JP3478147B2 - 内燃機関の吸入空気量の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内燃機関の吸入空気
量の制御装置に関し、特に、アクセルペダルとスロット
ル弁とが機械的に結合しておらず、応答性の良い高速電
子制御スロットル弁を用いた内燃機関において、吸入空
気量を目標空気量に応答性良く追従させることができる
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両に搭載された内燃機関の回転
数の制御は、運転席の足元に設置されたアクセルペダル
の踏込量によって行われていた。即ち、従来の内燃機関
には、その吸気通路にこのアクセルペダルにワイヤで接
続されたスロットル弁があり、アクセルペダルが踏み込
まれると、ワイヤを介してこのスロットル弁の開度が大
きくなって内燃機関への吸入空気量が増し、これに伴っ
て燃料量も増えるので機関回転数が増大するようになっ
ている。

【０００３】一方、近年、コンピュータの発達に伴い、
内燃機関の回転数を電子的に最適に制御しようとする電
子制御式の内燃機関が実用化されている。このような内
燃機関の電子制御化としては、例えば、燃料噴射量制
御、点火時期制御、吸排気弁の開弁時期の制御等が先行
しており、これらに遅れてスロットル弁の電子制御も実
用段階に入っている。スロットル弁を電気的に開閉する
制御の従来技術としては、例えば、特開平９−２４２５
９１号公報に開示の車両の制御装置がある。

【０００４】現在、実用化されている電子制御スロット
ル弁装置２０の外観を図１に示し、その構成を図２(a)
に示す。電子制御スロットル弁装置２０には、アクセル
ペダル１４（図２(a) 参照）にアクセルケーブル２４で
接続されるスロットルレバー１６と、このスロットルレ
バー１６に内蔵され、アクセルペダル１４の踏込量に応
じたアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１５
と、このアクセル開度センサ１５のアクセル開度の検出
値（アクセル開度信号）が入力されるエンジン・コント
ロール・ユニット（以後ＥＣＵという）１０と、ＥＣＵ
１０の出力に応じて内燃機関の吸気通路２に設けられた
スロットル弁３を開閉駆動するスロットルモータ４と、
スロットル弁３の開度を検出するスロットル開度センサ
５と、スロットルレバー１６の近傍に設けられた退避走
行用レバー１７、及び、スロットル弁３のリターンスプ
リング１８（図１参照）がある。また、スロットルモー
タ４には電磁クラッチ２１（図２(a) 参照）が内蔵され
ている。

【０００５】このように構成された電子制御スロットル
弁装置２０では、運転者の意思に応じてアクセルペダル
１４が踏み込まれると、アクセルペダル１４の踏込量は
アクセルケーブル２４を通じてスロットルレバー１６に
伝えられ、スロットルレバー１６が回転する。スロット
ルレバー１６にはアクセル開度センサ１５が内蔵されて
おり、スロットルレバー１６の回転角によりアクセルペ
ダルの踏込量が検出される。アクセル開度センサ１５が
検出したアクセルペダルの踏込量はアクセル開度信号と
してＥＣＵ１０に入力され、ＥＣＵ１０はアクセル開度
信号に応じたスロットル弁３の開度を決定する。ＥＣＵ
１０からスロットルモータ４にはスロットルモータとク
ラッチ信号が出力され、スロットルモータ４が駆動され
る。スロットル弁３の開度はスロットル開度センサ５に
よって検出され、スロットル開度センサ信号としてＥＣ
Ｕ１０にフィードバックされる。スロットルモータ４に
は応答性が良く、消費電力の小さなＤＣモータ等が使用
される。

【０００６】このときの制御には、スロットル弁３の開
度を検出するスロットル開度センサ５からのスロットル
開度センサ信号と、アクセル開度センサ１５からのアク
セル開度信号との偏差が無くなるようにスロットルモー
タ４に対して、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）、微分（Ｄ）制
御（以後、単にＰＩＤ制御という）によるフィードバッ
ク制御が実行されている。

【０００７】なお、以上のような制御がフェールした時
でも車両が退避走行できるようにするために、このよう
な電子制御スロットル弁装置には、退避走行用レバー１
７とそのリリーフスプリング１９（図２(a) 参照）が設
けられている。更に、近年、図２(b) に示すようなアク
セルペダル１４とスロットル弁３との間のアクセルケー
ブルを無くすように構成された電子制御スロットル弁装
置３０が提案されている。この提案の電子制御スロット
ル弁装置３０では、図２(b) に示すようにアクセルペダ
ル１４の支持軸に回転角度センサ１５が設けられるか、
或いは、アクセルペダル１４のストロークセンサが設け
られており、このセンサの検出値が直接ＥＣＵ１０に入
力されるようになっている。

【０００８】そして、ＥＣＵ１０はアクセル開度信号に
応じたスロットル弁３の開度を決定し、ＥＣＵ１０から
スロットルモータ４に直接駆動信号が出力される。スロ
ットル弁３の開度はスロットル開度センサ５で検出され
てＥＣＵ１０にフィードバックされる。なお、スロット
ル開度センサ５はスロットルモータ４に内蔵されること
もある。

