JPH0584379B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エンジンのスロツトル弁制御装置
に関するものである。

〔従来技術〕

最近、車両用エンジンにおいては、エレクトロ
ニクスの著しい発達に伴い、その各種制御を電気
的に行うことが種々提案されており、その１例と
して、従来、例えば特開昭51−138235号公報に示
されるエンジンのスロツトル弁制御装置がある。
即ち、これはアクセルペダルの動きを電気信号と
して取り出し、この電気信号によつてスロツトル
弁駆動モータ等を駆動して、スロツトル弁を電気
的に開閉するようにしたものである。この方式の
スロツトル弁制御装置では、アクセルペダルとス
ロツトル弁とをリンク機構やワイヤ機構によつて
連結してスロツトル弁を機械的に開閉するように
した通常の一般的なものに比し、所望のエンジン
出力が得られるようにスロツトル弁を自由に制御
でき、又アクセルペダルの踏込力を小さくできる
という優れた利点がある。

しかるに従来の電気制御方式のスロツトル弁制
御装置では、アクセル操作量・スロツトル弁開度
特性の設定の仕方との関係で、満足し得るような
車両の運転性を確保することが難しいという問題
があつた。即ち、例えばアクセル操作量の変化に
対するスロツトル弁開度の変化を小さく設定する
と、エンジンの定常運転時には走行振動等によつ
てアクセル操作量が多少変動してもスロツトル弁
開度はあまり変化せず、安定した定常走行を確保
できるが、加速時においてエンジン出力ば十分に
増大せず、満足し得るような加速性を確保できな
いという問題があり、逆にスロツトル弁開度の変
化を大きく設定すると、加速性はこれを確保でき
るが、定常運転時において走行振動等によつてス
ロツトル弁開度が変化してしまい、定常走行の安
定性が損なわれるという問題があつた。

〔発明の目的〕 この発明は、かかる従来の問題点に鑑み、加速
性及び定常運転性の両方を確保できるエンジンの
スロツトル弁制御装置を提供せんとするものであ
る。

〔発明の構成〕

そこでこの発明は、上述の電気制御方式の装置
ではスロツトル弁を任意に制御できるという点、
及び通常の運転操作においては変速機の変速位置
によつて加速時か定常運転時かを概ね判別できる
という点に着目し、変速機の変速位置が低速ギヤ
の時には加速時と判別してアクセル操作量の変化
に対するスロツトル弁開度の変化を大きく設定
し、変速位置が高速ギヤの時には定常運転時と判
別してスロツトル弁開度の変化を小さく設定する
ようにしたものである。

即ち、この発明は、第１図の機能ブロツク図に
示されるように、アクセル検出手段７０でアクセ
ル操作量を検出し、演算手段７１でアクセル検出
手段７０の出力を受けてスロツトル弁７３の開度
を演算し、スロツトル弁駆動手段７２で上記演算
手段７１の出力を受けてスロツトル弁７３を駆動
し、その際変速位置検出手段７４で変速機の変速
位置を検出し、変速位置検出手段７４の出力を受
けて特性補正手段７５が変速位置が低速ギヤにな
るほどアクセル操作量の変化に対するスロツトル
弁開度の変化が大きくなるようにアクセル操作
量・スロツトル弁開度特性を補正するようにした
ものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第２図ないし第５図は本発明の一実施例による
エンジンのスロツトル弁制御装置を示す。第２図
において、１はエンジンで、該エンジン１の吸気
通路２の途中にはスロツトル弁３が配設されると
ともに該スロツトル弁３を開閉するステツプモー
タ、DCモータ等のスロツトルアクチユエータ４
が取付けられている。この吸気通路２のスロツト
ル上流側にはベーンタイプのエアフローメータ５
が設けられ、吸気通路２の上流端はエアクリーナ
６に至つている。

また吸気通路２の下流端側には燃料噴射弁７が
設けられ、該燃料噴射弁７は燃料供給通路８を介
して燃料タンク９に接続され、該燃料供給通路８
の途中には燃料ポンプ１０及び燃料フイルタ１１
が介設され、又燃料フイルタ１１下流側と燃料タ
ンク９との間には燃料リターン通路１２が接続さ
れ、該通路１２の途中には燃圧レギユレータ１３
が設けられており、これにより燃料噴射弁７には
一定の燃圧が供給されるようになつている。

