JPH0584251B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は自動車の電子アクセルペダル、さらに
詳細にはアクセルペダルと機械的に結合された目
標値発生器と、絞り弁と機械的に結合された実際
値発生器と、実際値と目標値の制御偏差を形成す
る差形成器と、制御偏差に従つて絞り弁の操作機
器（調節モータ）を駆動する信号を出力段に送る
制御器とを備えた自動車の電子アクセルペダルに
関する。

［従来技術］ ドイツ特許公開公報第3109638号には、自動車
の絞り弁が制御回路に設けられた操作機器、例え
ば調節モータを介して駆動される電子制御アクセ
ルペダルが開示されている。このようなアクセル
ペダルでは、アクセルペダルと機械的に結合され
たポテンシヨメータによつて目標値が形成され、
又絞り弁と機械的に結合されたポテンシヨメータ
によつて実際値が形成され、閉ループ制御が行な
われている。

［発明が解決しようとする問題点］ このような電子制御アクセルペダルをアイドル
回転数制御に用いる場合には絞り弁の最小開口断
面積を非常に正確に調節するようにしなければな
らない。というのは絞り弁の開口断面積が小さす
ぎるとエンジンが停止してしまう危険性があるか
らである。さらに絞り弁を正確に駆動するために
はその実際のアイドリング終端位置並びに全負荷
終端位置を知り、その間の値に対し運転手の目標
値と絞り弁の位置に対し一義的な関連性を築くよ
うにしななければならない。

従つて本発明はこのような問題点を解決するた
めに成されたもので、絞り弁の機械的な終端位置
を自己学習により判別してそれに対応した目標値
を設定し、機械的な許容誤差に基づく不正確さを
自動的に補償することが可能な電子アクセルペダ
ルを提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、このような問題点を解決するため
に、 アクセルペダルと機械的に結合された目標値発
生器と、 絞り弁あるいは噴射ポンプと機械的に結合され
た実際値発生器と、 実際値と目標値から制御偏差を形成する差形成
器と、前記制御偏差に従つて絞り弁あるいは噴射
ポンプの調節モータ用出力段を駆動する制御器と
からなる位置制御回路用に前記目標値発生器の信
号から目標値を形成するコンピユータとを有し、 前記絞り弁あるいは噴射ポンプは少なくとも一
つの機械的な終端を有し、 前記コンピユータは、所定の運転状態において
アクセルペダルが通常離される場合、絞り弁ある
いは噴射ポンプが終端に駆動されたことが制御器
の出力信号から判別されるまで、目標値を前記少
なくとも一つの終端の方向に変化させるように構
成されており、 更に、絞り弁あるいは噴射ポンプが終端に駆動
されたときに得られる目標値を終端位置を表す目
標値として格納する格納手段が設けられる構成を
採用した。

［作用］ このような構成において絞り弁の最小開口断面
積或いは最大開口断面積のずれを補償するためコ
ンピユータは制御回路の目標値を変化させる。こ
れは制御器の出力から絞り弁が絞り弁終端位置に
駆動されたことが示されるまでないしは制御偏差
なしとなるまで続けられる。このようにして得ら
れた絞り弁の終端目標値をコンピユータに格納す
るようにする。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に従い本発明を詳細に
説明する。

図において符号１で示すものはアクセルペダル
であり、このアクセルペダル１はアクセルペダル
位置センサ２と機械的に堅固に結合されている。
アクセルペダル位置センサ２はポテンシヨメータ
として形成され、その抵抗値はアクセルペダルの
踏み角に比例して変化する。アクセルペダル位置
センサ２はコンピユータ３の入力端子３１と接続
される。コンピユータ３は例えばアナログ及びデ
ジタル入出力端子を有する通常のマイクロコンピ
ユータである。その場合アナログ入出力信号はア
ナログデジタル変換器ないしデジタルアナログ変
換器を介しデジタル信号に或いは又その逆に変換
することが可能である。図では説明を簡単にする
ためにこれらの構成は省略されている。