【０００９】ところで、特開平７−２４３３４３号公報
に示されるような、電子スロットルを使用した従来の内
燃機関の空燃比制御装置では、機関の運転状態に応じた
目標吸入空気量を制御装置が算出し、この目標吸入空気
量になるようにアクセルペダルと連結、または連動する
スロットル弁を制御装置が駆動制御し、制御装置はスロ
ットル弁の下流側で実際の吸入空気量を測定し、実際の
吸入空気量が目標吸入空気量になるように、スロットル
弁の開度を調整して出力するのが一般的であった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の内燃機関の制御装置では、スロットル弁から
離れた位置にある機関の燃焼室への実際の吸入空気量が
目標吸入空気量になるのに時間がかかるという問題があ
った。そこで、本発明は、ＰＩＤ制御を行う電子制御ス
ロットル弁の制御装置において、スロットル弁開度の指
令値に基づいたスロットル弁の開閉速度を速くすると共
に、所定の機関の運転条件の時に、このスロットル弁開
度の指令値を、その設定初期に通常の開度指令値よりも
暫定的に大きく、或いは小さくすることにより、実際の
吸入空気量を速く目標吸入空気量に追従させるようにし
て、機関の応答性を向上させることができる内燃機関の
吸入空気量の制御装置を提供することを目的としてい
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の特徴は、以下に第１から第４の発明として示され
る。第１の発明の構成上の特徴は、モータによって開閉
駆動され、開度センサによって開度が検出される電子制
御スロットル弁を吸気通路内に備え、この電子制御スロ
ットル弁の開度によって内燃機関の運転状態に応じた空
気量が供給される内燃機関の吸入空気量の制御装置に、
内燃機関の運転状態に応じた目標吸入空気量を算出し、
算出した目標吸入空気量になるように、所定周期毎にス
ロットル弁の開度指令値として通常の開度指令値を算出
して設定するスロットル弁の開度指令値の設定手段と、
内燃機関の運転状態が所定条件を越えて変化した時に、
スロットル弁の開度指令値の設定に際して、通常の開度
指令値の前回の算出値からの増減方向と同じ方向に、今
回の通常開度指令値を更に大きく増減させたスロットル
弁の暫定開度指令値を別に算出し、この暫定開度指令値
をスロットル弁の開度指令値として暫定的に設定するス
ロットル弁の暫定開度指令値の設定手段、及び、スロッ
トル弁の開度が暫定開度指令値に達した時に、スロット
ル弁の開度指令値を、スロットル弁の開度指令値の設定
手段によって算出された通常の開度指令値に戻すスロッ
トル弁の開度指令値の再設定手段とを設けたことであ
る。

【００１２】第２の発明の構成上の特徴は、第１の発明
における所定条件を越えた変化を、内燃機関の回転速度
の変化が基準値を越えた変化としたことである。第３の
発明の構成上の特徴は、第１の発明における所定条件を
越えた変化を、スロットル弁の開度指令値の設定手段に
よって算出された通常の開度指令値の増減の方向が、前
回の通常の開度指令値の増減の方向と異なる方向への変
化としたことである。

【００１３】第４の発明の構成上の特徴は、第１から第
３の発明の何れかにおいて、更に、スロットル弁の暫定
開度指令値の設定手段の算出した暫定開度指令値が、ス
ロットル弁の開度指令値の設定手段の算出した今回の通
常の開度指令値から所定値以上に離れないようにガード
する暫定開度指令値のガード手段と、このガード手段が
暫定開度指令値をガードした時に、スロットル弁の開度
指令値の再設定手段がスロットル弁の開度指令値を、ス
ロットル弁の開度指令値の設定手段が算出した今回のス
ロットル弁の通常の開度指令値の算出値に戻す時期を、
スロットル弁の開度が暫定開度指令値に達した時よりも
遅延させる、スロットル弁の開度指令値の再設定遅延手
段と、を備えることである。

【００１４】第１の発明によれば、内燃機関の運転状態
が所定条件の時に、電子制御スロットル弁に設定される
スロットル弁の開度指令値を、通常の指令値よりも一時
的に大きく、或いは、小さくすることにより、時間的な
遅れを伴う燃焼室近傍の吸入空気量を、通常の指令値に
よるよりも早く目標吸入空気量に近づけることができ
る。

【００１５】第２の発明によれば、第１の発明における
所定条件を越えた変化を、内燃機関の回転速度の変化が
基準値を越えた変化としたことにより、機関の回転速度
のずれを素早く修正することができる。第３の発明によ
れば、第１の発明における所定条件を越えた変化を、ス
ロットル弁の開度指令値の反転としたことにより、車速
の目標値からのずれを素早く修正することができる。

