JPH1113516A - エンジンのスロットル制御装置 - Google Patents

エンジンのスロットル制御装置

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JPH1113516A
JPH1113516A JP9167613A JP16761397A JPH1113516A JP H1113516 A JPH1113516 A JP H1113516A JP 9167613 A JP9167613 A JP 9167613A JP 16761397 A JP16761397 A JP 16761397A JP H1113516 A JPH1113516 A JP H1113516A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドライバ要求とエンジン要求とを加算的に扱
うことで、運転性を向上する。 【解決手段】 負圧制御目標吸気量を算出し（１０
５）、トルク換算する（１０６）。ＩＳＣ目標トルクと
負圧制御目標吸気量トルク換算値とのうち大きい方を選
択して、エンジン要求トルクとする（１０８）。ドライ
バ要求トルクにエンジン要求トルクを加算して、目標ト
ルクとする（１０９）。この目標トルクに基づいて電制
スロットル弁を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、車両用エンジンの
スロットル制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の車両用エンジンにおいては、スロ
ットル弁をバイパスする補助空気通路を設けて、ここに
補助空気制御弁を介装し、アイドル運転条件において補
助空気制御弁の開度を増減調整して、アイドル回転数を
最適値に制御するようにしている。
【０００３】また、かかるアイドル回転数制御機能の
他、減速時負圧制御機能（ブーストコントロールバルブ
機能）を備えているものがある。減速時負圧制御機能と
は、スロットル弁が全閉となる減速中に吸気マニホール
ド内の負圧が一定以上上昇しないように、吸入負圧を平
衡させるために空気を導入し、シリンダ内の負圧を制限
して、オイル消費の低減を図るものである。
【０００４】このような減速時負圧制御機能を果たすた
め、補助空気制御弁の制御量（開度）を例えば以下のよ
うに設定している。すなわち、負圧制御分ＢＣＶをエン
ジン回転数に応じてテーブルに記憶させておき、減速時
にこれを参照して設定する。そして、アイドル回転数制
御のためのアイドル回転数制御分ＩＳＣと、負圧制御分
ＢＣＶとを比較し、これらのうち大きい方を選択して、
これに基づいて制御量を設定している（特開平１−１２
１５３６号公報、特開平１−２９４９３３号公報等参
照）。
【０００５】一方、近年、エンジンのスロットル制御装
置として、電制スロットル弁を用い、少なくともアクセ
ル開度（例えばアクセル開度とエンジン回転数）に基づ
いてエンジンの目標トルクを算出し、目標トルクを実現
するように必要基本燃料量を算出し、必要基本燃料量と
目標空燃比とから目標吸入空気量を算出し、目標吸入空
気量に基づいて目標スロットル開度を算出し、この目標
スロットル開度になるようにスロットル弁を駆動するも
の（いわゆるトルクデマンド制御装置）が提案されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、電制スロッ
トル弁を用いたエンジンのスロットル制御装置におい
て、減速時負圧制御を実現する場合、減速時負圧制御
は、要求空気量の下限制御であるから、トルクデマンド
制御での目標吸入空気量に対し、下限リミッタとして操
作すれば、所望の機能は実現できる。
【０００７】すなわち、トルクデマンド制御での目標吸
