JPH02169838A - スリップ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はエンジンのスロットル弁位置制御装置及びこの
装置を備えるスリップ制御装置に係り、特に、スロット
ル弁開度を検出するスロットル弁位置センサを不要とす
るスロットル弁位置制御装置及びこの装置を備えるスリ
ップ制御装置に関する。

【従来の技術］ エンジンのスロットル弁は、アクセルペダルの踏み込み
量に応じてその開度がＦ１５１節されるが、例えばアイ
ドリング時等はアクセルペダルとは無関係にスロットル
弁開度を調節する必要があるため。

従来はステッピングモータでスロットル弁を駆動できる
ようにもしている。また、アクセルペダルで開度調節す
る主スロットル弁の他に、ステッピングモータで開度調
節されるサブスロットル弁を備えるエンジンもある。

尚、スロットル弁の開度をステッピングモータで制御す
る技術に関連するものとして、例えば特開昭６１−１２
９４３２号がある。

［発明が解決しようとするｉ題］ ステッピングモータを使用する場合、その応答性と共に
、該モータの駆動部が複雑になるという問題がある。従
って、厳しい環境下で用いる車両の制御システムの一部
としてステッピングモータを搭載するのは、−殻内に不
利になる場合が多い。

そこで、ステッピングモータに代えてＤＣモータを使用
してスロットル弁を駆動する方法が考えられるが、ＤＣ
モータを使用して正確にスロットル弁開度を制御するに
は、スロットル弁開度つまりスロットル弁位置を正確に
検出するスロットル弁位置センサが必要になる。しかし
、厳しい環境のもとでスロットル弁位置の微小開度を正
確に検出できるスロットル弁位置センサは高価であり、
また信頼性にも欠けるという問題がある。

本発明の第１の目的は、スロットル弁位置センサを用い
ることなくＤＣモータを使用してスロットル弁の開度を
調節することができるスロットル弁位置制御装置を提供
することにある。

本発明の第２の目的は、このスロットル弁位置制御装置
を備えるスリップ制御装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 上記第１の目的は、他の制御のため、例えばエンジンに
供給する燃料Ｍ制御のために検出した吸入空気量検出値
を用い、この吸入空気量が目標空気量となるように、ス
ロットル弁をｌＩｕ、　１ｌｉｌＪするアクチュエータ
をフィードバック制御することで、達成される。吸入空
気量の代わりに吸気管内圧力を使用することでも、上記
目的を達成することができる。

上記第２の目的は、上記スロットル弁位置制御装置を搭
載し、駆動輪と被駆動輪との回転数差が所定数以上にな
ったとき、上記目標空気量あるいは目標圧力値を下げる
ことで、達成される。

［作用コ スロットル弁位置（開度）を精度良く制御する目的は、
吸入空気量を精度良く制御するためである。そこで本発
明のスロットル弁位置制御装置では、吸入空気量が目標
空気量となるようにスロットル弁のアクチュエータをフ
ィードバック制御する。従って、スロットル弁位置セン
サが不要となり、アクチュエータとしてＤＣモータが使
用可能となる。

まだ、本発明のスリップ制御装置では、スリップが生じ
たときに吸入空気量を減少させるので、駆動輪に伝達さ
れるトルクが減少し、駆動輪と被駆動輪の回転数差が減
少する。

［実施信コ 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明の一実施例に係るスロットル弁位置制
御装置を具備するスリップ制御装置を搭載した後輪駆動
車両の制御システム構成図である。

この車両に搭載されたエンジン１の動力は、トランスミ
ッション２及びプロペラシャフト３を介して後輪４，５
に伝達され、この後−４，５の回転により車両は進行し
、路面との摩擦力により前輪６，７が駆動輪４，５に従
動して回転する。各車輪４，５，６．７の車軸には夫々
回転数センサ８、９．１０．１１が取り付けられている
。エンジン１の吸気９１２には、アクセルペダル（図示
せず）の踏み込み量に連動してその開度が調節されるメ
インスロットル弁１３と、ＤＣモータ等のアクチュエー
タ１４でその開度が調節されるサブスロットル弁１５と
、吸入空気量を検出するエアフローセンサ１６とが設け
られている。

更に、第１図に示す車両には、エンジンコントロールユ
ニット２０の他に、スロットルコントロールユニツ１−
２１と、スリップコントロールユニット２２が設けられ
ている。

エンジンコントロールユニット２０は、吸入空気量検出
値、アクセルペダル踏み込み址、エンジン冷却水温度、
排気ガス中の酸素濃度、バッテリ電圧値等のエンジン運
転状態パラメータにより、最適な空燃比となるように、
あるいは良好な加速性能を得るように燃料噴射量や点火
時期等を演算し、エンジン１の制御を行う。

