JPS59196938A - スロツトル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） この発明は、スロットル制御装置に関し、特に自動車等
の中−両の内燃機関に適用して好適なスロットル制御装
置に関する。

（背景技術） 従来のスロットル制御装置としては、例えば現在使用さ
れているアクセルペダルとスロットルバルブの間にもう
けられたメカリンク機構によりスロットルバルブの開閉
を行なうもの、あるいは特開昭５６−１３２４２８号に
示されるような電子コントロールユニットによりスロッ
トル制御を行なうものがある。

しかしながら、メカリンク機構のみによる従来のスロッ
トル制御装置にあっては、２バレルあるいはそれ以上の
バレルを有するシステムに適用しり場合、第２、第３等
のバレルのスロソトルノくルブが開閉する際に、それら
の開［］面積の違いＮ二より吸入空気の流量変化に変極
点を生じ、その結果エンジン回転数、車速か急激に変化
するようになり、エンジン回転数、車速のスムーズな変
化が得られないという問題があった。また、メカリンク
機構のみによる制御の場合、スロットル開１１＋、ｉ動
作が運転者のアクセルワークに多分に左右され、例えば
定常走行時にアクセルペダルの動揺が生じたときにはス
ロットルバルブの状態にもり１揺が生じ、その結果エン
ジン回転あるいは車速に変動か生じることになる。この
ような現象は特に女性ドライバーや初心者に多くみられ
る。また、この種の装置では、アイドル回転数を制御す
る場合には、更に別の部材により５例えば電磁弁を用い
かつ別のエアバイパスをもうけることにより制御するこ
とが必要となってくる。

一方、電子制御のみによる従来のスロットル制御装置に
あっては、上述のメカリンク機構のみによる制御装置の
ように、変極点Ｃ二おけるエンジン回転数、車速の急変
もしくは動揺はないものの、運転者のアクセルワークが
抑制されるため、スポーティな加速感が得られにくくな
るという欠点がある。また、このような完全電子制御化
されたスロットル制御では、フェイル時の危険回避のた
め、別の制御手段もしくは開閉装置の取付が必要となっ
てくる。

メカリンク機構のみ、あるいは電子制御のみによる従来
のスロットル制御装置はそれぞれ上述のごとき問題点を
有していた。

（発明の課題） この発明は、このような問題点を解決するためになされ
たものであって、少なくとも２つのスロットルバルブを
有するスロットル制御装置において、そのうちの少なく
とも１つをメカリンク機構により制御するとともに他方
を電子制御することにより、上述の問題点を解決してい
る。すなわちメカリンク機構による制御で運転者の意志
を十分に考慮すると同時に電子制御により運転者のカバ
ーできない細かい制御を加えて、上記問題点を解決して
いる。

（発明の構成及び作用） 以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明の一実施例のスロットル制御装置を
示す図であり、第２図及び第３ヌｌは、２バレル式のヌ
ロノトルテヤンバの一方ヲメカリンク機構により、他方
を電子制御スロットルアクチーエータで動作させている
様子を示す概略図である。

まず構成を説明すると、１は電子制御により開閉する第
１のスロットルバルブ、２はメカリンク機構をもってア
クセルペダル５に連結され運転者ノ人りセルワークによ
り直接開閉される第２のスロットルバルブ、３は第１の
バルブ１を開閉させる電子制御ヌロソトルアクチーエー
タ、４は第２のバルブ２が取付けられたバルブシャフト
、５はアクセルペダル、６はアクセルペダル５と第２の
バルブ２を連結するワイヤー等の連結部材、７はリター
ンスプリング、８はスロットルボデーである。また、９
はアクセルペダル５の踏込み量等を検出する検出装置、
１０は第１のバルブ１の開度状態を検出する検出装置、
１１は工／ジン回転数信号、車速信号等の各種信号を検
出しＡ／Ｄ変換雪の信号変換を施しその結果を出力する
信号検出回路、１２は信号検出回路１１の出力信号及び
検出回路９．１０からの信号を受取り、各種演算を行な
って第１のバルブ１のための駆動指令を出力する制御回
路、１３は制御回路１２の指令により第１のバルブに取
付けられた電子制御スロットルアクチュエータ３を駆動
するスロットル駆動回路であるＯ 次に上述のごとき構成を有する本実施例のスロットル制
御回路のり１作について説明する。

