JP4960836B2

JP4960836B2 - 内燃機関の制御装置

Info

Publication number: JP4960836B2
Application number: JP2007290197A
Authority: JP
Inventors: 滋彦杉森; 宏樹砂原
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2007-11-07
Filing date: 2007-11-07
Publication date: 2012-06-27
Anticipated expiration: 2027-11-07
Also published as: JP2009115004A; EP2058490A2; EP2058490B1; EP2058490A3

Description

この発明は内燃機関の制御装置に関し、より具体的には、自動二輪車などの車両に搭載される内燃機関（特に単気筒内燃機関）の吸気管に配置されたスロットルバルブを駆動するアクチュエータの動作を制御する内燃機関の制御装置に関する。

従来より、内燃機関が無負荷状態、例えばアイドリング運転のときに機関回転数を比較的低く抑えることで燃費を向上させるようにした内燃機関の制御装置は広く知られている。しかしながら、機関回転数が低い状態において、運転者のアクセラレータの操作によってスロットルバルブが急開されると、吸気量が急激に増加してストールを生じたり、さらにはストールによってクランク軸が逆転し、内燃機関に対して機械的負荷が作用して損傷するなどの不都合が生じるおそれがある。

そこで、下記の特許文献１に記載されるように、スロットルバルブをアクチュエータで駆動、即ち、ＤＢＷ（Drive By Wire）方式で駆動するように構成し、内燃機関の低回転領域においてアクセラレータが急開されるとき、アクチュエータによるスロットルバルブの開方向の速度を緩やかにすることで、吸気量の急激な増加を抑制するようにした技術が提案されている。
特公平６−７２５６３号公報

しかしながら、特許文献１記載の技術にあっては、機関回転数が低い状態であり、かつアクセラレータの操作速度が所定値以上のとき、スロットルバルブの開方向への速度を所定量減少させるように構成しているため、アクセラレータの操作速度とスロットルバルブの速度の間に大きなズレが発生し、結果として運転者に違和感を与え、運転フィーリングが低下するという不具合が生じていた。このように、特許文献１記載の技術においては、運転フィーリングの点で必ずしも満足できるものではなかった。

従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、内燃機関が無負荷状態のときにアクセラレータが急開される場合であっても、運転フィーリングを損なうことなく、ストールを防止するようにした内燃機関の制御装置を提供することにある。

上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、内燃機関の吸気管に配置されたスロットルバルブを駆動するアクチュエータの動作を制御する内燃機関の制御装置において、前記スロットルバルブの実スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、前記内燃機関が搭載される車両に運転者の操作自在に設けられるアクセラレータのアクセラレータ開度を検出するアクセラレータ開度検出手段と、前記内燃機関の回転数を検出する機関回転数検出手段と、前記検出されたアクセラレータ開度と前記内燃機関の回転数に基づいて前記スロットルバルブの目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段と、前記内燃機関が無負荷状態か否か判断する無負荷状態判断手段と、前記内燃機関が無負荷状態と判断されるとき、前記検出された実スロットル開度が前記検出されたアクセラレータ開度と前記内燃機関の回転数に基づいて算出された目標スロットル開度となるように、前記アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御手段とを備えるように構成した。

請求項２にあっては、前記内燃機関の温度を検出する内燃機関温度検出手段と、前記検出された内燃機関の温度に基づいて前記算出された目標スロットル開度を補正する目標スロットル開度補正手段とを備えると共に、前記アクチュエータ制御手段は、前記内燃機関が無負荷状態と判断されるとき、前記検出された実スロットル開度が前記補正された目標スロットル開度となるように、前記アクチュエータの動作を制御するように構成した。

請求項１に係る内燃機関の制御装置にあっては、実スロットル開度とアクセラレータ開度と内燃機関の回転数を検出し、検出されたアクセラレータ開度と内燃機関の回転数に基づいてスロットルバルブの目標スロットル開度を算出するように構成したので、目標スロットル開度を、アクセラレータ開度と内燃機関の回転数に基づいてストールを防止（回避）できる上限の値にすることが可能になる。また、内燃機関が無負荷状態（例えばアイドリング運転）のとき、検出された実スロットル開度が前記検出されたアクセラレータ開度と内燃機関の回転数に基づいて算出された目標スロットル開度となるように、スロットルバルブを駆動するアクチュエータの動作を制御するように構成したので、内燃機関が無負荷状態のとき、例えばアクセラレータが運転者によって急開される場合であっても、スロットルバルブをストールを生じない上限の開度まで駆動できるため、アクセラレータの操作速度とスロットルバルブの速度の間に発生するズレを比較的少なくすることができ、よって運転者に違和感を与えることがない、即ち、運転フィーリングを損なうことなく、ストールを防止することができる。さらに、上記した構成によってストールを防止することができるため、アイドリング運転のときの内燃機関の回転数（アイドル回転数）をより一層低くでき、燃費も向上させることができる。

請求項２に係る内燃機関の制御装置にあっては、内燃機関の温度を検出し、検出された内燃機関の温度に基づいて前記算出された目標スロットル開度を補正すると共に、内燃機関が無負荷状態と判断されるとき、検出された実スロットル開度が補正された目標スロットル開度となるように、アクチュエータの動作を制御するように構成したので、上記した効果に加え、目標スロットル開度をストールを確実に防止できる上限の値にすることが可能となる。即ち、内燃機関の潤滑油は内燃機関の温度に応じてその粘度が変化、具体的には、内燃機関の温度が上昇するにつれて粘度は低下するため、それに伴ってストールを防止できる上限の目標スロットル開度も変化する。従って、目標スロットル開度を内燃機関の温度に基づいて補正することで、目標スロットル開度をストールを確実に防止できる値にすることができる。