スロットルコントロールユニット２１は、詳細は後述す
る様に、吸入空気量が目標空気量となるようにアクチュ
エータ１４を制御する。また、スリップコントロールユ
ニット２２は、低ミュー路等で駆動輪４，５の空転を回
転数センサ８〜１１の検出信号により検出したとき、こ
れも後述する様に、駆動輪４，５の過度の空転を抑制す
るように動作する。

第２図は、吸気管部の詳細構成図である。第１図で示し
た様に、吸気管１２の上流側から、エアフローセンサ１
６．サブスロットル弁１５．メインスロットル弁１３の
順に配設されている。メインスロットル弁１３は、図示
しないアクセルペダルの踏み込み動作により、その開度
が、図示しないワイヤリンケージを介して調節される。

サブスロットル弁１５の回転軸１５ａにはギヤ１５ｂが
取り付けられ、アクチュエータ１４の回転ｌ１ｉｌｌｌ
　１４　ａに取り付けられたギヤ１４ｂがこのギヤ１５
ｂに噛合している。そして、スロットルコントロールユ
ニット２１の制御によりアクチュエータ１４の回転軸１
４ａが所要量回転すると、サブスロットル弁１５の回転
軸１５ａがそれに応じて回動し、サブスロットル弁１５
の開度が調節される。

吸気管１２のメイン、サブスロットル弁１３．１５が配
設された個所を通過する空気の量は、エンジン回転数に
も依存するが、メイン、サブスロットル弁１３．１５の
開度の小さい方に依存する。従って、運転者のアクセル
ペダルの踏み込み派が大きくてメインスロットル弁１３
の開度が大きい（開いている）場合には、サブスロット
ル弁１５の開度を小さく　（閉じる）することで、エン
ジンの燃焼室に流入する空気量を抑制することができる
。

また、通常の走行状態では、車１１１が空転することは
ないので、運転者のアクセル操作に連動するメインスロ
ットル弁１３シか必要ない。そこで、サブスロットル弁
１５を全開状態にしておき、他に影響を与えないように
しておく。

次に、駆動輪の空転（スリップ）を抑制する制御と、ス
ロットル弁位置制御について説明する。

第１図に例示する車両は後槽駆動方式であり、面幅６，
７が被駆動輪となっている。従って、制動時以外の状態
では、前輪６，７はスリップしにくい状態となっており
、車両の速度は、前Ｉｔ！　６　。

７の回転数で求まる速度の平均と考えゝて良い。またこ
のときは、駆動輪である後１１１！４．５は動力を良好
に路面に伝達している。

第３図は、スリップ率Ｓ　（＝　（ｔｌＡＩ！！Ｊ輸回
転数−被駆動輪回転数）／被駆動輪回転数）と、摩擦係
数μ及び横抗力係数λとの関係を示したグラフである。

このグラフによれば、駆ＩＡ＠がスリップしてスリップ
率Ｓが大きな値をとると、摩擦係数μが減少するばかり
でなく、横抗力係数λが急減してしまう。つまり、スリ
ップすると、コーナリングフォースが急減し、車体が不
安定な挙動を示すことになり、安全性の面で問題となる
。そこで、駆動輪がスリップした場合には、駆動輪の回
転数を減少させ、摩擦係数μと横抗力係数λの両方が適
当な値をとるスリップ率Ｓ＝０．２付近に制御する。こ
の制御を行うのがスリップコントロールユニット２２で
あり、吸入空気量が目標空気量になるようにサブスロッ
トル弁１５の開度を調節しているスロットルコントロー
ルユニット２１に指令信号を送り、スリップ率が所定値
以上になったときそのスリップ率に応じて目標空気量を
低めに設定することで、吸入空気量を減少させて駆動輪
のトルクを減少させ、駆動輪の回転数を下げる。尚、本
実施例の場合、前述した様に、この制御を行う前のスロ
ットルコントロールユニット２１は作動しておらず、サ
ブスロットル弁１５は全開状態となっている。

次に、スリップを抑制する制御方法について説明する。

スリップが生じ駆動輪と被駆動輪との間に回転数差が生
じたことをスリップコントロールユニット２２が各回転
数センサ８〜１１からの検出信号で知り、その回転数差
が所定数以上になったとき、スリップコントロールユニ
ット２２は回転数差対応に予め設定しである目標空気量
をテーブルを検索して求め、この目標空気量をスロット
ルコントロールユニット２１に送る。尚、目標空気量は
１回転数差だけではなく、駆動輪、被駆動輪の回転数の
変化度合いにも依存するようにテーブルに設定しておい
てもよい。回転数差の代わりにスリップ率を求め、この
スリップ率が所定値以上になったとき目標空気量をスリ
ップ率対応に設定しであるテーブルを検索して求めても
よい。更に、目標空気量をテーブル検索値とするのでは
なく、回転数差やスリップ率等の関数値として所定の演
算式に従って求めてもよいことはいうまでもない。