このようにしてコンピユータ３にはアクセルペ
ダル位置センサ２から運転手により設定された目
標値が入力され、この目標値はコンピユータ３の
出力端子３２から差形成器４のプラス入力端子に
出力される。差形成器４のマイナス入力端子は自
動車エンジンの絞り弁９と機械的に結合された絞
り弁位置センサ１０に接続される。絞り弁位置セ
ンサ１０は絞り弁の実際の位置を示す実際値を発
生する。差形成器４の出力には閉ループ制御回路
で制御偏差と呼ばれている目標値と実際値の差が
発生する。差形成器４の出力端子には制御器５が
接続されており、この制御器５は出力段６に接続
され操作機器として構成された調節モータ８を駆
動する。又この調節モータ８によつて絞り弁９が
作動される。

出力段６と調節モータ８間にスイツチ７が設け
られており、このスイツチはコンピユータ３の出
力３４によつて作動させることができる。通常の
場合スイツチ７は閉じており、それによつて制御
回路は閉ループとなり調節モータ８に制御電流が
供給される。又コンピユータ３の入力端子３３に
は制御器５からの出力信号が入力される。

このコンピユータ３は自動車に設けられた他の
制御用のコンピユータと一体に構成されており、
例えば点火時点、温度、噴射時点、混合比等自動
車の駆動に関連した情報も入力され、それによつ
て自動車がエンジンブレーキ等の減速運転状態に
あるかどうかを識別することが可能である。コン
ピユータ３が「減速運転」状態を検出すると、出
力端子３４を介してスイツチ７が開放するので、
調節モータ８には制御電流が流れなくなる。絞り
弁９には機械的にばねが結合されており、調節モ
ータ８に電流が流れなくなり回転トルクが発生し
なくなると、絞り弁９はばね作用によりその最小
下方終端位置に移動される。このようにして絞り
弁位置センサ１０は絞り弁の最小終端位置に対応
する実際値を発生する。スイツチ７が開放された
後、コンピユータはその出力端子３２に上方に制
限されたサーチ用の最大目標値、例えば10°の絞
り弁開度に対応する目標値を発生し、この目標値
が線形に段階的に減少される。即ち開放された制
御回路の目標値が下方に変化される。同時にコン
ピユータは制御器５の出力を入力端子３３を介し
て監視する。コンピユータ３によつて絞り弁９が
終端位置にあると制御器５の出力から判断された
場合、コンピユータは端子３２の目標値を絞り弁
が最小終端位置にあることを表わす目標値として
格納する。アイドル回転数制御時絞り弁の最小開
度を定めるために、コンピユータ３は上述のよう
にして求められた絞り弁の最小終端位置に定数を
加算するので、アクセルペダル位置センサによつ
て最小に設定された目標値はアイドリング時にお
ける絞り弁の下方限界位置をもたらす目標値に修
正される。

この方法は、微妙なアイドリング制御に何ら悪
影響を与えることなく電子回路や機械部品等の機
械的な許容誤差、軸の変動、老朽化現象等に基づ
く誤差を自動的に補償できるという効果をもたら
す。

スイツチ７が開放し調節モータ８に流れる制御
電流が遮断した場合、上方に制限されたサーチ用
の最大目標値をコンピユータの端子３２に出力す
る代わりに下方に制限されたサーチ用の最小目標
値を発生させることによつても絞り弁の最小終端
位置を検出することが可能である。この場合には
コンピユータはこのサーチ用の最小目標値から出
力端子３２に現れる電圧を段階的に線形に増大さ
せる。これは制御器５の出力に制御偏差なし、即
ち制御偏差が０となつてサーチ用の目標値と実際
値が等しくなる状態まで続けられる。この時の目
標値が絞り弁が最小終端位置にある時の動作用の
目標値としてコンピユータに格納される。即ち、
その時の目標値が絞り弁の最小終端位置を表す目
標値としてコンピユータに格納される。コンピユ
ータは同様にこのようにして求められた絞り弁最
小終端位置に定数を加算することにより絞り弁が
所定のアイドリング開度になるアイドリング終端
位置を求める。

