JP3634872B2 - スロットル全閉検出装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、例えば自動車用内燃機関の電子制御システムにおいて使用され、アイドル運転状態の検出やスロットル開度情報の算出基準として用いられるスロットル全閉検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
内燃機関において例えば燃料噴射量や点火時期等を算出するために、スロットル弁の開度を検出する必要があり、このスロットル開度を検出する機構としてスロットル開度検出機構が用いられる。また、特にアクセルペダルを解放した場合に対応するスロットル弁の全閉状態をも検出する必要がある。
【０００３】
図９はこの様なスロットル弁の動作状態を検出するスロットル開度検出機構の構成例を示すもので、吸気管内に設置されるスロットル弁と直結されるスロットル軸１１を備えるもので、このスロットル軸１１はハウジング１２に対して回転自在に取り付けられ、スロットル弁の動作と共に回転される。このスロットル１１には摺動子１３１ 、１３２ が所定の相対角度を保って固定的に取り付けられるもので、ハウジング１２の摺動子１３１ に対向する面に円弧状にした印刷抵抗体１４が設けられている。そして、この抵抗体１４の両端はそれぞれ定電圧電源および接地端子に接続され、抵抗体１４に対する摺動子１３１ の接触位置に対応した、すなわちスロットル弁の開度位置に対応した比例分割電圧が、スロットル弁開度電圧として出力されるようになる。
【０００４】
この様に構成されるスロットル開度検出機構においては、スロットル弁が全閉状態となったときに、検出出力電圧が最小となるものであり、この最小値電圧をスロットル全閉位置として記憶し、このスロットル全閉位置に対応する最小電圧値を基点として、この検出機構からの検出電圧に基づいてスロットル開度が検出されるようにしている。
【０００５】
しかし、この様に構成されるスロットル開度検出機構において、分割電圧を検出する抵抗体１４等を保持するハウジング１２を吸気管ボディに組み付けた状態において、温度変化によりこの機構の構成部材の材質毎に線膨脹係数が異なるため、同じスロットル開度であっても微小な電圧変化を生ずる。このため、例えば内燃機関の起動時等の低温の状態においてスロットル開度の最小値を記憶した後、内燃機関の動作に伴って温度上昇した状態では、スロットル弁の同じ全閉状態において、スロットル開度検出機構からの出力電圧が例えば大きい側にずれる。
【０００６】
したがって、この様な場合に低温時におけるスロットル全閉電圧を基点としてスロットル開度を判定するようにすると、スロットル弁か実際には全閉位置に設定されているにもかかわらず、スロットル開度検出機構からの検出電圧が低温時の全閉電圧よりも高い電圧となり、スロットル弁が全閉状態ではないと判定されるようになる。すなわち、スロットル弁全閉にもかかわらずアイドル・オフと判定される。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は上記のような点に鑑みなされたもので、スロットル開度検出機構の組み付け状況や材質の相違による線膨脹係数の差異による影響が確実に吸収されて、スロットル弁の全閉位置が正確に学習記憶されるようにして、スロットル開度が常に確実に検知することができて信頼性の高い内燃機関の電子的な制御が実行されるようにするスロットル全閉検出装置を提供しようとするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明は、スロットル弁の開度に応じた電圧信号を発生するスロットル開度検出手段と、このスロットル開度検出手段からの検出信号に基づいて、そのスロットル電圧の最小値を検出し記憶する最小値記憶手段と、前記スロットル電圧の最小値検出電圧が、前記最小値記憶手段に記憶された最小値より小さい値のときに、この最小値に前記記憶手段の記憶値を更新する第１の更新手段とを有する。そして、前記スロットル開度検出手段により検出されたスロットル電圧に関係なく、かつ、前記スロットル開度検出手段からの読み取りに対応する AD 変換周期よりも大きい所定周期毎に、前記最小値記憶手段に記憶された最小値を所定値だけ大きい値に常に更新する第２の更新手段と、前記スロットル開度検出手段からの検出信号が前記最小値記憶手段に記憶された最小値であると判定されたときに、前記スロットル弁の全閉位置であることを判定する手段とを備える。
【０００９】
【作用】
