JPS61126346A - エンジンのスロツトル弁制御装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、エンジンのスロッ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なうこと
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５７−６５８３５号公報に示されるエンジンのス
ロットル弁制御装置がある。

即ち、これはアクセルペダルの操作量に応じて目標吸入
空気量を演算し、この目標吸入空気量からスロットル弁
開度を演算してスロットル弁駆動モータ等を駆動し、ス
ロットル弁を電気的に開閉するようにしたものである。

この方式のスロットル弁制御装置では、アクセルペダル
とスロットル弁とをリンク機構やカイ十機構によって連
結してスロッ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、所望のエンジン出刃が得られる
ようにスロッ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。

また車両用エンジンでは、エンジンの定常運転時には燃
料供給量が一定であれば混合気の理論空燃比より若干リ
ーン側、即ち若干空気量を増加したところで燃焼効率が
最大となり、エンジンの最大出力が得られることが知ら
れている（第５図参照）。従ってエンジンの定常運転時
においては、エンジンの最大出力が得られるように混合
気の空燃比を制御してやれば、燃費を大幅に向上させる
ことが可能である。

そして上記従来公報に記載されているようなスロットル
弁制御装置では、アクセル操作量に対するスロットル弁
開度はこれを任意に設定できることから、同一のアクセ
ル操作量における吸入空気量、従って混合気の空燃比は
これを任意に制御できるものである。

〔発明の目的〕

この発明は、かかる点に鑑み、最少燃費での走行を可能
とできるエンジンのスロッ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、アクセル操作量に応じてスロットル
弁を電気的に駆動するようにしたエンジンのスロットル
弁制御装置において、エンジンの定常運転時に燃料供給
量一定の下でエンジン出力が最大となるようにスロット
ル弁開度を補正するようにしたものである。

即ち、この発明は、第１図の機能ブロック図に示される
ように、アクセル検出手段６２でアクセル操作量を検出
し、演算手段６３でアクセル検出手段６２の出力を受け
てスロットル弁６５の開度を演算し、スロットル弁駆動
手段６４で上記演算手段６３の出力を受けてスロットル
弁６５を駆動し、その際定常運転検出手段６６でエンジ
ンの定常運転を検出し、出力検出手段６７でエンジンの
出力を検出し、補正手段６８が上記定常運転検出手段６
６及び出力検出手段６７の出力を受けてエンジンの定常
運転時出力最大とすべくスロットル弁６５の開度を開方
向に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　　　　
　）エンジンのスロットル弁制御装置を示す。第２図に
おいて、■はエンジンで、該エンジン１の吸気通路２の
途中にはスロットル弁３が配設されるとともに該スロッ
トル弁３を開閉するステップモータ、ＤＣＣモーフのス
ロットルアクチュエータ４が取付けられている。この吸
気通路２のスロッ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に至っている。

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及び燃料フィルタ１１が介設され、又燃料フィルタ
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ュレー
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っている。

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、文排気通路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１Ｇにおいて、排気通路１４にはＥＧＲ通路１７の一
端が、該ＥＧＲ通路１７の池端番ｚ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はバッテリ
、２２はイアナイタ、２３はディストリビュータの回転
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
ョンセンサ、２５はエンジンの冷却水温度を検出する水
温センサ、２６は吸入空気の温度を検出する吸気温セン
サ、２７はスロットル弁３の開度を検出するズロットル
ポジションセンサ、２８は排気ガス中の酸素濃度を検出
する０２センサ、５８はエンジンの出力を検出するトル
クセンサ、２９はスロットル開度。

燃料噴射量、ＥＧＲ量及び点火時期を制御するコンピュ
ータユニットである。

また第３図は上記コンピュータユニット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ュー
タユニット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はアクセルポジションセ
ンサ２４の出力、Ｔｗは水温センサ２５の出力、λは０
２センサ２８の出力、Ｔｅはトルクセンサ５８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値をアドレス人力して該マ
ツプから記憶値を読み出すことによって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に応じた基本目標吸入空気ｆｉＱａ１．Ｑｆｌ
を出力する基本目標吸入空気量発生手段、３２．３３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ＴＶに応じ
て燃料噴射量の補正係数ＣＴ　ｗ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
よっ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
とによっ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１１ＡＣ２とエ
ンジン回転数Ｎｏとによって決る基本目標スロットル開
度θ（θ１又はθＩＥ）を出力する基本目標スロントル
開度発主手段である。

