度が高い領域ではスロットルバルブの開
度変化に対して低電圧値の出力信号を出力するものを使
用することが知られている。すなわち、スロットルセン
サの出力信号は、エンジンの各種の制御を行う電子制御
装置（ＥＣＵ）において、アナログデジタル変換（Ａ／
Ｄ変換）により得られたデジタルデータで演算して、電
子制御装置におけるスロットルバルブの開度を判定する
ためのスロットル開度となるものである。通常このよう
なスロットルセンサでは、スロットルバルブの開度が例
えば３０°となるところに対応して折れ点が設定してあ
り、その折れ点を境にして出力信号の電圧値の特性が変
化する。これに伴って、その折れ点に対応して演算時の
分解能を変えて、スロットル開度はスロットルバルブの
開度に対してリニアに変化するように演算している。具
体的には、スロットルバルブの開度が折れ点より下の領
域では例えば０．２°／ＬＳＢ（最小桁ビット）、上の
領域では例えば０．８°／ＬＳＢの分解能としている。
このようなスロットルセンサを使用することにより、ス
ロットルバルブの開度が低い領域でのスロットル開度に
基づく各種の制御の精度を上げることができる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、通常、スロ
ットルセンサをスロットルボディに組み付ける場合、そ
の組み付け時の誤差の状態により、同一のスロットルバ
ルブの開度に対しても、スロットルセンサの出力信号の
電圧値が異なる値となることがある。図４に示すよう
に、平均的な組み付け状態における出力信号を平均的出
力信号Ｖｍとすると、組み付けの状態によっては、出力
信号が平均的出力信号Ｖｍより高くなる上限出力信号Ｖ
ｕや、逆に低くなる下限出力信号Ｖｌが出力されること
があるこのように、出力信号が平均的出力信号Ｖｍより
高い組み付けのものや低いものがある場合、平均的出力
信号Ｖｍの折れ点に基づいて分解能を切り換えると、上
限出力信号Ｖｕや下限出力信号Ｖｌにおいて、その折れ
点近傍でスロットル開度にバラツキが生じた。すなわ
ち、上限出力信号Ｖｕの場合、分解能を切り換える前に
折れ点に達しており、分解能を切り換えなければならな
い出力信号となっているにもかかわらず、折れ点前の分
解能でスロットル開度を演算する。これにより、スロッ
トル開度はスロットルバルブの開度より下回った値しか
演算されない。また、下限出力信号Ｖｌの場合、分解能
を切り換えた後も出力信号の特性が変化しておらず、折
れ点後の分解能でスロットル開度を演算するために、ス
ロットル開度はスロットルバルブの開度を上回った値に
演算されてしまう。

【０００５】したがって、スロットルセンサの組み付け
時の誤差により、スロットル開度が折れ点近傍で一定な
状態とはならず、スロットル開度とエンジン回転数とに
基づいて燃料噴射量の制御を行っているエンジンでは、
空燃比がその近傍でばらつくことがあった。この結果、
ドライバビリティが低下したり、触媒に悪い影響を与え
ることがあった。

【０００６】本発明は、このような不具合を解消するこ
とを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような手段を講じたものであ
る。すなわち、本発明に係るスロットル開度演算方法
は、スロットルセンサが出力する異なる特性の出力信号
の電圧値を所定電圧値と比較し、その比較結果に基づい
て分解能を切り換えてスロットル開度を演算する構成で
ある。

【０００８】このような構成のものであれば、スロット
ルセンサの組み付け時の誤差が変わっても、出力信号の
電圧値は所定電圧値近傍において安定しているので、ス
ロットル開度をスロットルバルブの開度に確実に対応さ
せることができる。この結果、スロットルセンサ組み付
け時の誤差を吸収してスロットル開度を演算することが
できるので、例えば燃料噴射制御への影響を少なくする
ことができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明は、内燃機関の吸気系に設
けられるスロットルバルブに連動するように組み付ける
スロットルセンサが、スロットルバルブの開度に応じて
少なくとも２つの異なる特性を有する出力信号を出力す
るものであり、該出力信号はスロットルバルブの所定の
開度に対応した折れ点を境にして特性の変化するもの
で、該出力信号に基づいてスロットルバルブの開度に対
応するスロットル開度を演算するスロットル開度演算方
法であって、出力信号の電圧値を前記折れ点に対応する
出力電圧値により設定された所定電圧値と比較し、比較
した結果出力信号の電圧値が所定電圧値を下回っている
場合は、スロットルセンサの組み付け時の誤差にかかわ
らず分解能を高くしてスロットル開度を演算し、比較し
た結果出力信号の電圧値が所定電圧値を上回っている場
合は、スロットルセンサの組み付け時の誤差にかかわら
ず分解能を低くしてスロットル開度を演算することを特
徴とするスロットル開度演算方法である。

