JPH05133257A - 内燃機関のスロツトル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 内燃機関の回転数の如何に係わらず加速時の
応答性向上と運転性向上の両立を実現する。 【構成】 スロットル弁６は、ＥＣＵ７０の指令により
開閉駆動される。空気流量計センサ４、回転数センサ１
２、アクセル開度センサ１８の各信号をＥＣＵ７０に入
力する。ＥＣＵ７０中のトルク演算手段は、回転数とア
クセル操作量に応じて要求トルクを演算する。トルクな
まし手段は、アクセル操作量と回転数に応じて要求トル
クのなまし度の演算をして目標トルクを算出する。トル
ク−スロットル弁開度変換手段は、目標トルクを目標ス
ロットル弁開度に変換し、スロットル駆動手段は、その
目標スロットル弁開度になるようステッピングモータ８
に駆動信号を出力する。加速前の燃料制御状態に応じて
加速時のスロットル開度を調節する。燃料カット状態か
らの加速時、初期は要求トルクのなまし度を大にし、所
定期間経過後は要求トルクのなまし度を小さくする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、内燃機関のスロットル
制御装置に関するもので、特に車両に搭載した内燃機関
の加速時の運転性および応答性を改善するスロットル制
御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の車両用内燃機関においては、加速
時にアクセルペダルの操作量に応じた迅速な車速度の応
答性が要求される一方、車両前後方向の大きな振動を運
転者に与えない良好な運転性が要求される。例えば特開
昭６２−１０４３９号公報に示されるものは、加速時、
スロットル開度変化量に上限を設けてスロットル開度を
なますことで、加速時の車両前後加速度および車両前後
振動を低減する。これは、加速時、スロットル弁小開度
からのスロットル弁駆動速度を小に調節し、スロットル
弁大開度からのスロットル弁駆動速度を大に調節するも
のである。

【０００３】また、実開昭６２−９５１５３号公報に示
されるものは、アクセル開き動作後の所定時間はスロッ
トル弁開度を加速前の状態に保持し、その後スロットル
弁を開くよう調節するものである。さらに実公平２−４
８６８１号公報に示されるものは、アクセルペダル開き
動作の初期時スロットル弁をアクセルペダル開き動作前
の開度位置に保持し、その後スロットル弁をゆっくり開
くように調節している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
前記公報に示されるものは、加速前の燃料制御状態が例
えば燃料カット状態であるのかあるいは燃料噴射状態で
あるのかを考慮した制御は行われない。また、加速後の
スロットル開度のなまし度は一定量であり、コンピュー
タにより要求トルクをなます演算をするものではない。

【０００５】そのため、従来のものでは、燃料カット状
態からの加速時にスロットル開度のなまし度を適合させ
ると燃料噴射状態からの加速時に必要以上になますこと
になり車両のもたつきを避けられない。また逆に燃料噴
射状態からの加速時になまし度を適合させると、燃料カ
ット状態からの加速時に車両前後加速ならびに車両前後
振動を充分に低減できない。このような加速時の車両前
後加速および車両前後振動は、車両がバネマス系である
ために起こり、また加速初期時の空燃比リーンによりさ
らに助長されるものである。このため、例えば図１０に
示すように、従来例は、加速時に車両前後加速度Ｇが大
きく振れ、特に燃料噴射状態からの加速時よりも燃料カ
ット状態から燃料復帰する加速時の方が車両前後加速度
Ｇは大きく振れる。