以下、添付図面に即してこの発明に係る内燃機関の制御装置の最良の形態について説明する。

図１は、この発明の実施例に係る内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。

図１において、符号１０は鞍乗り型車両、具体的には自動二輪車を示す。自動二輪車１０には内燃機関（以下「エンジン」という）１２が搭載されると共に、前輪のテレスコピックフォーク（図示せず）の上方に取り付けられたハンドルバー１３などを備える。エンジン１２は４サイクル単気筒の水冷式で、排気量が例えば２５０ｃｃ程度のガソリン・エンジンからなる。

エンジン１２の出力は変速機１４で変速されて後輪１５に伝達され、自動二輪車１０を走行させる。エンジン１２と変速機１４の間にはクラッチ１６が介挿され、操作されるとき、エンジン１２と変速機１４を断続する。変速機１４は、前進６速のギヤ列を備えた手動変速機からなる。

ハンドルバー１３の右側（運転者から見て）にはアクセラレータ１７、正確にはスロットルグリップからなるアクセラレータ１７が運転者の操作自在に設けられると共に、前輪ブレーキレバー１８も運転者の操作自在に設けられる。前輪ブレーキレバー１８は油圧シリンダを介して前輪ブレーキ（共に図示せず）に機械的に接続され、運転者によって操作（把持）されるとき、前輪ブレーキを作動させて前輪を制動する。

ハンドルバー１３の左側には運転者が把持自在なグリップ１９が設けられると共に、クラッチレバー２０が設けられる。クラッチレバー２０はケーブル（図示せず）を介してクラッチ１６に機械的に接続され、運転者によって操作（把持）されるとき、クラッチ１６を作動させ、エンジン１２から変速機１４への動力伝達を断続、即ち、接続あるいは遮断する。クラッチレバー２０の付近にはクラッチスイッチ２１が設けられ、運転者によってクラッチレバー２０が把持されるとき、オン信号を出力する。

また、フレームの下方の左側のフットステップの付近には変速レバー（図示せず）が設けられ、運転者の足先の操作で上下動して前進６速のいずれかのギヤ（変速段あるいは変速比）、あるいは中立位置（ニュートラル）を確立する。尚、変速機１４の付近には、ニュートラルスイッチ２２が配置される。ニュートラルスイッチ２２は、シフトポジションがニュートラルのときにオン信号を出力する。

エンジン１２の吸気管２３（図１で部分的に示す）にはスロットルバルブ２４が配置され、吸気管２３を通って流れる空気の量を調整する。吸気管２３においてスロットルバルブ２４の下流には図示しないインジェクタが配置され、スロットルバルブ２４で調整された吸入空気にガソリン燃料を噴射する。噴射された燃料は吸入空気と混合して混合気を形成し、混合気は、吸気バルブ２６が開弁するとき、燃焼室３０に流入する。

燃焼室３０に流入した混合気は、図示しない点火コイルから供給された高電圧で点火プラグ３２から火花放電により点火されて燃焼し、ピストン３４を図１において下方に駆動してクランクシャフト３６を回転させる。燃焼によって生じた排ガスは、排気バルブ４０が開弁するとき、排気管や排ガス中の有害成分を除去する触媒装置（いずれも図示せず）などを介してエンジン１２の外部に排出される。尚、クランクシャフト３６などはクランクケースに収容されると共に、クランクケースの下部には、潤滑油（オイル）を受けるオイルパン（共に図示せず）が形成される。

スロットルバルブ２４は、図１に示す如く、アクセラレータ（スロットルグリップ）１７との機械的な連結が断たれる。即ち、スロットルバルブ２４は減速ギヤ機構４２を介して電動モータ（アクチュエータ）４４に接続され、電動モータ４４の動作によって駆動（開閉）させられる。電動モータ４４は、具体的には回転子（ロータ）と固定子（ステータ）などを備える３相ブラシレスＤＣモータからなる。このようにスロットルバルブ２４は、電動モータ４４によって駆動されるＤＢＷ方式とされる。

電動モータ４４には、回転子の近傍に取り付けられたホール素子を有するホールセンサ（以下「回転子位置センサ」ともいう）５０が設けられ、電動モータ４４の回転子の位置に応じた信号を出力する。また、スロットルバルブ２４の付近にはポテンシオメータからなるスロットル開度センサ（スロットル開度検出手段）５２が設けられ、スロットルバルブ２４の０度付近から９０度付近までの間の実開度（以下「実スロットル開度」という）を示す出力を生じる。

アクセラレータ１７の付近には同様にポテンシオメータからなるアクセラレータ開度センサ（アクセラレータ開度検出手段）５４が設けられ、アクセラレータ１７の開度（具体的には、スロットルグリップの回転量）に応じた出力を生じる。尚、アクセラレータ１７の開度は初期位置がスロットル開度０度付近に相当すると共に、最大限回転されたときがスロットル開度９０度付近に相当するように設定される。

吸気管２３の適宜位置には吸気圧センサ（絶対圧センサ）５６が設けられ、吸気管内絶対圧（エンジン負荷）を示す出力を生じる。また、エンジン１２のシリンダブロックの冷却水通路（図示せず）には水温センサ（内燃機関温度検出手段）６０が取り付けられ、エンジンの冷却水の温度に応じた出力を生じる。エンジン１２のクランクシャフト３６の付近にはクランク角センサ（機関回転数検出手段）６２が取り付けられ、所定クランク角度ごとにパルス信号を出力する。

