JPS6125936A - 車両用内燃機関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 本発明は車両用内燃機関のスロットル弁制御装置に関し
、特にアクセルペダル位置に対応して電気的にスロット
ル弁を開閉制御する装置の減速制御の改良に関する。

く境来の技術〉 車両用内燃機関の吸気通路に設けたスロットル弁の減速
制御は従来から機械的なものが知られており、その−例
を第９図に示す。このものはアクセルペダル１をアクセ
ルワイヤ２でアクセルドラム３に連結してアクセルペダ
ル１の操作量をアクセルドラム３の回動角に変換し、ア
クセルドラム３を吸気通路４に設けたスロットル弁５の
支軸６に軸着してスロットル弁５の開度制御をする。そ
してアクセルドラム３の一部をスロットル弁開度が閉じ
方向に作用しかつその全閉付近でダッシュポット７に接
触するように構成される。ダッシュポット７は、この場
合、シリンダ８内を摺動可能なピストン９の一端をアク
セルドラム３の一部に当接させ、ピストン９にその両側
の油室８ａ、８ｂを連通するオリフィス、９ａを設ける
。

従ってスロットル弁５の全閉付近でアクセルドラム３の
一部がピストン９に当接するとピストン９が移動するが
、オリフィス９ａの絞り作用でその移動速度が緩やかと
なり、スロットル弁５の閉　゛弁速度が減少される。八
これにより減速時の機関吸入負圧が過大になることを防
止する。減速時に吸入負圧が過大となると、吸気通路壁
に付着した燃料が気化して大量に燃焼室内に吸入される
と共に吸気密度も低下して混合気が濃化し、排気中ΦＨ
Ｃ濃度が増大したり、失火をしてアフターバーンを引き
起こす等の不都合が生じると共にトルク変動に基づくね
じり振動等の影響で不快ないわゆるガクガク振動を生じ
るからこれを防止しているのである。

一方、前記機械的スロットル弁制御装置に対して例えば
特開昭５１−１３８２３５号公報に開示の電子式スロッ
トル弁制御装置が知られている。

このものはアクセルペダルの動きを運転者の意志として
検出し、これを電子的に演算処理してスロットル弁制御
用のアクチユエータを作動させるものであり、アクセル
ペダルとスロットル弁との間に機械的なリンケージを省
いたものである。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかし前記機械的スロットル弁制御装置によると、アク
セルドラム３とダッシュポット７のピストン９に当接す
る位置即ちダッシュポット作動開始時のスロットル弁開
度θ１は機関回転速度等の運転状態に係わらず常に一定
となっており、またオリフィス９ａの開口面積が固定さ
れているためにダッシュポットの効き方（ダンパ効果）
が同じである。

しかしながら前記ガクガク振動等は機関低速回転領域で
発生し易いものであり、また減速開始時の機関回転速度
にも大きな影響を受けるものである・　　　　　　　　
　　：・ 即ち例えば機関低速回転領域で減速するに際しアクセル
ペダルの踏み込みを戻したときの減速ショックを和らげ
ようとして、ダンパ効果の大きなダッシュポット（ダッ
シュポット作用開始時のスロットル弁開度が大きくかつ
ダッシュポット作用中のスロットル弁閉じ速度が緩やか
なダッシュポット）を取り付けると、高速回転領域では
スロットル弁の閉じが遅れて機関に無用の吸気が吸入さ
れてエンジンブレーキ作用が弱くなる。またこれを防止
するためにダッシュポットのダンパ効果を、機関高速回
転のエンジンブレーキが阻害されないようにマツチング
すると、低速回転領域で又は低速回転領域からの減速時
にダッシュポットの効きが悪くなって、前記したように
失火、アフターバーンが生じ易くなると共にガクガク振
動が発生し易い。