【０００６】本発明は、このような問題点を解決するた
めになされたもので、内燃機関の加速前の燃料制御状態
が燃料カット状態であるかあるいは燃料噴射状態である
かに応じてその時の内燃機関の運転条件下の要求トルク
に応じたスロットル開度に調節し、内燃機関の回転数の
如何に係わらず加速時の応答性向上と運転性向上の両立
を実現する内燃機関のスロットル制御装置を提供するこ
とを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
の本発明による内燃機関のスロットル制御装置は、内燃
機関の吸入空気量を調節するスロットル弁と、前記スロ
ットル弁を駆動するスロットル駆動手段と、内燃機関の
少なくとも吸入空気量、機関回転数、アクセル操作量を
検知し、これらの吸入空気量、機関回転数、アクセル操
作量の各信号を発生するセンサと、前記センサ出力に基
づいて吸入空気量と機関回転数に応じて燃料噴射量を演
算する燃料制御手段と、前記センサ出力に基づいて機関
回転数とアクセル操作量に応じて要求トルクを演算する
トルク演算手段と、前記燃料制御手段が燃料カット状態
を検知する状態からの加速時、アクセル操作量と機関回
転数に応じて、初期時に前記要求トルクのなまし度を大
にし所定期間経過後に前記要求トルクのなまし度を小に
する演算して目標トルクを算出するトルクなまし手段
と、前記目標トルクを目標スロットル弁開度に変換し、
その目標スロットル弁開度になるよう前記スロットル駆
動手段に駆動信号を出力するトルク−スロットル弁開度
変換手段とを備えたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】加速前の燃料制御状態に応じて加速時のスロッ
トル開度のなまし度を変化させる。燃料噴射状態からの
加速時、一定量のなまし度にする。燃料カット状態から
の加速時、初期は燃料噴射状態からの加速時のなまし度
よりもなまし度を大にし、所定期間経過後なまし度を小
さくする。

【０００９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。図１は本発明の第１実施例であるスロットルバル
ブ制御装置を示す。このスロットルバルブ制御装置に
は、吸入空気を清浄にするエアクリーナ１を介して吸気
管２内に吸入される空気量を検出する空気流量計４が設
けられている。この空気流量計４の下流側の吸気管２に
は、吸入空気量を調節するためのスロットル弁６が設け
られている。このスロットル弁６は、ステッピングモー
タ８により開閉駆動されるよう構成されており、またス
ロットル弁６の回動角を検出してスロットル開度ＰＡに
比例した電気信号を出力するスロットル開度センサ１０
が設けられている。

【００１０】内燃機関Ｅには、機関回転数Ｎｅを検出す
る回転数センサ１２、内燃機関に燃料を噴射する噴射弁
２０が気筒数に対応した個数、この場合４個設けられて
いる。噴射弁２０より吸入空気量に応じた燃料量が噴射
される。また、アクセルペダル１６には、アクセルペダ
ル１６の踏み込み量に応じてアクセル開度Ａｐに比例し
た電気信号を出力するアクセル開度センサ１８、および
アクセル全閉時オンになるアクセル全閉スイッチ１９が
設けられている。

【００１１】前記空気流量計４、ステッピングモータ
８、噴射弁２０、スロットル開度センサ１０、回転数セ
ンサ１２、水温センサ１３、アクセル開度センサ１８、
アクセル全閉スイッチ１９は、それぞれ電子制御回路
（ＥＣＵ）７０に接続されている。この電子制御回路７
０は、周知のＣＰＵ７２、ＲＯＭ７４、ＲＡＭ７６を論
理演算回路の中心として構成され、外部と入出力を行う
入出力回路、ここではセンサ入力回路７８、駆動回路８
２等とをコモンバス８４を介して相互に接続して構成さ
れている。電源として車載バッテリ１５からイグニッシ
ョンキー１４を介してバッテリ電圧が印加されている。

【００１２】ＣＰＵ７２は、空気流量計４、スロットル
開度センサ１０、回転数センサ１２、アクセル開度セン
サ１８、アクセル全閉スイッチ１９からの信号をセンサ
入力回路７８を介して、各々入力し、これらの信号なら
びにＲＯＭ７４、ＲＡＭ７６内のプログラムやデータ等
に基づいてＣＰＵ７２は、駆動回路８２を介してステッ
ピングモータ８を駆動する駆動信号を出力し、また噴射
弁２０を駆動する駆動信号を出力する。

