JP3636771B2 - 電子制御スロットルによるエンジン制御装置 - Google Patents
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Description
【産業上の利用分野】
本発明は、電子制御スロットルによるエンジン制御装置に係り、特に、アイドルスピードの制御の行える電子制御スロットルによるエンジン制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、運転者のアクセル操作量に応じて、スロットル弁を電気的に制御して、吸気通路を流れる空気流量を制御してエンジンの制御を行う電子制御スロットルによるエンジン制御装置が開発されている。一方では、従来より、アイドルスピードを制御する装置として、バイパス通路を流れる空気流量を制御するアイドルスピード制御装置が知られている。これらの制御装置は、それぞれ独立の制御装置として制御を実行しているため、バイパス通路を流れる空気流量によって同一のアクセル操作量であってもエンジン出力が異なり、運転者に違和感を与えるため、例えば、特開昭61−89937号公報に記載のように、バイパス通路に流れる空気流量に応じてスロットル弁の開度特性を補正することが知られている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の方法は、2種類の制御系を用いるものであるため、発明者らは、電子制御スロットルを用いてアイドルスピード制御も行うことを検討した。アイドルスピードの制御をスロットル弁の開度の制御により行うためには、新たな制御ロジックを構築する必要がある。また、電子制御スロットル自体はまだ高価であるため、同一の車両の中でも、グレードの高い車種には、電子制御スロットルを採用できるが、低グレードの車種では、従来からのアクセルペダルとスロットル弁を直結した機械式のスロットル制御を行う必要があり、かかる車種では、従来と同様なアイドルスピード制御用の制御装置を備える必要がある。従って、同一車両の中でも、電子制御スロットルによりアイドルスピードを制御する車種と、従来からのアイドルスピード制御用の制御装置によりアイドルスピードを制御する車種が存在することとなり、制御の共通化を図れないという問題がある。
【0004】
本発明の目的は、アイドルスピード制御について、制御の共通化の図れる電子制御スロットルによるエンジン制御装置を提供するにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、アクセル操作量を検出するアクセル検出手段と、エンジンの情報を検出するエンジン情報検出手段と、入力する制御信号に応じて、スロットル弁の開度を制御するスロットルアクチュエ−タと、上記アクセル検出手段が検出したアクセル操作量の情報及び上記エンジン情報検出手段が検出したエンジン情報に基づいて、上記スロットルアクチュエ−タに供給する制御信号を演算する演算制御手段とを有する電子制御スロットルによるエンジン制御装置において、上記演算制御手段は、上記アクセル検出手段により検出されたアクセル踏込み量が零の時に,上記エンジン情報検出手段により検出されたエンジン回転数が所定値となるように、デューティ弁タイプのISCバルブ若しくはステップモータ式のISCバルブを制御するための制御デューティ値若しくは制御ステップ値からなる補助空気制御量を演算する制御量演算手段と、この制御量演算手段により演算された補助空気制御量に基づいて、上記スロットルアクチュエ−タの目標開度を演算するスロットル開度制御手段から構成され、上記スロットル開度制御手段によって求められた上記目標開度を上記スロットルアクチュエータに出力して、上記スロットル弁の開度を上記目標開度に制御するようにしたものである。
【0008】
上記電子制御スロットルによるエンジン制御装置において、好ましくは、上記エンジン情報検出手段は、エンジンの水温を検出するとともに、上記スロットル開度制御手段は、検出された上記水温に基づいて、エンジンへの供給空気量を制御するに必要なスロットル弁の開度を演算し、この開度を上記目標開度に加算して、目標開度として出力するようにしたものである。
【0009】
上記電子制御スロットルによるエンジン制御装置において、好ましくは、上記スロットル開度制御手段は、上記目標開度における修正値を求め、この修正値によって上記目標開度を補正するようにしたものである。
【0010】
上記電子制御スロットルによるエンジン制御装置において、上記スロットル開度制御手段は、上記アクセル検出手段により検出されたアクセル操作量に応じたスロットル目標開度を求めるとともに,上記アクセル検出手段により検出されたアクセル操作量が所定値以下である時には、上記制御量演算手段によって演算された補助空気制御量に対応するスロットル弁の開度TVO ISC をスロットル目標開度として出力するようにしたものである。
【0011】
上記電子制御スロットルによるエンジン制御装置において、好ましくは、上記スロットル開度制御手段は、演算された上記目標開度と、その前のタイミングで演算された目標開度の差が所定値以下である時には,前の目標開度をそのまま出力するようにしたものである。
【0012】
上記電子制御スロットルによるエンジン制御装置において、好ましくは、上記スロットル開度制御手段は、上記補助空気制御量とそれに対応したスロットル開度の変換テ−ブルを記憶する記憶手段と、上記制御量演算手段が出力する補助空気制御量に基づいて、上記記憶手段に記憶された変換テ−ブルを用いて、上記目標開度を補間演算するようにしたものである。
