JPS6146437A - 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、アクセルペダル踏込み量、エンジン回転数
等に関連して、スロットル弁を最適角度に設定するエン
ジンのスロットル弁制御装置に関する。

（従来技術） アクセルペダルとスロ・ノトル弁をワイヤで連結するこ
とにより、スロットル弁の開閉を制御する装置では、自
動車の加速とアクセフペダルを踏込んだ運転者の実感と
が相応しない場合もある。

そこで、自動車の加速をアクセフペダルを踏込んだ運転
者の実感に相応させるために、アクセルペダルの踏込み
量等を電気的に検出し、これらの検出値からスロットル
弁を駆動するパルスモータの回転を制御し、スロットル
弁を最適角度に制御するスロットル弁制御装置が提案さ
れている（例えば、特開昭５５−１２３３２７　）。

この種の装置においては、スロットル弁がパルスモータ
によって駆動されているため、パルスモータの最小ステ
ップ角の整数倍に対応した角度に目標のスロットル角度
が対応しない場合がある。

この問題を解決するために、スロットル角度をデユーテ
ィ−比制御することが考えられる。即ち、アクセルペダ
ルの踏込み量に対応した目標スロットル角度が例えば、
３．５　　°の場合（但し、パルスモータの最小ステッ
プ角度を１°とする）、デユーティ−比５０％の一定周
期のパルスをパルスモータに与えることにより、スロッ
トル弁を３°と４゜との間で揺動させて目標スロットル
角度３．５　　°に対応した吸気量を得ようとするもの
である。

しかしながら、前記制御装置は、一定周期の駆動パルス
によってスロットル弁の開閉を制御するものであるため
以下のような弊害を生ずる。

即ち、エンジンの回転数に応じてエンジンの吸入行程の
周期は変化する。例えば、パルスモータの駆動パルスの
周期を、エンジンの低速回転時の吸入行程の周期と略同
じに設定されておれば、低速回転時には目標スロットル
角度に近い吸気量を得られる。しかし、エンジン回転数
が上昇し、吸入周期が前記パルス周期よりも短くなると
、例えば、吸気バルブが開いている間はスロットル角度
が３°　（又は４°）になっている場合を生じる。

その結果、目標スロットル角度３．５　　°の吸気量と
なるようにスロットル弁が揺動駆動されているにもかか
わらず、実際にエンジンに与えられる吸気量は３°　（
または４°）の吸気量となる。このように、エンジン回
転数によって、目標スロットル角度に対応した吸気量に
バラツキが生じると、エンジンの駆動トルクが一定しな
くなるため、自動車の円滑な走行を妨げることになる。

一方、前記駆動パルスの周期を、エンジンの高速回転時
の吸気周期よりも充分小さくできれば、前述したような
吸気量のバラツキはほとん″ど問題とならない。しかし
、このようにパルスモータをエンジンの全回転域で常に
高速で駆動し読けることはモータの性能上、困難である
ため、パルスモータの高速駆動により吸気量のバラツキ
を抑えることは現実的でない。

このようにパルスモータを駆動するパルスの周期を一定
にしておくと、アクセルペダル踏込み量が同じであって
も、エンジン回転数の変化によって吸気量にバラツキが
生じ、目標スロットル角度に対応した吸気量が得られな
いという欠点がある。

（発明の目的） この発明は、エンジンの回転数の変化にかかわらず、目
標スロットル角度に対応した一定の吸気量を得られるよ
うにスロットル弁を揺動制御できるエンジンのスロット
ル弁制御装置を提供することを目的としている。

（発明の構成） この発明に係るエンジンのスロットル弁？ｌ１ｌＪ　御
装置は、アクセルペダル踏込み量によって算出された目
標スロットル角度に対応する一定の吸気量をエンジンに
与えるために、スロットル弁を駆動するパルスモータに
デユーティ−比制御されたパルスを与える一方、前記パ
ルスの周期゛をエンジン回転数によって補正したことを
特徴としている。

（実施例） 第１図において、１はエンジン、２はエアークリーナ、
３はエンジン１の吸気通路、４は吸気通路に設けられた
スロットル弁、５はスロットル弁を駆動するパルスモー
タ、６はエンジン１の排気通路、７は排気通路６を流下
してくる排気ガスを触媒反応によって浄化する触媒、８
は排気騒音を小さくするマフラ、９はアクセルペダルで
ある。

１０は吸気通路ｌにおいてスロットル弁４の下流に配設
されて吸気負圧を検出する吸気負圧センサである。

１１はエンジンの回転数を検出する回転数検出センサで
ある。このセンサ１１は、例えは、クランク軸の回転を
磁気的に検出する電磁ピックアップがら構成される。

１２は、エンジン１のピストンの上死点を検出し、上死
点検出信号（以下、ｒＴＤＣ信号」という）を出力する
基準信号検出センサである。

１３はアクセルペダルの踏込み量を検出するアクセルセ
ンサである。このセンサ１３は、アクセルベ　　′ダ、
ルの踏込み量を光学的に検出する光学センサがら構成さ
れる。

