JPH03249338A - 内燃機関の出力制御装置 - 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、一対の電磁弁を介して作動するアクチュエー
タにより、アクセルペダルの操作とは関係無く吸気通路
を絞って機関の出力を制限し得る内燃機関の出力制御装
置に関し、特に車両のスリップ割目に応用して好適なも
のである。

〈従来の技術〉 一般に、車両の走行中に路面の状況が急激に変化したり
、雪路や凍結路等の滑りやすい路面を車両が走行する場
合、駆動輪が空転しないように運転者がアクセルペダル
の踏み込み量を調整し、機関の出力を微妙に制御するこ
とは、熟練者であっても非常に難しいものである。同様
に、旋回路に対する車両の走行速度が高すぎる場合、車
輪が横滑りを起こして危険な状態となるが、このような
場合に機関の出力を適正に下げて旋回路に対応した旋回
半径で車両を安全に走行させるためには、特に旋回路の
出口が確認できないような場合或いは旋回路の曲率半径
が次第に小さくなっているような場合、高度な運転技術
が要求される。

このようなことから、運転者によるアクセルペダルの踏
み込み量とは関係無く、車輪の空転状態を検出して強制
的に機関の出力を低下させる出力制御装置が考えられ、
運転者が必要に応じてこの出力制御装置を利用した走行
と、アクセルペダルの踏み込み量に対応して機関の出力
を制御する通常の走行とを選択できるようにしたものが
発表されている。

ｍ関の出力を低下させる手段としては、点火時期を遅ら
せたり吸入空気量や燃料供給量を少なくしたり、或いは
燃料供給を中止したすすることが一般的であるが、特殊
なものとしては機関の圧縮比を下げろようにしたものも
知られている。

ところで、本発明者らは一対の電磁弁を用いて作動する
アクチュエータにより、機関に対する吸入空気量を制御
する内燃機関の出力＊Ｊ１１装置を既に提案している。

この出力制御装置は、圧力流体供給用の電磁弁の開度と
圧力流体排出用の電磁弁の開度とを調整することにより
、アクチュエータに対する圧力流体の供給量を変化させ
、これによって、吸気管の吸気通路内を流れる空気の量
を運転者によるアクセルペダルの踏み込み量とは関係無
く＃Ｊｌｌ、車輪に滑りが発生しないように機関の出力
を低減させているう 〈発明が解決しようとする課題〉 ところで、従来の出力制御装置にあっては、スロットル
弁をアクセルペダルの操作とは別に開閉駆動するアクチ
ュエータのスロットル閉側駆動力源として機関において
発生する吸気負圧を利用するのがコスト等の面から一般
的であった。

そのため、当該装置は機関において吸気負圧を一度発生
しないと、例え運転者が出力制御装置を利用した走行を
希望していても、機能せず、従ってこのような状態を運
転者等に予め知らせることが安全性の面から必要である
。

〈課題を解決するための手段〉 前記課題を解決するための本発明の構成は、運転者の操
作による機関の吸入空気量の調整とは独立に吸入空気量
を低減させ得るアクチュエータと、該アクチ一エータに
連通して吸気負圧を貯えろバキュームタンクと、該バキ
ュームタンクと前記アクチュエータとの連通路に介装さ
れ前記アクチュエータに吸気負圧を供給して前記機関の
吸入空気量を強制的に低減させるための第一の電磁弁と
、前記アクチュエータを大気開放して前記機関の吸入空
気量を前記運転者の操作に対応させるための第二の電磁
弁とを具えた内燃機関の出力制御装置において、前記バ
キュームタンクの負圧状態を検出する負圧検知手段と、
該負圧検知手段より前記負圧状態が出力制御を行い得る
状態でない乙とを検知した場合に強制的に出力制御を行
わないように前記電磁弁を作動させる電子制御ユニット
と、前記負圧検知手段より前記負圧状態が出力制御を行
い得る状態でないことを検知した場合に当該状態を前記
運転者に知らせる警告手段とを具えたことを特徴とする
。

く作　　　用〉 前記構成によれば、バキュームタンク内にアクチュエー
タを作動させるのに十分な吸気負圧が貯えられている場
合は、運転者の選択により、出力制御を利用した走行が
行われる。