結局ダッシュポットのダンパ効果が機関回転速度に対応
してなされなければならないのに従来では画一的に設定
されていたのである。

一方、前記電子的スロットル弁制御装置によると、機械
式のものに比較しリンクのガタのない分だけ制御精度が
著しく向上することは知られている。

本発明は上記に鑑み、電子式スロットル弁制御装置を採
用し、これにソフトウェア上でダ・ノシュボソト機能を
付与すると共に、該ダッシュポットあ作動中のスロット
ル弁の閉じ速度を機関回転速度又はその関連要素に応し
て可変とし、もってエンジンブレーキ性能、燃焼性能並
びに機関及び車体振動に関して共に良好な状態を作り出
すことを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 そのために本発明では、第１図に示すようにアクセルペ
ダルＡの位置を検出手段Ｂにより検出してぞの検出値に
基づきスロットル弁開度制御量設定手段Ｃを介してスロ
ットル弁りをアクチュエータ１４を介して駆動手段Ｅに
より駆動する電子制御式スロットル弁制御装置において
、機関回転速度若しくはその関連要素を検出する機関回
転速度検出手段Ｆと、機関回転速度若しくはその関連要
素に対応したスロットル弁開度制御速度Ｐの設定手段Ｇ
と、基準スロットル弁開度θｃ設定手段Ｈと、スロット
ル弁開度θゐ検出手段Ｉと、検出されたスロットル弁開
度θと前記基準スロットル弁開度θ０とを比較する手段
Ｊと、機関の減速を検出する手段にと、減速状態にあっ
てかつスロットル弁開度θが基準スロットル弁開度θｃ
以下のときに前記スロットル弁開度制御量設定手段によ
る制御速度を前記制御速度設定手段Ｇにより定めた値で
減速補正する手段りと、を設ける。

く作用〉 これにより、機関が減速に入りかつスロワ「ル弁開度が
０６以下になったときにはスロットル弁開度制御量設定
手段により定めた制御速度を減速補正してダッシュポッ
ト機能を働かせ、吸入負圧過大に基づく失火、アフター
バーンを防止するが、スロットル弁のダッシュボット作
動中の閉じ速度（制御速度）Ｐを機関回転速度Ｎｅに応
じて設定し、例えば高速回転時には閉し速度Ｐを大にし
てエンジンブレーキの効きを良好にする一方、ガクガク
振動の発生し易い低速回転時には閉じ速度Ｐを遅くして
、ダッシュポットを効かせこれを防止する。

尚機関回転速度検出手段Ｆは、機関回転速度を直接検出
する他に、変速機のギア位置と車速とから演算により間
接的に求めることができるし、大略的にはギア位置も機
関回転速度に対応しているということができるから、本
発明ではこれら或いはその他のものを機関回転速度に関
連する要素として機関回転速度検出手段が検出すること
をも含めるようにしている。

また、機関回転速度に応じダッシュポット作動中のスロ
ットル弁の閉じ速度Ｐを変化して設定するには、減速中
も含めて刻々変化する機関回転速度に対応する他に、機
関減速開始時の機関回転速度或いはギア位置等に応じて
求めてもよいものである。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

本実施例は電子制御式スロットル弁制御手段をフィード
バンク制御を用いて構成したものであり、第２図にこれ
を示す。

閏においてセンサとしてのアクセル位置検出手段は、具
体的にはアクセルペダルに取り付けたポテンショメータ
等のアクセル開度を検出するアクセルセンサ１０であり
、スロットル弁開度θ検出手段は、吸気通路１２に介装
したスロットル弁１３を回動駆動するステップモータ（
アクチュエータ）１４の回動角度を検出するスロットル
センサ１５であり、更には機関回転速度検出手段は機関
のクランクシャフトの回転速度又はイグニッションコイ
ルの一次側電流信号を検出する手段等からなる機関回転
センサ１６である。