一方、１４は吸気負圧センサ１ｏ、回転数検出センサ１
１、基準信号検出センサ１２及びアクセルセンサ１３か
ら各検出信号を与えられ、パルスモータ５を駆動制御す
るマイクロコンピュータである。このマイクロコンピュ
ータ１４は、後述するフローチャートの説明から明らか
になるが、アクセルペダル踏込み量とエンジン回転数に
よっスロットル弁の目標スロットル角度を検出する手段
、目標スロットル角度の小数部からパルスモータ駆動用
パルス（以下、「駆動パルス」という）のデユーティ−
比を算出する手段、駆動パルスの周期をエンジン回転数
によって補正する補正手段、駆動パルスをエンジンの回
転に同期させ、吸気脈動を減少させる方向に、前記パル
スの位相を制御する手段として機能する。

次に、上述した構成を備えた実施例の動作を、第３図〜
第６図に示したフローチャートに従って説明する。

マイクロコンピュータ１４は、パルスモータ５に与えら
れる駆動パルスの計数値ｎ１工ンジン回転数等を記憶す
る各種のレジスタを備えている。第３図に示したメイン
ルーチンにおけるステップＳ１では、前記マイクロコン
ピュータ１４の各種のレジスタがイニシャライズされる
他、計数値ｎ及び後述するＤフラッグ、Ｆフラッグが０
にセットされる。

一方、マイクロコンピュータ１４には、アクセルペダル
踏込み量に対する目標吸気量を定めたマ・ノブが予め記
憶されている。しかして、ステップＳ２では、アクセル
センサ１３からアクセルペダル踏込み量の検出信号を与
えられ、この検出信号と前記マツプとから該踏込み量に
応じた目標吸気量が算出される。この算出値は所定のレ
ジスタに記憶される。

さらに、ステップＳ３では、ステップＳ２で算出された
目標吸気量と、回転数検出センサ１１によって検出され
たエンジン回転数とから目標スロットル角度θ、が算出
される。この算出値は所定のレジスタに記憶される。

ステップＳ４では、前記算出された目標スロ・ノトル角
度θ、が、パルスモータ５の最小ステップ角度γの整数
倍か否かが判別される。θ１が整数であることは、目標
吸気量を得るためのスロットル角度が、パルスモータ５
を所定のステップ数だけ駆動することにより得られるこ
とを意味する。したがって、この場合にはパルスモータ
のデユーティ−制御を行う必要がないのでステップ３５
〜Ｓｌｌは省略できる。一方、θ、が整数でないことは
、目標吸気量を得るためには、前記倍数ｍの整数部に対
応したステップＮと、次のステップＮ＋１との間でパル
スモータ５を揺動駆動、即ちデユーティ−制御しなけれ
ばならないことを意味する。しかして、目標スロットル
角度θ、が最小ステップ角度γの整数倍であるとき、メ
インフローはステップＳ２に戻り、整数倍でない場合、
次のステップＳ５に進む。

ステップＳ５では、Ｄフラッグが１にセットされる。こ
れはパルスモータ５がデユーティ−制御されることを意
味する。

ステップＳ６では、目標スロットル角度θ１に対応する
目標吸気量を得るために、θ１　（この実施例では前記
倍数ｍ）の小数部から駆動パルスのデユーティ−比が算
出される。

ステップＳ７において、エンジンの回転数より　（或い
は、ＴＤＣ信号より）、駆動パルスの周期がＴＤＣ周期
と同一になるように補正される。

ステップＳ８において、前記算出されたデユーティ−比
およびパルス周期から、駆動パルス−周期内のオン時間
及びオフ時間が算出される。

ステップＳ９において、駆動パルスのＴＤＣ信号からの
位相が算出される。

ステップＳＩＯにおいて、ステップＳ９で算出された位
相に基づき、ＴＤＣ信号を基準として駆動パルスをオン
すべき時刻ｔ１及びオフずべき時刻ｔ２が決定される。

ステップＳｌｌにおいて、ステップＳ３で算出された目
標スロットル角度θ１の整数部を最終スロットル角度θ
０として決定する。例えば、目標スロットル角度θ１の
算出値が３．５であった場合、小数部を外した３、０を
最終スロットル角度θ０とする。

以上のメインルーチンに対し、所定の条件により、第４
図〜第６図に示したサブルーチンが割り込む。

第４図に示すサブルーチンは、メインルーチン開始後、
ｌ　ｍ５ｅｃごとにタイマ割り込みされる。このサブル
ーチンは、駆動パルスをカウントして求められる実際の
スロットル角度θ（以下、「実スロツトル角度」という
）を前記メインルーチンで決定した最終目標スロットル
角度θ０に設定するためのルーチンである。