逆に、貯えが十分でない場合は、電子制御ユニットがこ
れを負圧検知手段からの信号により検知し、前記出力制
御走行が選択されていても強制的に出力制御を行わない
ように電磁弁を作動させろ。同時に、当該状態；よ警告
手段により運転者に知らされる。

く実　施　例〉 本発明による内燃機関の出力制御装置を前輪駆動形式の
車両のスリップ胴細に応用した一実施例の概略構造を表
す第１図に示すように、機関１１の燃焼室１２には吸気
弁１３を介して吸気Ｉｒ！！：１４の基端部が連結され
、同様に、排気弁１５を介して排気管１６の先端部がこ
の燃焼室１２に連結されている。前記吸気管１４の先端
部には、エアクリーナエレメント１７を収納したエアク
リーナ１８が取り付けられている。

前記吸気管１４の途中には、この吸気管１４によって形
成される吸気通路１９の開度を変化させ、燃焼室１２内
に供給される吸入空気量を調整するスロットル弁２０を
組み込んだスロットルボディ２１が介装されている。第
１図及び筒状をなすこのスロットルボディ２１の部分の
拡大断面構造を表す第２図に示すように、スロットルボ
ディ２１に（：スロットル弁２０を一体に固定したスロ
ットル軸２２の両端部が回動自在に支持されている。吸
気通路１９外に突出するこのスロットル軸２２の一端部
には、アクセルレバ−２３とスロットルレバー２４とが
同軸状をなして嵌合されている。

前記スロットル軸２２とアクセルレバ−２３の筒部２５
との間には、ブシュ２６及びスペーサ２７が介装され、
これによってアクセルレバ−２３はスロットル軸２２に
対して回転自在となっている。更に、スロットル軸２２
の一端側に取り付けた座金２８及びナツト２９により、
スロットル軸２２からアクセルレバ−２３が抜は外れる
のを未然に防止している。

又、このアクセルレバ−２３には運転者によって操作さ
れるアクセルペダル３０がケーブル３１を介して接続し
ており、アクセルペダル３０の踏み込み量に応じてアク
セルレバ−２３がスロットル軸２２に対して回動するよ
うになっている。

一方、前記スロットルレバー２４はスロットル軸２２と
一体に固定されており、従ってこのスロットルレバー２
４を操作することにより、スロットル弁２０がスロット
ル軸２２と共に回動する。又、このスロットルレバー２
４の一部には、アクセルレバ−２３の一部に形成した爪
部３２に係止し得るストッパ３３が形成されており、こ
れら爪部３２とストッパ３３とは、スロットル弁２０が
開（方向にスロットルレバー２３を回動させろか、或い
はスロットル弁２０が閉まる方向にアクセルレバ−２３
を回動させた場合に相互に係止するような位置関係に設
定されている。

前記スロットルボディ２１とスロットルレバー２４との
間には、スロットルレバー２４のストッパ３３をアクセ
ルレバ−２３の爪部３２に押し付けてスロットル弁２０
を開く方向に付勢するねじりコイルばね３４が、スロッ
トル軸２２に嵌合された筒状をなす一対のばね受け３５
．３６を介し、このスロットル軸２２と同軸状をなして
装着されている。又、スロットルボディ２１がら突出す
るストッパビン３７とアクセルレバ−２３との間にも、
アクセルレバ−２３の爪ｍ３２をスロットルレバー２４
のストッパ３３に押し付けてスロットル弁２０を閉じる
方向に付勢し、アクセルペダル３０に対してデイテント
感を付与するためのねじりコイルばね３８がカラー３９
を介してアクセルレバ−２３の［ｕ　２５　ニスロット
ル軸２２と同軸状をなして装着されている。

前記スロットルレバー２４の先端部には、基端をアクチ
ュエータ４０のダイヤフラム４１に固定した胴細棒４２
の先端部が連結されている。このアクチュエータ４０内
に形成された圧力室４３には、前記ねしりコイルばね３
４と共にスロットルレバー２４のストッパ３３をアクセ
ルレバ−２３の爪部３２に押し付けてスロットル弁２０
を開く方向に付勢する圧縮コイルばね４４が組み込まれ
ている。そして、これら二つのばね３４，４４のばね力
の和よりも、前記ねじりコイルばね３８のばね力のほう
が大きく設定されている。