尚、機関回転速度の関連要素の検出手段として変速機の
ギア位置を検出するギアスイッチ１７或いは車速を検出
する車速センサ１８等が設けられる。

アクセルセンサ１０．スロットルセンサ１５２機関回転
センサ１６或いはギアスイッチ１７．車速センサ１８の
検出信号は、コントロールユニット１９に入力され、そ
の出力信号はステップモータ１４に出力される。− コントロールユニット１９は、入出力処理装置、中央演
算処理装置、及びメモリ等からなる２つのマイクロコン
ピュータ１９Ａ、１９Ｂによって構成されている。第１
のマイクロコンピュータ１９Ａには第３図に示す構成の
各手段が含まれ、第２のマイクロコンピュータ１９Ｂに
は第１のマイクロコンピュータ１９Ａの指令に従いステ
ップモータ１４の駆動パルスを出力するスロットル弁駆
動手段Ｅが含未れる。

次にかかる構成の作用を第３図のプログラムフローを用
いて説明する。このフローは図示しないがオペレーティ
ングシステムにより所定の時間周期毎に又は機関回転に
同期して又は所定のタイミングで起動される。

この例におけるプログラムフローは刻々変化する機関回
転速度に応じて設定した閉し速度で、ダッシュボット作
動中のスロットル弁開度を制御するようにしたものであ
る。

まずＳｌでは機関回転センサ１６が検出したそのときの
機関回転速度Ｎｅを読み込む。

Ｓ２では検出した機関回転速度Ｎｅに応じて、ダッシュ
ボット作動を行うスロットル弁開度の制御速度例えばス
テップモータ１４のステップ周期Ｐを予めＲＯＭに定め
たマツプａから読み取る。マツプａは機関回転速度Ｎｅ
が高い程ステップ周期Ｐが小さくなるように設定しであ
る。このようにステップ周期を設定する手段はスロット
ル弁開度制御速度Ｐ設定手段として機能する。

Ｓ３ではアクセルセンサ１０からの検出信号に基づきア
クセルペダルの位置りを読み込む。

Ｓ４ではマイクロコンピュータ１９ＡのＲＯＭに記憶し
たマツプｂからアクセル位置ｌに対応するスロットル弁
１３開度の目標値θｃを検索する。

Ｓ５ではスロットルセンサ１５からの信号に基づきＲＯ
Ｍに記憶されたマツプＣからスロットル弁１３開度の検
出値θを読み込む。

Ｓ６では、目標値θｃと検出値θとの偏差Δθを算出す
る。

Ｓ７では、前記偏差Δθの絶対値１Δθ１と所定値Δθ
１との比較を行い、１Δθ１≧Δθ８の場合にはＳ９へ
進むが、１ΔθＩ〈Δθ８の場合にはＳ８へ進んで後述
の３１６における出力をリセットし、更に現在のスロッ
トル弁開度を維持すべくホールド命令（ステップ数０の
回転コマンドと同じ）を出力する。これはΔθが所定領
域以内の小さな値であれば、スロットル弁開度を増減制
御せず不惑帯として制御の過敏性による不安定を防止す
る。

Ｓ９では、ホールド命令をリセットすると共に目標値θ
ｃと検出値θとの偏差Δθが大きいため、その偏差Δθ
をＯにすべく、ステップモータ１４のステップ数即ちス
ロットル弁の回動操作角を偏差Δθの値に基づき求める
。（例えばΔθに基づきＲＯＭに記憶したマツプｄを検
索して又は計算により求める。） Ｓ１０では、ステップモータ１４の通常制御のステップ
周期ＰＩ　　（第４図参照）を設定する。かかるステッ
プ数及びステップ周期Ｐ、　　（即ち制御量）の設定を
行う操作がスロットル弁開度制御量設定手段として機能
する。

Ｓｌｌでは、目標値θｃと検出値θとの偏差Δθの正・
負を判断する。負であれば目標値θ０に向けて実際のス
ロットル弁開度を減少していかなければならないから、
この判断は機関減速判断手段Ｊとして機能する。減速判
断はこれに限らず機関回転速度等から求めてもよい。

