JPH0544546B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の利用分野） 本発明は、内燃機関の吸入空気を制御する装置
に関し、特に吸気マニホールド負圧の応答の速さ
を、エンジンの運転条件や変速機の変速位置等に
応じて可変にすることにより、応答性と運転性と
をともに向上させる技術に関するものである。

（従来技術） 第１図は、従来の内燃機関の吸入空気制御装置
の一例図である。

第１図の装置は、現在用いられている大部分の
ガソリンエンジンがそうであるように、スロツト
ル弁に機械的に連結されたアクセルペダルを運転
者が操作することによつて機関の出力を制御する
ものである。

第１図において、１は吸入空気量を計測するエ
アフローメータ、２はスロツトル弁、３は吸気マ
ニホールド、４は吸気弁、５は排気弁、６はピス
トン、７はシリンダ、８はアクセルペダルであ
る。

なお、アクセルペダル８とスロツトル弁２と
は、破線で示すように機械的に連結されており、
アクセルペダル８の操作量がそのままスロツトル
弁２の開度に対応する。

上記のごとき装置において、スロツトル弁開度
が急変した場合の吸入空気の変化について第２図
を用いて説明する。

第２図において、通過断面積がA1のスロツト
ル弁開度で運転している場合の吸気マニホールド
圧力（吸気管負圧）をP1とし、通過断面積がA2
に増加した場合の吸気マニホールド圧力をP2と
する。

また、シリンダ７の容積をVh、吸気マニホー
ルド３の容積をＶ、機関の回転速度をＮとする。

運転者がアクセルペダル８を操作することによ
つて、スロツトル弁開度が変化し、通過断面積が
A1からA2にステツプ的に変化した場合、吸気マ
ニホールド圧力はP1からP2に向つてτ＝Ｖ／
（C1・A2＋C2・Vh.N）の時定数τで応答する。

なお、C1及びC2は定数である。

上記のように、吸気マニホールド圧力の応答の
時定数τは吸気マニホールド容積Ｖに比例し、ス
ロツトルの通過断面積Ａと機関が吸気マニホール
ドから空気を吸い込む量Vh×Ｎの和に逆比例す
る。

この場合にシリンダが吸入する空気量Ｑは、吸
気マニホールド圧力Ｐと機関の回転速度によつて
定まる充填効率ηの積（Ｑ＝η・Ｐ）で与えられ
る。

したがつて、吸入空気量に対応した燃料が気化
器あるいは燃料噴射弁によつて正確に与えられて
いれば、機関の出力トルクの応答は吸気マニホー
ルド圧力（吸気管負圧）の応答とほぼ一致するこ
とになる。

ところで、前記の式からわかるように、吸気マ
ニホールド圧力の応答の時定数は、回転速度Ｎが
一定の場合には通過断面積（スロツトル弁開度）
に逆比例する。

すなわち、スロツトル弁が閉じている低負荷域
では応答が遅くなり、スロツトル弁が開いている
高負荷域では応答が速くなる。

機関のレスポンスの観点からは、常に応答が速
い方が好ましいが、逆に加減速時の振動（いわゆ
るガクガク振動）を防止する意味からは、応答は
余り速くない方が好ましい。

特に、変速機の変速位置が低い場合（１速また
は２速）には、ガクガク振動が大きくなりやすい
ので応答が遅い方が好ましい。

しかし、第１図のごとき従来装置においては、
アクセルペダルとスロツトル弁とが機械的に直結
されているため、上記のような応答性を自由に制
御することは不可能であつた。

また、最近はアクセルペダルとスロツトル弁と
を機械的に結合せず、アクセルペダルの操作量を
電気的に検出してスロツトル弁を他の運転条件を
も加味して制御する方式（公開特許公報昭和50年
43626号、公開特許公報昭和56年107925号等）も
提案されているが、それらにおいても上記のごと
き吸気管負圧の応答性は考慮されていなかつた。

（発明の目的） 本発明は、上記のごとき従来技術の問題点を解
決するためになされたものであり、吸気マニホー
ルド圧力の応答速度を機関の運転条件や変速機の
変速位置等に応じて可変にすることにより、ガク
ガク振動等の問題を起こさない範囲で、できるだ
け応答性のよい制御を行うことのできる内燃機関
の吸気空気制御装置を提供することを目的とす
る。