自動二輪車１０はさらに、エンジン１２の燃料噴射などを制御するエンジンコントローラ６４と、スロットルバルブ２４（正確には、電動モータ４４）の動作を制御するスロットルバルブコントローラ６６を備える。それらのコントローラ６４，６６はイグニッションスイッチ７０を介してバッテリ７２に接続され、動作電源を供給される。

エンジンコントローラ６４は、前記したアクセラレータ開度センサ５４などに電気的に接続されてセンサ出力を検出する複数個の検出回路と、前記検出回路で検出されたセンサ出力に基づいてインジェクタの動作を制御する信号などを出力するマイクロプロセッサ（microprocessor。以下「ＭＰＵ」という）６４ａを備える。

具体的に説明すると、図１に示す如く、ＭＰＵ６４ａには、アクセラレータ開度センサ５４の出力がアクセラレータ開度センサ出力検出回路（アクセラレータ開度検出部）６４ｂを介して入力されると共に、スロットル開度センサ５２の出力がスロットル開度センサ出力検出回路（スロットル開度検出部）６４ｃを介して入力される。またＭＰＵ６４ａには、吸気圧センサ５６の出力が吸気圧センサ出力検出回路（吸気圧検出部）６４ｄを介して入力されると共に、水温センサ６０の出力が水温センサ出力検出回路（水温検出部）６４ｅを介して、クランク角センサ６２の出力がクランク角センサ出力検出回路（クランク角センサ出力検出部）６４ｆを介して入力される。

さらにＭＰＵ６４ａには、クラッチスイッチ２１の出力がクラッチスイッチ出力検出回路（クラッチスイッチ出力検出部）６４ｇを介して入力されると共に、ニュートラルスイッチ２２の出力がニュートラルスイッチ出力検出回路（ニュートラルスイッチ出力検出部）６４ｈを介して入力される。ＭＰＵ６４ａは検出回路６４ｂ〜６４ｈの出力に基づいてアクセラレータ開度ＡＰＳなどを算出するが、それについては後に説明する。

前記したバッテリ７２は、イグニッションスイッチ７０が運転者によってオンされるとき、ＭＰＵ６４ａに動作電源を供給する電源回路６４ｉを介してバッテリ電圧検出回路（バッテリ電圧検出部）６４ｊに接続される。バッテリ電圧検出回路６４ｊの出力もＭＰＵ６４ａに入力される。ＭＰＵ６４ａは、バッテリ電圧検出回路６４ｊの出力などに基づき、バッテリ７２が電動モータ４４を駆動させることができるか否か（例えば、バッテリ７２の電圧が所定値以上か否か）を判断し、電動モータ４４を駆動可能と判断されるとき、許可信号を出力する。

一方、スロットルバルブコントローラ６６は、回転子位置センサ５０の出力などに基づいて電動モータ４４の動作を制御する信号などを出力するＭＰＵ６６ａを備える。このＭＰＵ６６ａは、図示の如く、エンジンコントローラ６４のＭＰＵ６４ａにＣＡＮ（Controller Area Network）通信を介して相互に通信自在に接続される、具体的には、算出されたアクセラレータ開度ＡＰＳや実スロットル開度ＴＰＳなどに応じた信号が通信自在となるように接続される。

ＭＰＵ６６ａには、回転子位置センサ５０の出力（具体的には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のホールセンサ出力）が回転子位置センサ出力検出回路（回転子位置検出部）６６ｂを介して入力される。ＭＰＵ６６ａは、回転子位置センサ出力検出回路６６ｂの出力やＭＰＵ６４ａから送信されるアクセラレータ開度ＡＰＳなどに基づき、電動モータ４４の動作を制御する信号（具体的には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相出力）をモータ駆動回路（モータ駆動用３相出力制御部）６６ｃに出力する。

スロットルバルブコントローラ６６はさらに、イグニッションスイッチ７０がオンされるとき、バッテリ７２からの動作電源をＭＰＵ６６ａと電動モータ４４に供給する電源回路６６ｄと、電源回路６６ｄに接続されてバッテリ７２の電圧を検出するバッテリ電圧検出回路（バッテリ電圧検出部）６６ｅを備える。バッテリ電圧検出回路６６ｅの出力はＭＰＵ６６ａに入力されると共に、ＭＰＵ６６ａはその出力などに基づき、バッテリ７２が電動モータ４４を駆動させることができるか否か（例えば、バッテリ７２の電圧が所定値以上か否か）を判断し、電動モータ４４を駆動可能と判断されるとき、許可信号を出力する。

ＭＰＵ６６ａから出力される許可信号と、前述したＭＰＵ６４ａから出力される許可信号は共に、ＡＮＤ回路（後述する第３のモータ駆動許可判断部）６６ｆに送られる。ＡＮＤ回路６６ｆは、２つの許可信号が入力されたとき、換言すれば、各ＭＰＵ６４ａ，６６ａにおいてバッテリ７２が電動モータ４４を駆動させることができると判断されるとき、Ｈｉレベル信号を出力して許可リレー６６ｇを閉じ、電源回路６６ｄからのモータ駆動電圧をモータ駆動回路６６ｃに供給する。

モータ駆動回路６６ｃは、電源回路６６ｄからのモータ駆動電圧が供給されるとき（許可リレー６６ｇが閉じているとき）、ＭＰＵ６６ａからの出力に基づいて電動モータ４４のコイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）に出力する。

次いでエンジンコントローラ６４とスロットルバルブコントローラ６６の構成について、図２，３を参照してさらに説明する。

図２はエンジンコントローラ６４の構成を機能的に示すブロック図であり、図３はスロットルバルブコントローラ６６の構成を機能的に示すブロック図である。尚、図１で示される構成と同一のものについては、同一の符号を付して説明を省略する。また、図示の簡略化のため、図１で示される電源回路６４ｉ，６６ｄなどの図示を省略する。