Ｓ１２では、偏差Δθが正のときであり、目標値θ０に
向けてスロットル弁開度θを増大しなければならないた
め、ステップモータ１４を正転するコマンドを出力する
。

Ｓ１３では、偏差Δθが負のときであって目標値θ０に
向けてスロットル弁開度θを減少すべく、ステップモー
タ１４を逆転するコマンドを出力する。

従って機関が減速される。

５１４では、基準スロットル弁開度θｃ設定手段Ｈによ
り設定された基準スロットル弁開度θゎと検出値θとを
比較手段Ｊにおいて比較し、まだ検出値θが基準値θｃ
より大のときは、減速効果を優先させてステップモータ
１４の逆転を継続する（第４図Ｍ領域）。

θ≦θ０となり検出値θが十分小さくなると、減速効果
が著しくなって機関吸入負圧が増大し混合気が濃化し易
くなるし、また車両のいわゆるガクガク振動が発生し易
くなることは既述した。このとき３１５でステップモー
タ１４のステップ周期を８２で設定した長い値Ｐ２とし
スロットル弁開度制御速度を減速して上記不都合の発生
を予防する。

この機能がスロットル弁開度制御速度減速手段りであり
、いわるダッシュボット機能を発揮した第４図Ｎ領域と
なる。

このようにして得られたステンプモークの正・逆転、ス
テップ数−、ステップ周期の制御信号はＳ１６において
スロットル弁駆動手段Ｅを介しステンブモータ（アクチ
ュエータ）１４に出力され、スロットル弁１３の開度を
アクセルペダル位置に応じて制御することとなる。

次に機関回転速度Ｎｅに応じたステップ周期Ｐに対する
ダッシュボット作用について第４図及び第５図に基づい
て更に詳しく説明する。

減速時、検出したスロットル弁開度θが基準スロットル
弁開度θゎを下まわってダッシュボット作動領域に入る
と、そのときの検出した機関回転速度Ｎｅが高速Ｎ、１
にあれば、第５図に示すように８２で設定されるスロッ
トル弁開度制御速度即ちステンプモータのステップ周期
Ｐ２が小さい値Ｐ２□となり、第４図Ｎ１に示すように
スロットル弁の閉じ速度が比較的急速なダッシュボット
作用となる。

スロットル弁が更に閉じられて機関の減速が進むと第５
図の勾配を有するグラフの領域の機関回転速度（例えば
Ｎ、□）に低下しステップ周期Ｐ２□が徐々に太き（な
りスロットル弁の閉じ速度が第４図Ｎ２に示すように緩
やかに変化して減速される。

次にスロットル弁開度が全開近くになり更に機関が減速
されて第５図の低速領域（Ｎ、３）の平坦な特性に入る
と、ステップ周期は大きな値Ｐ２３に固定され等速度で
スロットル弁が閉じられる。

従って上記から明らかなように機関減速初期においては
ステップ周期Ｐが最も小さな値Ｐ、となってスロットル
弁を急激に閉じ、もってエンジンブレーキの効きを良好
にするが、機関回転速度が低下してガクガク振動の発生
し易い領域に入りダッシュボットが作動するようになる
と、刻々変化する機関回転速度に応じてスロットル弁の
閉じ速度が減速され、上記ガクガク振動の発生を防止す
るのである。

ここにおいてダッシュボット作動開始時の機関回転速度
が充分に低くなっていれば第４図Ｎ領域ｍで示すように
スロットル弁の閉じ速度は緩やかとなり、振動防止を行
うし、機関回転速度が比較的高ければ実＆？ｔｎで示す
ようにスロットル弁の閉じ速度は最初速く後に遅くする
ことができ、エンジンブレーキをより効果的に使用しつ
つガクガク振動の発生を防止することができるのである
。

