JP3798244B2

JP3798244B2 - 電子スロットル弁装置の制御方法

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Publication number: JP3798244B2
Application number: JP2000399491A
Authority: JP
Inventors: 淳佐々木; 圭一井倉
Original assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Current assignee: Daihatsu Motor Co Ltd
Priority date: 2000-12-27
Filing date: 2000-12-27
Publication date: 2006-07-19
Anticipated expiration: 2020-12-27
Also published as: JP2002195078A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車等の内燃機関を搭載した車両において、アクセルペダルの操作量に基づいてスロットル弁の開度を制御する電子スロットル弁装置の制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、自動車等の内燃機関（以下、エンジンと称する）を搭載した車両では、アクセルペダルとスロットル弁とをメカニカルリンケージ機構により連動するようにしておき、アクセルペダル操作量に応じてスロットル弁が開閉するようにしたスロットル弁制御装置が一般的に普及している。このような構成において、スロットル弁の開度は、スロットルセンサにより検出するものである。
【０００３】
また、今日では、メカニカルリンケージ機構に代えて、アクセルペダルの踏込操作とスロットル弁の開度とを電気信号により関連付けてスロットル弁を開閉駆動するようにした、いわゆる電子スロットル弁装置が普及し始めている。この電子スロットル弁装置では、アクセルペダル操作量をアクセルペダルセンサにより検出し、スロットル弁開度をスロットルセンサで検出し、そのアクセルペダルセンサから出力されるアクセルペダル操作量に対応する電気信号に基づいてスロットル弁駆動機構を制御してスロットル弁を開閉するものである。このような構成の電子スロットル弁装置では、加速時にアクセルペダルが瞬時に大きく開かれてもつまりスロットル開度を急激に増大させる要求がなされても、急激なトルク変化が生じることによって失火やノッキングを生じることがあるために、スロットル弁の開成速度すなわち開度変化率を緩慢にすることにより、それらの不具合の発生を抑制するように制御するものである。
【０００４】
このような電子スロットル制御装置としては、例えば特開昭５９−９９０４５号公報のもののように、アクセルペダル操作量、エンジン回転数及びギアポジションに基づいて、アクセルペダル操作量に応じたスロットル弁の目標開度と、スロットル弁の開度変化率の上限値とを決定し、開度変化率が上限値を超えない範囲の開度変化速度でスロットル弁の開度を目標開度に一致させるように制御するものが知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、エンジンは、吸入空気温度の如何によっては、混合気が異常燃焼してノッキングを発生させる場合がある。通常、ノッキングは、シリンダ内に吸入された混合気が、圧縮行程においてシリンダ内の高温部分と接触することにより自己着火して、発生した圧力波がシリンダ内で引き起こした気柱振動と言われている。したがって、吸入空気温度が高い場合、混合気の温度が上昇し、自己着火しやすい状態となる。
【０００６】
上記した電子スロットル弁装置において、アクセルペダルを急激に大きく踏み込んだ場合、そのアクセルペダルの操作量つまり踏込量に応じてスロットル弁を開くと、スロットル弁の開度変化率を緩慢にしていても、吸入空気温度が高いとノッキングを生じることがある。
【０００７】
上記した公報のものでは、アクセルペダルの踏込量、エンジン回転数、及びギアポジションに基づいてスロットル弁の目標開度及び開度変化率の上限値を決めているが、この上限値は、車両運転中に決定されるため、吸入空気温度が高い、つまりノッキングが発生しやすいエンジンの運転状態に合わせて決定されるものであり、ノッキングを防止するために低く決定されることになる。そのため、吸入空気温度が低い、ノッキングが比較的発生しにくい運転状態では、上限値が低いために、加速性能を犠牲にすることになった。
【０００８】