車両運転中、運転者はアクセルペダルを踏込んだリリリ
ーヌしたりすることによりスロットルバルブの開度を変
化させ、もってエンジン回転数、車速を変化させている
。そして現在、２つ以上のヌロ７）ルバルブを有するも
のが多数使用されている。それらはメカリ／り機構によ
りアクセルペダルと連結され開閉される。２つのスロッ
トルバルブ（プライマリバルブ及びセカンダリバルブ）
を有するものでは、メカリンク機構により２つのバルブ
が連動して開閉するようになっている。例えば所定の点
Ｃ第４図のθ１〕まではプライマリバルブのみが開かれ
て空気流量の調整が行なわれるが、θ１す、降ではセカ
ンダリバルブが開かれて２つのバルブが協働して空気流
量の調整が行なわれる。

この場合、プライマリバルブ（第４図Ａ）及びセカンダ
リバルブ（第４図Ｂ）は、それぞれ独自ではその開度と
空気流量の関係に線形性がある、すなわち−次的な変化
を示すが、２つのバルブの合成特性（第４１ｋｌＣ）は
セカンダリバルブが開かれる点θ１にて変極点を生じる
。その結果、メカリンク機構のみによる従来の制御装置
では、この変極点に対応したエンジン回転数、車速の急
激な変化をもたらすようになる。

一方、本実施例のスロットル制御装置においては、アク
セルペダル５が踏込まれることにより。

まずバルブシャフト４及びワイヤー６を介して第２のバ
ルブ２が開閉される。そしてアクセルペダル５の踏込み
量は検出装置９によって検出され、その結果は信号検出
回路１３に供給される。アクセルペダル５が踏込まれそ
の踏込み量が第１のバルブ１が開かれる値になったこと
（上述の従来の機構のθ１に対応）を信号検出回路１１
がらの信号により制御回路１２が検知すると、制御回路
１２は駆動指令をスロットル１駆動回路１３に出力し。

この指令？二よりスロットル駆動回路１３が作動して電
子制御アクチーエータを駆動し、もって第１のバルブ１
が開かれる。この際、制御回路１２には、信号検出回路
１１で検出されるエンジン回転数、車速、吸入空気量信
号等の各種信号に所定の変換処理を施した信号も人力さ
れ、制御回路１２はこれらの信号をもとに演算処理を行
ない駆動指令をスロットル駆動回路１３に出力する。そ
して第１のバルブ１の開閉は、２つのバルブ１及び２の
合成特性に第４図のような変極点を生じないように、す
なわち該合成特性が第５図に示すように線形に変化する
ごとく行なわれる。第１のバルブ１の変化の状態は検出
装置１ｏにより検出され、その結果は制御回路１２に入
力され、制御回路１２はその信号をもとに演算処理を行
ない、上述のような変極点が生じないように第１のバル
ブ１の開閉が制御される。このようにして空気流量の調
整が行なわれる結果、エンジン回転数と開度の関係も第
６図の実線で示すように滑かになる。なお同図の点線は
従来の装置による場合を示す。

次に、車両が定常走行している場合の動作につイテ説明
する。定常走行時にはアクセルペダル５は運転者によっ
である任意の踏込み位置に踏込まれるが、この操作は人
間によるものであるためアクセルペダル５の踏込み量は
一定に保たれず変動している。そのためこの変動につい
て何ら制御をしていないときには第７図に示すようにエ
ンジン回転数、車速に変動が生じる。この変動を検出装
置９により検出し、その結果を制御回路１２に入力する
。制御回路１２では、この信号と信号検出回路１１から
の信号により演算処理を行ない、その結果に基づいてス
ロットル駆動回ｊ！１５１３を駆動し、アクチーエータ
３を作動させ、もって第８図に示すごとく変動を最小限
におさえるように第１のバルブ１の開閉動作の制御を行
なう。