【００１３】次にスロットル制御装置の制御系の構成ブ
ロック図を図２に示す。この制御系は基本的には噴射弁
による燃料制御系とスロットル弁による吸入空気量制御
系に分けられる。燃料制御系の燃料制御手段５００は、
吸入空気量Ｑ、機関回転数Ｎｅ、アクセル全閉信号を入
力し、これらの入力信号に基づいて演算処理した結果に
応じて噴射弁２０を駆動する駆動信号を出力するととも
に、燃料カット状態にあるとき燃料カットフラグオン信
号を出力する。

【００１４】この燃料制御手段５００の制御フローは図
３に示すとおりである。このルーチンは、一定時間間隔
毎または一定機関回転角毎に実行されるルーチンであ
る。まず、アクセル全閉スイッチがオンであるか否かを
判断し（ステップ３０）、オンであれば燃料カットフラ
グｘｆｃがオンであるか否かを判断し（ステップ３
１）、燃料カットフラグｘｆｃがオンであれば、機関回
転数Ｎｅが低速側基準値Ｎｆｃｌ以上であるか否かを判
断し（ステップ３６）、Ｎｅ≧Ｎｆｃｌであれば燃料カ
ットフラグｘｆｃをオンする（ステップ３３）。Ｎｅ＜
Ｎｆｃｌであれば燃料カットフラグｘｆｃをオフにする
（ステップ３７）。燃料カットフラグｘｆｃがオフであ
れば回転数Ｎｅが高速側基準値Ｎｆｃｈ以上であるか否
かを判断し（ステップ３２）、Ｎｅ≧Ｎｆｃｈであれば
燃料カットフラグｘｆｃをオンにする（ステップ３
３）。Ｎｅ＜Ｎｆｃｈであれば燃料カットフラグｘｆｃ
をオフにする（ステップ３７）。これは、燃料カットの
オンオフ状態に応じてフラグオンオフ基準回転数を切り
替えることで燃料カットフラグｘｆｃオンオフのハンチ
ングを防止するためである。またアクセル全閉スイッチ
がオフのときは、燃料カットフラグｘｆｃをオフにする
（ステップ３７）。燃料カットフラグｘｆｃのオン時
（ステップ３３）、噴射弁通電パルス幅Ｔｐをゼロにし
（ステップ３４）、それに応じた噴射弁駆動信号を噴射
弁２０に出力する（ステップ３５）。燃料カットフラグ
ｘｆｃのオフ時（ステップ３７）、吸入空気量Ｑと機関
回転数Ｎｅより機関負荷ＱＮを演算し（ステップ３
８）、次いで機関負荷ＱＮに応じた噴射弁通電パルス幅
Ｔｐを演算し（ステップ３９）、その演算結果に基づい
た噴射弁駆動信号を噴射弁２０に出力する（ステップ３
５）。

【００１５】一方、スロットル弁による吸入空気量制御
系は、図２に示すように、まずトルク演算手段１００が
機関回転数Ｎｅ、アクセル操作量Ａｐの各信号を入力
し、これらの信号に基づいて機関の要求トルクＴを演算
する。この演算は、例えば横軸がアクセル操作量、縦軸
が機関回転数で示されるマップより要求トルクＴを読み
取る。このマップは一般に、例えば図４に示すように、
機関回転数Ｎｅが低速域から高速域に向かうに従い一定
のアクセル操作量Ａｐの場合の要求トルクＴは低下す
る。これは、機関の性質上、一般に低速域では高速域に
比し相対的に少量のアクセル操作量で高い要求トルクＴ
が出力されるためである。図２に示すトルク演算手段１
００で演算された要求トルクＴの信号はトルクなまし手
段２００に出力される。