また、一般に、ノッキングは、エンジンの製造時点で圧縮比を低くしたり、あるいは運転時にあっては点火時期を遅角させる等によって抑制できることが知られている。しかしながら、このような対処方法を電子スロットル弁装置において適用する場合、ノッキングを防止することはできるようになるものの、燃焼効率が低下する結果、燃費を低下させることになるので、好ましい対処方法ではない。
【０００９】
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。
【００１０】
【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、本発明に係る電子スロットル弁装置の制御方法は、スロットル弁を備える内燃機関を搭載する車両のアクセルペダル操作量を検出し、検出したアクセルペダル操作量に基づいてスロットル弁を開閉し、車両の発進時又は加速時にアクセルペダル操作量の変化に対してスロットル弁の開度変化率が緩慢になるようにスロットル弁を駆動制御する電子スロットル弁装置の制御方法であって、内燃機関の吸入空気温度を検出し、検出した吸入空気温度が高くなるに応じて吸入空気温度が低い場合の開度変化率に比較して開度変化率がより緩慢になるようにスロットル弁を制御することを特徴とする。
【００１１】
このような構成のものであれば、吸入空気温度が高くなればなるほど、吸気温度が低い場合の開度変化率に比較して、開度変化率がより緩慢になるため、高い吸気温度の場合ほど、スロットル弁はアクセルペダル操作量の急激な変化に対して追従することなく、より緩慢に変化することになる。つまり、吸入空気温度が高くなる程開度変化率がより緩慢になるので、吸入空気温度が高い場合にノッキングが発生することを抑制することが可能になり、また吸入空気温度が低い場合には、より緩慢にはならないので、加速性能を向上させることが可能になる。
【００１２】
発進時等の特定の運転領域以外で開度変化率を緩慢にすることなく円滑な加速性能を向上させるには、車両の走行速度又は内燃機関の機関回転数を検出し、検出した走行速度又は機関回転数が所定値以上である場合に開度変化率をより緩慢にする制御を中止するものが好ましい。このような構成を採用することにより、比較的ノッキングの発生しにくい、例えば内燃機関の中速回転域以上又は中車速域以上の運転状態における加速性能の低下を確実に、かつ効率的に防止することが可能になる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の一形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
図１は、この実施の形態における電子スロットル弁装置１００の概略構成を示すブロック図である。
【００１５】
このエンジンのスロットル弁１は、電子スロットル弁装置１００を構成するスロットル弁駆動機構２により開閉され、その開度すなわちスロットル開度がスロットルセンサ３により検出されるものである。スロットル弁駆動機構２は、モータを備えてなり、そのモータの回転によりスロットル弁１を開閉する構成である。このスロットル弁駆動機構２は、電子スロットル弁制御装置１００を備える内燃機関が搭載される車両に設けられたアクセルペダル（図示しない）の操作量に応じて、スロットル弁１を開閉駆動するものである。このスロットル弁駆動装置２は、後述する電子制御装置５により制御されるものである。
【００１６】
スロットル弁１の開閉を指示するためのアクセルペダルには、操作された際のアクセルペダル操作量を検出するためのアクセルペダルセンサ４が取り付けてある。すなわち、アクセルペダルセンサ４は、アクセルペダルが操作つまり踏み込まれたり戻されたりした場合に、その作動に応じてアクセルペダル操作量に対応する電気信号を出力する。
【００１７】
電子制御装置５は、エンジンの運転状態を制御するもので、中央演算処理装置６と、記憶装置７と、入力インターフェース８と、出力インターフェース９とを具備してなり、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８には、スロットルセンサ３から出力されるスロットル開度信号ａ、アクセルペダルセンサ４から出力されるアクセルペダル操作量信号ｂ、エンジンの吸入空気温度を検出するための温度センサ１０から出力される吸入空気温度信号ｃ、エンジン回転数を検出するための回転数センサ１１から出力される回転数信号ｄ、走行する車両の走行速度すなわち車速を検出する車速センサ１２から出力される車速信号ｅ、エンジンの冷却水温の温度を検出する水温センサ１３から出力される水温信号ｆ、エンジンに一体的に装備される変速機のシフト位置を検出するシフトセンサ１４から出力されるシフト信号ｇ、さらには、エンジンを制御するために必要な、Ｏ₂センサやクランク角度センサ（それぞれ図示しない）等からの信号が入力される。一方、出力インターフェース９からは、スロットル弁駆動機構２に対して駆動信号ｈが出力されるとともに、図示しない燃料噴射弁に対して燃料噴射信号やスパークプラグのための点火装置（それぞれ図示しない）に対して点火信号等が、それぞれ出力されるようになっている。電子スロットル弁装置１００は、以上に説明した、スロットル弁駆動機構２、スロットルセンサ３、アクセルペダルセンサ４、電子制御装置５、温度センサ１０、回転数センサ１１、車速センサ１２、水温センサ１３、及びシフトセンサ１４を含んで構成される。