【0013】
【作用】
本発明では、演算制御手段は、記アクセル検出手段により検出されたアクセル踏込み量が零の時に,エンジン情報検出手段により検出されたエンジン回転数が所定値となるように、補助空気制御量を演算する制御量演算手段と、この制御量演算手段により演算された補助空気制御量に基づいて、スロットルアクチュエ−タの目標開度を演算するスロットル開度制御手段から構成することにより、アイドルスピ−ド制御もアクセルの踏込み量に対応するスロットル弁制御も1系統で実現し得るものとなる。
【0016】
また、エンジン情報検出手段は、エンジンの水温を検出するとともに、スロットル開度制御手段は、検出された水温に基づいて、エンジンへの供給空気量を制御するに必要なスロットル弁の開度を演算し、この開度を目標開度に加算して、目標開度として出力することにより、電子制御スロットルによって、始動暖機を行い得るものとなる。
【0017】
また、さらに、スロットル開度制御手段は、目標開度における修正値を求め、この修正値によって目標開度を補正することにより、スロットル開度制御をより高精度にし得るものとなる。
【0018】
また、エンジン情報検出手段は、上記アクセル検出手段により検出されたアクセル操作量に応じたスロットル目標開度を求めるとともに,上記アクセル検出手段により検出されたアクセル操作量が所定値以下である時には、上記制御量演算手段によって演算された補助空気制御量に対応するスロットル弁の開度TVO ISC をスロットル目標開度として出力することにより、電子制御スロットルによって、始動暖機を行い得るものとなる。
【0019】
また、さらに、スロットル開度制御手段は、演算された目標開度と、その前のタイミングで演算された目標開度の差が所定値以下である時には,前の目標開度をそのまま出力することにより、不要な回転変動を回避し得るものとなる。
【0020】
また、スロットル開度制御手段は、補助空気制御量とそれに対応したスロットル開度の変換テ−ブルを記憶する記憶手段と、制御量演算手段が出力する補助空気制御量に基づいて、記憶手段に記憶された変換テ−ブルを用いて、目標開度を補間演算することにより、この演算を簡単にでき、制御ロジックを容易に構築し得るものとなる。
【0021】
【実施例】
以下、本発明の一実施例について、図面を用いて説明する。
【0022】
図1は、本発明の一実施例によるエンジン制御装置の全体構成図である。
【0023】
エアクリーナ3の一端は、大気に開口し、他端は、吸気通路2を介してエンジン1に連通しており、エンジン1に空気を供給する。エンジン1からの排気は、排気通路4を介して大気中に排出される。排気通路4には、触媒装置8が配設され、排気ガスを浄化する。
【0024】
アクセルペダル5は、運転者のエンジン出力要求に応じて踏込み操作され、そのアクセル操作量は、アクセル検出手段であるアクセルペダルポジションセンサ19により検出され、コントロールユニット26に取り込まれる。スロットル弁6は、吸気通路2に配設され、吸入空気量を制御する。スロットル弁6を開閉作動させるために、DCモータ等のスロットルアクチュエータ7がスロットル弁6の軸に係合している。スロットル弁6の開度は、スロットルポジションセンサ22により検出される。スロットル弁6は、アクセルペダル5の踏込み量、つまり、アクセル操作量により電気的に制御されることにより、電子制御スロットルを構成している。
【0025】
また、排気還流通路9の一端が排気通路4に配設され、触媒装置8の上流に開口し、その他端が吸気通路2に配設されたスロットル弁6の下流に開口して、排気通路4の排気ガスの一部を吸気通路2に還流する。還流制御弁10が、排気還流通路9の途中に配設され、吸気負圧を動作源とするダイヤフラム装置等により、排気還流量を制御する。還流制御弁10の開閉は、ソレノイド弁11によって行われる。
【0026】
一方、吸気通路2を流れる吸入空気量を検出するエアフローメータ20が、スロットル弁6の上流に配設されている。燃料噴射弁12が、吸気通路2に配設されたスロットル弁6の下流に配設され、吸入空気量に応じた燃料を噴射供給する。燃料噴射弁12は、燃料ポンプ13及び燃料フィルタ14を配設した燃料供給通路15を介して燃料タンク16に連通しており、燃料タンク16からの燃料が供給されるとともに、その余剰燃料は燃圧レギュレータ17を配設したリターン通路18を介して燃料タンク16に還流され、よって所定圧の燃料が燃料噴射弁12に供給されるようにしている。
【0027】
また、エンジン冷却水の温度を検出するエンジン温度検出手段としての温度センサ23が配設されている。O2センサ24が、排気通路4に配設された触媒装置8の上流に配設され、排気ガス中の酸素濃度成分によりエンジン1の空燃比を検出する。還流制御弁10には、排気還流量を検出する還流センサ25が付設されている。また、吸気通路を流れる吸入空気の空気温を検出する空気温センサ21が吸気通路に配設されている。
【0028】
アクセルペダルポジションセンサ19,エアフローメータ20,空気温センサ21,スロットルポジションセンサ22,水温センサ23,O2センサ24及び還流センサ25の検出信号は、CPU等よりなるコントロールユニット26に入力されていて、コントロールユニット26により、スロットルアクチュエータ7やソレノイド弁11及び燃料噴射弁12が制御される。
【0029】