（発明の構成） 第３図は、本発明の構成を示すブロツク図であ
る。

第３図において、操作量検出手段３０は、運転
者によつて操作されるアクセル装置の操作量を検
出するものである。

なお、アクセル装置は通常用いられているアク
セルペダル、あるいは手動の装置を用いることが
でき、また操作量検出手段３０としては、例えば
アクセルペダルの踏み角を検出するポテンシヨメ
ータを用いることができる。

つぎに、運転変数検出手段３１は機関の各種運
転変数を検出する。

この運転変数検出手段３１としては、例えば前
記第１図のエアフローメータ１や機関の回転速度
を検出するクランク角センサなどを用いる。

つぎに、変速位置検出手段３２は変速機の変速
位置に応じた信号を出力する。

この変速位置検出手段３２としては、例えば変
速機の変速位置ごとに設けられたスイツチを用い
ることができる。

つぎに、設定手段３３は、運転変数検出手段３
１で検出した運転変数と変速位置検出手段３２で
検出した変速位置に応じて、アクセル操作に対す
る吸気管負圧の応答速度を設定するものである。

また、演算手段３４は、設定手段３３で設定さ
れた応答速度と操作量検出手段３０で検出したア
クセル操作量とに応じて開度指令信号を算出す
る。

この設定手段３３と演算手段３４とは、例えば
マイクロコンピユータで構成することができる。

つぎに、開度制御手段３５は上記の開度指令信
号に応じて吸気系の開度を制御する。

この開度制御手段３５としては、例えばスロツ
トル弁と、そのスロツトル弁の開度を制御するア
クチユエータ（例えば負圧アクチユエータと電磁
弁とで構成）とを用いることができる。

上記のように、運転変数と変速機の変速位置と
に応じて、吸気管負圧の応答速度を可変に制御し
てやることにより、運転性と応答性をともに向上
させることができる。

（発明の実施例） 以下実施例に基づいて本発明を詳細に説明す
る。

第４図は本発明の一実施例図であり、第１図と
同符号は同一物を示す。

第４図において、９はアクセルペダル８の操作
量、すなわち踏み角を検出するアクセルセンサ
（例えばポテンシヨメータ）である。

また、演算装置１０は、例えばCPU、Ｉ／Ｏ、
RAM、ROM等からなるマイクロコンピユータ
である。

また、１１はスロツトル弁２の開度を制御する
アクチユエータであり、破線で示すようにスロツ
トル弁２と機械的に連結されている。

演算装置１０は、アクセルセンサ９から与えら
れるアクセルペダルの操作量信号S1、図示しな
い変速位置検出器から与えられる変速位置信号
S1、図示しないクランク角センサから与えられ
る回転速度信号S3及びエアフローメータ１から
与えられる吸入空気量信号S4等を入力し、所定
の演算を行つて開度指令信号S5を出力する。

アクチユエータ１１は、開度指令信号S5の値
に応じてスロツトル弁２の開度を制御する。

つぎに、第５図は第４図の装置における動作波
形図である。

第５図において、スロツトル弁開度がＡに示す
ごとくステツプ的に変化し、そのときのスロツト
ル弁の通過断面積がA1、回転速度がＮとすると、
吸気管負圧はτ＝Ｖ／（C1・A1＋C2Vh・Ｎ）
の時定数τでＣの破線に示すように応答する。

この場合において、例えば変速位置信号S2及
び機関の運転条件を示す回転速度S3、吸気空気
量信号S4の条件（詳細後述）によつて、その場
合の運転条件では、上記の時定数τよりも速い応
答が適当であると判断し、その速い応答を実現す
るための通過断面積がA2であるとすると、演算
装置１０はその通過断面積A2を実現するための
開度指令信号を出力し、それに応じてスロツトル
弁開度はＢに示すごとく一定時間T1の間A1より
大きなA2の開度となる。

それによつて吸気管負圧の応答は、Ｃの実線に
示すごとく速い応答となる。

逆に、その場合の運転条件から上記の時定数τ
より遅い応答が適当であると判断し、その場合の
通過断面積がA3であるとすれば、演算装置１０
はそれを実現するための開度指令信号を出力し、
Ｄに示すごとく、一定時間T1の間A1より小さな
A3にスロツトル弁開度を制御する。