一方、エンジン１の排気通路１４には排気ガス
浄化用の触媒１５が配設され、又排気通路１４と
吸気通路２との間にはEGR装置１６が設けられ
ている。このEGR装置１６において、排気通路
１４にはEGR通路１７の一端が、該EGR通路１
７の他端は吸気通路２に接続され、該EGR通路
１７の途中にはEGR弁１８が介設され、該EGR
弁１８にはこれを駆動するソレノイド１９が設け
られている。

また第２図中、２０はアクセルペダル、２１は
バツテリ、２２はイグナイタ、２３はデイストリ
ビユータの回転角からエンジン回転数を検出する
回転数センサ、２４はアクセルペダル２０の操作
量を検出するアクセルポジシヨンセンサ、２５は
エンジンの冷却水温度を検出する水温センサ、２
６は吸入空気の温度を検出する吸気温センサ、２
７はスロツトル弁３の開度を検出するスロツトル
ポジシヨンセンサ、２８は排気ガス中の酸素濃度
を検出するO₂センサ、５８は変速機の変速位置
を検出する変速位置センサ、２９はスロツトル開
度、燃料噴射量、EGR量及び点火時期を制御す
るコンピユータユニツトである。

また第３図は上記コンピユータユニツト２９の
演算処理を説明するための図で、これは説明の便
宜上コンピユータユニツト２９の演算処理をハー
ド回路にて示したものである。図において、第２
図と同一符号は同図と同一のものを示し、QaR
はエアフローメータ５の出力、Neは回転数セン
サ２３の出力、αはアクセルポジシヨンセンサ２
４の出力、Twは水温センサ２５の出力、λはO₂
センサ２８の出力である。

また３０〜３６は入力をｘ値としたときこれに
対する特性曲線上のｙ値を出力する関数発生手段
で、これは実際には所定のメモリマツプにｘ値を
アドレス入力して該マツプから記憶値を読み出す
ことによつてｙ値を得ているものである。そして
具体的には、３０，３１はアクセル操作量α及び
変速位置に応じた基本目標吸入空気量Qa１，Qf
１を出力する基本目標吸入空気量発生手段、３
２，３３は水温Twに応じ、アイドル回転数を保
証するための吸入空気量の下限値Qam，Qfmを
出力する下限吸入空気量発生手段、３４，３５は
エンジン回転数Neに応じ、該回転数Neにおける
粘性抵抗等に起因する吸入空気量の最大値、即ち
吸入空気量の上限値QaM，QfMを出力する上限
吸入空気量発生手段、３６は水温Twに応じて燃
料噴射量の補正係数CTwを出力する水温補正係
数発生手段である。

また３７，３８は入力をｘ値、ｙ値としたとき
これらによつて決る出力値を発生する関数発生手
段で、これは実際には所定のメモリマツプにｘ
値、ｙ値をアドレス入力して該マツプの記憶値を
読み出すことによつて出力値を得ているものであ
る。具体的には、３７，３８はEGR非還流時、
EGR還流時における１気筒当りの目標吸入空気
量Acとエンジン回転数Neとによつて決る基本目
標スロツトル開度θ（θ１又はθ１Ｅ）を出力す
る基本目標スロツトル開度発生手段である。

また３９〜４４は各種入力に対して所定の演算
を行う演算手段で、具体的には、３９は１気筒当
りの目標吸入空気量Ac、エアフローメータ５の
出力QaR及び回転数センサ２３の出力Neを入力
とし、これらから目標スロツトル開度補正係数
CaFBを演算出力する吸気量フイードバツク補正
モジユール、４０は基本目標吸入空気量Qa１、
１気筒当りの目標吸入空気量Ac、エンジン回転
数Ne、水温Tw及びO₂センサ２８の出力λを入
力とし、エンジン運転領域が燃料フイードバツク
領域、燃料カツト領域又は混合気エンリツチ領域
のいずれであるかを判定してゾーン判定信号
Zoneを出力するゾーン判定モジユール、４１は
ゾーン判定信号Zone及びO₂センサ２８の出力λ
を入力とし、燃料フイードバツク領域において
O₂センサ２８の出力λに応じて燃料噴射量のフ
イードバツク補正係数CfFBを出力する燃料フイ
ードバツク補正モジユール、４２はゾーン判定信
号Zone、フイードバツク補正係数CfFBを入力と
し、燃料フイードバツク領域において燃料噴射量
を最適量に補正するための補正係数CSTDを学習
出力する燃料学習補正モジユール、４３はゾーン
判定信号Zoneを受けて燃料カツト領域において
燃料カツト信号SWFCを出力する燃料カツト制御
モジユール、４４はゾーン判定信号Zoneを受け、
混合気エンリツチ領域においてエンリツチ補正係
数CERを出力するエンリツチ補正モジユールで
ある。