アイドルスピードの制御もスロットルアクチュエータ7の開度を制御することにより行われる。
さらに、コントロールユニット26にはイグナイタ27が接続されており、点火時期を制御する。
【0030】
また、コントロールユニット26はディストリビュータ28及びバッテリ29が接続されていて、それぞれ点火時期の制御用信号及びバッテリ電圧の信号を入力している。
【0031】
次に、本発明の一実施例によるアイドルスピード制御のためのスロットル弁開度制御について、図2を用いて説明する。
【0032】
図2は、本発明の一実施例による電子制御スロットルによるエンジン制御装置のアイドルスピード制御のために用いるコントロールユニットの入出力及び内部制御演算を示すブロック図である。
【0033】
図2において、破線で示す補助空気デバイスであるISC Valve(アイドル・スピード・コントロール・バルブ)や始動暖気デバイスである補助空気デバイスは、従来の制御手段であり、本発明における電子制御スロットルそのものでは用いていないが、本発明との対比において、破線で示している。
【0034】
コントロールユニット26内の制御量演算手段40は、アクセルポジションセンサ19からのアクセルポジションの信号により、アクセル5が踏み込まれていないことを判別し、その場合には、アイドルスピード制御のための演算を行う。制御量演算手段40は、デイストリビュータ28からのエンジン回転数の信号を入力し、このエンジン回転数が、例えば、700rpm等の所定値となるように制御する。
【0035】
ここで、制御量演算手段40は、補助空気デバイスがあたかも存在するかのように、補助空気制御量を演算する。ISCバルブが、例えば、デユーテイ弁タイプのISCバルブであれば、制御デユーテイ(duty)値を補助空気制御量ISC dutyとして演算する。従って、この補助空気制御量ISC dutyは、そのまま、従来のDuty弁タイプのISCバルブに制御信号として供給すれば、補助空気流路であるバイパス通路に配設されたISCバルブの開度を制御でき、その結果、アイドルスピード制御を行えるものである。
【0036】
しかしながら、ここで、本実施例では、この制御量演算手段40の演算結果の補助空気制御量ISC dutyをスロットル開度制御手段43に出力する。スロットル開度制御手段43には、スロットル開度演算手段42と流量特性記憶手段41が備えられている。スロットル開度演算手段42は、制御量演算手段40から入力された補助空気制御量ISC dutyに基づいて、スロットル弁6の開度を制御するための目標開度TVOを演算する。この演算に際して、スロットル開度演算手段42は、流量特性記憶手段41に記憶されたマップを参照する。
【0037】
ここで、補助空気制御量ISC dutyに基づいて、スロットル弁6の開度を制御するための目標開度TVOを求める原理について、図3及び図4を用いて説明する。
【0038】
図3は、補助空気制御量ISC dutyと従来のバイパス通路を流れる空気流量であるISC流量QISCの関係を表すグラフである。ISCバルブの開度は、制御デユーテイ(duty)値で表されるが、ISC dutyが15%以下では、ISC流量QISCは零であるが、それ以上ではISC dutyに比例してISC流量QISCが変化する。従って、所定のISC dutyであるDuty wに対して、図3の関係から、空気流量QISC wが求められる。
【0039】
さらに、スロットル弁6を流れる通過空気流量Qpassとその時のスロットル弁6の開度TVOの関係は、図4に示すようになっており、必要空気流量Qwに対してその時のスロットル弁6の開度TVOwは一義的に求められる。従って、空気流量QISC wに対するスロットル弁6の開度TVOISCが得られる。
【0040】
以上のようにして、図3と図4の関係から、補助空気制御量ISC dutyに対するスロットル弁6の開度TVOISCを求めることができる。そして、補助空気制御量ISC dutyと,空気流量QISC と開度TVOISCの関係に具体的数値を代入したテーブルが図5のようになる。即ち、例えば、補助空気制御量ISC duty=19.2%に対して、空気流量QISC=30L/分が対応し、さらに、これに対して、開度TVOISC=0.2゜が対応する。
【0041】
そして、空気流量QISCは単なる媒介変数であるため、流量特性記憶手段41には、図5に示すテーブルの内、補助空気制御量ISC dutyと開度TVOISCとの関係をマップとして記憶しておく。
【0042】
スロットル開度演算手段42は、制御量演算手段40から入力した補助空気制御量ISC dutyの信号から、流量特性記憶手段41に記憶されたマップに基づいて補間演算を行い、開度TVOISCを求める。スロットル開度制御手段43は、この開度TVOISCを目標開度TVOとしてスロットルアクチュエータ7に出力する。スロットルアクチュエータ7には、図示しない独立した制御ユニットが内蔵されており、この制御ユニットは、コントロールユニット26から入力した目標開度TVOの信号と、スロットルポジションセンサ22から入力したスロットル開度の信号とに基づいて、実際のスロットル弁の開度が目標開度となるようにフィードバック制御を行う。
【0043】