それによつて、吸気管負圧はＥの実線に示すご
とく遅い応答となる。

なお、Ｅの破線はＡのようにスロツトル弁開度
を変化させた場合の応答を示す。

つぎに、第６図は本発明の他の実施例図であ
り、第４図と同符号は同一物を示す。

第６図において、１２はスロツトル弁２をバイ
パスするパイパス通路であり、１３はバイパス通
路１２を通過する空気量を制御するバイパス弁で
ある。

また、１４は、バイパス弁１３と機械的に連結
され、バイパイ弁１３の開度を制御するアクチユ
エータである。

また、第６図の構成においては、アクセルペダ
ル８とスロツトル弁２とは機械的に結合されてい
る。

第７図は、第６図の装置の動作波形図である。

以下第７図を用いて第６の装置の動作を説明す
る。

第６図の装置においては、スロツトル弁２はア
クセルペダル８と直結されているため、アクセル
ペダルが第７図Ａに示すごとくステツプ的に操作
された場合には、スロツトル弁開度もそれと対応
して変化する。

その場合の吸気管負圧の応答波形はＣの破線で
示すようになる。

一方、アクセルペダルのステツプ変化が生ずる
以前におけるバイパス弁１３の開度が全閉と全開
との中心付近であつたとすれは、Ｂに示すごと
く、ステツプ変化が生じたときから所定時間T2
の間、このバイパス弁を開いてやることにより、
通過断面積を大きくして吸気管負圧の応答を速く
することができる。

その場合の吸気管負圧の応答はＣの実線で示す
ようになる。

逆に、吸気管負圧の応答を遅くする場合には、
Ｄに示すごとく、所定時間T2の間バイパス弁を
閉じてやればよい。

その場合の吸気管負圧の応答はＥの実線で示す
ようになる。

なおＥの破線は、バイパス弁を中央位置に保つ
た場合の波形である。

なお、上記のバイパス弁１３としては、例えば
公開特許公報昭和55年12266号等に記載されてい
るような、内燃機関の回転速度制御装置に用いら
れているバイパス弁を用いることができる。

つぎに、第８図は前記第４図における演算装置
１０の構成の一実施例を示すブロツク図である。

第８図において、関数発生手段１４は変速位置
信号S2を入力し、変速機の変速位置に応じた補
正係数K1を出力する。

この関数発生手段１４の特性は、例えば第１０
図に示すごとくニユートラル位置NTや４速５速
においては大きな値（速い応答速度）となり、１
速及び２速では小さな値（遅い応答速度）となる
ような値を出力する。

また、関数発生手段１５は回転速度信号S3と
吸入空気量信号S4とを入力し、回転速度とトル
ク（吸入空気量に対応）とに応じた補正係数K2
を出力する。

この関数発生手段１５の特性は、例えば第９図
に示すように回転速度及びトルクが大きくなるほ
ど大きな値となる特性である。

つぎに、応答速度算出手段１６は、関数発生手
段１４及び１５の出力と、回転速度信号S3とを
入力し、それらの入力信号からそのときの運転状
態に対応した応答速度を求める。

なお、一般に車輌のガクガク振動はクラツチの
構成や変速機のがた、あるいはサスペンシヨンの
かたさ等の要因でその発生の様子は異なつてく
る。

したがつて、上記の応答速度算出手段１６にお
ける応答速度は、車種と機関の運転条件に応じて
あらかじめ実験的に求めた最適応答速度を記憶し
ておき、入力信号からそれらの対応する値を読み
出して出力するように構成する。

なお、この応答速度算出手段１６で求める応答
速度は“応答速度”そのものであつても勿論よい
が、機関の応答速度を実質的に与えるような相関
した値でもよい。制御の簡略化のためには、実際
上はそのようにすることが多い。

つぎに、過渡状態検出手段１７は操作量信号
S1を入力し、操作量信号S1の変化が急激である
場合に過渡状態であると判定して信号を出力す
る。

この過渡状態検出手段１７としては、例えば操
作量信号S1を微分し、その微分値が所定値以上
か否かを判断する手段を用いればよい。

つぎに、開度指令算出手段１８は、応答速度検
出手段１６の信号、過渡状態検出手段１７の信号
及び操作量信号S1を入力し、それらの入力値に
応じた開度指令信号S5を出力する。