先ずエンジンコントローラ６４について説明する。図２に示す如く、アクセラレータ開度検出部６４ｂで検出されたアクセラレータ開度センサ５４の出力は、ＭＰＵ６４ａのアクセラレータ開度算出部６４ａ１に入力されてＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄ変換値は適宜な特性に従ってスロットル開度において０度付近から９０度付近の値に相当する値、即ち、アクセラレータ開度ＡＰＳに変換される（アクセラレータ開度ＡＰＳが算出される）。

スロットル開度検出部６４ｃで検出されたスロットル開度センサ５２の出力は、ＭＰＵ６４ａのスロットル開度算出部６４ａ２に入力され、そこでＡ／Ｄ変換されると共に、Ａ／Ｄ変換値は適宜な特性に従ってスロットルバルブ２４の０度付近から９０度付近までの間の値、即ち、実スロットル開度ＴＰＳに変換される（実スロットル開度ＴＰＳが算出される）。

吸気圧検出部６４ｄで検出された吸気圧センサ５６の出力は、ＭＰＵ６４ａの吸気圧算出部６４ａ３に供給されてＡ／Ｄ変換されて適宜な特性に従って吸気圧ＰＢＡに変換される（吸気圧ＰＢＡが算出される）。水温検出部６４ｅで検出された水温センサ６０の出力は、ＭＰＵ６４ａの水温算出部６４ａ４に入力されてＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄ変換値は適宜な特性に従って水温（エンジン温度）ＴＷに変換される（水温ＴＷが算出される）。

また、クランク角センサ出力検出部６４ｆで検出されたクランク角センサ６２の出力は、ＭＰＵ６４ａのエンジン回転数算出部６４ａ５に入力されてそこでカウントされ、エンジン回転数（内燃機関の回転数）ＮＥが算出（検出）される。クラッチスイッチ出力検出部６４ｇで検出されたクラッチスイッチ２１の出力は、ＭＰＵ６４ａのクラッチ状態検出部６４ａ６に入力され、クラッチレバー２０が把持されている状態か否か検出されると共に、ニュートラルスイッチ出力検出部６４ｈで検出されたニュートラルスイッチ２２の出力は、ＭＰＵ６４ａのニュートラル状態検出部６４ａ７に入力され、シフトポジションがニュートラル状態か否か検出される。

バッテリ電圧検出部６４ｊで検出されたバッテリ電圧は、ＭＰＵ６４ａのバッテリ電圧算出部６４ａ８に入力されてＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄ変換値は適宜な特性に従ってバッテリ電圧ＶＢに変換される（バッテリ電圧ＶＢが算出される）。バッテリ電圧算出部６４ａ８で算出されたバッテリ電圧ＶＢは、バッテリ７２などが電動モータ４４を駆動させることができるか否か判断する第１のモータ駆動許可判断部６４ａ９に出力される。

ＭＰＵ６４ａはさらに、前記した各検出部の出力などに基づいてアクセラレータ開度センサ５４や水温センサ６０などの故障判定を行う故障判定部６４ａ１０と、各検出部や算出部の出力に基づいて燃料の供給量や点火時期の制御などを行う燃料・点火制御部６４ａ１１と、各検出部の出力をスロットルバルブコントローラ６６のＭＰＵ６６ａにＣＡＮ通信を介して送信するエンジン稼動状態送信部６４ａ１２と、ＭＰＵ６６ａからＣＡＮ通信を介して送信される出力を受信するモータ稼動状態受信部６４ａ１３を備える。

具体的に説明すると、故障判定部６４ａ１０には、アクセラレータ開度検出部６４ｂ、スロットル開度検出部６４ｃ、吸気圧検出部６４ｄ、エンジン回転数算出部６４ａ５、バッテリ電圧算出部６４ａ８、モータ稼動状態受信部６４ａ１３からの出力が入力され、それらの出力に基づいてエンジン１２に故障（異常）などが発生しているか否か判定する。この判定結果は第１のモータ駆動許可判断部６４ａ９に入力される。

第１のモータ駆動許可判断部６４ａ９は、故障判定部６４ａ１０の判定結果と、前記したバッテリ電圧算出部６４ａ８から出力されたバッテリ電圧ＶＢに基づいて、具体的にはバッテリ電圧ＶＢが所定値（電動モータ４４を駆動可能な値）以上か否かを判断し、その結果電動モータ４４を駆動可能と判断されるとき、許可信号を出力する。

燃料・点火制御部６４ａ１１には、アクセラレータ開度検出部６４ｂ、スロットル開度検出部６４ｃ、吸気圧検出部６４ｄ、水温検出部６４ｅ、クラッチスイッチ出力検出部６４ｇ、ニュートラルスイッチ出力検出部６４ｈ、バッテリ電圧算出部６４ａ８、故障判定部６４ａ１０、モータ稼動状態受信部６４ａ１３および各算出（検出）部６４ａ１〜６４ａ７の出力が入力され、それらの出力に基づいて燃料の供給量や点火時期の制御を行う。

エンジン稼動状態送信部６４ａ１２には、アクセラレータ開度検出部６４ｂ、スロットル開度検出部６４ｃ、吸気圧検出部６４ｄ、水温検出部６４ｅ、エンジン回転数算出部６４ａ５、クラッチ状態検出部６４ａ６およびニュートラル状態検出部６４ａ７の出力（即ち、エンジン１２の稼動状態を示す出力）が入力され、それらをＭＰＵ６６ａに送信する。