【００１６】第４の発明によれば、第１から第３の発明
の何れかにおいて、スロットル弁の暫定開度指令値を所
定値でガードし、ガード時には暫定開度指令値の継続時
間を増加させるようにしたので、暫定開度指令値の設定
に起因するショックを小さくすることができる。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。な
お、図１，図２で説明した電子制御スロットル弁装置２
０，３０の構成部材と同じ構成部材については同じ符号
を付して説明する。図３には本発明の一実施例のスロッ
トル弁の制御装置を備えた電子制御燃料噴射式の多気筒
内燃機関１が概略的に示されている。図３において、内
燃機関１の吸気通路２には図示しないエアクリーナの下
流側にスロットル弁３が設けられており、このスロット
ル弁３の軸の一端にはこのスロットル弁３を駆動するア
クチュエータであるスロットルモータ４が設けられてお
り、他端にはスロットル弁３の開度を検出するスロット
ル開度センサ５が設けられている。即ち、この実施例の
スロットル弁３はスロットルモータ４によって開閉駆動
される電子制御スロットルである。

【００１８】また、この発明では、スロットル弁の開度
指令値が入力された時に、スロットルモータ４がこの指
令値に応答して高速で追従できるようになっている。ス
ロットル弁３の下流側の吸気通路２にはサージタンク６
があり、このサージタンク６内には吸気の圧力を検出す
る圧力センサ７が設けられている。更に、サージタンク
６の下流側には、各気筒毎に燃料供給系から加圧燃料を
吸気ポートへ供給するための燃料噴射弁８が設けられて
いる。スロットル開度センサ５の出力と圧力センサ７の
出力は、マイクロコンピュータを内蔵したＥＣＵ（エン
ジン・コントロール・ユニット）１０に入力される。

【００１９】また、内燃機関１のシリンダブロックの冷
却水通路９には、冷却水の温度を検出するための水温セ
ンサ１１が設けられている。水温センサ１１は冷却水の
温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。排気
通路１２には、排気ガス中の３つの有害成分ＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒コンバータ（図示
せず）が設けられており、この触媒コンバータの上流側
の排気通路１２には、空燃比センサの一種であるＯ₂ セ
ンサ１３が設けられている。Ｏ₂ センサ１３は排気ガス
中の酸素成分濃度に応じて電気信号を発生する。これら
水温センサ１１及びＯ₂ センサ１３の出力はＥＣＵ１０
に入力される。

【００２０】更に、このＥＣＵ１０には、アクセルペダ
ル１４に取り付けられてアクセル踏込量を検出するアク
セル開度センサ１５からのアクセルペダルの踏込量信号
（アクセル開度信号）や、図示しないディストリビュー
タに取付けられたクランク角センサからの機関回転数Ｎ
ｅが入力される。以上のような構成において、図示しな
いキースイッチがオンされると、ＥＣＵ１０が通電され
てプログラムが起動し、各センサからの出力を取り込
み、スロットル弁３を開閉するスロットルモータ４や燃
料噴射弁８、或いはその他のアクチュエータを制御す
る。ＥＣＵ１０には、各種センサからのアナログ信号を
ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器が含まれ、各種
センサからの入力ディジタル信号や各アクチュエータを
駆動する信号が出入りする入出力インタフェース１０
１、演算処理を行うＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３やＲＡ
Ｍ１０４等のメモリや、クロック１０５等が設けられて
おり、これらはバス１０６で相互に接続されている。Ｅ
ＣＵ１０の構成については公知であるので、これ以上の
説明を省略する。

【００２１】ＥＣＵ１０にアクセル開度センサ１５から
のアクセルペダルの踏込量信号が入力されると、ＥＣＵ
１０は図４(a) に示すように、このアクセルペダルの踏
込量信号を所定周期Ｔ、例えば１０ｍｓ周期、でサンプ
リングする。そして、ＥＣＵ１０は時刻ｔａにおけるサ
ンプリング値αを、図４(b) に示すように、時刻ｔａに
おけるスロットル弁の開度指令値θCMとして出力する。
ＥＣＵ１０は以後同様に、所定周期Ｔ毎にサンプリング
したアクセルペダルの踏込量信号を、時刻ｔｂでは指令
値θCM＝β、時刻ｔｃでは指令値θCM＝γというように
出力する。

【００２２】図５は本発明を実現するための図３のＥＣ
Ｕ１０の中の機能をブロックで表したものである。アク
セルペダルの踏込量信号がＥＣＵ１０に入力されると、
指令値設定機能１１０により、前述のように所定時間Ｔ
毎に指令値が作られる。この指令値は微分動作機能１１
１Ｄ、比例動作機能１１１Ｐ、積分動作機能１１１Ｉか
ら構成されるＰＩＤ制御機能１１１に入力される。ＰＩ
Ｄ制御機能１１１ではこの指令値に基づいてスロットル
弁の開閉速度が演算され、このスロットル弁の開閉速度
で決まるスロットル弁の開度目標値が出力される。この
スロットル弁の開度目標値はデューティ出力演算機能１
１２に出力され、ここでスロットル弁の開度目標値に応
じたスロットルモータの駆動信号のデューティ比が演算
される。スロットルモータの駆動信号のデューティ比は
スロットルモータ４に出力され、スロットルモータ４が
駆動されてスロットル弁の開度が変更される。スロット
ル弁の開度はスロットル開度センサ５によって検出さ
れ、この検出値がＰＩＤ制御機能１１１にフィードバッ
クされる。

