JPH0535262B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、車両用等のエンジンのスロツトル
バルブを開閉制御するスロツトル制御装置に関す
る。

〔従来の技術〕

一般に、エンジンのスロツトルチヤンバに設け
たスロツトルバルブの開閉制御は、アクセル操作
に連動して機械的に行なわれている。

また、例えば特開昭59−120744号公報に見られ
るように、クラツチミート時のアクセル操作を容
易にするため、クラツチミート操作を検出した時
には、エンジン回転速度がクラツチ回転速度に同
期するように自動的にスロツトル開度を制御する
ようにしたエンジンのスロツトル制御装置も提案
されている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、このような従来の電気信号によ
るスロツトル制御装置は、アクセル信号とスロツ
トル信号を差動増幅して、その出力信号の極性及
び大きさに応じてスロツトルアクチユエータとし
てのサーボモータを正・反転させて、スロツトル
開度が目標値になるように制御するサーボ機構と
なつており、その制御ゲインは予め設定された値
に固定されていた。

そのため、制御対象であるスロツトルアクチユ
エータ（サーボモータ）の経年変化やスロツトル
チヤンバ回りの油付着等により、その伝達関数に
変化が生じると、スロツトルアクチユエータの応
答性に変化が起き、要求する応答性を確保できな
くなり、充分なエンジン特性を引き出せなくなつ
て運転性も悪化するという問題点があつた。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明によるエンジンのスロツトル制御装置
は、上記の問題点を解決するため、第１図に機能
ブロツク図で示すように、スロツトルバルブ開度
とスロツトル開閉指令の入力によりスロツトル制
御手段SCが所定の制御ゲインでスロツトバルブ
SVを開閉し、スロツトルバルブ開度フイードバ
ツク制御するスロツトル制御装置において、任意
のスロツトル開閉指令値に対するスロツトルバル
ブSVの応答時間Ｔを検出する応答時間検出手段
TDと、その検出された応答時間Ｔを初期設定時
の応答時間T₀と比較する比較手段CMと、この比
較手段CMによつて差が検出された時に、応答時
間検出手段TDによつて検出される応答時間Ｔを
初期設定時の応答時間T₀に一致させるようにス
ロツトル制御手段SCの制御ゲインを変更する制
御ゲイン補正手段GCとを設けたものである。

〔作用〕

このような各手段を設けることにより、この発
明によるエンジンのスロツトル制御装置は、スロ
ツトル開閉指令に対してスロツトルバルブSVの
応答時間が初期設定値と一致している間は、スロ
ツトル制御手段SCの制御ゲインは予め設定され
た所定のゲインになつているが、スロツトルアク
チユエータの経年変化やスロツトルチヤンバ回り
に油が付着したりしてスロツトルバルブSVの応
答時間が変化する（通常は遅れる）と、比較手段
CMによる比較結果に差が生ずるため、制御ゲイ
ン補正手段GCがその差をなくすようにスロツト
ル制御手段SCの制御ゲインを変更する。

したがつて、アクセル操作等によるスロツトル
開閉指令に対するスロツトルバルブ応答時間を、
常に初期設定時と同じに維持することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の実施例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ブロツク
構成図である。

まず構成を説明すると、１は前述のスロツトル
開閉指令に相当するアクセル信号によつてアクセ
ル踏量θaを検出処理するアクセル踏量検出装置、
２は演算処理装置で、アクセル踏量θaと後述の
スロツトル開度検出値θtとの偏差をとつて演算処
理し、スロツトル駆動信号ａを出力したり、スロ
ツトル開度θtの応答時間として時定数の計算を行
ない、その計算結果からスロツトルバルブ開度の
フイードバツク制御、制御ゲインの変更等の重要
な演算を行なう。

３はこの演算処理装置２からのスロツトル駆動
信号ａによりスロツトルアクチユエータ４を駆動
するスロツトル駆動装置で、トランジスタブリツ
ジ、サイリスタ等の半導体素子で構成される。

スロツトルアクチユエータ４は、スロツトルバ
ルブ及びスロツトルボデイと、それを駆動する駆
動源（例えばDCモータ、ACモータ等）により構
成される。

５はスロツトル開度検出装置で、スロツトルア
クチユエータ４に取付けたスロツトル開度センサ
と、その開度信号を検出する検出回路とからな
る。

第３図は、このスロツトル制御装置を制御ブロ
ツク図に表わしたもので、Gc(s)は制御部（第２
図の演算処理装置２とスロツトル駆動装置３）の
制御ゲイ、Gp(s)は制御対象（この場合スロツト
ルアクチユエータ４）を表わす伝達関数である。