上記の手段によると、スロットル開度検出手段は、スロットル弁の開度に応じた電圧信号を発生する。最小値記憶手段は、スロットル出手段からの検出信号に基づいて、そのスロットル電圧の最小値を検出し記憶する。第 1 の更新手段は、前記スロットル電圧の最小値検出電圧が、前記最小値記憶手段に記憶された最小値より小さい値のときに、この最小値に前記記憶手段の記憶値を更新する。
そして、第２の更新手段は、前記スロットル開度検出手段により検出されたスロットル電圧に関係なく、かつ、前記スロットル開度検出手段からの読み取りに対応する AD 変換周期よりも大きい所定周期毎に、前記最小値記憶手段に記憶された最小値を所定値だけ大きい値に常に更新する。ここで、前記スロットル開度検出手段からの検出信号が前記最小値記憶手段に記憶された最小値であると判定されたときに、前記スロットル弁の全閉位置であることを判定するようにしている。
【００１０】
【実施例】
以下、図面を参照してこの発明の一実施例を説明する。図１は自動車に搭載されるエンジン２１の制御機構を示しているもので、エンジン２１の各気筒には吸気管２２を介してエアフィルタ２３からの吸入空気が供給されるもので、燃料噴射弁２４で噴射された燃料がこの吸入空気と共にエンジン２１の各気筒に供給される。
【００１１】
この場合、吸気管２２には図示しないアクセルペダルの踏み込み操作量に対応して駆動されるスロットル弁２５が設けられ、このスロットル弁２５の開度に対応した量の吸入空気が、エンジン２１に対して供給される。
【００１２】
このスロットル弁２５には、スロットルセンサ２６が設けられるもので、このスロットルセンサ２６は例えば図９で示したように構成されて、スロットル弁２５の開度に対応した電圧信号が制御回路２７に供給されるようにする。また、吸気管２２は吸入空気量センサ２８が設けられと共に、エンジン２１には冷却水温センサ２９および回転センサ３０、さらに気筒判別センサ３１が設けられて、これらセンサ２８〜３１それぞれから検出信号が制御回路２７に入力され、この制御回路２７にはさらに車速センサ３２からの車速検出信号も適宜供給される。
【００１３】
そして、制御回路２７ではこれらの入力信号に基づいて、エンジン２１の運転状況を判別し、その運転状況に対応した適性燃料噴射量を算出し、この燃料噴射量に対応して燃料噴射弁２４の開弁時間を制御している。
【００１４】
図２は例えば図９で示したように構成されるスロットルセンサ２６部の等価回路を示すもので、抵抗体１４に対する摺動子１３１ の接触位置に対応して得られる電圧信号は、ＡＤ変換器３５においてディジタルデータに変換され、制御回路２７を構成する演算処理装置２７１ に対して入力される。
【００１５】
図３はスロットル弁２５の開度に対するスロットセンサ２６からの出力電圧特性を示すもので、このスロットルセンサ２６の有効角度範囲をスロットル軸１１の動作角度範囲よりも大きくしてある。そして、スロットル軸１１の全閉角度において全出力電圧に対して所定％となるように調整して、このセンサ２６がスロットルボディに対して実装されるようにしている。
【００１６】
図４はスロットルセンサ２６のスロットル軸１１が全閉角度位置に保持され、温度変化した場合のスロットルセンサ２６の出力電圧特性を示すもので、スロットルセンサ２６を構成する摺動子の形状や材質の線膨脹係数による位置ずれにより、スロットル軸１１の開度に無関係な変化によって、出力電圧が開き側の値を示すようになる。
【００１７】
制御回路２７においては、タイマールーチンによって所定時間周期毎にスロットルセンサ２６からの出力電圧をディジタル変換して取り込み、最新のスロットル開度情報を得るようになるもので、このスロットルセンサ２６からの出力電圧を、全閉角に対応する最小電圧値を記憶する最小値記憶手段の記憶値と比較し、このスロットルセンサ２６からの最新の検出電圧値が記憶値よりも小さいときにのみ、最小値記憶手段における記憶値を、この最新最小値に書き替え更新するようにしている。
【００１８】
ここで、この様なスロットルセンサ２６からの読取りに対応するＡＤ変換周期よりも大幅に大きい所定の周期毎に、１度だけ最小値記憶手段の記憶最小値に対して所定の値を無条件に加算し、開き側の値の更新する。
【００１９】
エンジンの始動時においては低温状態であるためスロットルセンサ２６の出力は小さい値を示すので、この時点における最小値が記憶される。しかしながら、エンジンの暖機に伴い温度が上昇すると、スロットルセンサ２６の全閉角位置の出力が大きい方に変化し、低温時の最小電圧値を基点としたのではスロットル弁２５の全閉にもかかわらず記憶最小値よりも大きい検出電圧が出力され、スロットル弁２５が若干開いているものと判断してしまう。
【００２０】