このような機関回転速度に応じたスロットル弁の閉じ速
度制御は第５図に示すような特性に限らないし、ＲＯＭ
でマツプ処理をする代わりに演算処理してもよいもので
ある。

又一般には、同一走行路条件で減速開始時点における機
関回転速度により減速効果が異なり、高速回転から減速
する時の方がエンジンブレーキを十分に効かず必要があ
るし、低速回転からの減速時ではガクガク振動対策のた
め緩やかにダッシュポットを効かず必要があるといえる
。

この前提にたてば、本実施例のように時々刻々変化する
機関回転速度に対応してダッシュボット作動中のスロッ
トル弁閉じ速度を決めるものに代え、減速開始時点の機
関回転速度を検出してこれに基づきダッシュボット作動
中のスロ・ノトル弁閉じ速度を決定するようにしてもよ
い。

そして大略的には機関回転速度と変速機のギア位置とは
成る程度の対応関係にあるといえるから、第６図に示す
ように、第３図のＡ−Ｂ間にＳｌ。

Ｓ２の代わりに、５１０１でギアスイ・ノチ１７により
減速開始時のギア位置０１〜Ｇ５を判断し、５ＩＯ２で
該ギア位置Ｇ１〜Ｇ５に応し予め定めたダ・２シュボッ
ト作動中のステップ周期Ｐ、ｌ〜θ９５を設定するよう
にすることも可能である。

第７図及び第８図に夫々他の実施例を示す。

このものはダッシュボット作動中のスロットル弁閉し速
度を変える制御に加えて機関回転速度に応じダッシュボ
ット作動開始基準スロットル弁θｃをも可変としたもの
である。

即ち機関回転速度が高ければ減速時でもダ・ノシュポッ
ト作動はなるべく遅らせてエンジンブレーキを効かずの
が有利であり、機関回転速度が低ければスロットル弁開
度が比較的大の位置でダッシュボットを作動させガクガ
ク振動を防止するのが望ましい。

そこで第７図に示すように第３図に示すフローチャート
中の８１と８２との間に８２０１を挿入し機関回転速度
に応じて刻々変化する基準スロットル弁開度θｃをＲＯ
Ｍに記憶したマツプから検索により又は演算で求め或い
は第８図に示すように第６図に示すフローチャートの８
１０１と＄１０２との間に３３０１を挿入し、減速開始
時の機関回転速度又は変速機のギア位置０１〜Ｇ５に応
じた基準スロットル弁開度θｃ１〜θｃ５を求める。

その結果、そのときの機関回転速度又は減速開始時の機
関回転速度或いはギア位置に応じたダッシュボット作動
開始スロットル弁開度からダッシュボットが作動開始し
、そのときのスロントル弁閉じ速度も同様な条件で可変
制御することができ、本発明の目的を更に向上させるこ
とができる。

尚、第７．８図に示す機関回転速度に応じた基準スロッ
トル弁開度θｃの可変設定は、実質的には例えばダッシ
ュボット作動初期における高速回転時のスロントル弁閉
じ速度をダンシュボア）作動前の減速中の閉じ速度に等
しく設定するというように本発明のステップ周期を変え
ることにより行えるものである。

尚上記実施例ではスロットル弁のアクチュエータとして
ステップモータを使用した場合を例示したが、ＤＣサー
ボモータを使用してもよい。

また上記実施例ではスロットル弁開度制御量設定手段と
して目標値θｃと検出値θとの偏差をとり、これをなく
す方向に制御するフィードハック処理方法を例示したが
、本実施例のようにステップモータ１４等をアクチュエ
ータとして使用する場合はステップモータの回転パルス
数をカウンタによりインクリメント又はデクレメントす
ることで、ステップモータの回動角度がわかるから、フ
ィードバックをやめてオープンループ処理が可能であり
、本発明はかかる制御方式をも含むものである。