【００１８】
このような構成において、電子スロットル弁装置１００は、アクセルペダルが操作された際に、電子制御装置５からスロットル弁駆動機構２に通電されて、アクセルペダル操作量に応じて例えばＰＩＤ制御によりスロットル弁１が開閉されるものである。電子制御装置５には、このスロットル弁１の制御プログラムが格納されている。すなわち、スロットル弁制御プログラムは、スロットル弁１を備えるエンジンを搭載する車両のアクセルペダル操作量を検出し、検出したアクセルペダル操作量に基づいてスロットル弁１を開閉し、車両の発進時又は加速時にアクセルペダル操作量の変化に対してスロットル弁１の開度変化率が緩慢になるようにスロットル弁１を駆動制御するものであって、エンジンの吸入空気温度を検出し、検出した吸入空気温度が高くなるに応じて吸入空気温度が低い場合の開度変化率に比較して開度変化率がより緩慢になるようにスロットル弁１を制御するように構成されている。
【００１９】
スロットル弁制御の概略手順を示すフローチャートを、図２に示す。このスロットル弁制御においては、開度変化率を吸入空気温度により調整するために、吸入空気温度に対して例えば２次元マップにより目標スロットル開度最大変化幅（以下、最大変化幅と称する）ΔＴＡが設定してある。具体的には、最大変化幅ΔＴＡは、図３に示すように、例えば５０°Ｃ近傍まではほぼ一定値で、それより高い温度になればなるほど、小さくなるように設定してある。
【００２０】
制御に先立って、まず、アクセルペダルセンサ４から出力されるアクセルペダル操作量信号ｂに基づくアクセルペダル操作量と、車速センサ１２から出力される車速信号ｅに基づく車速と、シフトセンサ１４から出力されるシフト信号ｇに基づくシフト位置とに基づいて要求トルクを推測（算出）し、その要求トルクとするのに必要なスロットル開度となる計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬを計算する。この事前に計算される計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬは、スロットル弁制御を実行する前に常に算出されるもので、要求トルクが大きくなる、つまりアクセルペダル操作量が大きくなる、車速が低くなる、シフト位置が低くなる、に応じて大きくなる。事前に計算される計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬの計算は、代表的なアクセルペダル操作量、車速及びシフト位置を記憶したテーブルを検索して行うものであってよい。
【００２１】
制御は、ステップＳ１において、エンジンが暖機運転を完了しているつまり暖機後の運転状態であるか否かを判定する。この暖機後の判定は、水温センサ１３から出力される水温信号ｆにより冷却水温が例えば８０°Ｃ以上であることにより行う。エンジンが暖機後の運転状態であると判定した場合は、ステップＳ２に進み、そうでない場合は、ステップＳ６に移行する。ステップＳ２では、エンジン回転が低回転であるか否かを判定する。具体的には、判定のために所定回転数を設定しておき、エンジン回転数がその所定回転数以下であるか否かにより、低回転での運転状態を判定する。この所定回転数は、例えばアイドル回転数に１００〜２００ｒｐｍを加算した数値に設定すればよい。エンジン回転が低回転である場合は、ステップＳ３に進み、低回転でない場合は、ステップＳ６に移行する。ステップＳ３では、車両が低速度で走行しているか否か、つまり低車速であるか否かを判定する。具体的には、判定のための所定車速を設定しておき、車速センサ１２により検出した車速が、例えば４Ｋｍ／ｈ以下である場合に、低車速であることを判定する。低車速である場合は、ステップＳ４に進み、そうでない場合は、ステップＳ６に移行する。このステップＳ３及びステップＳ２により車両が発進時であるか否かを判定するものである。
【００２２】