【００２３】ここで、図３のように構成された電子制御
スロットル弁において、時刻ｔ０の時点でスロットル弁
の開度指令値θCMが変化した時の、スロットル開度セン
サ５の検出値と吸入空気量の変化を、図６を用いて説明
する。一般に電子制御スロットル弁装置においても、ス
ロットル弁の開度指令値θCMが与えられても、実際にス
ロットル弁が開度指令値θCMに追従して動くまでには時
間差がある。そして、スロットル弁の開度が変化して
も、スロットル弁の下流側に吸入される空気量が変化す
るまでには更に時間差がある。図６はこの様子を示すも
のであり、スロットル弁の開度指令値θCMが時刻ｔ０で
前回値から今回値に変化した場合、図３で説明したスロ
ットル弁の開度センサ５の検出値（即ち、スロットル弁
の開度）θthを見ると、スロットル弁３が変化を開始す
るのが時刻ｔ１であり、スロットル弁３が指令開度（目
標開度）になるのは時刻ｔ２である。更に、このスロッ
トル弁３の開度変化によって吸入空気量が変化を始める
のが時刻ｔ３であり、吸入空気量が目標値に達するのは
時刻ｔ４である。従って、この図６から、スロットル弁
３の開度が変化し始めてから吸入空気量が変化を始める
までには時間差Ｔ１があり、スロットル弁の開度指令値
θCMが変化してから吸入空気量が目標値に達するまでに
は時間差Ｔａ（＞Ｔ１）があることが分かる。

【００２４】このため、本発明では、スロットル弁を駆
動するモータに高速応答可能なものを使用し、図７に示
すように、スロットル弁の開度指令値θCMが所定条件の
元で時刻ｔ０で変化する場合には、二点鎖線で示す従来
の通常の開度指令値θnoに代えて、一点鎖線で示す大き
な暫定開度指令値θtpをスロットル弁の開度指令値θCM
として設定する。この例では、前回の開度指令値θCM
(＋０) に対して通常の開度指令値θnoが＋１°であ
り、暫定開度指令値θtpが＋４°となっている。

【００２５】この結果、実線で示すスロットル弁開度
(スロットルセンサの検出値) は、従来のスロットル弁
開度（破線）の立ち上がり時刻ｔ１よりも早い時刻の時
刻ｔＡから変化を始め、素早く暫定開度指令値θtpまで
達する。スロットル弁開度が暫定開度指令値θtpに達す
ると、暫定開度指令値θtpは通常の開度指令値θnoに戻
される。この結果、スロットル弁開度は次第に低下して
通常の開度指令値θnoに落ちつくことになる。このよう
な本発明の暫定開度指令値θtpは、例えば、この時の機
関回転数と目標空気量とその他のパラメータに応じて図
９に示す三次元マップの面Ｘ上の点として求めることが
できる。暫定開度指令値θtpは、実際には図７に示す通
常の開度指令値θnoから暫定開度指令値θtpまでの差
ａ、暫定開度指令値θtpの継続時間ｂ、及び、スロット
ル開度の本来の開度指令値θnoへの戻り時間ｃを含むも
のである。

【００２６】このように、暫定開度指令値θtpによりス
ロットル開度が一時的に素早く大きくなると、破線Ｑo
で示す通常の開度指令値θnoによる吸入空気量に比べ
て、吸入空気量が実線Ｑp で示すように早く立ち上が
る。即ち、通常の開度指令値θnoでは吸入空気量が時刻
ｔ３で変化を開始して時刻ｔ４まで変化していたのに対
して、本発明の暫定開度指令値θtpによれば、吸入空気
量は時刻ｔＢで変化を開始して時刻ｔＤで変化が終了す
る。従って、スロットル弁の開度が変化し始めてから吸
入空気量が変化を始めるまでの従来の時間差Ｔ１が、本
発明ではこれより短い時間差ＰＴ１となり、スロットル
弁の開度指令値θCMが変化してから吸入空気量Ｑが目標
値に達するまでの従来の時間差Ｔａが、本発明ではこれ
より短いＰＴａとなり、応答性が良くなる。

【００２７】なお、図７に示す通常の開度指令値θnoか
ら暫定開度指令値θtpの差ａは無制限に大きくするとシ
ョックが大きくなるので、本発明ではガード値Ｍによっ
て制限している。図８は、本発明におけるスロットル弁
の暫定開度指令値θtpがガード値Ｍを越えた場合の本発
明の制御を示すものである。本発明では暫定開度指令値
θtpの最大値がガード値Ｍに設定され、時刻ｔＱでスロ
ットル弁開度が実線で示すようにガード値Ｍに達する。
ところが、ガード値がない場合に暫定開度指令値θtpが
時刻ｔ０で二点鎖線で示すように設定された場合を考え
ると、本来のスロットル弁開度も二点鎖線のように変化
して時刻ｔＱで暫定開度指令値θtpに達する。そして、
時刻ｔＱで暫定開度指令値θtpが通常の開度指令値θno
に戻されると、本来のスロットル開度は二点鎖線のよう
に減少して時刻ｔＲで通常の開度指令値θnoに戻ること
になる。従って、時刻ｔＱにおいてガード値Ｍとなって
いる暫定開度指令値θtpを通常の開度指令値θnoに戻し
てしまうと、スロットル弁の開度が足らず、ガード値Ｍ
がない場合に比べて吸入空気量が目標値に素早く達しな
いことになる。