また、アクセルペダルが踏み込まれた時は、アイドルスピード制御が解除されるので、通常の電子制御スロットルによるスロットル弁6の開度制御を行える。即ち、アクセルポジションセンサ19からのアクセルペダル5の踏込み量の信号は、スロットル開度制御手段43に取り込まれ、アクセルペダル5の踏込み量に応じたスロットル開度の信号を出力することにより、その信号を目標開度TVOとしてスロットルアクチュエータ7に出力することにより、アクセルペダル6の踏込み量に対応したスロットル開度を得ることができる。勿論、加速スリップ制御のように、アクセルペダル6が踏み込まれた状態で、タイヤがスリップしたことを検知した時は、アクセルペダル6の踏込み量に拘らず、スロットル弁6を閉じるような制御に用いることができる。
【0044】
本実施例によれば、以上のようにして、従来からある補助空気制御量ISC dutyを求めるための制御ロジックをそのまま利用して、この補助空気制御量ISC dutyから目標開度TVOを求めるようにしているので、アイドルスピード制御も通常のアクセルペダルの踏込み量に対応するスロットル弁の制御等も全て1系統の制御系である電子制御スロットルを用いて実施できるものである。
【0045】
また、電子制御スロットルを採用しないグレードの車両に対しては、制御量演算手段からの信号を取り出して、そのまま、従来からあるISCバルブに出力することにより、バイパス空気通路の流量を制御してアイドルスピード制御を実施できる。
【0046】
また、補助空気制御量ISC dutyから目標開度TVOを求めるロジックは、マップと補間演算だけであるので、全く新しく電子制御スロットルによりアイドルスピードを制御するロジックを構築する場合に比べて、その開発が容易である。
【0047】
次に、図6を用いて、本発明の他の実施例による電子制御スロットルによるエンジン制御装置について説明する。
【0048】
ISCバルブが、上述したデユーテイ弁タイプのものでなく、ステップモータ式のバルブの場合について説明する。
【0049】
この場合、図2における制御量演算手段40が求めるのは、補助空気制御量ISC dutyではなく、補助空気制御量ISC stepである。従って、流量特性記憶手段41には、補助空気制御量ISC stepを目標開度TVOに変換するマップを記憶する必要がある。
【0050】
図6は、補助空気制御量ISC stepと,空気流量QISC と開度TVOISCの関係に具体的数値を代入したテーブルである。即ち、補助空気制御量ISC step=15ステップに対して、空気流量QISC=30L/分が対応し、さらに、これに対して、開度TVOISC=0.2゜が対応する。
【0051】
そして、空気流量QISCは単なる媒介変数であるため、流量特性記憶手段41には、図6に示すテーブルの内、補助空気制御量ISC stepと開度TVOISCとの関係をマップとして記憶しておく。スロットル開度演算手段42は、制御量演算手段40から入力した補助空気制御量ISC stepの信号から、流量特性記憶手段41に記憶されたマップに基づいて補間演算を行い、開度TVOISCを求める。スロットル開度制御手段43は、この開度TVOISCを目標開度TVOとしてスロットルアクチュエータ7に出力する。スロットルアクチュエータ7には、図示しない独立した制御ユニットが内蔵されており、この制御ユニットは、コントロールユニット26から入力した目標開度TVOの信号と、スロットルポジションセンサ22から入力したスロットル開度の信号とに基づいて、実際のスロットル弁の開度が目標開度となるようにフィードバック制御を行う。
【0052】
本実施例によれば、従来からある補助空気制御量ISC stepを求めるための制御ロジックをそのまま利用して、この補助空気制御量ISC stepから目標開度TVOを求めるようにしているので、アイドルスピード制御も通常のアクセルペダルの踏込み量に対応するスロットル弁の制御等も全て1系統の制御系である電子制御スロットルを用いて実施できるものである。
【0053】
また、従来の補助空気デバイスによる制御と電子制御スロットルによる制御の大部分の共通化を図ることができる。
【0054】
また、従来の制御ロジックに追加する部分は、簡単な制御の追加でよいため、そのロジックの開発が短時間で行える。
【0055】
次に補助空気デバイスの制御量40、制御量に対応する流量特性41、開度演算42について説明する。
【0056】
次に、本発明の第2の実施例について、図2,図7及び図8を用いて説明する。
【0057】
この実施例は、従来の補助空気デバイスとしての始動暖機デバイスの機能に相当するものを実施するものである。従来の始動暖機は、エンジン水温に応じて、水温が低い時には、アイドル回転数を高めるように、始動暖機デバイスに信号を送ることにより、行っている。
【0058】
図2のスロットル開度演算手段42は、水温センサ23からのエンジン1の冷却水温の信号を入力し、この水温信号を基に、水温が低いほどエンジン1への供給空気量を増すことにより、エンジン回転数を通常より高めることにより、エンジン始動時のエンジンの暖機を早めるように制御する。
【0059】
図7は、この始動暖機のための、エンジンの水温とそれに対して必要とされる必要空気流量QFIの関係を示す図である。図から明かなように、水温が60℃〜100℃の時は、通常の水温であり、必要空気流量QFIは最小でよいが、水温が低下する程、必要空気流量QFIが増大する。スロットル弁6の通過空気流量Qpassとスロットル弁6の開度TVOの関係は、図4に示したとおりであるので、上述の必要空気流量QFIに対して必要なスロットル開度TVOFIも図4を用いれば求めることができる。その結果は、スロットル開度TVOFIとして図7に表してあるようになる。即ち、水温センサ23によって検出された水温に対して、必要空気流量QFIが求まり、この必要空気流量QFIに対してスロットル開度TVOFIが求めることができる。