ステップＳ４では、前回の実行目標スロットル開度ＴＡＲＥＱ_n-1に最大変化幅ΔＴＡを加算した合計値が、計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬ以下か否かを判定する。計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬに合計値が達していない場合は、ステップＳ５に進み、達している場合はステップＳ６に移行する。このステップＳ４は、アクセルペダルが踏み込まれたか否かを判定するもので、計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬが前回の実行目標スロットル開度ＴＡＲＥＱ_n-1に最大変化幅ΔＴＡを加算した合計値以上であることが成立することにより、発進時あるいは低車速からの加速時において、アクセルペダルが大きく踏み込まれたことを判定するものである。
【００２３】
ステップＳ５では、前回の実行目標スロットル開度ＴＡＲＥＱ_n-1に最大変化幅ΔＴＡを加算して、改めて計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬを計算する。ステップＳ６では、計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬを、実行目標スロットル開度ＴＡＲＥＱに設定する。
【００２４】
そして、スロットル弁１は、スロットル弁駆動機構２によりこの設定された実行目標スロットル開度ＴＡＲＥＱとなるように、開閉制御される。実行目標スロットル開度ＴＡＲＥＱは、ステップＳ４における条件が成立した場合には、事前に計算された計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬよりも小さいので、この実行目標スロットル開度ＴＡＲＥＱに基づいてスロットル弁１を開成すれば、スロットル弁１の開度変化率は、事前に計算された計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬに基づいてスロットル弁１を開成する場合に比べて、低くつまり緩慢になる。また、スロットル弁１は、ＰＩＤ制御により開閉されるので、実行目標スロットル開度ＴＡＲＥＱと実際のスロットル開度との差が大きい場合は、その差をなくすように急速に開成され、その差が小さくなるにしたがって、実行目標スロットル開度ＴＡＲＥＱに漸近するように開成される。
【００２５】
以上の構成において、例えば暖機運転が完了し、エンジンがアイドル運転中である状態から、停止中の車両を発進させる場合について説明する。
【００２６】
発進するにあたって、アクセルペダルが全く踏み込まれていない状態から大きく踏み込まれてその踏込位置で保持されると、図３に示すように、エンジン回転がアイドル回転から上昇するとともに、クラッチが徐々に接続されて車両が動きだす。このような発進時において、暖機運転が完了していれば、エンジン回転が低く、かつ車速が低車速であるので、制御は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３と進む。そして、このプログラムを実行するに先立って算出した計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬが、前回の実行目標スロットル開度ＴＡＲＥＱ_n-1に最大変化幅ΔＴＡを加算した値より大きい場合は、制御が、ステップＳ４→Ｓ５→Ｓ６と進んで、今回事前に計算した計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬに代えて、前回の実行目標スロットル開度ＴＡＲＥＱ_n-1に最大変化幅ΔＴＡを加算した値を実行目標スロットル開度ＴＡＲＥＱとして、スロットル弁１を制御する。
【００２７】
発進時において、車速が低速である場合には、シフト位置が変更されず、かつアクセルペダル操作量が変更されないので、要求トルクはほぼ変わらない。したがって、事前に計算された計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬについても大きくは変動しない。このため、車速が低車速でないか、もしくはエンジン回転が低回転でなくなるまで、ステップＳ４の条件が成立するものである。この結果、各ステップを以上の順で繰り返すことにより、スロットル弁１は、毎回最大変化幅ΔＴＡずつ大きく開成される。したがって、最大変化幅ΔＴＡが大きいつまり吸入空気温度が低い場合では、スロットル弁１がこの制御の１回につき前回より大きく開成されるので、開度変化率が緩慢ではあるが大きくなる。逆に、吸入空気温度が高い場合は、最大変化幅ΔＴＡが小さく、したがって、開度変化率は、より緩慢になる。
【００２８】