【００２８】そこで、本発明では、スロットル弁の暫定
開度指令値θtpがガード値Ｍを越えた場合は、暫定開度
指令値θtpの最大値はガード値Ｍに制限しておくが、ス
ロットル弁開度が時刻ｔＱでガード値Ｍに達しても、暫
定開度指令値θtpをガード値Ｍから通常の開度指令値θ
noに戻さず、時刻ｔＰまで暫定開度指令値θtpをガード
値Ｍに保持し、時刻ｔＰになって初めて暫定開度指令値
θtpをガード値Ｍから通常の開度指令値θnoに戻すよう
にする。この結果、スロットル弁が通常の開度指令値θ
noを越えた開度で開いている時間が長くなり、吸入空気
量が増えて素早く目標値に達する時間を、ガード値Ｍを
設けない場合と同じ程度にすることができる。

【００２９】暫定開度指令値θtpをガード値Ｍから通常
の開度指令値θnoに戻す時刻ｔＰは、図８に二点鎖線で
示す本来のスロットル開度によって得られる吸入空気量
の増分が、実線で示すガードされたスロットル開度によ
って得られる吸入空気量の増分と同じになるように決め
れば良い。例えば、二点鎖線で示す本来のスロットル開
度の曲線と通常の開度指令値θnoで囲まれる部分の面積
が、実線で示すガードされたスロットル開度の曲線と通
常の開度指令値θnoで囲まれる部分の面積に等しくなる
ように、時刻ｔＰを決めれば良い。

【００３０】ここで、図３のように構成された内燃機関
の吸入空気量の制御装置による、図７，図８で説明した
制御の一例について図１０と図１３に示すフローチャー
トを用いて説明する。このフローチャートに示す手順
は、前述のサンプリング周期Ｔよりも短い所定時間Ｔｓ
毎に実行される。ステップ１０１ではまず、アクセル開
度Ａｃｃと機関回転数Ｎｅの読み込みが行われる。読み
込んだ機関回転数Ｎｅは所定回数分記憶される。従っ
て、このステップ１０１では、前回記憶した機関回転数
Ｎｅと今回の機関回転数Ｎｅからその偏差ΔＮｅが計算
される。この偏差ΔＮｅは機関回転数Ｎｅの変化を示す
ものであり、今回の機関回転数Ｎｅから前回の機関回転
数Ｎｅを減算して算出される。従って、ΔＮｅの値が正
の数である時には機関が加速方向に変化していることが
わかり、ΔＮｅの値が負の数である時には機関が減速方
向に変化していることがわかる。

【００３１】続くステップ１０２ではアクセル開度Ａｃ
ｃ、機関回転数Ｎｅ、及びステップ１０１で計算した機
関回転数Ｎｅの偏差ΔＮｅから目標空気量Ａtgの算出が
行われる。次のステップ１０３では、目標空気量Ａtgの
算出値に基づいて、スロットル弁の通常の開度指令値θ
noが算出され、続くステップ１０４ではスロットルセン
サの検出値θthが読み込まれる。スロットルセンサの検
出値θthは、スロットル弁の開度を示すものである。

【００３２】次のステップ１０５では機関回転数Ｎｅの
偏差ΔＮｅが基準値Ｋ以上か否かが判定される。即ち、
機関回転数Ｎｅが前回と今回の間で基準値Ｋ以上に変化
したか否かが判定される。まず、機関回転数Ｎｅの偏差
ΔＮｅが基準値Ｋ以上の場合について説明する。機関回
転数Ｎｅが前回と今回の間で基準値Ｋ以上に変化した場
合はステップ１０６に進む。ステップ１０６では機関回
転数Ｎｅ、目標空気量Ａtgからスロットル弁の暫定開度
θtp(a,b,c) が計算される。このスロットル弁の暫定開
度θtpは、前述のように図９のマップから算出され、図
７で説明した通常の開度指令値θnoから暫定開度指令値
θtpの差ａ、暫定開度指令値θtpの継続時間ｂ、及び、
スロットル開度の本来の開度への戻り時間ｃを含むもの
である。尚、θtp(a,b,c)は以後単にθtpと記載する。