さらに４５，４６は基本目標吸入空気量Qa１，
Qf１と下限吸入空気量Qam，Qfmとを比較して
いずれか大きい方を目標吸入空気量Qa２，Qf２
として出力する比較選択手段、４７，４８は目標
吸入空気量Qa２，Qf２と上限吸入空気量QaM，
QfMとを比較していずれか小さい方を実際目標
吸入空気量Qa３，Qf３として出力する比較選択
手段、４９はバツテリ電圧に応じて燃料噴射パル
スTauのパルス幅を補正する補正手段である。ま
た５０，５１は割算手段、５２〜５５は乗算手
段、５６，５７はスイツチ手段である。

また第４図はスロツトル制御系の基本目標吸入
空気量発生手段３０のより詳細な構成を示し、５
９〜６５は変速機の前進１速〜５速、ニユートラ
ルＮ及び後進Ｒの格変速位置に対応して設けら
れ、各々アクセル操作量αに応じた基本目標吸入
空気量Qa１を発生する基本目標吸入空気量発生
部で、前進１速〜５速用の基本目標吸入空気量発
生部５９〜６３はアクセル操作量αに対する基本
目標吸入空気量Qa１の特性として第５図ａに直
線ａ〜ｅで示すように、低速ギヤほど傾きの大き
な特性を有し、又ニユートラル用の基本目標吸入
空気量発生部６４はレーシング時のフイーリング
や発進時の出力を確保するために上記特性として
第５図ｂに曲線ｆで示すように、所定のアクセル
操作量までは傾きの大きな特性を有し、所定のア
クセル操作量以上では傾きの小さな特性を有し、
さらに後進用の基本目標吸入空気量発生部６５は
後進時の安全速度を確保するために上記特性とし
て第５図ｂに直線ｇで示すように、ニユートラル
用のそれより傾きの小さな特性を有するものであ
る。また６６は変速位置センサ５８の出力に応じ
て基本目標吸入空気量発生部５９〜６５を選択し
それにアクセル操作量αを与える切換手段であ
る。なお燃料制御系の基本目標吸入空気量発生手
段３１についても図示していないが、スロツトル
制御系のそれと全く同様に構成されている。

なお以上のような構成において、上記スロツト
ルアクチユエータ４及びコンピユータユニツト２
９が第１図に示すスロツトル弁駆動手段７２とな
つており、又上記コンピユータユニツト２９が第
１図に示す演算手段７１及び特性補正手段７５の
各機能を実現するものとなつている。

次に第３図ないし第５図を用いて動作について
説明する。

まずスロツトル開度の制御動作について説明す
る。アクセルペダル２０が踏込操作されると、ア
クセルポジシヨンセンサ２４でアクセル操作量α
が検出され、又変速位置センサ５８で変速機の変
速位置が検出され、基本目標吸入空気量発生手段
３０で上記アクセル操作量α及び変速機の変速位
置に応じた基本目標吸入空気量Qa１が算出され、
一方下限吸入空気量発生手段３２で水温センサ２
５の出力Twに応じた吸入空気量の下限値Qamが
算出され、上記基本目標吸入空気量Qa１と吸入
空気量下限値Qamとは比較選択手段４５で比較
されて両者のうちの大きい方が目標吸入空気量
Qa２として出力される。また上限吸入空気量発
生手段３４ではエンジン回転数Neに応じた吸入
空気量の上限値QaMが算出され、この吸入空気
量上限値QaMは比較選択手段４７で上記目標吸
入空気量Qa２と比較されて両者のうちのいずれ
か小さい方が実際目標吸入空気量Qa３として出
力される。割算手段５０ではこの実際目標吸入空
気量Qa３をエンジン回転数（Ne×２）でもつて
割算して１気筒当りの目標吸入空気量Acが演算
され、この１気筒当りの目標吸入空気量Ac、エ
ンジン回転数Ne及びそのときのEGRの有無に応
じて基本目標スロツトル開度発生手段３７又は３
８で基本目標スロツトル開度θ（θ１又はθ１Ｅ）
が演算される。また吸気量フイードバツク補正モ
ジユール３９では１気筒当りの目標吸入空気量
Ac、エアフローメータ５の出力QaR及びエンジ
ン回転数Neから吸入空気量をフイードバツク制
御するための補正係数CaFBが演算され、基本目
標スロツトル開度θは乗算手段５２で吸気量フイ
ードバツク補正モジユール３９からの補正係数
CaFBでもつて乗算補正され、これが実際目標ス
ロツトル開度θ２としてスロツトルアクチユエー
タ４に出力され、これによりスロツトル弁３はア
クセル操作量に応じた吸入空気量が得られる開度
にフイードバツク制御されることとなる。なお
EGRの有無によつて基本目標スロツトル開度θ
を変えているのは、EGRの有無によつて実際吸
入空気量が異なるからであり、従つてEGR還流
時にはEGE非還流時よりも基本目標スロツトル
開度が大きく設定されている。