例えば、定常時あるいは準定常時においては、
操作量信号S1にそのまま対応した開度指令信号
を出力し、過渡状態時においては、所定時間の間
応答速度検出手段１６から与えられる応答速度に
応じた開度指令信号を出力する。

つぎに、第１１図は演算装置１０をマイクロコ
ンピユータで構成した場合の演算を示すフローチ
ヤートの一実施例図である。

この演算は過渡状態時、すなわち運転者がアク
セルペダルを踏み込んで加速状態に入つた場合
に、所定時間だけスロツトル開度を補正するよう
に構成したものである。

第１１図において、まず80ではアクセルの踏み
込み量Ac(n)を読み込む。

このAc(n)の値は前記の操作量信号S1の値であ
る。

つぎに、81では今回読み込んだ値Ac(n)と前回
の演算において読み込んだ値Ac（ｎ−１）との差
ΔAcを演算する。

つぎに、82ではΔAcが所定値より大か否かを
判定する。

82でYESの場合は、加速中であることを示す
から83へ行き、加速補正フラグが１か否かを判定
する。

この加速補正フラグは、現在加速補正演算を行
つているか否かを示すフラグであり、１は現在加
速補正演算を行つている場合、０は行つていない
場合を示す。

83でNOの場合は、まだ加速補正演算を行つて
おらず今回の演算から加速補正を行う場合に相当
するから、84で加速補正フラグを１にし、85で加
速補正タイマを起動する。

この加速補正タイマは、前記第５図のT1に相
当する所定時間の間だけ加速補正演算を行なわせ
るために設けられているソフトウエア上のタイマ
であり、所定時間が経過すると、前記加速補正フ
ラグを０に戻すようになつている。

83でYESの場合は、現在加速補正演算中であ
るから直ちに86へ行く。

つぎに86では、アクセルの踏み込み量Ac(n)に
補正係数Ｋ（詳細後述）を乗算することによつて、
加速指令信号の値θを演算する。

このθがスロツトル弁開度の値に相当する。

つぎに87では、上記のθを出力してアクチユエ
ータを駆動し、スロツトル弁開度をθの値に制御
する。

一方、82でNOの場合は、定常時または減速中
であることを示すから88へ行き、加速補正フラグ
が１か否かを判定する。

88でYESの場合は、加速補正演算中であるこ
とを示すから86へ行く。

88でNOの場合は、定常時または減速中であ
り、かつ加速補正演算も行われていない場合に相
当するから、89へ行き、アクセルの踏み込み量
Ac(n)ｎ）をそのまま今回の開度指令信号の値θ
として出力する。

つぎに、第１２図は前記第１１図の86における
加速補正演算の内容を示すフローチヤートであ
る。

第１２図において、まず90では変速機の変速位
置（前記変速位置信号S2）を読み込む。

つぎに91では、上記の変速位置から補正係数
K1を演算する。

この値は、例えば前記第１０図に示すような値
である。

つぎに、92では回転速度と吸入空気量から補正
係数K2を計算する。

この値は、例えば前記第９図に示すごとき値で
ある。

つぎに93では、K1とK2を加算して補正係数Ｋ
を演算する。

この補正係数Ｋにより、吸気管負圧の応答速度
そのものではないが、実質的な応答速度が設定さ
れることになる。

つぎに94では、今回の踏み込み量Ac(n)に上記
の補正係数Ｋを乗算して補正指令信号の値θを演
算する。

上記のような制御を行うことにより、前記第５
図に示すごとく所定時間T1の間スロツトル弁開
度をアクセルペダルの踏み込み量より大きくした
り、小さくしたりして吸気管負圧の応答速度を制
御し、それによつて運転性と応答性とを調和させ
ることができる。

なお、第８図乃至第１２図においては、第４図
における演算装置１０の構成例について説明した
が、第６図の実施例においても、第４図の実施例
における過渡状態時のスロツトル開度の補正の制
御に相当する部分を独立してバイパス弁開度の制
御で行なわせることにより、同様に表現すること
が出来る。