【００３３】ステップ１０７では、スロットル弁の暫定
開度指令値θtpが図８で説明したガード値Ｍ以上か否か
が判定される。θtp＜Ｍの場合はステップ１０９に進
み、この暫定開度指令値θtpがスロットル弁の開度指令
値θCMとして設定される。また、ステップ１０７でθtp
≧Ｍの場合はステップ１０８に進み、暫定開度指令値θ
tpが補正される。この補正において、通常の開度指令値
θnoから暫定開度指令値θtpの差ａと、暫定開度指令値
θtpの継続時間ｂの値が補正される。続くステップ１１
０はスロットル弁の開度θthがスロットル弁の開度指令
値θCMに達したか否かが判定され、θth＜θCMの場合は
このルーチンを終了する。一方、ステップ１１０でθth
≧θCMとなった場合はステップ１１２に進み、スロット
ル弁の開度指令値θCMがステップ１０３で算出された通
常の開度指令値θnoに設定されてこのルーチンを終了す
る。

【００３４】これに対して、ステップ１０５で機関回転
数Ｎｅの偏差ΔＮｅが基準値Ｋ未満の場合はステップ１
１１に進む。ステップ１０５でΔＮｅ＜Ｋの場合は機関
回転数Ｎｅの偏差ΔＮｅが小さく、暫定開度指令値θtp
を計算する必要がないので、暫定開度指令値θtpに０を
設定してステップ１１２に進む。そして、ステップ１１
２でスロットル弁の開度指令値θCMがステップ１０３で
算出された通常の開度指令値θnoに設定されてこのルー
チンを終了する。

【００３５】図１０で説明した制御手順では、スロット
ル弁の暫定開度指令値θtpの算出が、ステップ１０５に
おける前回と今回の機関回転数Ｎｅの偏差ΔＮｅが基準
値Ｋ以上の時に行われていた。一方、スロットル弁の暫
定開度指令値θtpの算出は、前回と今回のスロットル弁
の開度指令値θCMの極性が反転した場合に行うこともで
きる。この例を図１１に示す。

【００３６】図１１に示すスロットル弁の開度指令値の
設定手順が図１０で説明したスロットル弁の開度指令値
の設定手順と異なる点は、ステップ１０４の後に実行さ
れるステップ２０１のみである。従って、図１１のフロ
ーチャートでは、図１０のフローチャートと同じ制御手
順には同じステップ番号を付してその説明を省略する。
図１１に示すスロットル弁の開度指令値の設定手順で
は、ステップ１０４においてスロットルセンサの検出値
θthの読み込みを行った後、ステップ２０１において、
前回と今回のスロットル弁の開度指令値θCMの極性が反
転したか否かを反転する。そして、前回と今回のスロッ
トル弁の開度指令値θCMの極性が反転した場合にはステ
ップ１０６以降に進み、スロットル弁の暫定開度指令値
θtpを算出して吸入空気量の制御を行う。一方、前回と
今回のスロットル弁の開度指令値θCMの極性が反転して
いない場合にはステップ１０６以降に進み、スロットル
弁の暫定開度指令値θtpを算出することなく吸入空気量
の制御を行う。

【００３７】図１０と図１１の制御は併用して行うこと
もできる。図１２は、本発明の内燃機関の吸入空気量の
制御装置における燃料噴射量の算出手順の一例を示すも
のである。ステップ３０１では吸入空気量Ｑ、及び機関
回転数Ｎｅが読み込まれると共に、前回と今回の機関回
転数Ｎｅの偏差ΔＮｅが読み込まれる。そして、ステッ
プ３０２において吸入空気量Ｑ、機関回転数Ｎｅ、及び
機関回転数Ｎｅの偏差ΔＮｅに基づいて、機関の要求ト
ルクＴrqが算出される。続くステップ３０３では機関の
要求トルクＴrqに見合う要求空燃比A/F が算出され、次
のステップ３０４では機関の各吸気弁のリフト量が算出
される。

【００３８】ステップ３０５では、スロットル弁の暫定
開度指令値θtpが０か否かが判定される。ステップ３０
５においてθtp＝０と判定された時は、スロットル弁の
通常の開度指令値θnoが反転しておらず、また、スロッ
トル弁の通常の開度指令値θnoの算出時の機関回転数Ｎ
ｅの偏差ΔＮｅが基準値Ｋ未満の時であるのでステップ
３０７に進む。ステップ３０７では、スロットル弁の通
常の開度指令値θnoに基づいた吸入空気量が算出されて
ステップ３０８に進む。

【００３９】一方、ステップ３０５においてθtp≠０と
判定された時は、スロットル弁の通常の開度指令値θno
が反転しているか、或いは、スロットル弁の通常の開度
指令値θnoの算出時の機関回転数Ｎｅの偏差ΔＮｅが基
準値Ｋ以上の時であるので、スロットル弁の暫定開度指
令値θtpが計算されている。従って、この時はステップ
３０５からステップ３０６に進み、スロットル弁の暫定
開度指令値θtpに基づいた吸入空気量が算出されてステ
ップ３０８に進む。