【００１０】

【実施例】以下、本発明の一実施例を、図面を参照して
説明する。図１に概略的に示したエンジン１００は自動
車用のもので、その吸気系１には図示しないアクセルペ
ダルに応動して開閉するスロットルバルブ２が配設さ
れ、その下流側にはサージタンク３が設けられている。
サージタンク３に連通する吸気系１の吸気マニホルド４
の一方の端部近傍には、さらに燃料噴射弁５が設けてあ
り、この燃料噴射弁５を、電子制御装置６により制御す
るようにしている。また排気系２０には、排気ガス中の
酸素濃度を測定するためのＯ₂センサ２１が、図示しな
いマフラに至るまでの管路に配設された三元触媒２２の
上流の位置に取り付けられている。このＯ₂センサ２１
からは、酸素濃度に対応して電圧信号ｈが出力される。

【００１１】電子制御装置６は、Ａ／Ｄ変換器を内蔵し
た中央演算処理装置７と、記憶装置８と、入力インター
フェース９と、出力インターフェース１１とを具備して
なるマイクロコンピュータシステムを主体に構成されて
いる。入力インターフェース９には、エンジン回転数Ｎ
Ｅを検出するためのカムポジションセンサ１４から出力
される回転数信号ｂ、車速を検出するための車速センサ
１５から出力される車速信号ｃ、スロットルバルブ２の
開度を検出するためのスロットルセンサ１６から出力さ
れる出力信号たるスロットル開度信号ｄ、エンジン１０
０の冷却水温を検出するための水温センサ１７から出力
される水温信号ｅ、上記したＯ₂センサ２１から出力さ
れる電圧信号ｈ等が入力される。一方、出力インターフ
ェース１１からは、燃料噴射弁５に対して燃料噴射信号
ｆが、またスパークプラグ１８に対してイグニッション
パルスｇが出力されるようになっている。

【００１２】スロットルセンサ１６は、図３に示すよう
に、例えば約３．４Ｖを折れ点Ｐ（スロットル開度信号
ｄの電圧値の６８％）として、異なる特性を有する出力
信号つまりスロットル開度信号ｄを出力するものであ
る。すなわち、スロットルセンサ１６を図示しないスロ
ットルボディの標準的な位置に組み付けた場合、スロッ
トルバルブ２の開度が例えば約３０°となる角度で折れ
点Ｐに達し、スロットル開度信号ｄの電圧値が約３．４
Ｖとなるもので、その後スロットルバルブ２の開度が約
１００°で出力信号の電圧値が約５Ｖとなるものであ
る。具体的には、標準的なスロットルセンサ１６の組み
付けの場合、スロットルバルブ２の開度が０°において
スロットル開度信号ｄが１０％の出力となり、スロット
ルバルブ２の開度が約３０°で折れ点Ｐに達する。折れ
点Ｐまでのスロットル開度信号ｄのスロットルバルブ２
の開度に対する傾きは、折れ点Ｐ以降より急なものとな
っている。また、組み付け時の誤差により、スロットル
バルブ２の開度が０°におけるスロットル開度信号ｄの
電圧値は、５Ｖを１００％とした場合に、例えば上限で
約２０％、下限で約５％程度の値をとるものである（図
３）。これは、スロットルセンサ１６の組み付けにおい
て、標準的な組み付けにおけるスロットル開度信号ｄ
が、スロットルバルブ２の開度に対して平行移動するた
めに生じるものである。

【００１３】電子制御装置６には、スロットルセンサ１
６から出力されるスロットル開度信号ｄに基づいて演算
したスロットル開度ＴＡＭとカムポジションセンサ１４
から出力される回転数信号ｂとを主な情報として基本噴
射時間ＴＰを決定し、定常時ではＯ₂センサ２１からの
電圧信号ｈに基づいてその基本噴射時間ＴＰをフィード
バック制御により補正して有効噴射時間ＴＡＵを決定
し、決定した有効噴射時間ＴＡＵに基づいて燃料を点火
時期に同期して噴射するようにプログラムしてある。ま
た、電子制御装置６が判定するためのスロットル開度Ｔ
ＡＭを演算するために、吸気系１に設けられるスロット
ルバルブ２に連動するように組み付けるスロットルセン
サ１６が、スロットルバルブ２の開度に応じて少なくと
も２つの異なる特性を有する出力信号を出力するもので
あり、該出力信号はスロットルバルブ２の所定の開度に
対応した折れ点Ｐを境にして特性の変化するもので、該
出力信号に基づいてスロットルバルブ２の開度に対応す
るスロットル開度ＴＡＭを演算するものであって、出力
信号の電圧値を前記折れ点Ｐに対応する出力電圧値によ
り設定された所定電圧値と比較し、比較した結果出力信
号の電圧値が所定電圧値を下回っている場合は、スロッ
トルセンサ１６の組み付け時の誤差にかかわらず分解能
を高くしてスロットル開度ＴＡＭを演算し、比較した結
果出力信号の電圧値が所定電圧値を上回っている場合
は、スロットルセンサ１６の組み付け時の誤差にかかわ
らず分解能を低くしてスロットル開度ＴＡＭを演算する
プログラムを内蔵している。