スリップコントロールユニット２２がら指令信号として
目標空気量が設定されたスロットルコントロールユニッ
ト２１では、第４図に示す様に、目標空気量とエアフロ
ーセンサ１６が検出した実際の吸入空気量との偏差量を
求め、この偏差量を比例ゲイン、微分ゲインにて増幅、
積算し、アクチュエータ１４の駆動量、アクチュエータ
１４としてＤＣモータを使用した場合はモータ電流値を
決定する。

そして、スロットルコントロールユニット２１はこの電
流をＤＣモータ１４に供給し、ＤＣモータ１４はサブス
ロットル弁１５を閉じる方向に動かす。これにより、メ
インスロットル弁１３よりサブスロットル弁１５のがが
作用し、エンジン系の吸入空気量が変化する９そして、
変化後の吸入空気量がエアフローセンサ１６で検出され
、この実際の吸入空気量検出値を目標空気量と比較し両
者を一致させるためにフィードバックする。しかし、こ
のとき、エアフローセンサ１６の検出遅れが存在するた
め、実際の吸入空気量検出値をそのままフィードバック
すると、制御系が発振してしまう虞がある。そこで、本
実施例では、エアフローセンサ１６の検出遅れを１次進
み要素で補償した後、目標空気量との偏差をとっている
。

このようにして、吸入空気量を減少させて駆動輪のトル
クを減少させ、スリップ率が増加して車体の安定性が増
した後は、徐々に、メインスロットル弁１３による吸入
空気量の制御に移行する。

第５図は、スロットルコントロールユニット２１の一例
を示す回路図である。本実施例では、１チツプマイクロ
コンピユータ３０を使用し、ＤＣモータ１４を４つのＦ
　Ｅ　Ｔ４１〜４４でＰＷＭ制御するものである。１チ
ツプマイクロコンピユータ３０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、Ｒ
ＡＭ、レジスタ、Ａ／Ｄコンバータ、入出力ボート、タ
イマ、ＰＷＭ制御部等を備え、スリップコントロールユ
ニット 標空気量指令値と、エアフローセンサ１６が検出した実
際の吸入空気量検出値とを取り込む。そして、ＣＰＵは
ＤＣモータ１４に流す電流値を決定し、その電流値に応
じたデユーティ比でＦ　Ｅ　Ｔ４１またはＦ　Ｅ　Ｔ４
２をオン・オフし、ＤＣモータ１４に電流を流す。ＤＣ
モータ１４を作動させてサブスロットル弁１５を開弁方
向に回動させる場合には、ＦＥＴ４４をオン状態、ＦＥ
Ｔ４２，４３をオフ状態とし、ｃｐＵが決定したデユー
ティ比のパルス信号でＦＥＴ４１をオン・オフする。こ
れにより、バッテリからＦ　Ｅ　Ｔ４１→ＤＣモータ１
４→ＦＥＴ４４とチョッピング電流が流れる。サブスロ
ットル弁１５を閉弁方向に回動さヒる場合には、Ｆ　Ｅ
　Ｔ４３をオン状態、ＦＥＴ４１，４４をオフ状態とし
、ＣＰＵが決定したデユーティ比のパルス信号でＦ　Ｅ
　Ｔ４２をオン・オフする。これにより、バッテリから
ＦＥＴ４２→ＤＣモータ１４→ＦＥＴ４３とチョッピン
グ電流が流れる。

尚、デユーティ比を変える場合には、レジスタに設定す
る値を変えることで行う。また、４５．４６は、Ｆ　Ｅ
　Ｔ４１〜４４のドライバ用トランジスタである。

スロットルコントロールユニット２１のうち、半導体で
構成できるマイクロコンピュータ３０とＦＥＴ４１〜４
４とトランジスタ４５．４６その他を１チツプ化するこ
とで、該ユニット２１の小型軽量化及び回路の信頼性向
上を図ることができる。

以上速入た実施例によれば、既存のエアフローセンサを
使用してサブスロットル弁の動きを制御できるので、構
成部品点数が少なくて済み、安価なスロッ１−ル弁制御
システムを組むことが可能となる。また、スロットル弁
位置センサが不要なため、スロットル弁位置センサを使
用する場合に比べて該センサの故障重分だけ制御システ
ムの信頼性が向上する。