ここで、第４，５図を用いて基本目標吸入空気
量発生手段３０の演算処理をより詳細に説明する
と、基本目標吸入空気量発生手段３０においては
切換手段６６で変速位置センサ５８の出力、即ち
現在の変速機の変速位置に対応した基本目標吸入
空気量発生部５９〜６５が選択され、この選択さ
れた基本目標吸入空気量発生部５９〜６５でアク
セル操作量αに応じた基本目標吸入空気量Qa１
が発生される。すると前進走行時においては、第
５図ａに示すように、同一のアクセル操作量αに
対して２速、１速といつた低速ギヤほど大きな基
本目標吸入空気量Qa１が発生され、これにより
スロツトル弁３は同一のアクセル操作量αに対し
ても低速ギヤほど大きな開度に開かれ、又ニユー
トラル時あるいは後進時においては第５図ｂに示
すように、アクセル操作量αに対してニユートラ
ル時あるいは後進時の適切な基本目標吸入空気量
Qa１が発生され、これによりスロツトル弁３は
適切な開度に開かれることとなる。

次に燃料噴射量の制御動作について説明する。
燃料制御系では吸入空気量発生手段３１，３３，
３５及び比較選択手段４６，４８で上記スロツト
ル制御系と同様に、アクセル操作量αと変速位置
とに応じて実際目標吸入空気量Qf３が算出され
ており、割算手段５１では上記実際目標吸入空気
量Qf３をエンジン回転数Neで割算して基本目標
燃料噴射量Qfiが算出され、又水温補正係数発生
手段３６では水温Twに応じた水温補正係数CTw
が算出され、上記基本目標燃料噴射量Qfiは乗算
手段５３で上記水温補正係数CTwでもつて乗算
補正される。またゾーン判定手段４１では基本目
標吸入空気量Qa１、１気筒当りの目標吸入空気
量Ac、エンジン回転数Ne、水温Tw及びO₂セン
サ出力λから現在のエンジンの運転領域が燃料フ
イードバツク領域、燃料カツト領域又は混合気エ
ンリツチ領域のいずれであるかを判定しており、
エンジンが混合気エンリツチ領域にある場合には
上記乗算手段５３で上記基本目標燃料噴射量Qfi
は上記水温補正に加え、さらにエンリツチ補正モ
ジユール４４からの補正係数CERでもつてエン
リツチ補正され、この補正後の目標燃料噴射量
Qfi１（＝Qfi３）は補正手段４９でバツテリ電圧
に応じて補正された後、燃料噴射パルスTauとし
て燃料噴射弁７に与えられる。これにより燃料噴
射弁７は点火タイミングに同期して燃料噴射パル
スのパルス幅に応じた時間だけ開き、エンジンに
は上記水温補正及びエンリツチ補正された実際目
標量Qfi１の燃料が噴射供給されることとなる。

一方、エンジンが燃料フイードバツク領域にあ
る場合には、乗算手段５４で上記水温補正後の目
標燃料噴射量Qfi１に燃料学習補正モジユール４
２からの補正係数CSTDが乗算され、さらにこの
目標燃料噴射量Qfi２に乗算手段５５で燃料フイ
ードバツク補正モジユール４１からの補正係数
CfFBが乗算されて実際目標燃料噴射量Qfi３が求
められ、こうして燃料噴射量はフイードバツク制
御されることとなる。なおフイードバツク補正モ
ジユール４１の他に、学習補正モジユール４２を
設けているのは、なるべくフイードバツク制御を
少なくするためである。