また３９〜４４．５９は各種入力に対して所定の演算を
行なう演算手段で、具体的には、３９は１ゆ□９．）□
、工、。２．エア、０−！メータ５の出力ＱａＲ及び回
転数センサ２３の８力Ｎｅを入力とし、これらから基本
目標スロットル開度補正係数ＣａＦＢを演算出力する吸
気量フィードバック補正モジュール、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Ａｃｌ、
エンジン回転数Ｎｅ、水温Ｔｗ及び０２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ィードバッ
ク領域、燃料カット領域又は混合気エンリッチ領域のい
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ュール、４１はゾーン判定信号ｚｏ
ｎｅ及び０２センサ２８の出力λを入力とし、燃料フィ
ードバック領域において０２センサ２８の出力λに応じ
て燃料噴射量のフィードバック補正係数ＣｆＦＢを出力
する燃料フィードバック補正モジエール、４２はゾーン
判定信号Ｚ　Ｏｎ　ｅ、フィードバック補正係数ＣｆＦ
Ｂを入力とし、燃料フィードバッ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Ｃ３ＴＤを学習
出力する燃料学習補正モジュール、４３はゾーン判定信
号７．ｏｎｅを受けて燃料カット領域において燃料カッ
ト信号５ＷＦＣを出方する燃料カット制御モジュール、
４４はゾーン判定信号ｚｏｎｅを受け、混合気エンリッ
チ領域においてエンリッチ補正係数ＣＥＲを出力するエ
ンリッチ補正モジュール、５９は水温ＴＷ、アクセル操
作量α及びエンジン出力Ｔｅを入力とし、水温ＴＷの状
態及びアクセル操作量αの変化からエンジンが定常運転
状態か否かを判定し、定常運転時にエンジン出力Ｔｅが
最大となるように、１気筒当りの目標吸入空気量Ａｃｌ
のリーン補正係数ＫＬａを出力するリーン制御モジュー
ルである。

さらに４５．４６は基本目標吸入空気量Ｑａ　ｉ。

Ｑｆｌ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Ｑ″ａ２゜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はバッテリ電
圧に応して燃料噴射パルス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、５２〜５
５．６０は乗算手段、５６，５７．６１はスイッチ手段
である。

なお以上のような構成において、上記アクセルポジショ
ンセンサ２４及び水温センサ２５が第１図に示す定常運
転検出手段６６となっており、又上記スロットルアクチ
ュエータ４及びコンピュータユニット２９が第１図に示
すスロットル弁駆動手段６４となっており、又上記コン
ピュータユニット２９が第１図に示す演算手段６３及び
補正手段６日の各機能を実現するものとなっている。

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
。ここで第４図はリーン制御モジュール５９の演算処理
のフローチャートを、第５図は空燃比とエンジン出力と
の関係を示す。

まずスロッ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、アクセルポジショ
ンセンサ２４でアクセル操作量α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に応じ
た基本目標吸入空気１Ｑａｌ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２５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Ｑａｌ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１１Ｑａ２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Ｎ
ｅ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（Ｎ１３Ｘ２）でもって割算して１気Ｗ１イ
リの目標吸入空気量Ａｃｔが演算され、さらにエンジン
の定常運転時には乗算手段６０でこの１気筒当たりの目
標吸入空気量Ａｃｌがリーン制御モジュール５９からの
リーン補正係数ＫＬａでもって乗算補正され、こうして
求められた１気筒当りの目標吸入空気量Ａｃ２（Ａｃｌ
又はＡｃ１″）、エンジン回転数Ｎｅ及びそのときのＢ
ＧＲの有無に応して基本目標スロットル開度発生手段３
７又は３８で基本目標スロットル開度θ（θ１又はθＩ
Ｅ）が演算される。また吸気量フィードバック補正モジ
ュール３９では１気筒当りの目標吸入空気量ＡＣ２，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ィードバック制御するための補正係
数ＣａＦＢが演算され、基本目標スロットル開度θは乗
算手段５２で吸気量フィードバンク補正モジュール３９
からの補正係数ＣａＦＢでもって乗算補正され、これが
実際目標スロットル開度θ２としてスロットルアクチュ
晦 エータ４に出力され、これによりスロットル弁３はアク
セル操作量に応じた吸入空気量、又はニンジン最大出力
となる吸入空気量が得られる開度にフィードバック制御
されることとなる。なおＥＣＲの有無によって基本目標
スロットル開度θを変えているのは、ＥＧＲの有無によ
って実際吸入空気量が異なるからであり、従ってＥＧＲ
還流時にはＥ　Ｇ　Ｒ非還流時よりも基本目標スロット
ル開度が大きく設定されている。