尚、上述した実施側では、実際の吸入空気量が目標空気
量になるようにフィードバック制御したが、実際の吸気
管内圧力が目標圧力となるように制御しても、また、実
際の吸気管内の負圧が目標の負圧になるように制御して
もよいことはいうまでもない。また、回転数センサ８〜
１１を使用してスリップの有無を検出する代わりに、絶
対車速センサを設けてスリップの有無を検出することも
可能である。更に、サブスロットル弁１５を廃止し。

アクセルペダルに連動するメインスロットル弁１３にス
ロットル弁位置制御装置を取り付け、上述したサブスロ
ットル弁の開度調節を行うようにすることもできる。ま
た、後輪駆動の車両を例に説明したが、前、Ｉ＊　ＩＷ
動でも同様であり、更に２輪車。

３１１Ｑ　、！Ｉ＋にも適用できること勿論である。

［発明の効果コ 本発明によれば、スロットル弁位置センサが不要となり
、その分のコストの低減と信頼性の向上を図ることが可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る制御システムを搭載し
た車両の制御システム構成図、第２図は第１図の要部拡
大構成図、第３図は摩擦係数μ。 横抗力係数λとスリップ率Ｓとの関係を示すグラフ、第
４図は第１図に示すスロットルコントロールユニットの
制御動作説明図、第５図は第１図に示すスロットルコン
トロールユニットの一例の回路構成図である。 １・・エンジン、４，５・・・駆ｖＪ輪、６，７・・・
被駆動輪、８〜１１・・・回転数センサ、１２・・・吸
気管、１３メインスロツ１〜ル弁、１４・アクチュエー
タ、１５・・サブスロットル弁、１６・・・エアフロー
センサ、２０・・・エンジンコン１−ロールユニット、
２１・・スロットルコン１−ロールユニット、２２・・
・スリップコントロールユニット。 代理人　弁理士　　秋　本　正　実 第 図 第 図 第 図 督 ）♂ り１

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、エンジンの吸気管に設けたスロットル弁の開度を調
   節するアクチュエータと、前記吸気管に設けた空気量セ
   ンサと、該空気量センサの吸入空気量検出値を目標空気
   量にフィードバック制御する制御信号を生成し該制御信
   号で前記アクチュエータを駆動する制御手段とを備えて
   成ることを特徴とするスロットル弁装置制御装置。 ２、請求項１において、エンジンの吸気管にはアクセル
   ペダルの踏み込み量に応じてその開度が変化する主スロ
   ットル弁の他に、前記アクチュエータでその開度が調節
   されるサブスロットル弁を備えることを特徴とするスロ
   ットル弁装置制御装置。 ３、請求項１または請求項２において、空気量センサの
   代わりに吸気管内圧力を検出する圧力センサを備え、制
   御手段は検出圧力を目標圧力にフィードバック制御する
   ことを特徴とするスロットル弁装置制御装置。 ４、請求項１乃至請求項３のいずれかにおいて、フィー
   ドバック制御時にセンサの検出遅れを一次進み要素で補
   償する手段を備えることを特徴とするスロットル弁装置
   制御装置。 ５、エンジンにより駆動される駆動輪と、路面との摩擦
   力で回転する被駆動輪とを備える車両に搭載され、前記
   駆動輪と前記被駆動輪との回転数差が所定値以上になっ
   たとき前記エンジンに吸入される空気量を減少させるス
   リップ制御装置において、請求項１乃至請求項４のいず
   れかに記載のスロットル弁位置制御装置を備え、吸入空
   気量を減少させるとき目標空気量あるいは目標圧力値を
   低く設定してアクチュエータをフィードバック制御する
   ことを特徴とするスリップ制御装置。 ６、請求項５において、目標空気量あるいは目標圧力値
   は、駆動輪と被駆動輪の回転数差あるいは回転数変化度
   合いのいずれか一方または両方に応じて予めテーブルに
   設定してあり、制御時に該テーブルを検索して目標空気
   量あるいは目標圧力値を求めることを特徴とするスリッ
   プ制御装置。 ７、請求項５または請求項６において、駆動輪と被駆動
   輪の回転数差が所定値以上になり吸入空気量を減少させ
   たとき、その後ゆるやかにアクセルペダルの踏み込み量
   により決定される空気量に近付けるように制御する手段
   を備えることを特徴とするスリップ制御装置。 ８、請求項５乃至請求項７のいずれかにおいて、駆動部
   と被駆動輪の回転数差の代わりにスリップ率を使用する
   ことを特徴とするスリップ制御装置。