JPH0324575B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 この発明は、自動車など、エンジンを備えた走
行車両のスロツトルバルブを開閉制御するスロツ
トルバルブ制御装置に関するもので、特に、加速
時にアクセル・ペダルが急速に踏込まれてもエン
ジン回転数の円滑な上昇を可能にして車両走行を
安定化することを図つたものである。

〔従来技術〕

従来のスロツトルバルブ制御装置としては、例
えば第１図に示すようなものがある。この従来例
はメカニカルリンケージ機構によるもので、運転
者がアクセル・ペダル１１を踏込むことにより踏
込み量がペダルアーム１２及びトーシヨンシヤフ
ト１３を介して図示されていないスロツトルバル
ブに伝達され、踏込み量に応じてスロツトルバル
ブが開閉するものである。１４はアジヤストナツ
トで、アクセル・ペダル自由時にスロツトルバル
ブがアイドル位置になるように調整するためのも
の、また１５はストツパボルトでトーシヨンシヤ
フト１３を一杯に押し込んだとき、スロツトルバ
ルブが全開になるように調整するためのものであ
る。

またスロツトルバルブ制御装置の従来例とし
て、アクセル・ペダルの踏込み量をポテンシヨメ
ータ式可変抵抗器等を用いて電圧信号として検出
し、検出した電圧値に対応してサーボ装置等によ
りスロツトルバルブを開閉する構成のものもある
（特開昭50−43626号公報）。

しかしながら、このような従来のスロツトルバ
ルブ制御装置にあつては、アクセル・ペダルの踏
込み量のみに対応させてスロツトルバルブを開閉
させる構成であり、踏込み量の変化速度やスロツ
トルバルブの開閉速度を考慮していない構成とな
つていたため、かりにスロツトルバルブのある開
度状態からフルスロツトル状態にしたとしても、
エンジンの特性上からエンジン回転数の上昇は追
従することができず、失火の原因となりアフタフ
アイヤを起こすことにもつながり、また、ノツキ
ングをおこす原因にもなるという問題点があつ
た。

〔発明の目的〕

この発明は、このような従来の問題点に着目し
てなされたもので、アクセル・ペダルの踏込み量
が急速に増大した場合にもエンジン回転数の円滑
な上昇を可能とするようなスロツトルバルブの開
閉制御とすることにより上記問題点を解決するこ
とを目的とするものである。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、上記目的を達成するために、
アクセル・ペダル踏込み量を検出するセンサと、
この検出された踏込み量信号とエンジン回転数信
号とギヤポジシヨン信号とを少なくとも入力に受
け上記踏込み量に応じたスロツトルバルブの目標
開度及びその運転状態で許容される開度変化率の
上限値を決める目標値演算回路と、スロツトルバ
ルブの実際の開度を検出するセンサと、検出され
たスロツトルバルブ開度と前記踏込み量信号と前
記目標開度信号及び許容変化率上限値とを入力に
取込んで踏込み量変化率を演算し演算結果の踏込
み量変化率が前記許容変化率上限値を越えない範
囲を開度変化速度でスロツトルバルブの開度をそ
の目標開度に一致させる制御信号をスロツトルア
クチユエータに出力する駆動制御信号演算回路と
を備えた構成とするにある。