次に、この実施例の作用を、アクセル信号によ
りアクセル踏量θaにより入力ｒがステツプ状に
変化し、その後の出力ｃによりスロツトル開度θt
が変化する場合を例として説明する。

アクセル踏量θaが変化するとθa−θtすなわちｒ
−ｃ＝ｅの計算を行ない、即ちスロツトルバルブ
開度をフイードバツク制御し、ｅ・Gc(s)＝Ｍ(s)
（操作労）を決定し、Ｍ(s)・Gp(s)＝ｃにより、ス
ロツトルバルブの開度を変化する。その応答はほ
ぼ一次応答を示す。なお、制御ゲインGc(s)は、
応答性、安定性等からあらかじめ初期設定され
る。

そこで、この初期設定されたGc(s)でθa変化に
応じてスロツトルアクチユエータ４を動かして、
スロツトルバルブの開度を変化させた時の応答特
性の一例を第４図に実線で示す。

ここで、T₀は初期設定時の時定数で、目標値
Ｙに対し0.63Yになるまでの時間を示すが、これ
は周知の事項である。この0.63Yの値を初期設定
値として計測して、比較データとして演算処理装
置２に記憶させておく。なお、アクセル踏量θa
の変化は常に定まつた値ではない。そのため、い
くつかのθaの変化に対応した目標値Ｙを記憶さ
せておけばよい。

運転動作中に、予じめ記憶させたＹに対応する
θaの変化があつた時、その変化（例えば第４図
に一点鎖線で示す）をとらえてスロツトルバルブ
の応答時間すなわち時定数T₁を計測する。

この計測は演算処理装置２で行なわれるが、時
定数は時間であるので、例えばタイマなどで行な
えばよい。すなわち、スロツトルアクチユエータ
４の駆動と同時にタイマを起動し、アクセル踏量
θaの変化とその変化から推定される目標値Ｙか
ら、0.63Yになつた時にタイマを停止させ、その
時のタイマの計測値を時定数T₁とする。なお、
スロツトルバルブの動作はタイマの動作に無関係
に通常動作をする。

さて、このようにして計測された時定数T₁と
初期設定時の時定数T₀との比較を行う。それは
T₁−T₀＝Tsubの簡単な計算である。

ここで、Tsub＞０となつた場合、制御対象の
伝達関数が変化したと推定できる。つまり、伝達
関数がGp(s)からGp′(s)になつたとする。ここで、
第３図の制御ブロツク図より、制御量ｃはｃ＝
ｅ・Gc(s)・Gp(s)によつて得られることは容易に
わかる。

前述のごとく、Tsub＞０になると、目標値に
なるまでの時間が初期設定時より遅くなる。そう
すると、第５図に示すようにエンジン回転数の上
昇も遅くなり、運転性の悪化をまねく。

そこで、伝達関数がGp′(s)になつた分だけGc(s)
で補正をして、見かけ上初期設定時の応答と同じ
になるようにする。

初期設定時の制御量をｃ＝Gc(s)・Gp(s)、時定
数T₁の場合の制御量をｃ＝Gc′(s)・Gp′(s)とし、
Gc(s)・Gp(s)＝Gc′(s)・Gp′(s)とするとGc′(s)＝Gp
(s)Gc(s)／Gp′(s)となる。

このように補正演算をすればGc′(s)が求まる。
その後はこのGc′(s)で制御すれば、初期設定時と
同様の応答が得られる。その後も同様の補正を行
えば、常に最適にスロツトルアクチユエータ４を
制御することが可能になる。

この場合のTsubとGc′(s)との関係は、例えば第
６図に示すようになる。

なお、この補正はθaの変化ごとに行なつても
よいが、データ数が莫大となり、またGp(s)の変
動は頻繁に起こるものではない。そこで、一定の
期間ごとに補正しても充分である。たとえば一定
の走行距離ごと、または特定のアクセル絞り弁開
度特性で運転しているときなどに行なえばよい。

以上の演算処理は第２図の演算処理装置２で行
なわれる。そして、最適なスロツトル駆動信号ａ
がスロツトル駆動装置３に出力され、スロツトル
駆動装置３は、最適にスロツトルアクチユエータ
４を駆動する。