またエンジンが燃料カツト領域にある場合に
は、燃料カツト制御モジユール４３から燃料カツ
ト信号SWFCが出力されて、スイツチ手段５７が
開き、これにより燃料噴射弁７には燃料噴射パル
スが印加されなくなり、燃料の供給は停止される
こととなる。

またコンピユータユニツト２９はイグナイタ２
２にエンジンの回転に応じて、又EGR弁１８の
ソレノイド１９にエンジンの運転状態に応じて
各々制御信号を加えて点火時期制御及びEGR量
制御を行うが、その動作は従来公知のものと同一
であるので、詳細な説明は省略する。

以上のような本実施例の装置では、アクセル操
作量の変化に対するスロツトル弁開度の変化を、
変速機の変速位置が低速ギヤになるほど大きく設
定し、又それに応じて燃料噴射量も可変制御する
ようにしたので、加速時にはエンジン出力を十分
に増大させて優れた加速性を確保でき、又定常運
転時にはアクセル操作量の微小な変動に対しても
スロツトル弁開度をほぼ一定に保持して、安定し
た定常走行性を確保できる。

なお本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、種々の変形、変更が可能であり、例えばコ
ンピユータユニツトの演算処理は同様の機能を達
成するものであれば第３図及び第４図と異なるも
のであつてもよい。またスロツトル弁の制御はフ
イードバツク制御ではなく、オープンループ制御
であつてもよい。

また上記実施例ではアクセル操作量から一旦吸
入空気量を演算し、これからスロツトル弁開度を
求めるようにしたが、本発明は勿論アクセル操作
量から直接スロツトル弁開度を求めるようにして
もよい。また変速機は自動変速機であつてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、アクセル操作量
に応じてスロツトル弁を電気的に駆動するように
したエンジンのスロツトル弁制御装置において、
変速機の変速位置が高いギヤより低いギヤの時、
アクセル操作量の変化に対するスロツトル弁開度
の変化を大きく設定しているため、車両が走行中
に高いギヤから低いギヤになり、アクセルが踏み
込まれる場合を強い加速要求時、つまり加速時と
判別し、このように低いギヤのときに乗員がアク
セルを踏み込むことによりスロツトル弁軽度の変
化は、高いギヤでのスロツトル弁開度の変化より
も大きくなる。これによりアクセルの踏み込みに
対する加速の応答性が向上できるとともに、エン
ジン出力を十分に増大でき、優れた加速性を確保
できる効果がある。

また、変速機の変速状態が低いギヤよりも高い
ギヤにあるときは、低いギヤでのスロツトル弁開
度の変化よりもスロツトル弁開度の変化は小さい
ため、アクセル操作量の微妙な変動に対し、スロ
ツトル弁開度を一定にでき、特に高速ギヤのとき
は定常運転走行の安定性が確保できる効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロツク図、
第２図は本発明の一実施例によるエンジンのスロ
ツトル弁制御装置の概略構成図、第３及び第４図
はともに上記装置におけるコンピユータユニツト
の演算処理を説明するための図、第５図は第４図
における基本目標吸入空気量発生部５９〜６５の
入出力特性を示す図である。 ７０……アクセル検出手段、７１……演算手
段、７２……スロツトル弁駆動手段、７３……ス
ロツトル弁、７４……変速位置検出手段、７５…
…特性補正手段、３……スロツトル弁、２４……
アクセルポジシヨンセンサ、２９……コンピユー
タユニツト、５８……変速位置センサ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アクセル操作量を検出するアクセル検出手段
   と、該アクセル検出手段の出力を受けスロツトル
   弁の開度を演算する演算手段と、該演算手段の出
   力を受けスロツトル弁を駆動するスロツトル弁駆
   動手段と、変速機の変速位置を検出する変速位置
   検出手段と、変速機の変速位置が高いギヤよりも
   低いギヤのときはアクセル操作量の変化に対する
   スロツトル弁開度の変化が大きくなるようにアク
   セル操作量・スロツトル弁開度特性を補正する特
   性補正手段とを設けたことを特徴とするエンジン
   のスロツトル弁制御装置。