【0060】
そして、水温と,必要空気流量QFIとスロットル開度TVOFIの関係を具体的数値を代入したテーブルが図8のようになる。即ち、水温=−20℃に対して、必要空気流量QFI=300L/分が対応し、さらに、これに対して、スロットル開度TVOFI=6.3゜が対応する。
【0061】
そこで、必要空気流量QFIは、単なる媒介変数であるため、流量特性記憶手段41には、図8に示すテーブルの内、水温とスロットル開度TVOFIとの関係をマップとして記憶しておく。スロットル開度演算手段42は、水温センサ2から入力した水温信号から、流量特性記憶手段41に記憶されたマップに基づいて補間演算を行い、スロットル開度TVOFIを求める。なお、アイドルスピード制御用のスロットル開度TVOISCは既に求めてあるので、スロットル開度演算手段42は、スロットル開度TVOISCとスロットル開度TVOFIを加算したものを目標開度TVOとしてスロットルアクチュエータ7に出力する。
【0062】
従って、例えば、補助空気制御量ISC duty=19.2%の時は、スロットル開度TVOISCは、0.2゜であり、水温=−20℃の時は、スロットル開度TVOFIは、6.3゜であるため、目標開度TVOは、両方の和の6.5゜であり、この信号がスロットルアクチュエータ7に出力される。
【0063】
スロットルアクチュエータ7には、図示しない独立した制御ユニットが内蔵されており、この制御ユニットは、コントロールユニット26から入力した目標開度TVOの信号と、スロットルポジションセンサ22から入力したスロットル開度の信号とに基づいて、実際のスロットル弁の開度が目標開度となるようにフィードバック制御を行う。
【0064】
本実施例によれば、電子制御のスロットル弁を用いて、始動暖機運転の制御が可能となる。
【0065】
次に、本発明の第3の実施例について、図2,図9,図10及び図11を用いて説明する。
【0066】
以上述べたように、補助空気デバイスの制御量からスロットル弁6の目標開度を変換して算出する方法について説明したが、スロットル弁6の開度TVOと通過空気流量Qpassの関係は、図9に示すように、厳密には直線関係にはない。
【0067】
従って、従来のバイパス通路を流れる補助空気デバイスの空気流量を仮にQ1とすると、スロットル弁の目標開度TVOがA点にある時には、補助空気量Q1に対応してスロットル開度TVO1の開度変化として与えられる。しかしながら、スロットル弁の目標開度TVOがB点にある時には、同じ補助空気量Q1に対応してスロットル開度TVO2の開度変化となる。このとき、厳密には、スロットル開度TVO1≠スロットル開度TVO2である。即ち、スロットル弁の開度がどこの位置に有るかによって、目標開度を修正する必要がある。
【0068】
図9に示すように、補助空気デバイスで扱われる最小流量とその流量に対応するスロットル開度TVOおよび補助空気デバイスで扱われる最大流量と対応するスロットル開度はあらかじめ把握することは容易であり、この範囲に対して目標開度の修正を行えば良いことが分かる。なお、ここで、エンジンに吸入される空気流量は、例えば、2000ccの排気量のエンジンを6000rpmで回転する場合には、6000L/分であり、それに対して、補助空気デバイスで扱われる最小流量は、例えば、約80L/分であり、補助空気デバイスで扱われる最大流量は、例えば、約400〜500L/分である。
【0069】
この目標開度の補正方法について、図10を用いて説明する。
【0070】
使用される最小位置における状態、例えば、A点を基準として、その開度以上の任意の開度位置(θ1、θ2、θ3、・・・・)、例えば、B点を考えて、B点での単位開度当たりの空気流量変化がA点の何倍になっているかを考える。仮に、1.2倍で有れば、B点においてはA点基準に算出した結果に対して、その逆数の0.83倍で修正することで厳密に要求空気流量Q1を与えることができることになる。このように、それぞれの開度位置における修正値Kを求めて、図10に示すマップとして、流量特性記憶手段41に記憶しておく。
【0071】
制御量演算手段40とスロットル開度制御手段43は、図11に示したフローチャートに示したステップに従って、目標開度TVOを求める。なお、このフローチャートは、第1,第2及び第3の実施例を全て含むものである。
【0072】
即ち、図11のステップ50において、制御量演算手段40は、アクセルポジションセンサ19からの信号により、アイドル判定を行う。このアイドル判定は、アクセルポジションが零以外であれば、アクセルペダルは、踏み込まれているので、ステップ51において、スロットル開度演算手段42は、スロットル開度TVOISCを0を含めた固定値とする。アイドル状態であれば、ステップ52において、制御量演算手段40は、従来と同様に、例えば、定常の回転数制御等のための補助空気制御量ISC dutyを演算算出する。
【0073】
次に、ステップ53において、スロットル開度演算手段42は、先に述べた補助空気制御量ISC stepから目標開度TVOへの変換を行い、目標開度TVOISCを求める。次に、ステップ54において、スロットル開度演算手段42は、水温センサ23から入力したエンジン水温の信号を基に、スロットル開度TVOFIの演算を行う。ステップ55において、スロットル開度演算手段42は、スロットル開度TVOISCとスロットル開度TVOFIを加算して、目標開度TVOを算出する。さらに、ステップ56において、スロットル開度演算手段42は、より高精度な制御のために、修正値Kによるスロットル絶対位置による補正を行って、目標開度TVOを算出するものである。