ところで、T₁−T₀＝Tsubの計算の結果、
Tsub＜０となる場合もある。この場合は、エン
ジンの吹き上がりが早くなりすぎ、ガクガク振動
等を生じてやはり運転性の悪化をきたす。この場
合は前述と逆の補正、すなわち制御ゲインGc(s)
を小さくするように補正すれば良い。

次に、この発明の他の実施例としてマイクロコ
ンピユータを使用した場合の一例を説明する。

第７図はその構成を示すブロツク図であり、１
１は演算・制御処理を司どる中央処理装置（以下
「CPU」と略称する）、１２はその演算処理結果
やＡ／Ｄ変換結果等を一時記憶するためのランダ
ムアクセス・メモリ（以下「RAM」と略称す
る）、１３は制御プログラムが記憶されているリ
ードオンリ・メモリ（以下「ROM」と略称す
る）、１４は時間遅れTsubに対するGc′(s)の値
（第６図）をデイジタル値で記憶してあるROM
である。

なお、Gc′(s)は、基本的には前述の如く計算で
求められるが、場合によつては複雑な数式となり
計算に時間を要するため、マイクロコンピユータ
を用いる場合には、予め決定されたGc′(s)の値を
メモリマツプとして用いる方が実用的である。

１５は時定数Ｔを計測するためのタイマ、１６
はアクセル踏量を示すアクセル信号θaをデジタ
ル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、１７は演算処理
結果により決定された制御信号によりスロツトル
アクチユエータ１９を駆動する駆動回路、１８は
スロツトルバルブ信号（又はスロツトル開度信
号）θtをデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器で
ある。

これらの各Ａ／Ｄ変換器、メモリ等はCPU１
１とバスラインにより接続されており、データは
８ビツトあるいは４ビツト又は16ビツトのデイジ
タル信号で情報の授受が行なわれる。

次に、この実施例の作用を第８図乃至第１０図
のフローチヤートによつて説明する。

第８図は、時定数Ｔまでにスロツトルバルブの
達する値である比較値Yτを計算するルーチンで
ある。

まず、ステツプ１でアクセル信号θa（指令値
ｒ）を読み込む。次に、ステツプ２で実際のスロ
ツトル開度θt（制御量ｃ）を読み込む。すなわち、
CPU１１がステツプ１、２でＡ／Ｄ変換器１６
及び１８のＡ／Ｄ変換結果を読み込む。

そして、ステツプ３でｒ−ｃ＝ｅの計算つまり
偏差計算を行ない、ステツプ４でその計算結果ｅ
のチエツクを行う。なお、ｒとｃが一対一に対応
していない場合は、各々に補正を加えて一対一に
対応させればよい。

ステツプ４でｅ＝０ならば、偏差が０であるの
で何もする必要はない。ｅ≠０ならば、ステツプ
５でスロツトル開度目標値Ｙ（最終的になつてほ
しいスロツトル開度）の計算を行う。

そして、ステツプ６でＹに0.63を乗じて、時定
数Ｔにおける開度Yτの計算を行う（Ｙ・0.63＝
Yτ）。なお0.63は時定数Ｔのときには目標値の63
％の部分にあることにより決定される周知の値で
ある。このYτの計算結果は、第７図のRAM１２
に記憶される。

このYτの計算が終了すると、次に第９図の制
御ルーチンに移行する。

この制御ルーチンでは、まずステツプ７で第３
図のブロツク図に従つて、ｅ・Gc(s)＝Ｍ(s)（操
作量例えば駆動信号）の計算を行なう。

次に、ステツプ８でＭ(s)・Gp(s)の計算を行う。
これは、第２図の実施例では演算処理装置２から
スロツトル駆動装置３を経てスロツトルアクチユ
エータ４を駆動することに相当し、第７図では
CPU１１からの信号により駆動回路１７が作動
し、スロツトルアクチユエータ１９を駆動するこ
とである。

次に、ステツプ９において、自定数Ｔを計数す
るタイマが作動しているか否かのチエツクを行
う。最初は起動されていないので、ステツプ10に
進んでタイマ１５（第７図）を起動する ステツプ９でタイマ作動中であれば、ステツプ
11へ進み、スロツトル開度θtすなわち制御量ｃを
読み込む。そして、ステツプ12でｃ＝Yτか否か
のチエツクをする。このYτは、先に説明した第
８図のルーチンで計算された値である。