〔発明の実施例〕

以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第２図は、この発明の一実施例を示す構成図で
ある。第２図において、１はアクセル・ペダルで
あり、２はアクセル・ペダル１の踏込み量を検出
するアクセル・ペダルポジシヨンセンサで、例え
ばポテンシヨメータ式の可変抵抗とこれに直流定
電圧＋Ｅを印加する電源とで構成される。３は目
標値演算回路で、アクセル・ペダルポジシヨンセ
ンサ２からのアクセル踏込み量に応じた信号Ｖ
と、さらにエンジン回転数信号Ｎ、車速信号ｖ、
負荷トルク信号Ｑ、ギヤポジシヨン信号Ｇを入力
に取込んで、アクセル踏込み量Ｖが変化した際、
追従可能なスロツトルバルブの開き速度の上限値
とエンジンの目標回転数とスロツトルバルブの目
標開度量とを演算し、それぞれに対応した信号を
出力する。４は駆動制御信号演算回路で、アクセ
ル・ペダルポジシヨンセンサ２からのアクセル踏
込み量信号Ｖと、目標値演算回路３からの上記し
たスロツトルバルブの開き速度上限値と目標開度
量及びエンジンの目標回転数に対応する各信号
と、さらにスロツトルバルブ７の実際の開度量を
検出しているスロツトルバルブポジシヨンセンサ
８からのバルブ開度量検出信号とを入力に取込ん
で、スロツトル駆動回路９に駆動制御信号を出力
する。スロツトル駆動回路９はスロツトルアクチ
ユエータ６に駆動信号を出力する。５はスロツト
ルチヤンバである。

次に作用を説明する。車両運転中に運転者が車
速をv₀からv₁に変化させようとして、第３図に示
すように、時刻t₀におけるアクセル踏込み量V₀
を、時間幅Δtの間にV₀からV₁に変化させたとす
る。この場合のアクセル踏込み量の変化率は
（V₁−V₀）／Δtで表わされる。この運転者の要
求に対し、エンジン回転数Ｎの変化及び車速ｖの
変化が、理想的には第４図の破線で示すように
Δt間にN₀からN₁に、v₀からv₁に変化することが
望ましいが、しかし実際には、エンジンの特性に
より、さらにその時のギヤポジシヨンや負荷トル
クにより、エンジン回転数は第４図実線のよう
に、車速は一点鎖線で示すように、変化して図示
t₁時点になつてN₁，v₁に達する。つまり、アクセ
ル踏込み量の変化の割合に対し、円滑にエンジン
回転数、車速が追従できる変化は、エンジン回転
数、車速、負荷トルク、ギヤポジシヨンにより決
定されてしまう。第５図は、スロツトルバルブ開
度変化率と、各ギヤポジシヨンによるエンジン回
転数上昇追従速度との関係の一例を示している。
この場合、負荷トルクは同一としている。

従来のメカニカルリンク機構による、スロツト
ルバルブ制御では、アクセル踏込み量がそのまま
スロツトルバルブの開き量となり、開き速度も踏
込み速度と同じ速度で変化する制御であつたの
で、前述したアフタフアイヤやノツキング等の現
象が現われ、エンジン動作や車両走行に悪影響が
生じていた。本発明は、これに対処して、第２図
実施例構成に示すようなスロツトルバルブ制御と
することによりエンジン回転数や車速等の円滑な
上昇を得ようとするものである。

第２図の作用について説明する。アクセル・ペ
ダル１が踏込まれると、それに連動してアクセ
ル・ペダルポジシヨンセンサ２はその出力電圧Ｖ
の値が変化する。以下、この電圧信号Ｖで踏込み
量を代表させると、この踏込み量信号Ｖが目標値
演算回路３及び駆動制御信号演算回路４に入力さ
れる。目標値演算回路３では、動作状態にある車
両のエンジン回転数信号Ｎ、車速信号ｖ、負荷ト
ルク信号Ｑ、ギヤポジシヨン信号Ｇをも入力に受
け、エンジン回転数上昇が追従できるスロツトル
バルブ開度変化率の上限値を演算し、演算結果を
駆動制御信号演算回路４に出力し、さらに、アク
セル・ペダルが踏込まれる直前の踏込み量V₀と
踏込まれた後の踏込み量V₁とを読込んで記憶し、
これらの踏込み量とエンジン回転数信号Ｎ、車速
信号ｖ、負荷トルク信号Ｑ、ギヤポジシヨン信号
Ｇとから、エンジンの目標回転数及びスロツトバ
ルブの目標開度を決定し、その結果をも駆動制御
信号演算回路４に出力する。