前記スロットルボディ２１の下流側に連結されて吸気道
′ｇＩ！１９の一部を形成するサージタンク４５には、
接続配管４６を介してバキュームタンク４７が連通して
おり、このバキュームタンク４７と接続配管４６との間
には、バキュームタンク４７からサージタンク４５への
空気の移動のみ許容する逆止め弁４８が介装されている
。これにより、バキュームタンク４７内の圧力はサージ
タンク４５内の最低圧力とほぼ等しい負圧に設定される
。

これらバキュームタンク４７内と前記アクチュエータ４
０の圧力室４３とは、連通路としての配管４９を介して
連通状態となっており、この配管４９の途中には非通電
時閉塞型の電磁弁５０が設けられている。つまり、乙の
電磁弁５０には配管４９を塞ぐようにプランジャ５１を
弁座５２に付勢するばね５３が組み込まれており、本実
施例ではバキュームタンク４７に連通する配管４９の低
圧側を電磁弁５０の弁座５２に接続すると共に高圧側を
アクチュエータ４０の圧力室４３に接続し、ばね５３に
よるばね力に加えて電磁弁５０を境とする配管４９の両
側の圧力差を利用し、プランジャ５１と弁座５２とのシ
ール性を確保している。

又、電磁弁５０とアクチュエータ４０との間の配Ｉｒｉ
！：４９には、スロットル弁２０よりも上流側の吸気通
路１９に連通する配管５４が接続している。そして、こ
の配管５４の途中には非通電時開散型の電磁弁５５が設
けられている。つまり、この電磁弁５５には配管５４を
開放するようにプランジャ５６を付勢するばね５７が組
み込まれており、本実施例ではアクチュエータ４０の圧
力室４３側に連通ずる配管５４の低圧側を電磁弁５５の
弁座５８に接続すると共に高圧側を吸気通路１９側に接
続し、配管５４を塞ぐ際にはこの時の電に力に加えて電
磁弁５５を境とする配管５４の両側の圧力差を利用し、
プランジャ５６と弁座５８とのシール性を確保している
。又、配管５４を吸気通路１９内に連通させ、塵埃を含
む外気に対しエアクリーナニレメン１−１７により遮断
したので、配管５４や電磁弁５５内の目詰まりを起こす
虞がない。

前記二つの電磁弁５０，５５には、機関１１の運転状態
を胴細する電子胴締ユニット５９（息下、これをＥＣＵ
と呼称する）がそれぞれ接続し、このＥＣＵ３９からの
指令に基づいて電磁弁５０，５５に対する通電のオン。

オフがデユーティｉｓ頗されるようになっている。例え
ば、電磁弁５０，５５のデユーティ率が０％の場合、ア
クチュエータ４０の圧力室４３がスロットル弁２０より
も上流側の吸気通路１９内の圧力とほぼ等しい大気圧と
なり、スロットル弁２ｏの開度はアクセルペダル３０の
踏み込み量に一対一で対応する。逆に、電磁弁５０，５
５のデユーティ率が１００％の場合、アクチュエータ４
０の圧力室４３がバキュームタンク４７内の圧力とほぼ
等しい負圧となり、Ｎ郭捧４２が第１図中、左斜め上方
に引き上げられる結果、スロットル弁２０ばアクセルペ
ダル３０の踏み込み量に関係なく閉じられる。

このようにして、電磁弁５０，５５０デユーテイ率を調
整することにより、アクセルペダル３０の踏み込みｌに
関係なくスロットル弁２０の開度を変化させ、機関１１
の出力を調整することができる。

本実施例で１よ、アクチュエータ４０の圧力室４３を負
圧にしてアクセルペダル３ｏの踏み込み量に関係無くス
ロットル弁２０が閉じるようにｉ！Ｉ御する電磁弁５０
を非通電時閉塞型のものにする一方、アクチュエータ４
０の圧力室４３を大気圧にしてアクセルペダル３０の踏
み込み量とスロットル弁２０の開度とが対応するように
ｌｌ１ｌｌＩ＋する電磁弁５５を非通電特開放型のもの
にしたことにより、これら電磁弁５０，５５が断線故障
した場合でも、８力制御を行わない通常の状態で車両を
走行させることができる。