入空気量の算出後、減速時負圧制御のための負圧制御目
標吸気量を算出して、目標吸入空気量と負圧制御目標吸
気量とから大きい方を選択し、これに基づいて目標スロ
ットル開度を算出するようにすればよい。しかしなが
ら、ドライバ要求トルクに対応する目標吸気量が非常に
小さい状態から増加したような状況においては、この下
限リミッタ（負圧制御目標吸気量）に到達するまでは、
ドライバ要求に対し、発生トルクを増やさない構成とな
る（図９参照）。
【０００８】すなわち、図９のｔ１では、ドライバから
のトルク増加要求にかかわらず、トルクが増加せず（加
速感なし）、ｔ２では、ドライバ要求に変化がないにも
かかわらず、トルクの変化の仕方（傾き）が変化する
（急に減速感がなくなる）。つまり、ドライバ要求に対
し不感帯を持つことになり、運転性上、問題のあるシス
テムとなる。
【０００９】本発明は、このような実状に鑑み、ドライ
バ要求とエンジン要求とを加算的に扱うことで、ドライ
バ要求の変化が出力となって現れるようにして、運転性
を向上させることを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】このため、請求項１に係
る発明では、エンジンの目標トルクを算出する目標トル
ク算出手段と、目標トルクを実現するように必要基本燃
料量を算出する必要基本燃料量算出手段と、必要基本燃
料量と目標空燃比とから目標吸入空気量を算出する目標
吸入空気量算出手段と、目標吸入空気量に基づいて目標
スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段
と、目標スロットル開度になるようにスロットル弁を駆
動するスロットル弁駆動制御手段とを備えるエンジンの
スロットル制御装置において、前記目標トルク算出手段
を、少なくともアクセル開度に基づいてドライバ要求ト
ルクを算出するドライバ要求トルク算出手段と、ドライ
バ要求以外のエンジン要求トルクを算出するエンジン要
求トルク算出手段と、ドライバ要求トルクとエンジン要
求トルクとを加算して目標トルクとする加算手段とを含
んで構成したことを特徴とする（図３参照）。
【００１１】請求項２に係る発明では、前記エンジン要
求トルク算出手段は、アイドル回転数制御のためのアイ
ドル回転数制御目標トルクを算出するアイドル回転数制
御目標トルク算出手段と、減速時負圧制御のための負圧
制御目標トルクを算出する負圧制御目標トルク算出手段
と、アイドル回転数制御目標トルクと負圧制御目標トル
クとのうち大きい方を選択してエンジン要求トルクとす
る選択手段とを含んで構成されることを特徴とする（図
３参照）。
【００１２】請求項３に係る発明では、前記負圧制御目
標トルク算出手段は、減速時負圧制御のための負圧制御
目標吸気量を算出する負圧制御目標吸気量算出手段と、
負圧制御目標吸気量をトルク換算して負圧制御目標トル
クを求めるトルク換算手段とを含んで構成されることを
特徴とする（図３参照）。請求項４に係る発明では、前
記負圧制御目標吸気量算出手段により算出された負圧制
御目標吸気量を前記トルク換算手段によりトルク換算す
る際（換算前又は換算後）に、目標空燃比により補正す
る補正手段を設けたことを特徴とする（図４又は図５参
照）。
【００１３】
【発明の効果】請求項１に係る発明によれば、ドライバ
要求トルクとエンジン要求トルクとを加算して目標トル
クとすることにより、ドライバからのトルク増加要求に
対して的確に相当量のトルク増加を生じるように、目標
トルクを生成でき、エンジン要求を考慮しながら、ドラ
イバ要求に的確に応えることができ、運転性を向上する
ことができる。
【００１４】請求項２に係る発明によれば、アイドル回
転数制御目標トルクと負圧制御目標トルクとのうち大き
い方を選択してエンジン要求トルクとすることにより、