次に、定常走行中に何らかの外乱、例えば路面の傾斜等
が生じた場合の動作について説明する。

この場合には、第９図に示すようなエンジン回転数、車
速の変動が生じる。この変動を信号検出回路１１により
検出し制御回路１２に入力する。制御回路１２は入力さ
れたデータに基づいて演算処理を行ない、その結果によ
りスロットル駆動回路１３を駆動しアクチーエータ３を
作動させ、第１０図に示すように変動を最小におさえる
ように第１のバルブを制御する。

更に、車両がアイドル状態にある場合の動作について考
えてみる。アイドル状態においてエアコンスイッチ等の
外乱が投入されると、第１１図に示すようにエンジン回
転数の変動を生じる。アイドル回転は通常６５０ｒｐｍ
程度にセットされているが、この外乱により２００〜２
５０ｒｐｍの回転数の低丁が生じ、場合によってはエン
ジンストールを生じることもある。本実施例のスロット
ル制御装置によれば、このような外乱投入による影響を
軽減することが可能である。すなわち信号検出回路１１
により外乱投入を検出し、そのデータにより制御回路１
２か演算処理を行々い、スロットル、駆動回路１３を駆
動し、アクチュエータ３を作動させる。そして第１２図
に示すように、設定アイドル回転数にすみやかに整定さ
れるように第１のバルブ１の開閉が制御される。

次に、上述の各動作を実現する、マイクロコンビーータ
及びその周辺素子を用いたこの発明の一構成例を第１３
図に基づいて説明するとともに前述の各動作のフローを
第１４図〜第１８図により説明する。

第１３図はマイクロコンビーータ構成回路図であり、演
算処理を行なうＣＰＵｌ０Ｉと、ギヤポジション信号、
エアコンスイッチ信号等の信号を検出しＣＰＵ１０１に
出力するｌ１０ＬＳＩ（１）１０２と、エンジン回転数
信号、車速信号、負荷トルク信号を入力し各信号を例え
ば８ビツトまたは１６ビツトのディジタル信号にそれ堤
弘してＣＰＵｌ０ＩＫ出力するＩｌｏ　ＬＳ　Ｉ（２）
　１０３と、アクセル踏込み量信号をディジタル信号に
変換してＣＰＵｌ０Ｉに出力するＡ／Ｄ変換器１０４と
、スロットル開度信号をＡ／Ｄ変換してＣＰＵｌ０Ｉに
出力するＡ／Ｄ変換器１０５と、本制御回路を動作させ
るだめのプログラムが記憶されているＲＯＭ（１）１０
６と、制御に必要な各種データを記憶しデータテーブル
として使用されるＲＯＭ（２）１０７と、演算処理に必
要な各種データを一時的に格納するためのＲＡＭ　１０
８と、ＣＰＵｌ０Ｉの演算結果をスロットル制御信号と
してスロットルアクチーエータ側に送出する駆動回路１
０９とから構成されている。

第１４図（ｄ、スロットル開度と空気流量の関係に第４
図に示すよう々変極点が生じないようにするため、ある
いはスロットル開度とエンジン回転数の関係に第６図に
示すような変極点が生じ々いようにするだめの制御のフ
ローチャートである。