【００１４】このスロットル開度ＴＡＭの演算プログラ
ムの概要は、図２に示すようなものである。なお、スロ
ットル開度ＴＡＭを演算するにあたって、中央演算処理
装置７は、スロットルバルブ２が全閉時におけるスロッ
トル開度信号ｄから、スロットル全閉時センサＡＤ値Ｔ
ＡＭＩＮ２を演算しておく。これは、スロットルセンサ
１６の組み付け時の標準的なあるいは平均的な組み付け
位置からのズレである誤差により、スロットル開度ＴＡ
Ｍが０すなわちスロットルバルブ２が全閉の場合に、ス
ロットル開度信号ｄの電圧値が異なるためである。この
オフセット量を以下に説明する演算の際に補正すること
により、正確なスロットル開度ＴＡＭを演算できるもの
となる。

【００１５】ステップＳ１では、スロットルセンサ１６
から出力されるスロットル開度信号ｄの電圧値を所定電
圧値例えば３．４Ｖと比較し、所定電圧値未満か否かを
判定する。所定電圧値に下回るつまり満たない場合は、
ステップＳ２に移行する。ステップＳ２では、スロット
ル開度ＴＡＭをスロットル開度信号ｄの電圧値のＡ／Ｄ
変換値ＡＤＴＨＲＯＴに基づいて、次式（１）により演
算する。 TAM=(ADTHROT-TAMIN2)*0.2027/0.4 ……（１） すなわち、Ａ／Ｄ変換値ＡＤＴＨＲＯＴからスロットル
全閉時センサ出力ＡＤ値ＴＡＭＩＮ２を減じた値の１ビ
ットに対して、０．２０２７／０．４°を乗じることに
より、高い分解能でスロットル開度ＴＡＭを演算するも
のである。この演算により、折れ点Ｐまでの区間におけ
るスロットル開度ＴＡＭが得られる。

【００１６】一方、ステップＳ１において、スロットル
開度信号ｄの電圧値が所定電圧値以上である場合はステ
ップＳ３に進み、次式（２）によりスロットル開度ＴＡ
Ｍを演算する。 TAM=(ADTHROT-TAMIN2)*0.2027/0.4+(ADTHROT-$AE(3.4V))*0.8536/0.4…（２） すなわち、この式（２）の第１項において、折れ点Ｐま
でのスロットルバルブ２の開度に対応するスロットル開
度ＴＡＭを演算し、第２項において、実際のＡ／Ｄ変換
値ＡＤＴＨＲＯＴから折れ点Ｐまでの電圧値を減算し、
その減算結果の値に０．８５３６／０．４を乗じること
により、折れ点Ｐ以降の区間におけるスロットル開度Ｔ
ＡＭを低い分解能で演算している。それゆえ、折れ点Ｐ
までのスロットル開度ＴＡＭと同様に、折れ点Ｐ以降の
スロットル開度ＴＡＭを演算することができる。

【００１７】このような構成において、スロットルセン
サ１６の組み付け誤差により、従来と同様に、スロット
ル開度信号ｄが上限出力信号Ｖｕや下限出力信号Ｖｌと
なる場合を踏まえて、図３により説明する。上限出力信
号Ｖｕは、標準的な組み付けにおけるスロットル開度信
号ｄよりもスロットルバルブ２の同一の開度で、高い値
となる。逆に、下限出力信号Ｖｌは、標準的な組み付け
におけるスロットル開度信号ｄよりもスロットルバルブ
２の同一の開度で、低い値となる。