即ち、第４図におけるステップＳ１２は、最終目標スロ
ットル角度θ０と実スロツトル角度θとが比較される。

θ０がθよりも大きい場合はステップ５１３へ、一方、
θ０がθよりも小さい場合はステップＳ１４へ、それぞ
れステップが移行する。

ステップＳ１３において、駆動パルスがスロットル弁４
を開（方向に出力される結果、実スロツトル弁角度θが
最終目標スロットル角度θ０に設定される。このとき、
駆動パルスを計数するカウンタの計数値ｎがｎ＋１に置
き換えられる。この計数値から、パルスモータ５の回転
位置、従って、スロットル角度の現在位置が検出される
。

一方、ステップＳ１４に進んだ場合、駆動パルスがスロ
ットル弁４を閉じる方向に出力される結果、実スロツト
ル弁角度θが最終目標スロットル角度θ０に設定される
。このとき、駆動パルスを計数するカウンタの計数値ｎ
がｎ−１に置き換えられる。

目標スロットル角度θ１がパルスモータ５の最小ステッ
プ角度γの整数倍であるときは、このサブルーチンが実
行されることによりスロットル弁４は目標吸気量を与え
る角度に設定されている。

このサブルーチンが終了すると、メインルーチンのもと
の地点に復帰する。

第５図に示すサブルーチンは、ＴＤＣ信号が検出される
ごとに割り込む、ＴＤＣ割り込みサブルーチンである。

このサブルーチンは、マイクロコンピュータ１４に含ま
れるデユーティ−コントロールタイマへのオン時刻ｔ１
のセット、ＴＤＣ信号の周期演算、エンジン回転数の演
算を行う。

即ち、第５図におけるステップＳ１５では、Ｄフラッグ
が１であるか否かが判別される。Ｄフラッグが１である
場合はステップＳ１６に、ＤフラッグがＯである場合は
ステップＳ１７にそれぞれ進む。

ステップ３１６において、デユーティ−コントロールタ
イマへ、メインルーチンで決定された駆動パルスのオン
時刻Ｌ１がセットされる。

ステップＳ１７において、ＴＤＣ信号の周期が算出すれ
、所定のレジスタに記憶される。

ステップ３１８において、エンジン回転数が算出され、
所定のレジスタに記憶される。

これらのＴＤＣ信号の周期及びエンジン回転数は、メイ
ンルーチンにおいて目標吸気量の算出あるいは駆動パル
スの周期の補正等に利用される。

このサブルーチンが終了すると、メインルーチンのもと
の地点に復帰する。

第６図に示すサブルーチンは、デユーティ−コントロー
ルタイマがオン時刻ｔｌ　（第５図に示したＴＤＣ割り
込みサブルーチンでセ・ノドされる）又はオフ時刻ｔ２
　（本サブルーチンでセ・ノドされる）になるごとに割
り込みし、スロットル弁を揺動駆動する。

即ち、第６図におけるステップＳ１９では、デユーティ
−制御されるべきスロットル弁の角度が、最終目標スロ
ットル角度θ０に等しいか、あるいは、それよりも１ス
テツプ開いているかを示すＦフラッグが判別される。Ｆ
フラッグがＯのときは、スロットル弁が最終スロットル
角度θ０に等しい状態（閉状態）にあることを示す。こ
の場合、ステップＳ２０に進む。一方、Ｆフラッグが１
のときは、スロットル弁が前記θ０より１ステツプ開い
ている状態（開状態）にあることを示す。この場合、ス
テップＳ２１に進む。

ステップＳ２０において、駆動パルスがスロットル弁を
１ステツプ開（方向に出力される。その結果、スロット
ル弁は最終目標スロットル角度θ０よりも１最小ステツ
プ角だけ進んだ角度に設定される。そして、Ｆフラッグ
が１にセットされる。

ステップＳ２２において、デユーティ−コントロールタ
イマに、メインルーチンで求められたオフ時刻ｔ２がセ
ットされる。そして、メインルーチンのもとの地点に復
帰する。

デユーティ−コントロールタイマがオフ時刻ｔ２になる
と、このサブルーチンが再び割り込む。このとき、Ｆフ
ラッグは１にセットされているからフローはステップＳ
１９からステップ５２１に進む。

ステップＳ２１において、駆動パルスがスロットル弁を
１ステツプ閉じる方向に出力される。したがって、スロ
ットル弁は最終目標スロ・ノトル角度θ０に復帰する。

ステップＳ２１の終了後、メインルーチンのもとの地点
に復帰する。このようにデユーティ−コントロールタイ
マにセットされた時刻ごとにこのサブルーチンが割り込
んでスロットル弁を開閉することにより、スロットル弁
が揺動駆動される。