エンジン要求トルクを的確なものとすることができる。
請求項３に係る発明によれば、負圧制御目標吸気量をト
ルク換算して負圧制御目標トルクを求めることにより、
負圧制御目標トルクを的確なものとすることができる。
【００１５】請求項４に係る発明によれば、負圧制御目
標吸気量をトルク換算する際に、目標空燃比により補正
することで、直噴火花点火式エンジンなどの大きな空燃
比変化幅をとるエンジンにも適応させることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態につい
て説明する。図１は実施の一形態を示す直噴火花点火式
エンジンのシステム図である。先ず、これについて説明
する。車両に搭載されるエンジン１の各気筒の燃焼室に
は、エアクリーナ２から吸気通路３により、電制スロッ
トル弁４の制御を受けて、空気が吸入される。
【００１７】電制スロットル弁４は、コントロールユニ
ット２０からの信号により作動するステップモータ等に
より開度制御される。そして、燃焼室内に燃料（ガソリ
ン）を直接噴射するように、電磁式の燃料噴射弁（イン
ジェクタ）５が設けられている。燃料噴射弁５は、コン
トロールユニット２０からエンジン回転に同期して吸気
行程又は圧縮行程にて出力される噴射パルス信号により
ソレノイドに通電されて開弁し、所定圧力に調圧された
燃料を噴射するようになっている。そして、噴射された
燃料は、吸気行程噴射の場合は燃焼室内に拡散して均質
な混合気を形成し、また圧縮行程噴射の場合は点火栓６
回りに集中的に層状の混合気を形成し、コントロールユ
ニット２０からの点火信号に基づき、点火栓６により点
火されて、燃焼（均質燃焼又は成層燃焼）する。尚、燃
焼方式は、空燃比制御との組合わせで、均質ストイキ燃
焼、均質リーン燃焼（空燃比２０〜３０）、成層リーン
燃焼（空燃比４０程度）に分けられる。
【００１８】エンジン１からの排気は排気通路７より排
出され、排気通路７には排気浄化用の触媒８が介装され
ている。コントロールユニット２０は、ＣＰＵ、ＲＯ
Ｍ、ＲＡＭ、Ａ／Ｄ変換器及び入出力インターフェイス
等を含んで構成されるマイクロコンピュータを備え、各
種のセンサから信号が入力されている。
【００１９】前記各種のセンサとしては、エンジン１の
クランク軸又はカム軸回転を検出するクランク角センサ
２１，２２が設けられている。これらのクランク角セン
サ２１，２２は、気筒数をｎとすると、クランク角７２
０°／ｎ毎に、予め定めたクランク角位置で基準パルス
信号ＲＥＦを出力すると共に、１〜２°毎に単位パルス
信号ＰＯＳを出力するもので、基準パルス信号ＲＥＦの
周期などからエンジン回転数Ｎｅを算出可能である。
【００２０】この他、吸気通路３のスロットル弁４上流
で吸入空気流量Ｑａを検出するエアフローメータ２３、
アクセル開度（アクセルペダルの踏込み量）ＡＣＣを検
出するアクセルセンサ２４、スロットル弁４の開度ＴＶ
Ｏを検出するスロットルセンサ２５（スロットル弁４の
全閉位置でＯＮとなるアイドルスイッチを含む）、エン
ジン１の冷却水温Ｔｗを検出する水温センサ２６、排気
通路７にて排気空燃比のリッチ・リーンに応じた信号を
出力するＯ2 センサ２７、車速ＶＳＰを検出する車速セ
ンサ２８などが設けられている。
【００２１】ここにおいて、コントロールユニット２０
は、前記各種のセンサからの信号を入力しつつ、内蔵の
マイクロコンピュータにより、図２及び図３の制御ブロ
ック図に示す演算処理（トルクデマンド制御）を行っ
て、電制スロットル弁４によるスロットル開度、及び、
燃料噴射弁５による燃料噴射量を制御する。図２及び図
３の制御ブロック図に従って説明する。尚、図２はトル
クデマンド制御全体の制御ブロック図であり、図３はト
ルクデマンド制御のうちスロットル開度制御の部分を示