【００１６】トルクなまし手段２００で実行されるルー
チンは図５に示すとおりである。このルーチンは、一定
時間間隔毎または一定機関回転角毎に実行されるルーチ
ンである。まず燃料カットフラグｘｆｃがオンであるか
否かを判断し（ステップ５０）、オンであれば燃料カッ
ト復起カウンタのカウント値をゼロにする（ステップ５
１）。燃料カットフラグｘｆｃがオフであれば、燃料カ
ット復起カウンタのカウンント値ｃｆｃインクリメント
する（ステップ５２）。これは燃料カット状態から燃料
復起状態に移行してからの経過期間を算出するためであ
る。次に、燃料カット復起カウンタのカウント値ｃｆｃ
が基準値ｃｆｃ₁ 以上であるかを判断し（ステップ５
３）、カウント値ｃｆｃが基準値ｃｆｃ₀ 未満であると
き、燃料カット状態からの加速時とみなし、トルクなま
し度ＤＴＳＥＴをなまし度大側基準値ＤＴＳＥＴ₀ に設
定する（ステップ５４）。カット復起カウンタのカウン
ト値ｃｆｃが基準値ｃｆｃ₀ 以上であると判断される
と、そのカウント値ｃｆｃを基準値ｃｆｃ₀ に固定し
（ステップ５５）、トルクなまし度ＤＴＳＥＴをなまし
度小側基準値ＤＴＳＥＴ₁ に設定する（ステップ５
６）。

【００１７】ここにＤＴＳＥＴ₀ ＜ＤＴＳＥＴ₁ であ
る。これにより、燃料カット状態からの加速時、所定時
間経過前後でトルクのなまし度を切替える。すなわち、
燃料カット状態からの所定の初期期間はなまし度の大き
い要求トルクとみなし、その後なまし度の小さい要求ト
ルクとみなし通常の燃料噴射状態から加速時と同様のな
まし度とする。

【００１８】次に、要求トルクＴ_i が前回の要求トルク
Ｔ_i-1 以上であるか否かを判断し（ステップ５７）、Ｔ
_i ≧Ｔ_i-1 であると判断されると、加速時とみなし、ト
ルクなまし度ＤＴを今回のトルクＴ_i と前回のトルクＴ
_i-1 との差Ｔ_i −Ｔ_i-1 に設定し（ステップ５８）、次
いでなまし度ＤＴがなまし度大側基準値ＤＴＳＥＴ₀以
上であるか否かを判断し（ステップ５９）、ＤＴ≧ＤＴ
ＳＥＴ₀ であると、目標トルクＴ’を前回の要求トルク
Ｔ_i-1 にトルクなまし度ＤＴＳＥＴを加算する（ステッ
プ６０）。Ｔ_i ＜Ｔ_i-1 であると判断されると（ステッ
プ５７）、減速時とみなし、目標トルクＴ’を今回の要
求トルクＴ_i に設定する（ステップ６１）。これにより
トルクＴのなましを禁止する。

【００１９】このようにして演算された目標トルクＴ’
は、図２に示すトルク−スロットル弁開度変換手段３０
０によってスロットル弁の目標スロットル開度θが演算
される。この変換手段３００では、例えば横軸に目標ト
ルクＴ’、縦軸に機関回転数Ｎｅを取ったマップから目
標スロットル開度θを読み取ることにより行なう。この
場合、例えば図６に示すように、目標スロットル開度θ
の特性は、機関回転数Ｎｅが低速域から高速域に向かう
に従い一定の目標トルクＴ’に対し目標スロットル開度
θを大きくする。そしてこの図２に示すトルク−スロッ
トル弁開度変換手段３００で変換された目標スロットル
開度θの信号をスロットル駆動手段４００に入力し、こ
の目標スロットル開度に対応する駆動信号をスロットル
駆動手段４００からステッピングモータ８に出力する。