駆動制御信号演算回路４は、アクセル踏込み量
信号Ｖと、目標値演算回路３からのスロツトルバ
ルブ開度変化率の上限値とエンジン目標回転数と
スロツトルバルブの目標開度と、さらにスロツト
ルバルブポジシヨンセンサ８からのスロツトルバ
ルブ開度検出値とを入力に受け、アクセルペダル
が踏込まれたときの踏込み量Ｖの変化率と、目標
値演算回路３からのスロツトバルブ開度変化率上
限値に対応する踏込み量変化率上限値との大小関
係を比較判断する。アクセル・ペダルの踏込み量
Ｖの変化率は、例えば演算増幅器の帰還回路にコ
ンデンサを用いた微分回路、あるいは踏込み量信
号Ｖを電圧−周波数変換して得られる周波数の時
間的変化を求める、などにより知ることができ
る。そして、踏込み量変化率が上限値より大きい
場合には、スロツトルバルブ７は、その上限値に
より、目標開度まで開かれる。これは、目標値演
算回路３からの目標開度信号と、スロツトルバル
ブポジシヨンセンサ８からの開度検出信号との偏
差を零にする制御によつて行なわれる。

スロツトル駆動回路９は、駆動制御信号演算回
路４により演算された結果をもとに、スロツトル
アクチユエータ６を駆動してそれに連動したスロ
ツトルバルブ７を開閉する。スロツトル駆動回路
９は、駆動制御信号演算回路４の出力信号の形態
に応じて構成すればよい。例えば出力信号がパル
ス信号の場合は、トランジスタ素子、サイリスタ
素子等の半導体素子を用いればよく、また、半導
体素子とリレーとの組合せでも可能である。さら
に、出力信号がアナログ電圧信号の場合は、電圧
−周波数変換回路を半導体素子の前段に設ける構
成、あるいは演算増幅器を用いた差動増幅器でア
ナログ電圧信号を直接処理する構成などが採用で
きる。スロツトルアクチユエータ６としては、サ
ーボモータまたはリニアモータ等を用いることも
できる。

第２図実施例の演算処理をマイクロコンピユー
タ及びその周辺素子を用いた回路構成により実現
する場合の一実施例と制御流れ図を第６図〜第１
１図により説明する。第６図は実施例のマイクロ
コンピユータ構成回路図であり、演算処理を行な
うCPU１０６と、ギヤポジシヨン信号Ｇを取込
んでこれをCPU１０６に出力するＩ／OLSI(1)１
０１と、エンジン回転数信号Ｎ、車速信号ｖ、負
荷トルク信号Ｑを入力に取込んで各信号をそれぞ
れ８ビツトあるいは16ビツトのデイジタル信号に
変換してCPU１０６に出力するＩ／OLSI(2)１０
２と、アクセル踏込み量信号Ｖをデイジタル信号
に変換してCPU１０６に出力するＡ／Ｄ変換器
１０３と、同様にスロツトル開度信号θをＡ／Ｄ
変換してCPU１０６に出力するＡ／Ｄ変換器１
０４と、CPU１０６により演算処理された結果
をスロツトル制御信号としてスロツトルアクチユ
エータ側に送出する駆動回路１０５と、本制御回
路を動作させるためのプログラムが記憶されてい
るROM(1)１０７と、制御に必要な各種データを
記憶しデータテーブルとして使用されるROM(2)
１０８と、演算処理に必要なデータを一時的に格
納するためのRAM１０９とより構成されてい
る。

次に第１１図の演算処理流れ図について説明す
るが、まず、各信号間の相互関係を第７図、第８
図により述べる。第７図はギヤポジシヨンをパラ
メータにしたスロツトル開度θとエンジン回転数
Ｎとの関係曲線であり、以下の説明ではギヤポジ
シヨンが４速であるとして説明するので、上記関
係曲線をギヤ４速として改めて示したのが第８図
ａである。第８図ｂは同じくギヤポジシヨン４速
での、スロツトル開度θとアクセル踏込み量Ｖと
の関係曲線を示し、第８図ｃはエンジン回転数Ｎ
の時間的変化曲線を示す。