上述した実施例において制御器５はPI（比例積
分）ないしPID（比例積分微分）制御器として構
成できる。この制御器に積分成分が含まれている
ので制御器の出力に現れる操作量から直ちに入力
に制御偏差があると結論づけることはできない。
しかし制御器の出力信号から入力信号の符号変化
を少なくとも判別できるようにするために、目標
値を段階的に変化させる場合、２つの信号変化の
間コンピユータの出力端子３２に現れる電圧の存
続時間が制御器に含まれる積分器の時定数よりも
大きくなるように変化させる。それによつて制御
器の出力信号である操作量はコンピユータの端子
３２に現れる段階的な電圧値の各存続時間よりも
短い時間内に０となるかないしはその符号が変化
するようになる。制御器の出力信号である操作量
がどのようなものであるかの検出は次の電圧変化
の直前において各電圧値の存続時間の終了時に行
なわれることになる。それによつて積分器は増幅
度の大きな敏感なコンパレータとして駆動するこ
とができ、それによつて細かな電圧変化を識別す
ることができ、絞り弁の最小終端位置を高精度で
検出することが可能になる。この自己調整ルーチ
ンに対して必要な時間は特に減速運転時（エンジ
ンブレーキ等）に十分得られるものである。

絞り弁の最小終端位置、従つて絞り弁の見かけ
上のアイドリング終端位置はスイツチ７が閉じて
いる場合、即ち調節モータ８が作動されている場
合にも行うことが可能である。コンピユータによ
りアクセルペダルがアイドリング状態にあること
或いは減速運転状態にあることが識別されると、
コンピユータはその出力３２に上方に制限された
サーチ用の最大目標値を設定する。この目標値は
絞り弁が閉じた時に予想される動作用の目標値以
上の値にしなければならない。このように設定さ
れたサーチ用の目標値は段階的に減少される。そ
の場合、制御回路が閉じていることにより調節モ
ータ８によつて実際値はそれぞれその時のサーチ
用目標値に追従して移動する。絞り弁がその機械
的な終端位置に達すると、制御偏差の符号が変化
する。というのは調節モータが最初は絞り弁の付
勢力に抗して回転トルクを発生するが、絞り弁が
終端に達してからは終端位置の方向に逆の回転ト
ルクを発生しなければならないからである。この
ようにして操作量が０点を通過したことは制御偏
差なしを示すものと判断され、この時点での目標
値を動作用の目標値として格納することができ
る。尚、操作量が０点を通過するのを検出する代
わりに、絞り弁がその終端位置に対して逆方向に
駆動されるのに対応する所定の操作量が得られた
ときを絞り弁最小終端位置に対応する動作目標値
として識別することも可能である。この方法の利
点は、絞り弁がある回転トルクで終端位置に押さ
れるので、動作用の目標値を終端位置における摩
擦等に無関係に正確に検出できることである。

上述した方法は制御回路が閉じている場合、絞
り弁の最大終端位置、即ち全負荷位置を検出する
のにも用いることができる。コンピユータの入力
３１においてアクセルペダルが全負荷位置にある
ことが検出されるとコンピユータの出力３２には
先ずサーチ用の所定の目標値が設定され、この目
標値が順次増大される。これは絞り弁が機械的な
全負荷終端位置に達し実際値がその上限値で留ま
つてしまうまで行なわれる。制御器の積分成分に
より制御偏差が僅かでも残つていると操作量は実
質上大きなものとなるので、機械的な終端位置に
達し、それによつて実際値が制限されると操作量
はかなり大きなものとなる。このように操作量が
所定値よりも大きくなるとコンピユータはそれを
識別し、この時点におけるサーチ用の目標値を絞
り弁の全負荷終端位置に対応する動作用の目標値
として格納する。

又アクセルペダルの全負荷位置を定める場合、
上述したのと逆にサーチ用に大きな目標値を設定
することも可能である。その場合、その目標値は
段階的に減少されるので、実際値はそれに追随し
て移動し、目標値が絞り弁の機械的な全負荷位置
での実際値に対応する所で保持され、制御器５の
出力に現れる操作量がそこで所定の値よりも小さ
くなる。この時点でのサーチ用の目標値を全負荷
終端位置用の動作目標値としてコンピユータに格
納することができる。

このようにしてアイドリング用の動作目標値並
びに全負荷用の動作目標値を検出した後コンピユ
ータはこれらの両方の値間を結ぶ補正特性曲線を
計算し、入力３１において検出されたアクセルペ
ダル位置に対してそれぞれ正しい目標値を発生さ
せる。

上述した方法は自己着火式内燃機関の燃料噴射
の制御にも用いることができる。この場合には絞
り弁が噴射ポンプの調節レバーに対応し、絞り弁
の最小ないし最大位置が噴射ポンプの調節レバー
のアイドル位置ないし全負荷位置に対応する。