又、本実施例ではスロットル弁２０の開度をアクセルペ
ダル３０と７クチユエータ４０とで同時に制御するよう
にしたが、吸気通路１９内に二つのスロットル弁を直列
に配列シ、一方のスロットル弁をアクセルペダル３０に
のみ接続すると共に他方のスロットル弁をアクチュエー
タ４０にのみ接続し、これら二つのスロットル弁をそれ
ぞれ独立に制御することも可能である。

一方、前記吸気管１４の下流端側には、機関１１の燃焼
室１２内へ図示しない燃料を吹き込む燃料噴射装置の燃
料噴射ノズル６０が設けられ、ＥＣＵ３９によりデユー
ティ制御される電磁弁６１を介して燃料が燃料噴射ノズ
ル６０に供給される。つまり、電磁弁６１の開弁時間を
制御することで、燃焼室１２に対する燃料の供給量が調
整され、所定の空燃比となって燃焼室１２内で点火プラ
グ６２により点火されるようになっている。

前記ＥＣＵ３９には、スロットルボディ２１に取り付け
られてスロットルレバー２４の開度を検出するスロット
ル開度センサ６３が接続し、このスロットル開度センサ
６３からの出力信号が送られてくるようになっている。

又、車両のスリップ状態を検出するトルクコントロール
ユニット　（以下、これをＴＣＬと呼称する）６４に（
よ、前記スロットル開度センサ６３と共にスロットルボ
ディ２１に取り付けられてアクセルレバ−２３の開度を
検出するアクセル開度センサ６５と、図示しない前輪の
回転速度を検出する前輪回転センサ６６と、図示しない
後輪の回転速度を検出する後輪回転センサ６７とが接続
し、これらセンサ６５．６６．６７からの出力信号がそ
れぞれ送られて（るようになっている。

ＥＣＵ３９とＴＣＬ６４とは、通信ケーブル６８を介し
て結ばれており、ＥＣＵ３９からは機関１１の運転状態
や出力胴細に関与する構成部材のフェイル情報の他に、
機関回転数や吸入空気量等の情報がＴＣＬ６４に送られ
る。逆に、Ｔ　ＣＬ　６４からはこのＴ　ＣＬ　６４に
接続する各種センサ６５，６６．６７のフェイル情報が
ＥＣＵ３９に送られる。

又、車両にはスリップ制御を行うが否かを運転者が選択
する図示しない手動スイッチが設けられており、スリッ
プ洞部を選択しない場合、ＥＣＵ３９は一対の電磁弁５
０．５５をオフ、即ちデユーティ率を０％とし、運転者
によるアクセルペダルの踏み込み量に応じて機関１１の
出力が制御される。

一方、スリップ１ｌｌＩ卿を選択した場合、ＴＣＬ６４
は前輪回転センサ６６及び後輪回転センサ６７の出力か
ら車輪のスリップ状態の有無を判定し、これらの出力に
差が発生してスリップ有りと判定した場合には、この時
のスリップ量や車両の加速度を求めてスリップが無くな
ろためのトルクを計算し、これを要求トルク指令として
、信号線６９を介しＥＣＵ３９に与えろ。このＥＣＵ３
９には、機関回転数とトルクとをパラメータとしてスロ
ットル開度を求めるためのマツプが記憶されており、Ｅ
ＣＵ３９はこのマツプを用いて現在の機関回転数とＴＣ
Ｌ６４からの要求トルクとに対応したスロットル開度を
算出する。そして、ＥＣＵ３９は算出したこのスロット
ル開度を目標値として、スロットル開度センサ６３から
出力される実際のスロットル開度との偏差を求め、一対
の電磁弁５０，５５のデユーティ率を前記偏差に見合う
値に設定して各電磁弁５０．５５のプランジャ５１．５
６のソレノイドに電流を流し、アクチュエータ４０の作
動により実際のスロットル開度が目標値に下がるように
制御する。