ここで、ｃ＝Yτになつていなければ、ステツ
プ14へ進んで偏差ｅの計算（ｒ−ｃ＝ｅ）を行な
い、ステツプ15でｅ＝０か否かの判断を行なう。
ｃ＝Yτでなければ当然ｅ＝０でないので、再び
ステツプ７へ戻る。

このルーチンを繰り返し、ステツプ12でｃ＝
Yτが検出されるとステツプ13へ進み、タイマ１
５の作動を停止してその時の値を記憶する、 その後もこの制御ルーチンは繰り返し実行さ
れ、ｅ＝０つまりスロツトル開度が目標値Ｙに達
すると制御を終了する。ｃ＝Yτのチエツク以外
は、通常のフイードバツク制御と同じである。

この制御ルーチンを終了すると、次に第１０図
のGc(s)補正ルーチンへ進む。

このGc(s)補正ルーチンでは、まず、ステツプ
16で先にタイマ１５で計測した時定数Ｔを読み込
む。そして、ステツプ17で初期説定時の時定数
T₀との差をＴ−T₀＝Tsubによつて計算し、
Tsubを求める。

次に、ステツプ18でTsub＝０のチエツクを行
う。Tsub＝０ならば、Gc(s)に変化が生じていな
いと判断して第８図のスタートへ戻る。もし
Tsub＞０であるならば、ステツプ19へ進み、第
７図のROM１４からそのTsubに相当する制御ゲ
インGc′(s)を読み取る。

そして、ステツプ20で先のGc(s)をGc′(s)に変更
し、第８図のスタートに戻る。

したがつて、次の制御から制御ゲインGc′(s)に
変更して制御を行う。それにより、初期の応答性
と同様の応答性を得ることができ、最適なスロツ
トル制御が可能となる。

〔発明の効果〕

以上説明してきたように、この発明によれば、
スロツトバルブ開度とスロツトル開閉指令の入力
によりスロツトル制御手段が所定の制御ゲインで
スロツトルバルブを開閉し、スロツトルバルブ開
度をフイードバツク制御するエンジンのスロツト
ル制御装置において、任意の指令値が入力され、
それに応じてスロツトルが開閉するときの応答時
間を検出し、それを初期設定時の応答時間と比較
して、差が生じた時にはその差をなくすべく制御
ゲインを変化させるようにしたため、制御対象
（スロツトルアクチユエータ）の経年変化やスロ
ツトルチヤンバ回りの油の付着等によりその伝
達、関数に変化が生じても、常に要求される応答
性を確保でき、最適なスロツトル制御が可能であ
る。

したがつて、エンジン特性を充分に引き出し、
運転性も良好にできるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の基本構成を示す機能ブロツ
ク図、第２図はこの発明の一実施例を示すブロツ
ク図、第３図はその制御ブロツク図、第４図はス
ロツトルバルブの応答特性を示す線図、第５図は
エンジン回転数の応答特性を示す線図、第６図は
Tsub−Gc(s)特性を示す線図、第７図はこの発明
の他の実施例を示すブロツク図、第８図乃至第１
０図は第７図の実施例におけるCPUの動作を示
すフロー図である。 １……アクセル踏量検出装置、２……演算処理
装置、３……スロツトル駆動装置、４……スロツ
トルアクチユエータ、５……スロツトル開度検出
装置、１１……中央処理装置（CPU）、１２……
ランダムアクセス・メモリ（RAM）、１３，１
４……リードオンリ・メモリ（ROM）、１５…
…タイマ、１６，１８……Ａ／Ｄ変換器、１７…
…駆動回路、１９……スロツトルアクチユエー
タ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スロツトルバルブ開度とスロツトル開閉指令
   の入力によりスロツトル制御手段が所定の制御ゲ
   インでスロツトルバルブを開閉し、スロツトルバ
   ルブ開度をフイードバツク制御するエンジンのス
   ロツトル制御装置において、任意のスロツトル開
   閉指令値に対するスロツトルバルブの応答時間を
   検出する応答時間検出手段と、該手段によつて検
   出された応答時間を初期設定時の応答時間と比較
   する比較手段と、該比較手段によつて差が検出さ
   れた時に前記応答時間検出手段によつて検出され
   る応答時間を前記初期設定時の応答時間に一致さ
   せるように前記スロツトル制御手段の制御ゲイン
   を変更する制御ゲイン補正手段とを設けたことを
   特徴とするエンジンのスロツトル制御装置。