【００２０】次に前記実施例によるスロットル制御装置
の特性を示すタイムチャートを図７に示す。燃料噴射状
態からの通常加速の場合、アクセル操作量Ａｐの非全閉
位置からの加速であり、この場合、目標トルクＴ’のな
まし度を一定量とする。この場合、燃料カットフラグｘ
ｆｃはオフである。燃料カット状態からの復帰加速の場
合、アクセル操作量Ａｐが全閉位置からの加速であり、
この場合の目標トルクＴ’のなまし度は次のように変化
させる。

【００２１】図７に示されるように、この場合、加速
前、アクセル操作量Ａｐはゼロ、燃料カットフラグｘｆ
ｃはオン、スロットル開度θはゼロである。加速開始
時、アクセル操作量Ａｐを増大すると、これにともない
要求トルクＴを増大する。このとき、加速初期は、目標
トルクＴ’を所定時間なまし度を大きくし、すなわち目
標トルクＴ’の傾きを小さくする。その後の所定時間経
過後は、なまし度を小さくし、つまり目標トルクＴ’の
傾きを大きくする。

【００２２】一般に、従来例では、燃料カット状態から
の復起加速の場合、燃料噴射状態からの通常加速よりも
加速ショックが大きくなる。これは、前述したように、
車両がバネマス系であること、燃料復起時の空燃比が乱
れること等が理由である。これに対し、本発明では、こ
の空燃比の乱れを防止するために目標トルクＴ’のなま
しを行ない、目標トルクの立ち上がりを加速応答性を悪
化させない程度に緩慢にする。言い換えると、アクセル
ペダルの開き始めの応答性の悪化を最小限に抑えるよう
にアクセルペダルの開き動作初期の目標トルクＴ’のな
まし度のみを大にし、所定時間経過後には通常の加速時
と同様の目標トルクＴ’のなまし度になるようスロット
ル開度θを大きくする。

【００２３】なお、加速時のスロットル開側動作を段階
的に速める従来例として実開昭６０−１３１６４６号公
報に示されるものがあるが、このものは、加速時にアク
セルペダルの踏み込み速度に応じてスロットル開駆動速
度を切替える。これに対し、本発明の実施例は、加速開
始からの所定時間経過を切替基準としている点で前記従
来例と区別され、また切替対象を目標トルクとしている
点でも区別される。

【００２４】次に本発明の前記実施例を従来の比較例と
対比し、それぞれの作用効果について詳述する。まず、
加速時の車両前後加速度Ｇの変動を対比した結果を図８
に示す。従来の比較例１は、（ａ）に示すように、アク
セル操作量Ａｐに比例したスロットル開度θに調節し、
スロットル開度の制御を行なわない例である。この比較
例１から理解されるように、通常の加速時の車両前後加
速度Ｇについては、実線で示す燃料噴射状態からの通常
加速時よりも点線で示す燃料カット状態からの復起加速
時の車両前後変動が大きい。

【００２５】比較例２は、（ｂ）に示すように、比較例
１に比べ加速時にスロットル開度θを一定のなまし度と
した例である。この比較例２では、アクセル踏み込み
時、緩加速になりやすく応答性が低下する。比較例３
は、（ｃ）に示すように、応答性を改善すべくスロット
ル開度θのなまし度を低減した例である。この比較例３
では、比較例２に対し、燃料噴射状態からの通常加速時
の応答性は向上されるが、燃料カット状態からのアクセ
ル踏み込み時、緩加速になりやすく、運転者にとって加
速感が緩慢でもたつき感が残る。