ｉｆステシブ２０１でアクセル踏込み量を検出し、次に
ステップ２０２にてメカリンク機構によυ開閉される第
２のバルブ２に加えて電子制御アクチュエータ３により
開閉される第１のバルブ１が作動する点θ１にアクセル
踏込み量が達したことを検出すると、制御回路の指令に
より第１のバルブ１が開閉される。その際ステップ２０
３にて、その時のギヤポジション、エンジン回転数、車
速等が読込まれる。ギヤポジションを読込む理由は、第
６図に示すようにギヤポジションによりスロットル開度
に対するエンジン回転数の変化が異なるためである。以
上の読込みデータによりステップ２０４にてＣＰＵｌ０
Ｉが演算処理を行ない、第１のバルブ１の微小開閉量Δ
θが決定される。そしてステップ２０５において、ＣＰ
Ｕｌ０Ｉが第１のバルブ１をΔθずつ開閉するごとき指
令を１駆動回路９に出力し、これにより駆動回路９が、
駆動してスロットルアクチーエータ３を動作させ、絹１
のバルブ１がΔθずつ開閉される。そして第１のバルブ
１がアクセル踏込み量により決定されるスロットル開度
に達するまでステップ２０５．２０６のルーチンが繰返
される。このようにして吸入空気量がスロットル開度に
対して、変極点なしに線形に変化するように制御が行な
われ、もってエンジン回転数。

更にｔ速もスロットル開度に対ルてスムーズｔｘ変化を
するようになる。

第１５図は、定常走行時におけるエンジン回転数、車速
の変動を最小限におさえるための制御のフローチャート
である。前述したように、定常走行時において運転者は
アクセルペダルを踏込んで一定の踏込み量に保持しよう
とするが、実際にはその踏込み量に変通１が生じており
、その結果第７図に示すようなエンジン回転数、車速の
変動となって現われる。このような変動は、とりわけ車
両の軽量化、エンジン性能（リスポンス特性）の向上に
対して大きな問題となってくる。そこで本実施例のスロ
ットル制御装置によれば、第１５図のステップ３０１で
アクセルペダルの踏込み量を読込んで検出し、ステップ
３０２にて踏込み量の変動幅に上限、Ｆ限を設定し、そ
の範囲内であればステップ３０３に進む。そしてその時
のエンジン回転数、車速の読込みをステップ３０３で行
ない、そのデータによりステップ３０４で変動幅を演算
し、次いでステップ３０５（二て第１のバルブ１を変化
させるべき量を演算する。そしてステップ３０６で第１
のバルブ１の開度を調整し、ステップ３０７でアクセル
踏込み量に応じたエンジン回転数、車速になったか判断
する。そして所望の値になるまでステップ３０６．３０
７のルーチンが繰返される。

第１６図は、定常走行時に傾斜のある路面状態に直面し
た場合の制御のフローチャートである。

車両が傾斜した路面に達すると、第９図に示すごとくエ
ンジン回転数、車速の低下が生ずる。この低下を最小限
におさえるために、本実施例のスロットル制御装置では
、まずステップ４０１でエンジン回転数、車速の読込み
を行なう。そしてステップ４０２にて変動があるか否か
の判断をし、反動がある場合にはステップ４０３に進み
、変動がない場合にはステップ４０８に移行し現状を保
持する。

ステップ４０３ではアクセルペダルの踏込み量のに売込
みを行ない、ステップ４０４にてその踏込み鼠に変動が
あるか否か判断する。ステップ４０４で変動ありと判断
された場合にはステップ４０５に移り、変動なしと判断
された場合にはステップ４０９に移ってアクセルワーク
に合わせた制御が行なわれる。

ステップ４０５ではエンジン回転数、車速の変化率を最
小時間で演騨し、第１のバルブ１の変化量を決定する。

そしてステップ４０６にて第１のバルブ１の開度を変化
させ、ステップ４０７で変動前のエンジン回転数、車速
になったかどうか判断し、変卯涌１１の値に達するまで
ステップ４０６，４０７のルーチンが繰返される。この
ようにして第１０図に示すようにエンジン回転数、車速
の変動を最小限におさえる制御が行なわれる。

第１７図１は、車両かアイドル状態にあるときにエアコ
ンスイッチ、デフォツカ−スイッチ等が投入された時の
エンジン回転数の低下を防ぐだめの制御のフローチャー
トである。既述のごとくアイドル状態にあるときエアコ
ンスイッチ等の投入が行なわれると第１１図に示すよう
なエンジン回転数の変動を引起こし、最悪の場合には工
／ジンヌト−ルを起こしてしまう。本実施例のスロット
ル制御装置によれば、以下に示すごとき制御により。