【0074】
本実施例によれば、より精度の高いスロットル弁の開度制御を行うことができる。
【0075】
次に、本発明の第4の実施例について、図2,図12,図13及び図14を用いて説明する。
【0076】
本実施例は、特に、信号ラインに重畳してコントロールユニットに入力するノイズの影響をなくそうとするものである。
【0077】
スロットル開度演算手段42は、アクセルペダル5が踏み込まれ、アクセルポジションセンサ19からの信号が零でなくなると、その信号値に応じてスロットル開度TVOACCを演算して出力する。この時、アクセルポジションセンサ19からの信号にノイズが重畳すると、このノイズによってエンジン回転の変動を引き起こすことがある。
【0078】
この現象について、図12を用いて説明する。図12(A),(B),(C)において、横軸は、いづれも、時間を表している。
【0079】
図12(A)において、時刻T0からT2までは、アクセルペダルは踏み込まれておらず、アクセル踏込み量θACCは、0であり、時刻T2において、アクセルペダルが踏み込まれ、図に実線で示すように、アクセル踏込み量θACCが増加するものとする。時刻T1において、信号ラインにノイズが重畳しているが、この現象については後述する。
【0080】
図12(A)で示したアクセル踏込み量θACCの変化に対して、スロットル弁の目標開度TVOは、図12(B)に示すように、変化する。即ち、図12(B)において、時刻T0から時刻T2までは、目標開度TVOは所定の開度に保たれている。そして、時刻T2からは、アクセル踏込み量θACCは、所定の関数あるいはアクセル踏込み量に対応するテーブル等によって目標スロットル開度TVOを算出して出力し、図中に実線で示すように変化する。
【0081】
また、図12(B)に示した目標開度TVOの変化に対応して、エンジンの回転数NLは、図12(C)に示すように変化する。即ち、時刻T0から時刻T2までは、エンジン回転数NLは、アイドル回転数に保たれており、時刻T2から目標開度TVOに応じて、回転数NLが増加する。
【0082】
さて、ここで、図12(A)に示すように、時刻T1において、信号ラインにノイズが重畳すると、それに対応して、運転者がアクセルを踏み込んでいないにも拘らず、図12(B)に示すように、目標開度TVOが変化をし、さらに、図12(C)に示すように、この目標開度の変化に従ってスロットル弁が操作された結果として、エンジンの回転数の不要な変化を引き起こすことになる。即ち、アイドル回転が不安定となる現象が生じることになる。
【0083】
そこで、本実施例では、スロットル開度演算手段42において、アクセル踏込み量,アクセル開度θACCから目標スロットル開度TVOACCを算出する際に、図13に示すような関係を用いるようにしている。この関係で特徴的なことは、アクセル開度を基にスロットル弁6の目標開度の算出時点で制御不感帯θlowを設けたことにある。
【0084】
即ち、図中、原点がアクセルオフの状態で、運転者のアイドル意志である。この状態からアクセルが踏み込まれた場合には、当然アクセル踏込み量に対してスロットル弁6を開方向に制御するわけであるが、アイドル状態でのノイズ対策として、制御不感帯θlowを設けてその対策を行うものである。
【0085】
そこで、本実施例では、図14に示すフローチャートに従って、制御演算を行うようにしている。
【0086】
スロットル開度演算手段42は、ステップ60において、アクセル開度=踏込み量が、しきい値θlowを越えたか否かを判定する。越えていなければ、ステップ61において、スロットル開度演算手段42は、アクセル踏込み量に対応するスロットル弁6の目標開度TVOACC=0として、次へ進む。
【0087】
一方、踏込み量がしきい値θlowを越えていれば、ステップ62において、スロットル開度演算手段42は、踏込み量θACCに対応するスロットル弁6の目標開度TVOACCを算出する。算出方法についてはなんら限定されるものではない。
【0088】
以上のようにして、目標開度TVOACCが算出されると、ステップ63において、スロットル開度演算手段42は、最終的にスロットル弁6の目標開度TVOを算出する。本実施例では、アクセル踏込み量対応のTVOACCと先に説明したTVOISCとTVOFIを加算するものであるが、特に限定されるものではない。
【0089】
以上のようにアクセル開度からスロットル目標開度を求めるに当たって、不感帯θlowを設けることによって、信号ラインに重畳したノイズの影響を除去してノイズによるエンジンの回転変動を防止することができる。
【0090】
本実施例によれば、ノイズによるエンジンの回転変動を防止することができる。
【0091】
また、制御不感帯はアイドル制御での誤判断を避けること、すなわち、不要なアクセル信号ラインのノイズ等をマスクするので、アイドル時の不要な回転変動等を回避でき、アイドル制御(=アクセルオフ)からアクセル追従制御への移行をスムーズにし得るものとなる。
【0092】
次に、本発明の第5の実施例について、図2,図15,図16及び図17を用いて説明する。
【0093】