〜　ここで第４図及び第５図を用いてリーン制御モジュ
ール５９の演算処理をより詳細に説明する。

リーン制御モジエール５９では、処理が開始されると、
まずフラグＦをＯ”に設定した後（ステップ７０）、ア
クセル操作量αの変化及び水温ＴＷからエンジンが定常
運転時か否かを判定しくステップ７１）、定常運転時に
はトルクセンサ５８の出力を読み込んでそれをレジスタ
Ｔｅに格納するとともに（ステップ７２）、現在のリー
ン補正係数ＫＬａを０．１だけ増量補正してこれを実際
のり−ン補正係数ＫＬａ　　（−ＫＬａ＋０．１　）と
して出力する（ステップ７３）。するとスロットル弁３
の開度が開方向に補正されて混合気の空燃比がリーン側
に補正されるので、リーン制御モジュール５９ではその
ときのトルクセンサ５８の出力を読み込んでそれをレジ
スタＴｅ’　に格納しくステップ７４）、上記補正前後
のエンジン出力の差Ｔｅ−Ｔｅ”が正、負又は零である
か否かを判定しくステップ７５）、負の場合には上記ス
テ・ノブ７２に戻って上述の処理を繰り返し、これによ
りスロットル弁３はアクセル操作量αによって決る開度
から徐々に開方向に補正され、混合気の空燃比も徐々に
リーン側に制御される（第５図の矢印Ａ参照）。

このようにスロットル弁３が開方向に補正されていって
、補正前後のエンジン出力の差Ｔｏ　−Ｔｅｏが等しく
なる、即ち混合気の空燃比が最大出力の得られる空燃比
（第５図のＭ参照）に達すると、リーン制御モジュール
５９ではさらに上記ステップ７２〜７５の処理を実行し
、スロットル弁３はさらに開かれて混合気の空燃比はさ
らにリーンとなり、補正前後のエンジン出力の差Ｔｏ−
Ｔｅ′が正となるので、今度は現在のリーン補正係数Ｋ
Ｌａを０゜１だけ減量補正した後、フラグＦを”１”に
設定しくステップ７６．７７）、これによりスロットル
弁３は閉方向に補正されて混合気の空燃比はリッチ側に
制御され（第５図の矢印Ｂ参照）、エンジン出力Ｔｅ゛
が最大出力Ｔｅと等しくなると、リーン制御モジュール
５９では上述の処理を終了しくステップ７８）、以後こ
のリーン補正係数ＫＬａを出力することとなる。

なお第４図のフローチャートには示していないが、定常
運転時であっても運転状態によって混合気の空燃比が２
２程度にリーンセットされている場合があり、かかる運
転状態では伯の制御系との関係で、スロットル弁を開方
向に補正する上述の処理はこれを行なわないものである
。

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７）小制御系と同
様に、アクセル操作量αに応じて実際目標吸入空気量Ｑ
ｆ３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Ｎａ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７’ｗに応じた水温補正係数ｃ’ｒｗ
が算出され、上記基本目標燃料噴射１１Ｑｆｉは乗算手
段５３で上記水温補正係数ＣＴｗでもって乗算補正され
る。またゾーン判定手段４１では基本目標吸入空気量Ｑ
ａｌ、１気筒当りの目標吸入空気量Ａｃｌ、エンジン回
転数Ｎｅ、水温Ｔｗ及び０２センサ出力λから現在のエ
ンジンの運転領域が燃料フィードバック領域、燃料カッ
ト領域又は混合気エンリッ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ッチ領域にある場
合には上記乗算手段５３で上記基本目標燃料噴射量Ｑｆ
ｉは上記水温補正に加え、ざらにエンリッチ補正モジュ
ール４４からの補正係数ＣＥＲでもってエンリッチ補正
され、この補正後の目標燃料噴射量Ｑｆ　ｔ　１　　（
−Ｑｆ　ｉ　３）は補正手段４９でバッテリ電圧に応じ
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ッチ
補正された実際目標ｉＱ　ｒ　ｉ　１の燃料が噴射供給
されることとなる。