（発明の効果） 以上説明したごとく本発明においては、アクセ
ル装置の操作量に対して機関の運転条件や変速機
の変速位置等に応じて好適な吸気管負圧の応答が
得られるように、スロツトル弁開度やバイパス弁
開度を制御するような構成としているので、車輌
の各種運転条件に応じてガクガク振動を押さえな
がら、最もよいレスポンスを実現するという運転
性と応答性とを両立させた制御を行うことができ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の一例図、第２図は従来装置
の動作波形図、第３図は本発明の構成を示すブロ
ツク図、第４図は本発明の一実施例図、第５図は
第４図の装置の動作波形図、第６図は本発明の他
の実施例図、第７図は第６図の装置の動作波形
図、第８図は本発明の演算装置１０の構成を示す
一実施例図、第９図及び第１０図は演算装置１０
における特性図、第１１図及び第１２図は本発明
の演算の一実施例を示すフローチヤートである。 符号の説明、１……エアフローメータ、２……
スロツトル弁、３……吸気マニホールド、４……
吸気弁、５……排気弁、６……ピストン、７……
シリンダ、８……アクセルペダル、９……アクセ
ルセンサ、１０……演算装置、１１……アクチユ
エータ、１２……バイパス通路、１３……バイパ
ス弁、１４……アクチユエータ、１５……関数発
生手段、１６……応答速度算出手段、１７……過
渡状態検出手段、１８……開度指令算出手段、３
０……操作量検出手段、３１……運転変数検出手
段、３２……変速位置検出手段、３３……設定手
段、３４……演算手段、３５……開度制御手段。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 運転者によつて操作されるアクセル装置の操
   作量を検出する操作量検出手段と、 機関の各種運転変数を検出する運転変数検出手
   段と、 変速機の変速位置を検出する変速位置検出手段
   と、 上記の運転変数及び変速位置に応じてアクセル
   操作に対する吸気管負圧の応答速度を設定し、か
   つ上記応答速度を変速位置が高速位置の場合は大
   きな値に、低速位置の場合は小さな値に設定する
   設定手段と、 吸気系の開度を制御する開度制御手段と、 上記設定手段で設定された応答速度と上記操作
   量検出手段で検出したアクセル操作量とに応じ
   て、上記変速位置が高速位置で応答速度を大きな
   値に設定する場合には所定時間のあいだ吸気系の
   開度をその時の運転状態で必要とされる適正値よ
   り大きな値とし、上記変速位置が低速位置で応答
   速度を小さな値に設定する場合には所定時間のあ
   いだ吸気系の開度をその時の運転状態で必要とさ
   れる適正値より小さな値とするように上記開度制
   御手段の開度を指令する開度指令信号を算出する
   演算手段と、を備えた内燃機関の吸入空気制御装
   置。 ２ 上記設定手段は、機関の回転速度とトルクと
   に対応した係数と変速機の変速位置に対応した係
   数と機関の回転速度とに基づいて吸気管負圧の応
   答速度を設定するものであり、上記演算手段は、
   定常時は上記操作量検出手段の信号に応じた開度
   指令信号を出力し、過渡状態時には所定時間の間
   上記設定手段の信号に応じた開度指令信号を出力
   するものであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の内燃機関の吸入空気制御装置。 ３ 上記開度制御手段は、吸気管に設けられたス
   ロツトル弁と該スロツトル弁の開度を制御するア
   クチユエータからなり、上記演算手段は、加速時
   の吸気管負圧の応答速度を大きくする場合には加
   速時から所定時間のあいだ開度制御手段の開度を
   アクセルの操作量に対応する値より大きな値にす
   る開度制御信号を出力するものであることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項または第２項記載の
   内燃機関の吸入空気制御装置。 ４ 上記開度制御手段は、吸気管に設けられたス
   ロツトル弁をバイパスする通路の開度を制御する
   バイパス弁と該バイパス弁の開度を制御するアク
   チユエータからなり、上記演算手段は、加速時の
   吸気管負圧の応答速度を大きくする場合は加速時
   から所定時間の間上記バイパス弁を所定開度まで
   開く開度指令信号を出力し、加速時の吸気管負圧
   の応答速度を小さくする場合は加速時から所定時
   間の間パイパス弁を所定値まで閉じる開度指令信
   号を出力するものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の内燃機関の吸
   入空気制御装置。