しかし、エンジン２１の温度変化に相当するゆっくりした時間間隔で、最小値記憶手段で記憶された最小値をスロットル弁の開き側に更新すると、エンジン２１の暖機後におけるスロットルセンサ２６からの出力電圧の最小値が、この更新後において記憶最小値よりも小さくなり、実質的に図４で示した温度特性がキャンセルされるようになって、スロットル全閉角のセンサ２６出力と記憶最小値が一致して確実にスロットル全閉が検出できる。
【００２１】
ここで、エンジン２１の冷却水温の上昇とスロットルセンサ２６部の温度上昇はほぼ等価と考えられるので、冷却水温が所定値変化する毎に、センサ出力の温度特性誤差分を最小記憶値より大きい方に更新することで、スロットル全閉角時のセンサ出力と記憶値を一致させることができる。
【００２２】
エンジン２１の温度上昇が停止したとき、あるいはセンサ２６の摺動子が逆方向に組み付けられて温度特性が逆の勾配となったときにおいても、最小値への更新頻度がＡＤ変換周期毎と多いものであるため、大きな周期で加算された値はすぐに最小値側に更新される。
【００２３】
図５は制御回路２７において実行されるイニシャライズルーチンを示すもので、電源投入時にＲＡＭに記憶されている値が不安定となる虞があるため、ステップ１０１ において全てのＲＡＭをクリアするかあるいは所定の初期値に設定する。またステップ１０２ においてスタータオンの履歴フラグＸＳＴＡＯＮをクリアし、ステップ１０３ でスロットル全閉角記憶ＲＡＭの値を、全閉角公差最大値より大きい初期値の定数ＦＩＡに設定する。さらにステップ１０４ においてアイドルＯＦＦ 判定オフセット角記憶ＲＡＭの記憶値を、ＯＦＦ 判定オフセット角の大きい方の定数ＦＯＦＡＳＬに設定する。
【００２４】
すなわち、このイニシャライズルーチンにおいてアイドルＯＦＦ を判定するスロットル開度の値として通常より大きい値が初期設定されるもので、エンジンを始動するときのノイズやスロットルセンサ２６に加わる振動で異常な値を瞬時のみ発生した場合に誤ってアイドルＯＦＦ と判定されるのを防止している。そして、通常運転状態となったときには、通常の全閉角記憶値に所定値を加えた角度相当で最小値を判定更新し、スロットル全閉が判定されるようになる。
【００２５】
図６はアイドル判定ルーチンを示しているもので、ステップ２０１ でスタータがオンされたか否かを判定する。スタータがオンされないと判定されたときはステップ２０２ で過去にスタータがオンとされたときがあることを示す履歴フラグＸＳＴＡＯＮが“１”であるか否かを判定し、過去にスタータがオンされたことがあると判定されたときはステップ２０３ に進んで、そのときのエンジン回転数Ｎｅ を設定値ＦＦＩＸと比較し、Ｎｅ がＦＦＩＸより大きいと判定されたときは、ステップ２０４ でアイドルＯＦＦ 判定オフセット角記憶ＲＡＭの値を、ＯＦＦ 角判定角の小さい方の定数ＦＯＦＡＳに設定する。その後、ステップ２０５ でそのときのスロットル弁２５の開度検出値のＡＤ変換値を汎用レジスタＡｒ に設定する。
【００２６】
ステップ２０１ でスタータオンが確認されたならば、ステップ２０６ に進んで履歴フラグＸＳＴＡＯＮを“１”に設定し、ステップ２０５ に進む。またステップ２０２ でＸＳＴＡＯＮが“０”であると判定されたとき、およびステップ２０３ で回転数Ｎｅ がＦＦＩＸより小さいと判定されたときもステップ２０５ に進む。
【００２７】
ステップ２０７ では、コンペアレジスタＣｒ に全閉記憶ＲＡＭの記憶値にオフセット記憶ＲＡＭの記憶値を加算した値を設定し、ステップ２０８ でＡｒ とＣｒ の値を比較する。そして、Ａｒ がＣｒ より大きいと判定されたときは、ステップ２０９ に進んでアイドルＯＦＦ フラグを設定し、Ａｒ がＣｒ より小さいと判定されたときは、ステップ２１０ に進んでアイドルＯＮフラグを設定してアイドル運転状態と判定する。
【００２８】
図７は例えばＡＤ変換周期に対応して実行されるタイマールーチンを示すもので、ステップ３０１ でスロットルセンサ２６からの出力電圧をＡＤ変換してディジタルデータとし、ステップ３０２ でこのＡＤ変換値を現スロットル開度の記憶ＲＡＭに記憶する。
【００２９】
ステップ３０３ では汎用レジスタＡｒ に対してスロットルセンサ出力のＡＤ値を設定し、ステップ３０４ ではコンペアレジスタＣｒ に全閉角記憶ＲＡＭの値を設定するもので、ステップ３０５ でこのＡｒ の値とＣｒ の値を比較する。そして、現スロットル開度のＡＤ値がＣｒ の値よりも小さいと判定された場合、すなわち全閉記憶ＲＡＭに記憶された最小値よりも現在のスロットルセンサ出力のＡＤ値が小さいと判定されたときには、ステップ３０６ で全閉記憶ＲＡＭの値に、このときのスロットルセンサ出力のＡＤ値を、全閉に対応する最小値として記憶し、最小値の第１の更新を行う。