続いてスロットルバルブコントローラ６６について説明する。図３に示す如く、ＭＰＵ６６ａは、エンジン稼動状態送信部６４ａ１２からの出力を受信するエンジン稼動状態受信部６６ａ１を備える。エンジン稼動状態受信部６６ａ１で受信された出力のうち、アクセラレータ開度検出部６４ｂの出力（図３で「ＡＰＳ情報」と示す）は、アクセラレータ開度算出部６６ａ２に入力されてＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄ変換値は適宜な特性に従ってアクセラレータ開度ＡＰＳに変換される（アクセラレータ開度ＡＰＳが算出される）。

エンジン稼動状態受信部６６ａ１で受信されたスロットル開度検出部６４ｃの出力（図３で「ＴＰＳ情報」と示す）は、スロットル開度算出部６６ａ３に入力されてＡ／Ｄ変換されると共に、Ａ／Ｄ変換値は適宜な特性に従って実スロットル開度ＴＰＳに変換される（実スロットル開度ＴＰＳが算出される）。

ＭＰＵ６６ａは、スロットルバルブ２４の目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出部６６ａ４を備え、目標スロットル開度算出部６６ａ４には、ＡＰＳ情報、ＴＰＳ情報、吸気圧検出部６４ｄの出力（図３で「吸気圧情報」と示す）、水温検出部６４ｅの出力（図３で「水温情報」と示す）、エンジン回転数算出部６４ａ５の出力（エンジン回転数ＮＥ）、クラッチ状態検出部６４ａ６とニュートラル状態検出部６４ａ７の出力、実スロットル開度ＴＰＳおよびアクセラレータ開度ＡＰＳが入力される。尚、この目標スロットル開度算出部６６ａ４におけるスロットルバルブ２４の目標スロットル開度の算出については、後に詳説する。

目標スロットル開度算出部６６ａ４で算出された目標スロットル開度は目標電圧算出部６６ａ５と制御偏差算出部６６ａ６に入力され、目標電圧算出部６６ａ５において目標スロットル開度に相当する電動モータ４４の目標電圧（目標スロットル開度情報ＴＨｄ´Ｖ）が算出される。制御偏差算出部６６ａ６には、目標スロットル開度の他に、算出された電動モータ４４の目標電圧、エンジン稼動状態受信部６６ａ１のＴＰＳ情報とスロットル開度算出部６６ａ３の実スロットル開度ＴＰＳも入力され、それらに基づいて電動モータ４４の制御偏差が算出される。

算出された制御偏差は、電動モータ４４の制御出力（例えば、Ｕ，Ｖ，Ｗの各相へ出力するための励磁パターン）を算出する制御出力算出部６６ａ７に入力される。制御出力算出部６６ａ７には、回転子位置検出部６６ｂで検出された回転子位置センサ５０の出力も入力される。従って、制御出力算出部６６ａ７においては、制御偏差と回転子位置センサ５０の出力に基づいて電動モータ４４の制御出力が算出される。

制御出力算出部６６ａ７の出力は、モータ駆動用３相出力部６６ａ８に入力され、そこでＵ，Ｖ，Ｗの各相をＰＷＭ駆動するためのデューティ比が算出され、ＰＷＭ出力がなされる。モータ駆動用３相出力部６６ａ８の出力は、モータ稼動状態送信部６６ａ９を介して前述したモータ稼動状態受信部６４ａ１３に送信される一方、モータ駆動電流を検出するモータ駆動電流検出部６６ａ１０とモータ駆動用の３相出力を制御するモータ駆動用３相出力制御部６６ｃに入力される。

モータ駆動電流検出部６６ａ１０にあっては、モータ駆動用３相出力部６６ａ８の出力に基づいてモータ駆動電流を検出し、検出されたモータ駆動電流はモータ駆動電流算出部６６ａ１１に入力され、モータ駆動電流が算出される。算出されたモータ駆動電流は、バッテリ７２などが電動モータ４４を駆動させることができるか否か判断する第２のモータ駆動許可判断部６６ａ１２に入力される。

また、バッテリ電圧検出部６６ｅで検出されたバッテリ電圧は、ＭＰＵ６６ａのバッテリ電圧算出部６６ａ１３に入力されてＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄ変換値は適宜な特性に従ってバッテリ電圧ＶＢに変換される（バッテリ電圧ＶＢが算出される）。また、バッテリ電圧検出部６６ｅの出力はモータ駆動用電圧算出部６６ａ１４にも入力され、そこでモータ駆動用の電圧が算出される。

ＭＰＵ６６ａはさらに、前記した各検出部や算出部の出力などに基づいて電動モータ４４やスロットルバルブ２４などの故障判定を行う故障判定部６６ａ１５を備える。具体的に説明すると、故障判定部６６ａ１５には、ＡＰＳ情報とＴＰＳ情報、目標電圧算出部６６ａ５、制御偏差算出部６６ａ６、モータ駆動電流検出部６６ａ１０、バッテリ電圧算出部６６ａ１３、モータ駆動用電圧算出部６６ａ１４、回転子位置検出部６６ｂの出力が入力され、それらの出力に基づいて電動モータ４４やスロットルバルブ２４に故障（異常）などが発生しているか否か判定する。この判定結果は第２のモータ駆動許可判断部６６ａ１２に入力される。

第２のモータ駆動許可判断部６６ａ１２には、図示の如く、モータ駆動電流算出部６６ａ１１と故障判定部６６ａ１５の出力に加え、モータ駆動用電圧算出部６６ａ１４の出力も入力され、これらの出力に基づいて電動モータ４４を駆動可能か否か判断し、電動モータ４４を駆動可能と判断されるとき、許可信号を出力する。