制御デバイスである電子制御スロットル自体の制御分解能、すなわち、最小動作開度は有限である。一方、スロットル開度演算手段42による目標開度の演算自体は、電子制御スロットルの最小動作開度に拘らず、最小動作開度以下の微小開度を演算する。例えば、電子制御スロットル自体の制御分解能θminが、0.1゜とすると、演算の分解能θcalは、0.01゜のように分解能が相違している。従って、電子制御スロットルの最小動作開度以下の演算結果をそのままの形で目標開度として出力すると、以下に述べるような、問題が発生する。
【0094】
即ち、出力した微小開度に対して、電子制御スロットルが移動(応答)しきれずに、偏差を残した状態が継続され、次の開度出力タイミングで再度目標が更新された場合に、偏差が大きくなり、このタイミングでスロットル弁の移動(応答)が発生する。従って、一回の移動(応答)での開度が大きくなり、それに伴って、エンジン回転数変化が発生する。
【0095】
ここで、電子制御スロットル固有の分解能、すなわち、最小動作開度をθminとして、以下に図15を用いて説明する。
【0096】
図15は、コントロールユニット26において演算の最小分解能のまま、目標開度を求めて、電子制御スロットルにより減速時のダッシュポット制御を行った場合の制御状態を示したものである。
【0097】
A点で目標開度の更新が実線で示すように行われているが、この点Aでは、目標開度変化(今回のTVO−前回のTVO)≧θminの関係にあり、実際の開度(実開度)は破線で示すように問題なく応答している。但し、B点での目標開度更新点では、目標開度変化はθmin以下であり、実開度の十分な追従が行われず、この時点で制御偏差を伴った状態になっている。更に、次の更新タイミングであるC点で、再度、目標開度の更新行われると、この時点で制御偏差(絶対値(目標−実開度))が大きく積算された状態となっており、実開度も追従することにより、所定の目標変化開度以上の変化が発生する。この大きな開度変化によりエンジン1のアウトプットである回転変動が実線で示すように引き起こる結果となる。
【0098】
そこで、本実施例では、図16に示すフローチャートに従って、制御演算を行うようにしている。
【0099】
ステップ70において、スロットル開度演算手段42は、アクセルポジションセンサ19からのアクセル開度の信号に基づいて、目標開度TVOを算出する。この目標開度は、図14のステップ63において算出された目標開度を用いることできる。この目標開度の算出に当たっては、アクセル開度の信号に比例した目標開度を算出するものであってもよいが、さらに、この目標開度に対して水温に基づく補正や、アクセルペダル操作の変位による加減速補正等の種々の補正が従来より考えられており、これらの補正が行われた上で、目標開度TVOが求められたものとしてもよい。
【0100】
次に、ステップ71において、スロットル開度演算手段42は、更新すべき目標開度TVOと前回の目標値(TVOold)との差の絶対値が、スロットル弁6の固有の分解能θmin以上であるか否かを判定する。ここで、(TVO−TVOold)の演算においては、スロットル弁6の閉方向移動に際しては判別式が負になるのを避けるために、変化開度の絶対値で判別する。また、比較開度を前回の出力値TVOoldとしているが、スロットルポジションセンサ22によって検出された目標開度更新時の実際のスロットル開度と目標開度TVOを比較しても同様の結果が得られる。
ステップ71において、判別結果がNO、すなわち、更新開度変化が固有の分解能θmin以下であれば、ステップ72において、目標開度の更新はせず、目標開度TVOとしては、前の目標開度TVOoldに置き換える。そして、ステップ73において、置き換えた目標開度TVOを出力する。
【0101】
一方、ステップ71における判別結果が、YESの場合には、新たに算出された目標開度TVOを置き換えることなく、次のステップ73において、その目標開度TVOを出力する。
【0102】
即ち、以上説明したように、更新開度変化が固有の分解能よりも小さい時には、前の目標開度をそのまま用いるようにしているので、スロットルアクチュエータ7は、目標開度制御信号は変化していないものとして制御する。
【0103】
図17を用いて、図15に示すフローに従って、電子制御スロットルにより減速時のダッシュポット制御を行った場合の制御状態について説明する。
【0104】
D,E,F,G,H,I,Jの各点において、目標開度の更新を行おうとするものであるが、この中で、D,E,G,Iの各点においては、通常のように、目標開度の更新を行っている。しかしながら、例えば、点F,H,Jにおいては、目標開度の算出を行った結果、更新開度変化が固有の分解能よりも小さいので、目標開度の更新は行っておらず、そのままの状態を保持して次の更新タイモングで目標開度変化が確実にθmin以上のタイミングで更新していることである。
【0105】
この結果として、エンジン1の回転数変化はなめらかに変化させることができ、不要な回転変動を回避できる。
【0106】
本実施例によれば、以上のように、スロットル開度演算手段による演算結果の分解能に係らず、エンジンの回転数変化はなめらかに変化させることができ、不要な回転変動を回避でき、制御性を改善できる。
【0107】
また、目標開度更新の制限により、電子制御スロットルの追従を確実なものとすることができ、すなわち、不要に微小開度の更新を繰り返し、電子制御スロットルが十分に追従できず結果的に制御偏差を残し、やがて、積算された大きな制御偏差を解消するような動作を回避でき、従って、スムーズな不連続の無い回転数制御あるいはダッシュポット制御が可能になる。