すと共に目標トルク算出手段の詳細を示す制御ブロック
図である。
【００２２】目標トルク算出手段１００は、ドライバ要
求トルク算出手段１０１と、エンジン要求トルク算出手
段１０２と、加算手段１０９とから構成される。ドライ
バ要求トルク算出手段１０１は、アクセル開度ＡＣＣと
エンジン回転数Ｎｅとを入力し、これらに応じてドライ
バ要求トルクｔＴＲＱdvr を予め定めたマップを参照し
て、ドライバ要求トルクｔＴＲＱdvr を出力する。
【００２３】エンジン要求トルク算出手段１０２は、ア
イドル回転数制御（ＩＳＣ）目標トルク算出手段１０３
と、負圧制御目標トルク算出手段１０４と、選択手段１
０８とから構成される。ＩＳＣ目標トルク算出手段１０
３は、アイドル運転時に実アイドル回転数と目標アイド
ル回転数との比較による増減制御により、ＩＳＣ目標ト
ルクｔＴＲＱisc を算出する。
【００２４】負圧制御目標トルク算出手段１０４は、負
圧制御目標吸気量算出手段１０５と、トルク換算手段１
０６とから構成される。負圧制御目標吸気量算出手段１
０５は、減速時負圧制御の目標下限負圧に対応する負圧
制御目標吸気量（目標下限吸気量）を算出して、出力す
る。トルク換算手段１０６は、負圧制御目標吸気量をト
ルク相当値に変換して、負圧制御目標トルク（負圧制御
目標吸気量トルク換算値）ｔＴＲＱbcv を出力する。
【００２５】選択手段１０８は、ＩＳＣ目標トルクｔＴ
ＲＱisc と負圧制御目標トルク（負圧制御目標吸気量ト
ルク換算値）ｔＴＲＱbcv とを比較して、大きい方を選
択し、これをエンジン要求トルクｔＴＲＱeng として出
力する。加算手段１０９は、ドライバ要求トルクｔＴＲ
Ｑdvr に、エンジン要求トルクｔＴＲＱeng （ＩＳＣ目
標トルクと負圧制御目標トルクとのうち大きい方）を加
算して、目標トルクｔＴＲＱを算出する。
【００２６】図４及び図５には目標トルク算出の別形態
を示している。図４の制御ブロック図では、負圧制御目
標吸気量をトルク換算する際、トルク換算前に、補正手
段１０７により、負圧制御目標吸気量を目標空燃比算出
手段１１３により算出された目標空燃比により除算し
て、補正する。また、図５の制御ブロック図では、負圧
制御目標吸気量をトルク換算する際、トルク換算後に、
補正手段１０７’により、負圧制御目標吸気量トルク換
算値を目標空燃比算出手段１１３により算出された目標
空燃比により除算して、補正する。
【００２７】このように、負圧制御目標吸気量をトルク
換算する際に、目標空燃比により補正することで、直噴
火花点火式エンジンなどの大きな空燃比変化幅をとるエ
ンジンにも適応させることができる。目標トルク算出後
のスロットル開度制御及び燃料噴射量制御について、図
２により、更に説明する。
【００２８】必要基本燃料量算出手段１１１は、目標ト
ルクｔＴＲＱとエンジン回転数Ｎｅとを入力し、これら
に応じて必要基本燃料量ｔＱｆを予め定めたマップを参
照して、必要基本燃料量ｔＱｆを出力する。効率補正手
段１１２は、均質燃焼と成層燃焼など、空燃比が大きく
変わる場合、燃焼効率が異なることから、これらに応じ
て、必要基本燃料量ｔＱｆを補正する。
【００２９】目標空燃比算出手段１１３は、目標トルク
ｔＴＲＱとエンジン回転数Ｎｅとを入力し、これらに応
じて目標空燃比ｔＡＦＲを予め定めたマップを参照し
て、目標空燃比ｔＡＦＲを出力する。目標吸入空気量算
出手段１１４は、乗算器からなり、必要基本燃料量ｔＱ
ｆに目標空燃比ｔＡＦＲを乗算して、目標吸入空気量ｔ
Ｑcyl ＝ｔＱｆ×ｔＡＦＲを算出する。
【００３０】目標スロットル開度算出手段１１５は、目
標吸入空気量ｔＱcyl とエンジン回転数Ｎｅとを入力
し、これら（ｔＱcyl ×Ｎｅ）に応じて目標スロットル
開度ｔＴＶＯを予め定めたマップを参照して、目標スロ
ットル開度ｔＴＶＯを出力する。スロットル弁駆動制御