このような原因によるエンジン回転数の変動を最小限に
おさえ、エンジンストールを防ぐことが可能となる。ま
ずステップ５０１でエアコンスイッチ信号等の読込みを
行ない、ステップ５０２にてスイッチの投入の有無を判
断する。スイッチの投入があった時はステップ５０３で
エンジン回転数の読込みを行なう。そしてステップ５０
４にてエンジン回転数の変動を通常のアイドル状態との
偏差を計算することにより演算する。その結果に基づい
てステップ５０５で第１のバルブ１の開度を変化させ、
ステップ５０６で通常のアイドル状態の回転数に達した
かどうか判断する。設定した回転数に達していないとき
は、ステップ５０３〜５０６のルーチンを繰返すことに
より、すみやかに設定値（例えば６５０　ｒｐｍ　）へ
の整定か行なわれる。

上述の実施例においては、第２のバルブ２がある開度に
達した後（二第１のバルブｌを所定の制御のもとに開閉
させ、もって吸入空気量あるいはエンジン回転数を変極
点が生ずることなく変化させていたが、アクセル踏込み
量に対応させて第１のバルブ１を最初から制御させても
同様の動作、効果を達成することが可能である。また本
実施例のスロットル制御装置によれば、一方のスロット
ルバルブをメカリンク機構により、他方を電子制御によ
り制御しているので、例えばメカリンク機構に故障が生
じ一方のバルブの開閉が不ｉ］能となった場合、他方の
バルブが電子制御アクチーエータにより開閉されること
により、本来の走行性能は得られないものの十分に走行
は可能である。逆Ｃ二制御をつかさどる制御回路が故障
した場合にも、メカリンク機構によるバルブ開閉が可能
であるので、走行を確保することができる。更に本実施
例のスロットル制御装置によれば、現在問題となってい
るＡ／Ｆ制御も電子制御アクチュエータによるスロット
ル制御により精度よく行なうことが可能となる。