【0108】
【発明の効果】
本発明によれば、電子制御スロットルによるエンジン制御装置において、アイドルスピード制御の共通化の図れることができる。
【0109】
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例によるエンジンの制御装置の全体構成図である。
【図2】本発明の一実施例による電子制御スロットルによるエンジン制御装置のコントロールユニットのブロック図である。
【図3】制御空気制御量とISC流量の関係を表す図である。
【図4】スロットル弁を流れる空気流量とスロットル弁の開度の関係を表す図である。
【図5】本発明の一実施例による変換テーブル構成図である。
【図6】本発明の他の実施例による変換テーブル構成図である。
【図7】エンジンの水温と必要空気流量の関係を表す図である。
【図8】本発明の第2の実施例による変換テーブル構成図である。
【図9】スロットル弁の開度と通過空気流量の関係を表す図である。
【図10】本発明の第3の実施例の原理説明図である。
【図11】本発明の第3の実施例のフローチャートである。
【図12】信号ラインへのノイズの影響の説明図である。
【図13】本発明の第4の実施例の原理説明図である。
【図14】本発明の第4の実施例のフローチャートである。
【図15】ダッシュポット制御の制御状態の説明図である。
【図16】本発明の第5の実施例のフローチャートである。
【図17】本発明の第5の実施例による制御状態の説明図である。
【符号の説明】
1…エンジン
5…アクセルペダル
6…スロットル弁
7…スロットルアクチュエータ
12…燃料噴射弁
19…アクセルポジションセンサ
20…エアフローメータ
22…スロットルポジションセンサ
23…水温センサ
26…コントロールユニット
27…イグナイタ
28…デイストリビュータ
40…制御量演算手段
41…流量特性記憶手段
42…スロットル開度演算手段
Claims (6)
- アクセル操作量を検出するアクセル検出手段と、
エンジンの情報を検出するエンジン情報検出手段と、
入力する制御信号に応じて、スロットル弁の開度を制御するスロットルアクチュエ−タと、
上記アクセル検出手段が検出したアクセル操作量の情報及び上記エンジン情報検出手段が検出したエンジン情報に基づいて、上記スロットルアクチュエ−タに供給する制御信号を演算する演算制御手段とを有する電子制御スロットルによるエンジン制御装置において、
上記演算制御手段は、
上記アクセル検出手段により検出されたアクセル踏込み量が零の時に,上記エンジン情報検出手段により検出されたエンジン回転数が所定値となるように、デューティ弁タイプのISCバルブ若しくはステップモータ式のISCバルブを制御するための制御デューティ値若しくは制御ステップ値からなる補助空気制御量を演算する制御量演算手段と、
この制御量演算手段により演算された補助空気制御量に基づいて、上記スロットルアクチュエ−タの目標開度を演算するスロットル開度制御手段から構成され、
上記スロットル開度制御手段によって求められた上記目標開度を上記スロットルアクチュエータに出力して、上記スロットル弁の開度を上記目標開度に制御することを特徴とする電子制御スロットルによるエンジン制御装置。 - 請求項1記載の電子制御スロットルによるエンジン制御装置において、
上記エンジン情報検出手段は、エンジンの水温を検出するとともに、
上記スロットル開度制御手段は、検出された上記水温に基づいて、エンジンへの供給空気量を制御するに必要なスロットル弁の開度を演算し、この開度を上記目標開度に加算して、目標開度として出力することを特徴とする電子制御スロットルによるエンジン制御装置。 - 請求項2記載の電子制御スロットルによるエンジン制御装置において、
上記スロットル開度制御手段は、上記目標開度における修正値を求め、この修正値によって上記目標開度を補正することを特徴とする電子制御スロットルによるエンジン制御装置。 - 請求項1記載の電子制御スロットルによるエンジン制御装置において、
上記スロットル開度制御手段は、上記アクセル検出手段により検出されたアクセル操作量に応じたスロットル目標開度を求めるとともに,上記アクセル検出手段により検出されたアクセル操作量が所定値以下である時には、上記制御量演算手段によって演算された補助空気制御量に対応するスロットル弁の開度TVO ISC をスロットル目標開度として出力することを特徴とする電子制御スロットルによるエンジン制御装置。 - 請求項4記載の電子制御スロットルによるエンジン制御装置において、
上記スロットル開度制御手段は、演算された上記目標開度と、その前のタイミングで演算された目標開度の差が所定値以下である時には、前の目標開度をそのまま出力することを特徴とする電子制御スロットルによるエンジン制御装置。 - 請求項1記載の電子制御スロットルによるエンジン制御装置において、
上記スロットル開度制御手段は、
上記補助空気制御量とそれに対応したスロットル開度の変換テ−ブルを記憶する記憶手段と、
上記制御量演算手段が出力する補助空気制御量に基づいて、上記記憶手段に記憶された変換テ−ブルを用いて、上記目標開度を補間演算することを特徴とする電子制御スロットルによるエンジン制御装置。
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