手段１１６は、目標スロットル開度ｔＴＶＯに応じた指
令信号によりステップモータをステップ駆動して、目標
スロットル開度ｔＴＶＯになるようにスロットル弁４を
制御する。
【００３１】一方、エアフローメータ２３により、スロ
ットル弁４により制御される実吸入空気流量Ｑａが検出
される。シリンダ吸気量算出手段１１７は、エアフロー
メータ２３により検出される実吸入空気流量Ｑａをエン
ジン回転数Ｎｅで除算し、また平滑化して、シリンダ吸
気量Ｑcyl を算出する。
【００３２】目標燃料噴射量算出手段１１８は、除算器
からなり、シリンダ吸気量Ｑcyl を目標空燃比ｔＡＦＲ
で除算して、目標燃料噴射量ｔＱｆｉを算出する。燃料
噴射量算出手段１１９は、目標燃料噴射量ｔＱｆｉに対
し各種の補正を行う。燃料噴射弁駆動制御手段１２０
は、補正後の目標燃料噴射量ｔＱｆｉに応じたパルス幅
の駆動パルス信号により燃料噴射弁５を駆動して、目標
燃料噴射量ｔＱｆｉになるように燃料噴射弁５を制御す
る。
【００３３】次に、目標トルク算出のより詳細な実施例
を図６の制御ブロック図及び図７のフローチャートによ
り説明する。Ｓ１では、アクセル開度ＡＣＣとエンジン
回転数Ｎｅとに基づき、所定のマップを参照して、ドラ
イバ要求トルクｔＴＲＱdvr を算出する。Ｓ２では、ア
イドル運転時に実アイドル回転数と目標アイドル回転数
との比較による増減制御により、ＩＳＣ目標トルクｔＴ
ＲＱisc を算出する。
【００３４】Ｓ３では、減速負圧制御の目標下限負圧を
設定する。例えば−６００ｍｍＨＧとする。Ｓ４では、
目標下限負圧に対応する負圧制御目標吸気量（目標下限
吸気量）を算出する。単純例は、シリンダ容積×（７６
０−６００）／７６０である。実際は、内部ＥＧＲ等の
残留気体量を考慮して算出する。
【００３５】Ｓ５では、ストイキ時トルク換算を行う。
すなわち、この目標下限吸気量に対し、理論空燃比１
４．７で燃料を噴射した場合の、発生トルク（ストイキ
時目標トルク）を算出する。実際は事前の実験で求め、
一次式で近似する。Ｓ６では、目標空燃比ｔＡＦＲを読
出す。Ｓ７では、目標空燃比ｔＡＦＲによる補正を行
う。すなわち、ストイキ時目標トルク×１４．７／ｔＡ
ＦＲにより、負圧制御目標トルク（目標下限吸気量相当
トルク）ｔＴＲＱbcv を算出する。
【００３６】Ｓ８では、ＩＳＣ目標トルクｔＴＲＱisc
と負圧制御目標トルク（目標下限吸気量相当トルク）ｔ
ＴＲＱbcv とを比較し、大きい方を選択して、エンジン
要求トルクｔＴＲＱeng ＝ｍａｘ（ｔＴＲＱisc ，ｔＴ
ＲＱbcv ）とする。Ｓ９では、ドライバ要求トルクｔＴ
ＲＱdvr にエンジン要求トルクｔＴＲＱeng を加算し
て、目標トルクｔＴＲＱ＝ｔＴＲＱdvr ＋ｔＴＲＱeng
を算出する。
【００３７】図８は目標トルク算出の他の実施例を示す
フローチャートである。Ｓ１１では、アクセル開度ＡＣ
Ｃとエンジン回転数Ｎｅとに基づき、所定のマップを参
照して、ドライバ要求トルクｔＴＲＱdvr を算出する。
Ｓ１２では、アイドル運転時に実アイドル回転数と目標
アイドル回転数との比較による増減制御により、ＩＳＣ
ストイキ時必要吸気量を算出する。
【００３８】Ｓ１３では、減速負圧制御の目標下限負圧
に対応する負圧制御目標吸気量（目標下限吸気量）を算
出する。Ｓ１４では、目標空燃比ｔＡＦＲを読出す。Ｓ
１５では、目標空燃比ｔＡＦＲによる補正を行う。すな
わち、目標下限吸気量×１４．７／ｔＡＦＲにより、目
標下限吸気量の空燃比補正を行う。
【００３９】Ｓ１６では、ＩＳＣストイキ時必要吸気量
と負圧制御目標吸気量（目標下限吸気量）とを比較し、
大きい方を選択して、エンジン要求吸気量とする。Ｓ１
７では、エンジン回転数Ｎｅを読出す。Ｓ１８では、エ
ンジン要求吸気量とエンジン回転数とから、目標シリン