いま、第８図ｃの時刻t₀においてアクセルが踏
込まれてアクセルポジシヨンの変化が起きたとす
る。この変化は第１１図ａの処理ブロツク２０１
〜２０３においてその変化量が演算される。これ
は、第１０図に示すように、一定の時間間隔t_Rご
とに発生するアクセル踏込み量読込み信号(1)を用
い、この読込み信号(1)の発生ごとにアクセル踏込
み量データ(2)をCPU１０６に取込むことにより
行なわれる。そして前回に読込まれたデータV_A0
と新しく読込まれたV_A1（これらのV_A0，V_A1はア
クセルポジシヨン信号をＡ／Ｄ変換したデータ値
を示す）との差V_A1−V_A0をV_ASとして求め、この
V_ASが正が否かを２０３で判断する。V_ASが零ま
たは負ならば処理ルーチンは判断回路２０８に進
み、ここで零か負かの判断が行なわれ、V_AS＝０
ならば、アクセル踏込み量に変化が無いことにな
り、処理過程は２０９に進み現状のスロツトルバ
ルブ開度を保持するように、駆動回路１０５に指
令信号を送る。２０８においてV_AS＜０と判断さ
れた場合は、減速モードであると判断できること
により、減速ルーチンの処理過程２１０に進み、
アクセルの戻し量に応じたスロツトルバルブの制
御を行なう。

２０３においてV_AS＞０と判断された場合は処
理過程は２０４に進み、ここで前記の時間間隔t_R
を用いて変化率V_AS／t_Rが演算される。この変化
率V_AS／t_Rがエンジンが追従可能な上限値より大
きいか、あるいは上限値内であるかの判断が２０
５において行なわれ、上限値内の場合はスロツト
ルバルブ制御２の処理ルーチン２０６に進み、ア
クセルポジシヨンに対応したスロツトル開度制御
を行なう。判断回路２０５においてV_AS／t_Rが上
限値より大きいと判断された場合はスロツトルバ
ルブ制御１の処理ルーチン２０７に進み、さらに
第１１図ｂに示す処理が行なわれる。

第１１図ｂにおいて、まず２１１でギヤポジシ
ヨン（例えば１速〜４速）の判断を行ない、ここ
では４速と判断されたものとする。そして、ギヤ
ポジシヨンが４速であることと、アクセル踏込み
量V_A1と、これに対応するエンジン回転数N₁とか
ら目標のスロツトル開度θ₁を設定する。この設定
方法については後述する。ここで目標スロツトル
開度θ₁が設定されれば処理過程２１３に進み、第
８図ｃ、ａに示した関係図よりΔtごとに変化す
るであろうΔθ（Δθはエンジンの目標回転数N₁に
達する時点をt_oとしてt_o−t₀をｎ等分したΔtごと
にΔN変化するエンジン回転数に対し、変化させ
るべきスロツトル開度を第５図の関係曲線より求
めたもの）値を予めシユミレーシヨン等により求
めて記憶させてあるメモリ１０７より逐次取出し
て用い、スロツトル開度がΔθだけ大きくなるよ
うに駆動回路１０５を介して制御し、これを続け
ることにより時刻t_oにおいて目標のスロツトル開
度θ₁になり、要求されたエンジン回転数N₁とな
る。第８図ｃに示した一点鎖線の曲線は、エンジ
ン冷却水温等の環境条件を考慮した場合のエンジ
ン回転数の変化を示すものである。このように冷
却水温等の条件をも加えたデータをメモリに記憶
させておけば、環境状態に一層適合した制御とす
ることができる。