【００４０】ステップ３０８では、ステップ３０３で計
算された要求空燃比A/F と、ステップ３０６或いはステ
ップ３０７で算出された吸入空気量に基づいた燃料噴射
量が算出される。ステップ３０８で算出された燃料噴射
量は、ステップ３０９においてセットされ、セットされ
た燃料噴射量に基づいて燃料噴射が行われる。図１３
は、本発明が内燃機関のアイドル回転数の制御に適用さ
れた場合の効果を示すものである。アイドル回転数Ｎei
が時刻ｔ０で急激に低下した場合を考える。従来の制御
では、スロットル弁の開度指令値θCMとして時刻ｔ０に
おいて破線で示す開度指令値θnoが出力され、スロット
ル開度θthが破線のように遅れて変化するので、吸入空
気量Ｑの増量が破線で示すように行われていた。この結
果、従来の制御では時刻ｔ０以後のアイドル回転数Ｎei
が図にＮeiprで示すように変化し、目標アイドル回転数
Ｎeitgへの回復が遅かった。

【００４１】これに対して、本発明の制御では、スロッ
トル弁の開度指令値θCMとして時刻ｔ０において実線で
示す暫定開度指令値θtpが出力され、スロットル開度θ
thが実線のように急峻に立ち上がって変化するので、吸
入空気量Ｑの増量が実線で示すように僅かな遅れでスロ
ットル弁の通常の開度指令値θnoによる目標値に追従す
る。この結果、従来の制御では、時刻ｔ０以後のアイド
ル回転数Ｎeiが、図にＮeipiで示すように変化し、目標
アイドル回転数Ｎeitgへの回復が従来に比べて早くする
ことができる。

【００４２】図１４は、本発明がトラクションの制御に
適用された場合の効果を示すものである。トラクション
の制御では、時間に対して車速が一定割合で増加 (又
は、減少) する推定車体速が設定されている。そして、
この推定車体速に沿って車速が変化する場合が、最もタ
イヤと路面との滑りが発生していない状態である。一
方、車輪の空転が発生した時は、機関トルクを素早く下
げてやりたいという要求がある。この場合には、スロッ
トル弁の開度指令値を変化させて吸入空気量を素早く変
化させる必要がある。このとき、指令値に対する吸入空
気量の変化には遅れがあるので、本発明では、この吸入
空気量の遅れを少しでもなくすために、指令値の設定初
期の値が大きく設定される。

【００４３】例えば、設定車体速が低下した時、従来の
制御では、スロットル弁の移動速度を早くすることが出
来なかったので、従来の指令値θCMは通常の開弁指令値
θnoのみであった。一方、本発明では、スロットル弁の
移動速度を高速で制御できるために、本発明の指令値θ
CMは暫定開弁指令値θtpと通常の開弁指令値θnoを組み
合わせたものとすることができる。この結果、吸入空気
量Ｑは、従来の制御では破線のようにしか変化させるこ
とができなかったので、車速が一旦低下すると、推定車
体速に復帰するまでに破線のように大きくふらついてし
まっていた。一方、従来の制御に対して、本発明では吸
入空気量Ｑを実線のように変化させることができるの
で、車速が低下した場合でも、一点鎖線で示すように、
推定車体速から余り離れることなく、車速を増大させる
ことができる。

【００４４】このように、本発明ではスロットルモータ
の駆動を高速化することにより、指令値を細かく制御す
ることが可能になり、吸入空気量をスロットル弁の開弁
指令値に素早く追従させることができる。なお、以上の
実施例では、本発明をＩＳＣ (アイドル・スピード・コ
ントロール) とトラクションの制御に適用する例を説明
したが、本発明の内燃機関の吸入空気量の制御装置の適
用範囲はこれらに限られたものではない。

【００４５】

【発明の効果】第１の発明によれば、内燃機関の運転状
態が所定条件の時に、電子制御スロットル弁に設定され
るスロットル弁の開度指令値を、通常の開度指令値より
も一時的に大きい、或いは、小さい暫定開度指令値にす
ることにより、時間的な遅れを伴う燃焼室近傍の吸入空
気量を、通常の開度指令値によるよりも早く目標吸入空
気量に近づけることができるという効果がある。第２の
発明によれば、第１の発明における所定条件を越えた変
化を、内燃機関の回転速度の変化が基準値を越えた変化
としたことにより、機関の回転速度のずれを素早く修正
することができるという効果がある。

【００４６】第３の発明によれば、第１の発明における
所定条件を越えた変化を、スロットル弁の通常の開度指
令値の反転としたことにより、車速の目標値からのずれ
を素早く修正できるという効果がある。第４の発明によ
れば、第１から第３の発明の何れかにおいて、スロット
ル弁の暫定開度指令値を所定値でガードし、ガード時に
は暫定開度指令値の継続時間を増加させるようにしたの
で、暫定開度指令値の設定に起因するショックを小さく
することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の電子制御スロットルの構成を示す透視斜
視図である。