ダ吸気量を算出する。
【００４０】Ｓ１９では、目標シリンダ吸気量をトルク
換算して、エンジン要求トルクｔＴＲＱeng を算出す
る。Ｓ２０では、ドライバ要求トルクｔＴＲＱdvr にエ
ンジン要求トルクｔＴＲＱeng を加算して、目標トルク
ｔＴＲＱ＝ｔＴＲＱdvr ＋ｔＴＲＱeng を算出する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の一形態を示すエンジンのシス
テム図
【図２】 トルクデマンド制御全体の制御ブロック図
【図３】 スロットル開度制御の部分と目標トルク算出
手段の詳細とを示す制御ブロック図
【図４】 図３の変形例を示す制御ブロック図
【図５】 図３の変形例を示す制御ブロック図
【図６】 目標トルク算出のより詳細な実施例を示す制
御ブロック図
【図７】 目標トルク算出のより詳細な実施例を示すフ
ローチャート
【図８】 他の実施例を示すフローチャート
【図９】 従来の問題点を示す図
【符号の説明】
１ エンジン ４ 電制スロットル弁 ５ 燃料噴射弁 ６ 点火栓 20 コントロールユニット 21，22 クランク角センサ 23 エアフローメータ 24 アクセルセンサ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】エンジンの目標トルクを算出する目標トル
    ク算出手段と、目標トルクを実現するように必要基本燃
    料量を算出する必要基本燃料量算出手段と、必要基本燃
    料量と目標空燃比とから目標吸入空気量を算出する目標
    吸入空気量算出手段と、目標吸入空気量に基づいて目標
    スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段
    と、目標スロットル開度になるようにスロットル弁を駆
    動するスロットル弁駆動制御手段とを備えるエンジンの
    スロットル制御装置において、 前記目標トルク算出手段を、少なくともアクセル開度に
    基づいてドライバ要求トルクを算出するドライバ要求ト
    ルク算出手段と、ドライバ要求以外のエンジン要求トル
    クを算出するエンジン要求トルク算出手段と、ドライバ
    要求トルクとエンジン要求トルクとを加算して目標トル
    クとする加算手段とを含んで構成したことを特徴とする
    エンジンのスロットル制御装置。
  2. 【請求項２】前記エンジン要求トルク算出手段は、アイ
    ドル回転数制御のためのアイドル回転数制御目標トルク
    を算出するアイドル回転数制御目標トルク算出手段と、
    減速時負圧制御のための負圧制御目標トルクを算出する
    負圧制御目標トルク算出手段と、アイドル回転数制御目
    標トルクと負圧制御目標トルクとのうち大きい方を選択
    してエンジン要求トルクとする選択手段とを含んで構成
    されることを特徴とする請求項１記載のエンジンのスロ
    ットル制御装置。
  3. 【請求項３】前記負圧制御目標トルク算出手段は、減速
    時負圧制御のための負圧制御目標吸気量を算出する負圧
    制御目標吸気量算出手段と、負圧制御目標吸気量をトル
    ク換算して負圧制御目標トルクを求めるトルク換算手段
    とを含んで構成されることを特徴とする請求項２記載の
    エンジンのスロットル制御装置。
  4. 【請求項４】前記負圧制御目標吸気量算出手段により算
    出された負圧制御目標吸気量を前記トルク換算手段によ
    りトルク換算する際に、目標空燃比により補正する補正
    手段を設けたことを特徴とする請求項３記載の車両用エ
    ンジンの制御装置。
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