次に、上述したフローチャートが実行される際の第１図
に示した実施例の各部の動作波形図を第２図に従って説
明しよう。

エンジン１の回転数が変化すると、同図（ａｌに示すよ
うに、ＴＤＣ信号信号同期が変化する。アクセルペダル
踏込み量、エンジン回転数によって算出された目標スロ
ットル角度θ１がパルスモータ５の最小ステップ角γの
整数倍でない場合、同図（ｂｌに示すように、デユーテ
ィ−比制御された駆動パルスｂがマイクロコンピュータ
１４からパルスモータ５に出力される。但し、同図（ｂ
ｌはデユーティ−比が一定の場合の駆動パルスを示して
いる。しかして、同図（ｂ）に示すように、ＴＤＣ信号
の周期変化、即ち、エンジン回転数の変化に応じて、駆
動パルスの周期も変化している。これにより、目標スロ
ットル角度に応じた一定の吸気量を得ることができる。

さらに、同図（ｂ）に示した駆動パルスは、ＴＤＣ信号
に同期し、そのオン時刻ｔ１及びオフ時刻ｔ２は、吸気
負圧の変動を最小にするように設定される。

その結果、同図（Ｃ）に示すように、駆動パルスの位相
を制御しない場合、破線のように現れていた吸気負圧の
変動を、前記位相制御により実線で示すように減少する
ことができる。これにより、吸気負圧の平均値を算出す
るために設けられる平滑回路（但し、第１図には現れて
いない）の時定数を小さくできる。即ち、吸気負圧の平
均値は、エンジンの燃料噴射量、点火時期の制御等に用
いられる。前記平滑回路の時定数を小さくし得るという
ことは、吸気負圧の平均値のレベル変化を早く捉えるこ
とができことを意味する。したがって、本実施例によれ
ば、前記エンジンの制御を迅速に行うことができるとう
いう本実施例特有の効果をも得ることができる・ （発明の効果） この発明に係るエンジンのスロットル弁制御装置は、ア
クセルペダルの踏込み量とエンジンの回転数によって算
出された目標スロットル角度に応じた吸気量を得るため
に、スロットル弁を駆動するパルスモータをデユーティ
−制御するとともに、駆動パルスの周期をエンジン回転
数によって補正している。そのため、エンジンの回転数
の変化によって吸入行程の周期が変化しても、これにと
もなって前記駆動パルスの周波数も変化する。それ故、
スロットル弁の揺動サイクルの全体が吸気行程に含まれ
から、吸気行程の間にスロットル弁が開状態あるいは閉
状態の一方にあるということはなくなる。

したがって、この発明によれば、エンジン回転数によっ
て、駆動パルスの周期を補正をしていなかった従来装置
のように、同じデユーティ−比の駆動パルスでスロット
ル弁を制御していてもエンジン回転数によって吸気量が
バラツクという不都合が生じることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るエンジンのスロットル弁制御装
置の一実施例の構成を略示した構成図、第２図は第１図
に示した実施例の各部の動作波形図、第３図は前記実施
例に係る制御装置に含まれるマイクロコンピュータによ
る制御のメインルーチンを示すフローチャート、第４図
は最終目標スロットル角度θ０と実スロツトル角度θと
を等しくするためのタイマ割り込みサブルーチンを示す
フローチャート、第５図はデユーティ−コントロールタ
イマへのオン時刻のセット等を行うだめのＴＤＣ割り込
みサブルーチンのフローチャート、第６図はスロットル
弁を揺動制御するためのタイマ割り込みサブルーチンの
フローチャートである。 １・・・エンジン、４・・・スロットル弁、５・・・パ
ルスモータ、９・・・アクセルペダル、１０・・・吸気
負圧センサ、１１・・・エンジン回転数検出センサ、１
２・・・基準信号検出センサ、１３・・・アクセルペダ
ル踏込み量検出センサ、１４・・・マイクロコンピュー
タ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　（１）アクセルペダルの踏込み量によってスロットル
   弁の目標スロットル角度を算出し、この目標スロットル
   角度に応じてスロットル弁をパルスモータにより駆動す
   るエンジンのスロットル弁制御装置において、上記目標
   スロットル角度が上記パルスモータの最小ステップ角の
   整数倍でないとき、その目標スロットル角度に最も近い
   ステップ角に前記パルスモータを制御した後、目標スロ
   ットル角度との差分に対応したデューティー比の駆動パ
   ルスをパルスモータに与えることによってスロットル弁
   を揺動駆動するとともに、前記デューティー比制御され
   る駆動パルスの周期をエンジン回転数によって補正した
   ことを特徴とするエンジンのスロットル弁制御装置。