【００１８】まず、上限出力信号Ｖｕを出力するような
組み付けでは、スロットルバルブ２の開度が３０°に達
する前にスロットル開度信号ｄの電圧値は折れ点Ｐに達
する。したがって、スロットル開度信号ｄの電圧値すな
わちＡ／Ｄ変換値ＡＤＴＨＲＯＴが３．４Ｖに達するま
では、ステップＳ１→Ｓ２を実行し、スロットル開度Ｔ
ＡＭを演算する。演算されたスロットル開度ＴＡＭは、
３０°に達しておらず、実際のスロットルバルブ２の開
度と一致する。この後、Ａ／Ｄ変換値ＡＤＴＨＲＯＴが
３．４Ｖを上回ると、ステップＳ１→Ｓ３を繰り返し実
行し、それまでの演算とは分解能を変更してスロットル
開度ＴＡＭを演算する。つまり、スロットル開度ＴＡＭ
が３０°に達する前に、それ以前とは分解能を変えてス
ロットル開度ＴＡＭを演算するので、スロットルバルブ
２の開度に対するスロットル開度ＴＡＭがずれることは
ない。したがって、折れ点Ｐ以降に対応するスロットル
バルブ２の開度に対しても、演算されたスロットル開度
ＴＡＭは一致する。

【００１９】同様に、下限出力信号Ｖｌを出力するよう
な組み付けでは、スロットルバルブ２の開度が３０°に
達しても折れ点Ｐには達していない。したがって、ステ
ップＳ１→Ｓ２を実行し、式（１）によりスロットル開
度ＴＡＭを演算する。その後、スロットルバルブ２の開
度が３０°を超えた後にスロットル開度信号ｄの電圧値
が３．４Ｖを超えると、その時点以降ステップＳ１→Ｓ
３を繰り返し実行する。この結果、スロットル開度ＴＡ
Ｍはスロットルバルブ２の開度が３０°付近でも実際の
スロットルバルブ２の開度と一致することになる。

【００２０】このように、スロットルセンサ１６の組み
付け時の誤差が各別に変わっても、スロットル開度信号
ｄの電圧値は所定電圧値近傍において安定しているの
で、スロットル開度ＴＡＭをスロットルバルブ２の開度
に確実に対応させることができる。この結果、スロット
ルセンサ１６組み付け時の誤差を吸収してスロットル開
度ＴＡＭを演算することができるので、基本噴射時間Ｔ
Ｐを演算する際の演算値と要求値とのズレを少なくする
ことができる。したがって、ドライバビリティが低下す
ることを防止することができ、また、燃焼を安定させる
ことができるので、三元触媒２２の耐久性が低下するこ
とを防止できる。

【００２１】なお、本発明は以上に説明した実施例に限
定されるものではない。上記式（１）および式（２）に
おいて説明した定数は一例であり、使用するスロットル
センサ１６の特性に応じて設定するものであってもよ
い。その他、各部の構成は図示例に限定されるものでは
なく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能
である。

【００２２】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、スロッ
トルセンサの組み付け時の誤差が内燃機関毎に各別に変
わっても、スロットルセンサの出力信号の電圧値は所定
電圧値近傍において安定しているので、誤差の有無にか
かわらずスロットル開度をスロットルバルブの開度に確
実に対応させることができる。また、スロットルセンサ
組み付け時の誤差を吸収してスロットル開度を演算する
ことができるので、内燃機関の制御にスロットル開度を
使用する場合に、スロットル開度のバラツキによる制御
の乱れを防止することができる。したがって、ドライバ
ビリティが低下することを防止することができ、また、
燃焼を安定させることができるので、触媒の耐久性を低
下させることを防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す概略構成説明図。

【図２】同実施例の制御手順を示すフローチャート。

【図３】同実施例の作用説明図。

【図４】従来例の作用説明図。

【符号の説明】

１…吸気系 ２…スロットルバルブ ３…バイパス通路 ４…流量制御弁 ６…電子制御装置 ７…中央演算処理装置 ８…記憶装置 ９…入力インターフェース １１…出力インターフェース １６…スロットルセンサ

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の吸気系に設けられるスロットル
   バルブに連動するように組み付けるスロットルセンサ
   が、スロットルバルブの開度に応じて少なくとも２つの
   異なる特性を有する出力信号を出力するものであり、該
   出力信号はスロットルバルブの所定の開度に対応した折
   れ点を境にして特性の変化するもので、該出力信号に基
   づいてスロットルバルブの開度に対応するスロットル開
   度を演算するスロットル開度演算方法であって、 出力信号の電圧値を前記折れ点に対応する出力電圧値に
   より設定された所定電圧値と比較し、 比較した結果出力信号の電圧値が所定電圧値を下回って
   いる場合は、スロットルセンサの組み付け時の誤差にか
   かわらず分解能を高くしてスロットル開度を演算し、 比較した結果出力信号の電圧値が所定電圧値を上回って
   いる場合は、スロットルセンサの組み付け時の誤差にか
   かわらず分解能を低くしてスロットル開度を演算するこ
   とを特徴とするスロットル開度演算方法。