次に、前述した目標スロツトル開度θ₁の設定方
法について述べる。第８図ａはスロツトル開度θ
とエンジン回転数Ｎとの関係曲線を、第８図ｂは
スロツトル開度θとアクセル踏込み量Ｖとの関係
曲線を示している。第８図ａ，ｂはいずれもギヤ
ポジシヨンが４速の場合であり、ギヤポジシヨン
が異なればこれらの関係曲線も当然、別の曲線と
なる。第９図はスロツトル開度θと電圧値との関
係を示し、これはスロツトル開度θを例えば第２
のポテンシヨメータ式のバルブポジシヨンセンサ
８を用いて電圧値で検出し、Ａ／Ｄ変換して得ら
れるデイジタルデータの電圧値で、この第９図の
関係曲線はギヤポジシヨンやアクセル踏込み量と
は無関係である。そこで、ギヤポジシヨンが例え
ば４速の場合ならば、第９図のスロツトル開度θ
に対するデイジタル電圧値Ｖをメモリアドレス
400〜4FFに設定し、第８図ｂのギヤポジシヨン
４速でのアクセル踏込み量V_Aに対するスロツト
ル開度θのデータを前記アドレスに記憶させてお
けば、そのアドレス領域内から取出されるデータ
は、ギヤポジシヨン４速でのアクセル踏込み量と
スロツトル開度との関係データとなる。ギヤポジ
シヨンが１速〜３速の場合も同様の設定方法で対
処できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、この発明によれば、アク
セルペダルの踏込み量を順次検出して踏込み量の
時間的変化速度である変化率を演算しこの変化率
がエンジン回転数等を考慮して予め演算して決め
られた変化率上限値を越えないように、即ちエン
ジン回転数等の変化が追従可能な範囲内でスロツ
トルバルブの最大限の開度制御を行なう構成とし
たため、加速時にアクセルペダルが急速に踏込ま
れても、エンジン回転の円滑な上昇がその最大限
で行なわれることになり、従来のメカニカルリン
ク機構採用時に問題となつた失火や失火によるア
フタフアイヤさらにはノツキングの防止等が可能
となり、車両走行の安定性が確保できるという効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示す斜視図、第２図は本発明
の一実施例構成図、第３図はアクセル踏込み量と
時間との関係図、第４図はエンジン回転数上昇及
び車速上昇の応答特性図、第５図はエンジン回転
数上昇追従速度の特性を示す図、第６図は本発明
における演算処理をマイクロコンピユータで実施
する場合の回路構成図、第７図はエンジン回転数
とスロツトル開度との関係図、第８図はエンジン
回転数、スロツトル開度、アクセル踏込み量の相
互関係図、第９図はスロツトル開度とその検出電
圧信号との関係図、第１０図はアクセル踏込み量
データの取込み説明図、第１１図は本発明実施例
における演算処理の流れ図である。 符号の説明、１……アクセル・ペダル、２……
アクセルポジシヨンセンサ、３……目標値演算回
路、４……駆動制御信号演算回路、５……スロツ
トルチヤンバ、６……スロツトルアクチユエー
タ、７……スロツトルバルブ、８……スロツトル
バルブポジシヨンセンサ、９……スロツトル駆動
回路、１０１，１０２……Ｉ／OLSI、１０３，
１０４……Ａ／Ｄ変換器、１０５……駆動回路、
１０６……CPU、１０７，１０８……ROM、１
０９……RAM。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンを備えた走行車両のスロツトルバル
   ブを開閉制御する装置において、アクセル・ペダ
   ル踏込み量を検出するセンサと、この踏込み量信
   号とエンジン回転数信号、ギヤポジシヨン信号と
   を少なくとも入力に受け上記踏込み量に応じたス
   ロツトルバルブの目標開度及びその運転状態で許
   される開度変化率の上限値を決める目標値演算回
   路と、スロツトルバルブの実際の開度を検出する
   センサと、検出されたスロツトルバルブ開度と前
   記踏込み量信号と前記目標開度信号及び変化率上
   限値とを入力に受けて踏込み量変化率を演算し演
   算結果の踏込み量変化率が前記変化率上限値を越
   えない範囲の開度変化速度でスロツトルバルブの
   開度をその目標開度に一致させる制御信号をスロ
   ツトルアクチユエータに出力する駆動制御信号演
   算回路とを備えたことを特徴とするスロツトルバ
   ルブ制御装置。 ２ 前記駆動制御信号演算回路は、アクセル踏込
   み量信号を周波数信号に変換しこの周波数の変化
   から踏込み量変化率を検知する回路を内含する駆
   動制御信号演算回路であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載のスロツトルバルブ制御装
   置。