第２のモータ駆動許可判断部６６ａ１２と前述した第１のモータ駆動許可判断部６４ａ９の許可信号は共に、第３のモータ駆動許可判断部６６ｆに入力される。第３のモータ駆動許可判断部６６ｆは、２つの許可信号が入力されたとき、前記したＨｉレベル信号を出力してモータ駆動用３相出力制御部６６ｃを動作させる。モータ駆動用３相出力制御部６６ｃにあっては、第３のモータ駆動許可判断部６６ｆがＨｉレベル信号を出力するとき、モータ駆動用３相出力部６６ａ８の出力に基づいて電動モータ４４の動作を制御する。

図４は、この実施例に係るエンジンの制御装置の動作を示すフロー・チャートである。図示のプログラムはスロットルバルブコントローラ６６などにおいて所定の周期（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとに実行される。

以下説明すると、Ｓ１０においてアクセラレータ開度センサ５４の出力を取得し、得られた出力に基づいてアクセラレータ開度ＡＰＳを算出する。次いでＳ１２に進み、クランク角センサ６２の出力に基づいてエンジン回転数ＮＥを算出し、Ｓ１４に進んで水温センサ６０の出力に基づいて水温ＴＷを算出する。次いでＳ１６に進んでエンジン始動後か否か判断する。これは、エンジン回転数ＮＥが完爆回転数（例えば１８００ｒｐｍ）に達したか否かによって判断される。

Ｓ１６で肯定されるときはＳ１８に進み、アクセラレータ開度センサ５４が故障か否か判断する。Ｓ１８の処理は、エンジンコントローラ６４の故障判定部６４ａ１０において実行される。Ｓ１８で否定、即ち、アクセラレータ開度センサ５４が正常であると判断されるときはＳ２０に進み、アクセラレータ開度ＡＰＳとエンジン回転数ＮＥに基づいて目標スロットル開度ＴＨｄを算出する。

具体的には、目標スロットル開度ＴＨｄの算出は、アクセラレータ開度ＡＰＳとエンジン回転数ＮＥから図５にその特性を示すグラフ（マップ）を検索して行う。目標スロットル開度ＴＨｄは、アクセラレータ開度ＡＰＳとエンジン回転数ＮＥに基づいてストールを防止（回避）できる上限の値とされる。より具体的には、図５に示す如く、エンジン回転数ＮＥが比較的低いときは、スロットルバルブ２４の急開によるストールの可能性が高いため、アクセラレータ開度ＡＰＳの大小に関わらず、目標スロットル開度ＴＨｄは小さい値とされる。他方、エンジン回転数ＮＥが比較的高くなると、前記ストールの可能性は低くなるため、目標スロットル開度ＴＨｄはアクセラレータ開度ＡＰＳに略比例するような（追従するような）値とされる。

Ｓ１８で肯定、即ち、アクセラレータ開度センサ５４が故障しているときはアクセラレータ開度ＡＰＳが算出されないため、Ｓ２２に進み、エンジン回転数ＮＥに基づいて目標スロットル開度ＴＨｄを算出する。

次いでＳ２４に進み、水温センサ６０が故障か否か判断する。Ｓ２４の処理は、Ｓ１８と同様、故障判定部６４ａ１０において実行される。Ｓ２４で否定、即ち、水温センサ６０が正常であると判断されるときはＳ２６に進み、水温ＴＷに基づいて目標スロットル開度補正値を算出する。この「目標スロットル開度補正値」について詳しく説明すると、エンジン１２の潤滑油はエンジン１２の温度（例えば水温ＴＷ）に応じてその粘度が変化、正確には、エンジン１２の温度が低いときは粘度が高く、温度の上昇に伴って粘度は徐々に低下する。そのため、潤滑油の粘度が高いときはクランクシャフト３６などの回転性が低下することとなり、エンジン１２にあっては前記したストールを生じ易い状態になると考えられる。そこで、Ｓ２０あるいはＳ２２で求めた目標スロットル開度ＴＨｄを、エンジン１２の温度（水温ＴＷ）に基づいて算出される目標スロットル開度補正値によって補正することで、目標スロットル開度をストールをより一層確実に防止できる値にするようにした。

具体的には、目標スロットル開度補正値の算出は、図６にその特性を示すグラフ（マップ）を検索して行う。図６に示す如く、目標スロットル開度補正値は１．０以下の値であって、水温ＴＷに比例、即ち、水温ＴＷが上昇する（換言すれば、潤滑油の粘度が低下する）につれて増加する値とされる。

尚、Ｓ２４で肯定されるときは水温ＴＷが得られないため、Ｓ２８に進んで目標スロットル開度補正値を１．０とする。次いでＳ３０に進み、目標スロットル開度ＴＨｄに目標スロットル開度補正値を乗算して得た値を最終的な目標スロットル開度ＴＨｄ´とする。このように、検出されたエンジン１２の温度（水温ＴＷ）に基づいて目標スロットル開度Ｔｈｄを補正するようにした。

次いでＳ３２に進み、目標電圧算出部６６ａ５において目標スロットル開度ＴＨｄ´に相当するスロットル開度センサ５２の目標電圧を算出し、それを目標スロットル開度情報Ｔｈｄ´Ｖとする。

Ｓ３４に進み、エンジン１２が無負荷状態（例えばアイドリング運転、クラッチレバー２０が把持されてエンジン１２から変速機１４への動力伝達が遮断された状態、あるいはシフトポジションがニュートラルの状態など）か否か判断する。この判断は、クラッチスイッチ出力検出部６４ｇやニュートラルスイッチ出力検出部６４ｈの出力などに基づいて行われる。