（発明の効果） Ｄ、」−説明してきたように、この発明によれば、少な
くとも２つのスロットルバルブのうちの少なくとも一つ
を電子制御スロットルアクチュエータで制御し、残りの
スロットルバルブをメカリンク機構で制御するように構
成したため、前者の制御はアクセル踏込み量、運転状態
、エンジン動作状態に応じて行なわれ、後者の制御は運
転者の意志どうりに行なわれる。その結果、この発明に
よれば、メカリンク機構のみによる従来のスロットル制
御装置が有していた吸入空気量変化に変極点が生じる欠
点を解〆肖することができ、アクセル踏込み量の変動に
よるエンジン回転数、車速の変動を最小限におさえるこ
とができる。また、この発明によれば、運転者のアクセ
ルワークでは対応しきれないような精度が要求されるス
ロットル制御が可能となり、アイドル回転数の制御も新
たに別の部材を追加することなく行なえる。更に、従来
の′電子制御のみによるスロットル制御の場合の加速感
のものたりなさや、完全電子制御で問題となるフェイル
時の対応も、この発明によれは、十分に行なうことがで
き、フェイルセーフ機能を満足させることが可能である
。また、アクセルワークだけでは十分（二満足できない
Ａ／Ｆ制御も、電子制御アクチーエータにより開閉され
るバルブの制御により可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図１はこの発明の一実施例のスロットルｉｉｌ制御
装置を説明するための図、第２図及び第３区１しま第１
図の装置の動作部付近の様子を示す概略図、第４図は従
来の２バレル式ヌロソトル制御装置のスロットル開度−
吸入空気量特性を示すグラフ、第５図はこの発明の装置
のスロントル開度−吸入空気量特性を示すグラフ、第６
図は従来の装置とこの発明の装置のスロットル開度−エ
ンジン回Ｅ数特性を比較して示すグラフ、第７図はアク
セルペダルのバタツキによるエンジン回転数、車速の変
化を示すグラフ、第８図は第７図（二おける現象をこの
発明の装置により制御した場合の結果を示すグラフ、第
９図は定常走行時における負荷変動（二よるエンジン回
転数、車速の変化を示すグラフ。 第１０図は第８図にどける変化をこの発明の装置により
制御した場合の結果を示すグラフ、第１１図はアイドル
回転状態においてエアコンスイッチの投入等の外乱が加
わった時のエンジン回転数の変動を示すグラフ、第１２
図は第１１図の変動をこの発明の装置により制御した結
果を示すグラフ、第１３図はこの発明のスロットル制御
装置をマイクロコンビーータ及びその周辺素子により構
成したー構成例を示す図、第１４図はスロットル開度と
吸入空気量の関係に変極点が生じないように補正制御す
る場合のフローチャート、第１５図はアクセルペダルの
バタツキによるエンジン回転数、車速の変動を補正制御
する場合のフローチャート、第１６図は定常走行時のエ
ンジン回転数変動、車速変動を補正制御するフローチャ
ート、第１７図は外乱投入時のアイドル回転制御のフロ
ーチャートである。 １・・・第１のスロットルバルブ、　２・・・第２のス
ロットルバルブ、　　３・・・Ｎ　子制御スロットルア
クチュエータ、　４・・・バルブシャフト、　　５゛　
アクセルペダル、　　６・・・ワイヤー、　　７・・・
リターンスプリング、　８・・スロットルボデー、　９
・・・アクセル踏込み量検出装置、　　１０・・スロッ
トル開度検出装置、　　１１・・・信号検出回路、　　
１２・・・制御回路、　　１３・・スロットル駆動回路
。 特許出１願人 日産自動車株式会社 ｑｋ許出願代理人 弁理士　　山　本志− 孔？［２］ 菓３　図 ＬΔ　図 毛５図 ＃６　図 吟　　　　　　　開展 秦７　図 革、８［２１ 峯ｑ図 τａ　　　　　Ｃ１晴間 革、１０凹 乳１／口 ＃１２０ 簗７／３図 箪２１４　図 纂７６図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも２つのスロットルバルブを有するスロ
   ットル制御装置において、ｎｉＪ記スロットルバルブの
   うちの少なくとも１つを電子制御ヌロノトルアクチュエ
   ータにより制御し、他をメカリンク機構を用いてアクセ
   ルペダルの踏込みに上り制動することを特徴とするスロ
   ットル制御装置。
2. （２）前記電子制御スロットルアクチーエータにより、
   吸入空気量がスロットル開度に対して変極点を生ずるこ
   となく線形に変化するように制御することを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載のスロットル制御装置。
3. （３）前記電子制御スロットルアクチュエータにより、
   エンジン回転数がスロットル開度に対して変極点を生ず
   ることなく線形に変化するように制御することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のスロットル制御装置。
4. （４）一定走行時におけるアクセルペダルのバタッキを
   前記電子制御スロットルアクチーエータにより補正し、
   エンジン回転数、車速等を一定に保持することを特徴と
   する特許請求の範囲第１項記載のスロットル制御装置。
5. （５）一定走行時における負荷の変動によるエンジン回
   転数、車速等の変動を前記電子制御スロットルアクチュ
   エータ（二より補正し、一定走行を保持可能なごとく制
   御することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のス
   ロットル制御装置。
6. （６）アイドル回転時における負荷投入によるエンジン
   回転数の変動を前記電子制御スロットルアクチーエータ
   （二より補正し、一定なしかも安定したアイドル回転数
   が得られるように制御することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載のスロットル制御装置。
7. （７）一方の制御機構が故陳した場合、他方の制御機構
   により走行用能なごとくスロットル制御が行なわれるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスロットル
   制御装置。
8. （８）　　前記電子制御スロットルアクチーエータの制
   御を、ＣＰＵ及びその周辺素子から構成される制御回路
   によって行なうことを特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載のスロットル制御装置。