【図２】(a) は図１の電子制御スロットルの構成図、
(b) は図１よりも更に進んだ電子制御スロットルの構成
図である。

【図３】本発明の一実施例の電子制御スロットル弁の制
御装置が搭載された電子制御式多気筒内燃機関の構成を
示す構成図である。

【図４】(a) はアクセルペダルの踏込量特性の一例を示
す図、(b) は(a) のアクセルペダルの踏込量特性から得
られる指令値の特性を示す図である。

【図５】図３のＥＣＵの本発明用の制御ブロック図であ
る。

【図６】図３のように構成された電子制御スロットル弁
を一般的に制御する際の、スロットル弁の開度指令値、
スロットル開度センサの検出値、開度指令値が変化した
時の空気量の変化を示すタイムチャートである。

【図７】本発明の内燃機関の吸入空気量の制御装置にお
けるスロットル弁の開度指令値、スロットル開度センサ
の検出値、開度指令値が変化した時の空気量の変化を、
一般的な制御と比較して示すタイムチャートである。

【図８】本発明の内燃機関の吸入空気量の制御装置にお
けるスロットル弁の開度指令値がガード値を越えた時の
開度指令値、スロットル開度センサの検出値の変化を示
すタイムチャートである。

【図９】本発明における暫定開度指令値を、機関回転数
と目標空気量に基づいて算出する際の三次元マップであ
る。

【図１０】本発明におけるスロットル弁の開度指令値の
設定手順の一例を示すフローチャートである。

【図１１】本発明におけるスロットル弁の開度指令値の
設定手順の別の例を示すフローチャートである。

【図１２】本発明の内燃機関の吸入空気量の制御装置に
おける燃料噴射量の算出手順の一例を示すフローチャー
トである。

【図１３】本発明がアイドル回転数の制御に適用された
場合の、アイドル回転数、開度指令値、スロットル開
度、及び吸入空気量の変化を示すタイムチャートであ
る。

【図１４】本発明がトラクションの制御に適用された場
合の、車速、従来の開度指令値、本発明の開度指令ち、
及び吸入空気量の変化を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

２…吸気通路 ３…スロットル弁 ４…スロットルモータ ５…スロットル開度センサ １０…ＥＣＵ １４…アクセルペダル １５…アクセル開度センサ １６…スロットルレバー

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/00 - 41/40 F02D 9/02 F02D 11/10

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 モータによって開閉駆動され、開度セン
   サによって開度が検出される電子制御スロットル弁を吸
   気通路内に備え、この電子制御スロットル弁の開度によ
   って内燃機関の運転状態に応じた空気量が供給される内
   燃機関の吸入空気量の制御装置であって、 内燃機関の運転状態に応じた目標吸入空気量を算出し、
   算出した目標吸入空気量になるように、所定周期毎に前
   記スロットル弁の開度指令値として通常の開度指令値を
   算出して設定するスロットル弁の開度指令値の設定手段
   と、 内燃機関の運転状態が所定条件を越えて変化した時に、
   前記スロットル弁の開度指令値の設定に際して、前記通
   常の開度指令値の前回の算出値からの増減方向と同じ方
   向に、今回の通常の開度指令値を更に大きく増減させた
   スロットル弁の暫定開度指令値を別に算出し、この暫定
   開度指令値をスロットル弁の開度指令値として暫定的に
   設定するスロットル弁の暫定開度指令値の設定手段、及
   び、 前記スロットル弁の開度が前記暫定開度指令値に達した
   時に、前記スロットル弁の開度指令値を、前記スロット
   ル弁の開度指令値の設定手段によって算出された通常の
   開度指令値に戻すスロットル弁の開度指令値の再設定手
   段と、を備えることを特徴とする内燃機関の吸入空気量
   の制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量
   の制御装置であって、前記所定条件を越えた変化が、前
   記内燃機関の回転速度の変化が基準値を越えた変化であ
   ることを特徴とする内燃機関の吸入空気量の制御装置。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の内燃機関の吸入空気量
   の制御装置であって、前記所定条件を越えた変化が、前
   記スロットル弁の開度指令値の設定手段によって算出さ
   れた通常の開度指令値の増減の方向が、前回の通常の開
   度指令値の増減の方向と異なる方向への変化であること
   を特徴とする内燃機関の吸入空気量の制御装置。
4. 【請求項４】 請求項１から３の何れか１項に記載の内
   燃機関の吸入空気量の制御装置であって、更に、 前記スロットル弁の暫定開度指令値の設定手段の算出し
   た暫定開度指令値が、前記スロットル弁の開度指令値の
   設定手段の算出した今回の通常の開度指令値から所定値
   以上に離れないようにガードする暫定開度指令値のガー
   ド手段と、 このガード手段が前記暫定開度指令値をガードした時
   に、前記スロットル弁の開度指令値の再設定手段が前記
   スロットル弁の開度指令値を、前記スロットル弁の開度
   指令値の設定手段が算出した今回のスロットル弁の通常
   の開度指令値の算出値に戻す時期を、前記スロットル弁
   の開度が前記暫定開度指令値に達した時よりも遅延させ
   る、スロットル弁の開度指令値の再設定遅延手段と、を
   備えることを特徴とする内燃機関の吸入空気量の制御装
   置。