Ｓ３４で肯定されるときはＳ３６に進み、エンジン回転数ＮＥが所定回転数＃ＮＥＨ以上か否か判断する。この「所定回転数＃ＮＥＨ」は、エンジン１２が無負荷状態のときにアクセラレータ１７が運転者によって急開される場合であってもストールを生じない回転数、例えば２０００ｒｐｍとされる。

Ｓ３６で否定されるときはＳ３８に進み、実スロットル開度ＴＰＳと目標スロットル開度情報Ｔｈｄ´Ｖに基づいて電動モータ４４の制御偏差を算出する（制御偏差算出部６６ａ６）。次いでＳ４０に進み、算出された制御偏差に基づいて電動モータ４４の動作を制御する、換言すれば、実スロットル開度ＴＰＳが目標スロットル開度ＴＨｄ´となるように、電動モータ４４の動作を制御する。

他方、Ｓ３４で否定あるいはＳ３６で肯定されるときはＳ４２に進み、実スロットル開度ＴＰＳと、図示しない別の処理によって求められる目標スロットル開度情報ＴＨｄＶ（正確には、アクセラレータ開度ＡＰＳから算出される目標スロットル開度ＴＨｄに相当するスロットル開度センサ５２の目標電圧）とに基づいて電動モータ４４の制御偏差を算出し、その後Ｓ４０の処理を実行する。

図７は、上記したＳ１０からＳ４２までの処理を説明するためのタイム・チャートである。

図７の時点ｔ_０においてエンジン１２が無負荷状態のときは、実スロットル開度ＴＰＳが目標スロットル開度ＴＨｄ´となるように電動モータ４４の動作が制御される。そして時点ｔ_１においてアクセラレータ１７が運転者の操作によって急開（スナップ）される、別言すれば、アクセラレータ開度ＡＰＳが急激に大きくなると、一般には目標スロットル開度はアクセラレータ開度ＡＰＳに追従する値が算出され、よって実スロットル開度ＴＰＳは図７に想像線で示すように大きくなり、結果的に吸気量が急激に増加してストールを生じる可能性がある。

しかしながら、この実施例に係る内燃機関の制御装置にあっては、目標スロットル開度ＴＨｄ´は、Ｓ２０においてアクセラレータ開度ＡＰＳとエンジン回転数ＮＥに基づいてストールを防止（回避）できる上限の値とされるため、時点ｔ_１〜ｔ_２においてスロットルバルブ２４は、アクセラレータ開度ＡＰＳが急激に大きくなった場合であっても、ストールを生じない上限の開度までしか開弁されない。これにより、アクセラレータ１７の操作速度とスロットルバルブ２４の速度の間に発生するズレを比較的少なくしつつ（運転者に違和感を与えることがないようにしつつ）ストールを防止することができる。

その後、時点ｔ_２においてエンジン回転数ＮＥが所定回転数＃ＮＥＨ（アクセラレータ１７が運転者によって急開される場合であってもストールを生じない回転数）以上になると、（Ｓ３６で肯定されて）通常の制御に切替わる。

図４の説明に戻ると、Ｓ１６で否定、即ち、エンジン１２が始動中あるいはストールを生じているとき、Ｓ４４に進んで実スロットル開度ＴＰＳと図示しない別の処理によって求められる始動・ストール時目標スロットル開度情報に基づいて電動モータ４４の制御偏差を算出し、その後Ｓ４０の処理を実行してプログラムを終了する。

以上の如く、この発明の実施例にあっては、内燃機関（エンジン）１２の吸気管２３に配置されたスロットルバルブ２４を駆動するアクチュエータ（電動モータ）４４の動作を制御する内燃機関の制御装置において、前記スロットルバルブの実スロットル開度ＴＰＳを検出するスロットル開度検出手段（スロットル開度センサ５２。スロットルバルブコントローラ６６）と、前記内燃機関が搭載される車両（自動二輪車１０）に運転者の操作自在に設けられるアクセラレータ１７のアクセラレータ開度ＡＰＳを検出するアクセラレータ開度検出手段（アクセラレータ開度センサ５４。スロットルバルブコントローラ６６。Ｓ１０）と、前記内燃機関の回転数（エンジン回転数）ＮＥを検出する機関回転数検出手段（クランク角センサ６２。エンジンコントローラ６４。Ｓ１２）と、前記検出されたアクセラレータ開度ＡＰＳと前記内燃機関の回転数ＮＥに基づいて前記スロットルバルブの目標スロットル開度ＴＨｄを算出する目標スロットル開度算出手段（スロットルバルブコントローラ６６。Ｓ２０）と、前記内燃機関が無負荷状態か否か判断する無負荷状態判断手段（スロットルバルブコントローラ６６。Ｓ３４）と、前記内燃機関が無負荷状態と判断されるとき、前記検出された実スロットル開度ＴＰＳが前記検出されたアクセラレータ開度ＡＰＳと前記内燃機関の回転数ＮＥに基づいて算出された目標スロットル開度ＴＨｄ（正確には、目標スロットル開度ＴＨｄ´）となるように、前記アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御手段（スロットルバルブコントローラ６６。Ｓ３８，Ｓ４０）とを備えるように構成した。