【００２６】前記比較例１、２、３に比べ本発明の実施
例では、（ｄ）に示すように、燃料噴射状態からの通常
加速時と燃料カット状態からの復起加速時の両加速時の
いずれにおいても、車両前後振動は小さく運転性が向上
され、同時に加速時の応答性が良好である。次に、加速
時の車両前後加速度Ｇの立ち上がり応答性について対比
した結果を図９に示す。燃料噴射状態からの通常加速時
と燃料カット状態からの復起加速時の両者についてプロ
ットした。図９から理解されるように、本発明の前記実
施例では、燃料噴射状態からの通常加速時および燃料カ
ット状態からの復起加速時のいずれにおいても車両前後
加速度Ｇの立ち上がり応答性が良好である。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の内燃機関
のスロットル制御装置によると、内燃機関の回転数が低
速域であろうと高速域であろうと、その時の運転状態が
燃料噴射状態からの加速時かあるいは燃料カット状態か
らの加速時かに応じてアクセル操作量、機関回転数から
検出される要求トルクのなまし度を修正し、修正した目
標トルクに基づいたスロットル開度に調節する構成であ
るから、加速時に加速ショックを和らげ、良好な運転性
が得られると同時に、的確な加速応答性が確保されると
いう効果がある。

【００２８】また、とりわけ燃料カット状態からの加速
時の場合、燃料復起時に空燃比の乱れによって発生しや
すい加速ショックを初期時のトルクなまし大効果により
低減し、燃料カット状態からの加速時の運転性向上と応
答性向上の両立を実現するという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による内燃機関のスロットル制
御装置を示す構成ブロック図である。

【図２】本発明の実施例による制御系を示すブロック図
である。

【図３】本発明の燃料噴射制御ルーチンを示すフローチ
ャート図である。

【図４】本発明の実施例によるトルク演算手段の作用を
示す特性図である。

【図５】本発明の実施例によるトルクなまし手段におけ
るトルクなまし度演算処理ルーチンを示すフローチャー
ト図である。

【図６】本発明の実施例によるトルク−スロットル弁開
度変換手段の作用を示す特性図である。

【図７】本発明の実施例による燃料噴射状態からの加速
時および燃料カット状態からの加速時の特性を示すタイ
ミングチャート図である。

【図８】本発明の実施例と従来の比較例を対比する特性
図である。

【図９】本発明の実施例と従来の比較例との車両前後加
速度の立ち上がり応答性を示す特性図である。

【図１０】従来のスロットル制御装置による燃料カット
状態からの加速時の特性を示すタイミングチャート図で
ある。

【符号の説明】

４ 空気流量計（センサ） ６ スロットル弁 ８ ステッピングモータ（スロットル駆動手段） １０ スロットル開度センサ（センサ） １２ 回転数センサ（センサ） １８ アクセル開度センサ（センサ） １９ アクセル全閉センサ（センサ） ７０ 電子制御回路 ８２ 駆動回路（スロットル駆動手段） １００ トルク演算手段 ２００ トルクなまし手段 ３００ トルク−スロットル弁開度変換手段 ４００ スロットル駆動手段 ５００ 燃料制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田坂 仁志 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内 (72)発明者 高尾 光則 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸入空気量を調節するスロッ
   トル弁と、 前記スロットル弁を駆動するスロットル駆動手段と、 内燃機関の少なくとも吸入空気量、機関回転数、アクセ
   ル操作量を検知し、これら吸入空気量、機関回転数、ア
   クセル操作量の各信号を発生するセンサと、 前記センサ出力に基づいて吸入空気量と機関回転数に応
   じて燃料噴射量を演算する燃料制御手段と、 前記センサ出力に基づいて機関回転数とアクセル操作量
   に応じて要求トルクを演算するトルク演算手段と、 前記燃料制御手段が燃料カット状態を検知する状態から
   の加速時、アクセル操作量と機関回転数に応じて、初期
   時に前記要求トルクのなまし度を大にし所定期間経過後
   に前記要求トルクのなまし度を小にする演算をして目標
   トルクを算出するトルクなまし手段と、 前記目標トルクを目標スロットル弁開度に変換し、その
   目標スロットル弁開度になるよう前記スロットル駆動手
   段に駆動信号を出力するトルク−スロットル弁開度変換
   手段とを備えたことを特徴とする内燃機関のスロットル
   制御装置。