【００３０】
この様なタイマールーチンが実行される毎に、図８（Ａ）で示すステップ４０１ において周期タイマーに対して“１”が加算され、ステップ４０２ でこの周期タイマーの値と、タイマールーチンより充分に大きな周期に対応する一定時間との比較が行われる。そして、周期タイマーの値がこの設定された一定時間を越えたと判断されたときに、ステップ４０３ において周期タイマーをクリアするとと共に、ステップ４０４ で全閉角記憶ＲＡＭの記憶値、すなわち更新されてきた最小値に対して所定値“Ｘ”を加算して記憶し、第２の更新が行われる。
【００３１】
この様な第２の更新は前述したように水温に基づき行うようにしてもよいもので、この場合は（Ｂ）図で示すようにステップ４１１ において水温センサ２９からの出力電圧をＡＤ変換してディジタルデータとする。そして、このＡＤ値をステップ４１２ で冷却水温の記憶ＲＡＭに対して記憶設定する。また、ステップ４１３ で冷却水温更新時の記憶ＲＡＭにこのＡＤ値を設定する。
【００３２】
そして、ステップ４２１ において水温記憶ＲＡＭの記憶値と、水温のＲＡＭ値更新時の記憶値ＴＨＡＤＯに所定値Ｙを加算した値と比較し、その加算値より大きいと判定されたときにはステップ４２２ で現在のＴＨＡＤＯを所定値Ｙを加算した値を新たなＴＨＡＤＯとすると共に、ステップ４２３ で全閉角記憶ＲＡＭの値をそれまでの全閉角記憶ＲＡＭの記憶値に対して所定値Ｘを加算した値に更新する第２の更新手段を実行する。
【００３３】
【発明の効果】
以上のようにこの発明に係るスロットル全閉検出装置によれば、スロットル開度検出機構からの検出信号の最小値を更新記憶することによって常にスロットル全閉の値が更新されるものであり、精度の高いスロットル全閉検出が行われて、このスロットル全閉検出値を起点としてスロットル開度が高精度に求められるようになる。また、特定される大きい周期に対応してスロットル全閉記憶値が所定値だけ大きい値に更新されるものであるため、例えば温度変化に伴ってスロットル検出機構部からの検出信号に変化が生じても、この変化分が確実にキャンセルされて、最新の全閉判定値とされる最小値が更新記憶されるようになり、信頼性の高いスロットル全閉検出が実行され、スロットル開度検出に伴う燃料噴射制御等が高精度に実行されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施例に係るスロットル開度検出に伴うエンジンの制御系統を説明する構成図。
【図２】スロットル開度検出機構部の等価回路を説明する図。
【図３】スロットルセンサの動作範囲を説明する図。
【図４】スロットルセンサの温度特性を説明する図。
【図５】この発明に係るスロットル全閉検出のイニシャライズルーチンを説明するフローチャート。
【図６】同じくアイドル判定ルーチンを説明するフローチャート。
【図７】同じくタイマールーチンを説明するフローチャート。
【図８】（Ａ）および（Ｂ）はそれぞれ第２の更新を行うリセットルーチンを説明するフローチャート。
【図９】スロットル開度検出機構を説明する構成図。
【符号の説明】
１１…スロットル軸、１３１ 、１３２ …摺動子、１４…印刷抵抗体、２１…エンジン、２２…吸気管、２４…燃料噴射弁、２５…スロットル弁、２６…スロットルセンサ、２７…制御回路、２８…吸入空気量センサ、２９…水温センサ、３０…回転センサ、３１…気筒判別センサ、３２…車速センサ。

Claims (1)

1. スロットル弁の開度に応じた電圧信号を発生するスロットル開度検出手段と、
   このスロットル開度検出手段からの検出信号に基づいて、そのスロットル電圧の最小値を検出し記憶する最小値記憶手段と、
   前記スロットル電圧の最小値検出電圧が、前記最小値記憶手段に記憶された最小値より小さい値のときに、この最小値に前記記憶手段の記憶値を更新する第１の更新手段と、
   前記スロットル開度検出手段により検出されたスロットル電圧に関係なく、かつ、前記スロットル開度検出手段からの読み取りに対応する AD 変換周期よりも大きい所定周期毎に、前記最小値記憶手段に記憶された最小値を所定値だけ大きい値に常に更新する第２の更新手段と、
   前記スロットル開度検出手段からの検出信号が前記最小値記憶手段に記憶された最小値であると判定されたときに、前記スロットル弁の全閉位置であることを判定する手段と、
   を具備したことを特徴とするスロットル全閉検出装置。

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