一方、エンジンが燃料フィードバッ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
Ｑｆｉｌに燃料学習補正モジュール４２からの補正係数
Ｃ３ＴＤが乗算され、さらにこの目′ＰＪｆｔ４料噴射
量Ｑｆｉ２に乗算手段５５で燃料フィードバック補正モ
ジュール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
量はフィードバック制御されることとなる。なおフィー
ドバック補正モジュール４１の他に、学習補正モジュー
ル４２を設けているのは、なるべくフィードバック制御
を少なくするためである。

またエンジンが燃料カット領域にある場合には、燃料カ
ット制御モジュール４３から燃料カット信号５ＷＦＣが
出力されて、スイッチ手段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（なり、燃料
の供給は停止されることとなる。

またコンピュータユニット２９はイアナイタ２２にエン
ジンの回転に応じて、又Ｅ、　Ｇ　Ｒ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量制御を行なうが、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、エンジンの定常運転
時にはエンジン出力が最大となるようにスロットル弁を
開方向に補正するようにしたので、エンジンの運転性を
維持しつつ、混合気の空燃比をリーンに制御でき、その
結果燃費を大幅に向上できる。

また本装置では、スロットル弁を一旦最大出力の開度以
上に開いた後、最大出力の開度に戻すようにしているの
で、混合気の空燃比をエンジンの最大出力であってもよ
りリーン側の空燃比に制御出来これによって燃費をより
改善できる。

さらに本装置では、燃料供給量はアクセル操作量により
求めているため、アクセル操作量に変化がなければ（即
ち定常状態）ｆｌ料供給量は一定に保たれ、本発明の様
な制御を行なう時において、燃料供給制御に対して特別
の装置を必要とせず、制御及び装置が簡単になる。

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、例えばコンビエータユニ
ッ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ってもよい。また燃料
供給手段は燃料噴射弁ではなく、気化器であってもよい
。

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、これからスロッ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ットル
弁開度を求めるようにしてもよい。またエンジンの出力
はこれを直接検出するのではなく、エンジン出力のパラ
メータ、例えばエンジン回転数から検出するようにして
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
スロットル弁を電気的に駆動するようにしたエンジンの
スロットル弁制御装置において、エンジンの定常運転時
燃料供給量一定の下でエンジン出力が最大となるように
スロットル弁を開方向に補正するようにしたので、最小
燃費での走行　　　　ｉを可能にできる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能プロ・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ットル弁制御
装置の概略構成図、第３図は上記装置におけるコンピュ
ータユニットの演算処理を説明するための図、第４図は
第３図におけるリーン制御モジュール５９の演算処理の
フローチャートを示す図、第５図は上記装置の動作を説
明するための空燃比とエンジン出力との関係を示す図で
ある。 ６２・・・アクセル検出手段、６３・・・演算手段、６
４・・・スロットル弁駆動手段、６５・・・スロットル
弁、６６・・・定常運転検出手段、６７・・・出力検出
手段、６８・・・補正手段、３・・・スロットル弁、２
４・・・アクセルポジションセンサ、２５・・・水温セ
ンサ、２９・・・コンピュータユニット、５８・・・ト
ルクセンサ。 特　許　出　願　人　マツダ株式会社 代理人　　　弁理士　早　瀬　憲　− 第１図

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ットル弁の開度を
   演算する演算手段と、該演算手段の出力を受けスロット
   ル弁を駆動するスロットル弁駆動手段と、エンジンの定
   常運転を検出する定常運転検出手段と、エンジンの出力
   を検出する出力検出手段と、上記定常運転検出手段及び
   出力検出手段の出力を受けエンジンの定常運転時燃料供
   給量一定の基で出力最大とすべくスロットル弁の開度を
   開方向に補正する補正手段とを備えたことを特徴とする
   エンジンのスロットル弁制御装置。