スリップ制御が選択されている場合でも、ＴＣＬ６４が
スリップ無しと判定した場合、ＴＣＬ６４はスリップ制
御非作動の指令を信帰線を介してＥＣＵ３９に与える。

この場合、本実施例では一対の電磁弁５０．５５のデユ
ーティ率を無条件に０％とし、機関の吸入空気量が運転
者の操作に対応して調整されるようになっている。

さらに、前記ＥＣＵ３９は、バキュームタンク４７の負
圧状態を検出する負圧検知手段として、機関回転数と吸
入空気量情報から吸気充填効率（以下、Ａ／Ｎ　（％）
と呼称する）を算出し、この算出したＡ／Ｎが設定値よ
り大きい場合にもよ、前記負圧状態がスリップ制御を行
い得る状態でないと判定し、スリップ制御が選択されて
いても強制的にスリップ制御を行わないように前記一対
の電磁弁５０゜５５を作動させるとともに、車両に設け
た警告手段としての禁止ランプ７０を点灯（ＯＮ）させ
て運転者に知らせるようになっている。

なお、前記Ａ／Ｎの算出は、第４図に示すように、Ａ／
Ｎとマニホールド圧力とが比例関係にあることから実施
されるものであり、また、その設定値は第５図に示した
アクチュエータ作動圧とスロットル開度との関係から求
められ、実際には、アクチュエータ４０の圧力室４３等
の容積を考慮して若干小さく設定される（第４図に斜線
で示した運転ゾーン参照）。

ＥＣＵ３９における前記動作を第３図のフローチャート
に基づいて説明する。

この場合は、まずステップＰ２でフラグＦア。１をＯに
するとともに、ステップＰ２で禁止ランプ７０をＯＮに
して点灯させる。

次いで、ステップＰ３で吸入空気量等の機関情報を読み
取り、ステップＰ４でＡ／Ｎを算出するとともに、ステ
ップＰ５においてフラグＦＴｏＬ＝１かどうか判定され
る。この場合、ステップＰ、でＦＴｃＬ＝０とされてい
たからＮｏルートをとり、ステップＰ　でＡ／Ｎが設定
値Ａ／ＮＴＣＬ以下の状態を一定時間（例えば０．５〜
１秒）継続したか否かが判定される。

もし、一定時間継続していない場合は、ステップＰ７で
一対の電磁弁５０，５５をＯＦＦ。

即ちデユーティ率を０％として機関の吸入空気量（即ち
、出力）が運転者の操作に対応して制御されるようにす
るとともに、ステップＰ８にお−）て電磁弁５０の駆動
積算時間ＴＶＡＣ０９゜１を０にしてリターンする。

ところで、一定時！！１ｍ続した場合には、ステップＰ
でＹＥＳルートをとって、ステップＰ９においてフラグ
Ｆ工。、を１にするとともに、ステップＰ、。で禁止ラ
ンプ７０を消灯（ＯＦＦ）させた後、ステップＰＩｌに
おいて前述した方法でスリップの有無を判定する。

もし、スリップが無い場合は、ステップｐＨでＮｏルー
トをとってステップＰ７に戻り、−対の電磁弁５０．５
５をＯＦＦにした後、ステップＰ８で電磁弁５０の駆動
積算時間ＴＶＡＣ，９０Ｌを０にしてリターンする。

ところで、スリップ有９と判断されろと、ステップＰ　
でＹＥＳルートをとってステ。

プＰ、□において前述した方法でスリップ制御が作動さ
れる。

この後、ステップＰ１３で算出しなＡ／Ｎを設定値Ａ／
Ｎ工。、と比較し続け、設定値以下であればＹＥＳルー
トをとってステップＰｓに戻り、電磁弁５０の駆動積算
時間ＴＶＡＣ，Ｓ。１をＯにしてリターンする。

ところで、算出したＡ／Ｎが設定値を越えれば、ステッ
プＰ、４で電磁弁５０の駆動時間ＴＩＶＡＣを積算し、
次いでステップＰＩｓにおいて電磁弁５０の駆動積算時
間ＴＶＡｏ、。５が設定値Ｔ、、ｉＨ（例えば２秒）を
越えたか否かを判定する。