これにより、目標スロットル開度ＴＨｄを、アクセラレータ開度ＡＰＳとエンジン回転数ＮＥに基づいてストールを防止（回避）できる上限の値にすることが可能になる。また、エンジン１２が無負荷状態（例えばアイドリング運転）のとき、検出された実スロットル開度ＴＰＳが前記検出されたアクセラレータ開度ＡＰＳとエンジン回転数ＮＥに基づいて算出された目標スロットル開度ＴＨｄとなるように、スロットルバルブ２４を駆動する電動モータ４４の動作を制御するように構成したので、エンジン１２が無負荷状態のとき、例えばアクセラレータ１７が運転者によって急開される場合であっても、スロットルバルブ２４をストールを生じない上限の開度まで駆動できるため、アクセラレータ１７の操作速度とスロットルバルブ２４の速度の間に発生するズレを比較的少なくすることができ、よって運転者に違和感を与えることがない、即ち、運転フィーリングを損なうことなく、ストールを防止することができる。さらに、上記した構成によってストールを防止することができるため、アイドリング運転のときのエンジン１２の回転数（アイドル回転数）をより一層低くでき、燃費も向上させることができる。

また、前記内燃機関の温度（水温ＴＷ）を検出する内燃機関温度検出手段（水温センサ６０。スロットルバルブコントローラ６６。Ｓ１４）と、前記検出された内燃機関の温度に基づいて前記算出された目標スロットル開度を補正する目標スロットル開度補正手段（スロットルバルブコントローラ６６。Ｓ２６，Ｓ３０）とを備えると共に、前記アクチュエータ制御手段は、前記内燃機関が無負荷状態と判断されるとき、前記検出された実スロットル開度が前記補正された目標スロットル開度（目標スロットル開度ＴＨｄ´）となるように、前記アクチュエータの動作を制御する（スロットルバルブコントローラ６６。Ｓ３８，Ｓ４０）ように構成した。

これにより、目標スロットル開度ＴＨｄをストールを確実に防止できる上限の値ＴＨｄ´にすることが可能となる。即ち、エンジン１２の潤滑油はエンジン１２の温度（水温ＴＷ）に応じてその粘度が変化、具体的には、エンジン１２の温度が上昇するにつれて粘度は低下するため、それに伴ってストールを防止できる上限の目標スロットル開度も変化する。従って、目標スロットル開度ＴＨｄをエンジン１２の温度に基づいて補正することで、目標スロットル開度ＴＨｄをストールを確実に防止できる値にすることができる。

尚、上記において、エンジン１２が搭載される鞍乗り型車両として自動二輪車１０を例に挙げて説明したが、それに限られるものではなく、スクータ、ＡＴＶ（All Terrain Vehicle）など、運転者がシート（サドル）に跨って乗る鞍乗り型車両であっても良く、さらには他の車両であっても良い。

また、エンジン１２が単気筒エンジンからなるように構成したが、それに限られるものではなく、２気筒エンジンなどの多気筒エンジンであっても良い。

また、エンジン１２の温度として冷却水の温度ＴＷを用いるように構成したが、それに限られるものではなく、例えばエンジンが空冷式の場合は潤滑油の温度を検出してそれをエンジン１２の温度とするように構成しても良い。

また、エンジン１２の排気量や完爆回転数などを具体的に示したが、それらの数値は例示であって限定されるものではない。

また、エンジン１２の無負荷状態としてアイドリング運転を例に挙げて説明したが、それに限られるものではなく、クラッチレバー２０が把持されてエンジン１２から変速機１４への動力伝達が遮断された状態、シフトポジションがニュートラルの状態、あるいは走行時の振動などによって変速機１４のギヤの噛み合わせが外れてニュートラルとなる状態（いわゆるギヤ抜け）などであっても良い。

この発明の実施例に係る内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。図１に示すエンジンコントローラの構成を機能的に示すブロック図である。図１に示すスロットルバルブコントローラの構成を機能的に示すブロック図である。図１に示す内燃機関の制御装置の動作を示すフロー・チャートである。図４フロー・チャートの処理で使用される、アクセラレータ開度とエンジン回転数に対する目標スロットル開度の特性を示すグラフである。図４フロー・チャートの処理で使用される、水温に対する目標スロットル開度補正値の特性を示すグラフである。図４フロー・チャートの処理を説明するためのタイム・チャートである。

符号の説明

１０自動二輪車（車両）、１２エンジン（内燃機関）、１７アクセラレータ、２３吸気管、２４スロットルバルブ、４４電動モータ（アクチュエータ）、５２スロットル開度センサ（スロットル開度検出手段）、５４アクセラレータ開度センサ（アクセラレータ開度検出手段）、６０水温センサ（内燃機関温度検出手段）、６２クランク角センサ（機関回転数検出手段）、６４エンジンコントローラ、６６スロットルバルブコントローラ

Claims

内燃機関の吸気管に配置されたスロットルバルブを駆動するアクチュエータの動作を制御する内燃機関の制御装置において、前記スロットルバルブの実スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段と、前記内燃機関が搭載される車両に運転者の操作自在に設けられるアクセラレータのアクセラレータ開度を検出するアクセラレータ開度検出手段と、前記内燃機関の回転数を検出する機関回転数検出手段と、前記検出されたアクセラレータ開度と前記内燃機関の回転数に基づいて前記スロットルバルブの目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段と、前記内燃機関が無負荷状態か否か判断する無負荷状態判断手段と、前記内燃機関が無負荷状態と判断されるとき、前記検出された実スロットル開度が前記検出されたアクセラレータ開度と前記内燃機関の回転数に基づいて算出された目標スロットル開度となるように、前記アクチュエータの動作を制御するアクチュエータ制御手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の制御装置。
前記内燃機関の温度を検出する内燃機関温度検出手段と、前記検出された内燃機関の温度に基づいて前記算出された目標スロットル開度を補正する目標スロットル開度補正手段とを備えると共に、前記アクチュエータ制御手段は、前記内燃機関が無負荷状態と判断されるとき、前記検出された実スロットル開度が前記補正された目標スロットル開度となるように、前記アクチュエータの動作を制御することを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。