機関減速判断手段はスロットル弁の開度減少の他にアク
セルペダル踏み込み最減少を検出してもよい。

〈発明の効果〉 以上述べたように本発明によれば、アクセルペダル位置
を検出して電気的にスロ・ノトル弁開度を制御するに際
し、機関減速時にダ・ンシュボ・ノド作用を行わせるこ
とができるので、機械式スロ・ノトル弁制御装置の取付
調整の困難性に比べこれを簡単化し個体間のズレをなく
して制御精度の向上を図ることができる。

また機関回転速度若しくｉその関連要素に応じてダッシ
ュボット作動中のスロ・ノトル弁閉じ速度を可変にした
から、エンジンブレーキによる減速効果とトルク変動に
基づくガクガク振動の防止との双方を損なうことなく減
速運転を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すクレーム対応図、第２図は
本発明の１実施例を示す構成図、第３図は同上の作用を
示すフローチャート、第４図は上記実施例に基づくスロ
ットル弁制御特性を例示するタイムチャート、第５図は
機関回転速度に応じたダッシュポット作動中のステップ
モータのステーチャート傘要部、第９図は従来の機械式
スロットル弁制御装置の一例を示す概略図である。 Ｂ・・・アクセル位置検出手段　　Ｃ・・・スロットル
弁開度制御量設定手段　　Ｄ、１３・・・スロ・ノトル
弁Ｅ・・・スロットル弁駆動手段　　Ｆ・・・機関回転
速度Ｎｅ検出手段　　Ｇ・・・スロ・ノトル弁開度制御
速度Ｐ設定手段　　Ｈ・・・基準スロットル弁開度θｃ
設定手段　　■・・・スロットル弁開度θ検出手段Ｊ・
・・スロットル弁開度θ、θ０比較手段　　Ｋ・・・機
関減速判断手段　　Ｌ・・・スロットル弁開度制御速度
減速手段　　１０・・・アクセルセンサ　　１５・・・
スロットルセンサ　　１６・・・ｉ関回転センサ　　１
７・・・ギアスイッチ　　１８・・・車速センサ特許出
願人　　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 時間ｔ　　　　　　　　□人 檄関面軌を皮Ｎｅ 第６図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）アクセルペダルの位置検出手段と、該検出手段の
   検出値に基づき吸気系に設けたスロットル弁の目標開度
   制御量を設定する手段と、該設定手段の制御信号に応じ
   た目標開度にスロットル弁を駆動する手段と、を備えた
   車両用内燃機関のスロットル弁制御装置において、 機関回転速度若しくはその関連要素を検出する機関回転
   速度検出手段と、機関回転速度若しくはその関連要素に
   対応したスロットル弁開度制御速度Ｐの設定手段と、基
   準スロットル弁開度θ＿ｃ設定手段と、スロットル弁開
   度θの検出手段と、検出されたスロットル弁開度θと前
   記基準スロットル弁開度θ＿ｃとを比較する手段と、機
   関の減速を検出する手段と、減速状態にあってかつスロ
   ットル弁開度θが基準スロットル弁開度θ＿ｃ以下のと
   きに前記スロットル弁開度制御量設定手段によるスロッ
   トル弁の制御速度を前記制御速度設定手段により定めた
   値Ｐで減速補正する手段と、を備えたことを特徴とする
   車両用内燃機関のスロットル弁制御装置。
2. （２）スロットル弁開度制御速度Ｐ設定手段は、検出さ
   れた機関回転速度が高速になるに従って制御速度Ｐを大
   きく設定する手段である特許請求の範囲第１項に記載の
   車両用内燃機関のスロットル弁制御装置。
3. （３）機関回転速度検出手段は変速機のギア位置を検出
   する手段であり、スロットル弁開度制御速度Ｐ設定手段
   は、変速機のギア位置が高速段にあるほど制御速度Ｐを
   大きく設定する手段である特許請求の範囲第１項に記載
   の車両用内燃機関のスロットル弁制御装置。