もし、設定値を越えていなければ、ステップＰ、５でＮ
ｏルートをとってリターンする。

ところで、設定値を越えていれば、ステップＰＩｓでＹ
ＥＳルートをとって、スリップ制御。

においてフラグＦ　を０にして初期化するとともに、ス
テップＰＬ７で禁止ランプ７０を点灯させる。次いで、
ステップＰ１８で一対の電磁弁５０．５５をＯＮ、即ち
デユーティ率を１００％としてスロットル弁２０を所定
のスロットル開度にホールドした後リターンする。

このように、本実施例では、運転者によりスリップ制御
を利用した走行が選択されていても、バキュームタンク
４７内にアクチュエータ４０を駆動するのに十分な吸気
負圧が貯っていない場合は、強制的にスリップ制御を行
わないように電磁弁５０，５５を作動させるとともに、
運転者に禁止ランプ７０で警告する。従って、運転者は
当該時にはそれに応じた運転をすることができる。

なお、前記実施例にて、バキュームタンク４７内の負圧
状態を検出する手段としては、ＥＣＵ３９でＡ／Ｎを算
出することの他に、バキュームタンク４７に直接圧力セ
ンサを設けるなど種々の手段が考えられる。

また、前記実施例ではスリップ制御について説明したが
、旋回時の横滑り制御等機関の出力制御を必要とするよ
うなもの全てに本発明を応用できることは言うまでもな
い。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、バキュームタンク
内にアクチュエータを駆動するのに十分な吸気負圧が貯
っていない場合は、強制的に出力制御を行わないように
電磁弁を作動させるとともに、当該状態を運転者に警告
するようにしたので、運転者はそれに応じた運転をする
ことができ、危険を未然に回避することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を前輪駆動車のスリップ制御に応用した
一実施例の概念図、第２図はそのスロットル弁の駆動機
構を表す断面図、第３図は本実ａｍのフローチャート、
第４図はマニホールド圧力とＡ／Ｎとの関係を示すグラ
フ、第５図ハアクチュエータ作動圧とスロットル開度と
の関係を示すグラフである。 又、図中の符号で１１は機関、１４は吸気管、２０はス
ロットル弁、２２はスロットル軸、２３はアクセルレバ
−２４はスロットルレバ３０はアクセルペダル、３１は
ケーブル、３２は爪部、３３はストッパ、３４．３８は
ねじりコイルばね、４０はアクチュエータ、４１はダイ
ヤフラム、４２は胴細棒、４３は圧力室、４４は圧縮コ
イルばね、４５はサージタンク、４６は接続配管、４７
はバキュームタンク、４８は逆止め弁、４９．５４は配
管、５０゜５５は電磁弁、５１．５６はプランジャ、５
２゜５８は弁座、５３，５７はばね、５９は電子制御ユ
ニット、６４はトルクコントロールユニット、６６は前
輪回転センサ、６７は後輪回転センサ、６８は通信ケー
ブル、６９は４＝号線、７０は禁止ランプである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 運転者の操作による機関の吸入空気量の調整とは独立に
   吸入空気量を低減させ得るアクチュエータと、該アクチ
   ュエータに連通して吸気負圧を貯えるバキュームタンク
   と、該バキュームタンクと前記アクチュエータとの連通
   路に介装され前記アクチュエータに吸気負圧を供給して
   前記機関の吸入空気量を強制的に低減させるための第一
   の電磁弁と、前記アクチュエータを大気開放して前記機
   関の吸入空気量を前記運転者の操作に対応させるための
   第二の電磁弁とを具えた内燃機関の出力制御装置におい
   て、前記バキュームタンクの負圧状態を検出する負圧検
   知手段と、該負圧検知手段より前記負圧状態が出力制御
   を行い得る状態でないことを検知した場合に強制的に出
   力制御を行わないように前記電磁弁を作動させる電子制
   御ユニットと、前記負圧検知手段より前記負圧状態が出
   力制御を行い得る状態でないことを検知した場合に当該
   状態を前記運転者に知らせる警告手段とを具えたことを
   特徴とする内燃機関の出力制御装置。