以上説明したように、本発明によれば絞り弁の
機械的な許容誤差、老朽化に基づく変動等に無関
係に絞り弁の機械的な終端位置を高精度に検出
し、それに対応して目標値を設定することが可能
になる。

即ち本発明では絞り弁の終端位置を検出するた
めに目標値が変化され、制御器の出力がコンピユ
ータによりモニタされる。それによつて絞り弁の
終端位置を正確に検出することが可能になる。特
に最小絞り弁開度は上述したようにして求められ
た絞り弁最小終端位置にアイドリング定数を加算
することにより定めることが可能になる。又絞り
弁の最小終端位置の検出は特に自動車が減速運転
状態にある時に行なわれる。というのはこのよう
な運転状態はしばしば発生し減速運転時には調節
モータに流れる制御電流は遮断された状態になる
からである。

又調節モータに制御電流を流し実際値を目標値
に追従させる状態で目標値を変化させることもで
きる。終端位置に達した時点を定めることにより
動作用の目標値を正確に設定することができる。
同様に絞り弁が全負荷位置にある時その目標値も
定めることができるので、アイドリング目標値並
びに全負荷目標値間にある全ての値も同様に補正
して用いることが可能になる。

［発明の効果］ このように、本発明では、所定の運転状態にお
いてアクセルペダルが離される場合、コンピユー
タから得られる目標値が絞り弁あるいは噴射ポン
プの終端の方向に変化され、制御器の出力信号か
ら絞り弁あるいは噴射ポンプが終端に達したこと
が判別されたときに得られる目標値が絞り弁ある
いは噴射ポンプの終端位置を表す目標値とし格納
されるので、絞り弁あるいは噴射ポンプの機械的
な許容誤差、老朽化による変動等に基づく終端位
置の誤差を自動的に補償してその機械的な終端位
置を高精度に検出することができ、それに従つて
絞り弁あるいは噴射ポンプを所定の位置に移動さ
せる目標値を設定することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示すもので全体構成を
示す構成図である。 １……アクセルペダル、２……アクセルペダル
位置センサ、３……コンピユータ、４……差形成
器、５……制御器、６……出力段、７……スイツ
チ、８……調節モータ、９……絞り弁、１０……
絞り弁位置センサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ アクセルペダルと機械的に結合された目標値
   発生器と、 絞り弁あるいは噴射ポンプと機械的に結合され
   た実際値発生器と、 実際値と目標値から制御偏差を形成する差形成
   器と、前記制御偏差に従つて絞り弁あるいは噴射
   ポンプの調節モータ用出力段を駆動する制御器と
   からなる位置制御回路用に前記目標値発生器の信
   号から目標値を形成するコンピユータとを有し、 前記絞り弁あるいは噴射ポンプは少なくとも一
   つの機械的な終端を有し、 前記コンピユータは、所定の運転状態において
   アクセルペダルが通常離される場合、絞り弁ある
   いは噴射ポンプが終端に駆動されたことが制御器
   の出力信号から判別されるまで、目標値を前記少
   なくとも一つの終端の方向に変化させるように構
   成されており、 更に、絞り弁あるいは噴射ポンプが終端に駆動
   されたときに得られる目標値を終端位置を表す目
   標値として格納する格納手段が設けられることを
   特徴とする自動車の電子アクセルペダル。 ２ 絞り弁あるいは噴射ポンプは所定の運転状態
   でその駆動が遮断されてばねの力により静止位置
   に移動され、その場合制御器の出力から０の制御
   偏差が判別されそのとき得られる目標値が終端位
   置を表す目標値として格納されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項に記載の自動車の電子ア
   クセルペダル。 ３ 目標値を所定の値から終端の方向に変化させ
   ることにより実際値を目標値に追従させて変化さ
   せ、絞り弁あるいは噴射ポンプが終端に駆動され
   て制御偏差の符号が変化したときに得られる目標
   値が終端位置を表す目標値として格納されること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の自動
   車の電子アクセルペダル。 ４ 前記所定の運転状態が減速運転状態であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項から第３項
   までのいずれか１項に記載の自動車の電子アクセ
   ルペダル。 ５ 前記目標値が線形に変化されることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項から第４項までのいず
   れか１項に記載の自動車の電子アクセルペダル。