これに対して、エンジン回転が低回転ではない、車速が低車速ではない、あるいは事前に計算された計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬが前回の実用目標スロットル開度ＴＡＲＥＱと最大変化幅ΔＴＡとの合計値未満となった際には、制御は、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ６、ステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ６、あるいはステップＳ１→Ｓ２→Ｓ３→Ｓ４→Ｓ６と進む。そして、開度変化率をより緩慢にする制御を中止して、事前に計算された計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬを実行目標スロットル開度ＴＡＲＥＱとして、スロットル開度が事前に計算された計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬになるように、スロットル弁１を開成する。
【００２９】
したがって、ノッキングの起こりにくい吸入空気温度が低い場合には、事前に計算された計算目標スロットル開度ＴＡＣＡＬに基づいて開度変化率が緩慢な状態でスロットル弁１が開成され、また、吸入空気温度が高い場合には、吸入空気温度が低い場合に比べて、より緩慢な状態でスロットル弁１が開成される。この結果、吸入空気温度が高い場合に発進しても、圧縮比を低くしたり、あるいは点火時期を遅らせたりすることによる燃費の低下を伴うことなく、ノッキングの発生を抑えることができる。しかも、吸入空気温度が低い場合には開度変化率がより緩慢にならないので、発進時の発進性能を向上させることができる。
【００３０】
なお、本発明は以上に説明した実施の形態に限定されるものではない。
【００３１】
上記実施の形態では、スロットル弁１の開閉をＰＩＤ制御により行うものを説明したが、実行目標スロットル開度と実際のスロットル開度との差が小さくなった場合に、スロットル弁１の挙動が急変しないように、例えば実行目標スロットル開度をなまし処理する等して、上記実施の形態同様に、漸近するように開成するものであってもよい。これとは逆に、実行目標スロットル開度が設定されると、実際のスロットル開度がその実行目標スロットル開度になるように、直線的にスロットル弁１を開成するものであってもよい。
【００３２】
また、上記実施例にあっては、発進時における制御を説明したが、低車速からの加速時において、ステップＳ１〜４の条件が成立した場合には、同様に制御して、開度変化率をより緩慢にしてスロットル弁１を開成制御するものである。
【００３３】
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。
【００３４】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、吸入空気温度が高くなればなるほど、吸気温度が低い場合の開度変化率に比較して、開度変化率がより緩慢になるため、高い吸気温度の場合ほど、スロットル弁の開度をアクセルペダル操作量の急激な変化に対して追従することなく、より緩慢に変化させることができる。つまり、吸入空気温度が高くなる程開度変化率がより緩慢になるので、吸入空気温度が高い場合にノッキングが発生することを抑制することができる。また、吸入空気温度が低い場合には、より緩慢にはならないので、加速性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態を示すブロック図。
【図２】同実施の形態の制御手順を示すフローチャート。
【図３】同実施の形態の目標スロットル開度最大変化量の２次元マップの内容を示すグラフ。
【図４】同実施の形態の作用説明図。
【符号の説明】
１…スロットル弁
２…スロットル弁駆動機構
３…スロットルセンサ
４…アクセルペダルセンサ
５…電子制御装置
１０…温度センサ
１１…回転数センサ
１２…車速センサ
１３…水温センサ
１４…シフトセンサ

Claims

スロットル弁を備える内燃機関を搭載する車両のアクセルペダル操作量を検出し、検出したアクセルペダル操作量に基づいてスロットル弁を開閉し、車両の発進時又は加速時にアクセルペダル操作量の変化に対してスロットル弁の開度変化率が緩慢になるようにスロットル弁を駆動制御する電子スロットル弁装置の制御方法であって、
内燃機関の吸入空気温度を検出し、
検出した吸入空気温度が高くなるに応じて吸入空気温度が低い場合の開度変化率に比較して開度変化率がより緩慢になるようにスロットル弁を制御することを特徴とする電子スロットル弁装置の制御方法。
車両の走行速度又は内燃機関の機関回転数を検出し、検出した走行速度又は機関回転数が所定値以上である場合に開度変化率をより緩慢にする制御を中止することを特徴とする請求項１記載の電子スロットル弁装置の制御方法。