JPS6223549A - 内燃機関の出力制御装置 - 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］ 本発明は所定の運転状態の時に第２スロットルバルブに
よって出力制御を行なう内燃機関の出力制御装置に関す
るものであり、特に車両スリップ制御装置に適用が容易
な内燃機関の出力−ｔｇ＋装置に関する。

［従来の技術］ 従来、例えば車両において車両制動時あるいは車両加速
時に車輪がスリップして車体が横すべり等の危険な状態
とならないように、車輪と路面の摩擦力を最大にする内
燃機関出力制御装置が知られている。

この内燃機関の出力を制御する方法としては、燃料を減
量したり点火時期を遅角することが一般的であるが、こ
の場合内燃機関の運転状態が急変し、振動を生じたり、
停止するといった問題があり制御範囲が狭められる。一
方吸入空気量を制御した場合には内燃機関の出力をスム
ーズに抑制することができ、運転性はよいのであるが、
単にアクセルペダルに連動したスロットルバルブの開度
をペダルの踏み込みに抗して制御すると、運転者に不快
感を与えるといった問題や、スロットルバルブの制御部
材が故障した場合は安全性の問題が生ずる可能性がある
。

そこで上記スロットルバルブ以外に上記スロットルバル
ブの設けられている吸気管内に第２スロットルバルブを
設け、上記の如く出力制御が必要な場合には、この第２
スロットルバルブで吸入空気量を制御し、それ以外の場
合は、この第２スロットルバルブを全開とするよう構成
された内燃機関の出力制御装置が考えられる。

［発明が解決しようとする問題点〕 しかし、上記のような方式では、第２スロットルバルブ
は第２スロットルバルブによる出力制御が行なわれない
限り全開状態となっており、場合によっては長期間にわ
たって第２スロットルバルブが全く作動しない場合も考
えられる。このような場合に、第２スロットルバルブが
全開状態で固着して作動不良となる可能性が考えられる
。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記問題点を解決するために次のような技術的
手段を採用した。

本発明は例えば第１図の基本構成図に示す四く、運転者
により操作される第１スロットルバルブＡが設けられた
吸気通路内で該第１スロットルバルブＡの上流又は下流
に設けられた第２スロットルバルブＢと、 内燃機関の運転状態に応じて上記第２スロットルバルブ
Ｂを開閉駆動して内燃機関の出力制御を行なう駆動制御
手段Ｃとを備えた内燃機関の出力制御Ｉ装置であって、 上記駆動制御手段Ｃが、 上記運転状態が所定の出力制御条件を満たす時は上記第
２スロットルバルブＢを上記第１スロットルバルブＡと
独立して開閉制御し、 上記運転状態が所定の出力制御条件を満たさない時は上
記第２スロットルバルブＢを上記第１スロットルバルブ
Ａの開度状態に応じて開閉制御することを特徴とする内
燃機関の出力制御条件である。

ここで第１スロットルバルブＡは、例えば、アクセルペ
ダルやスロットルグリップと機械的に連結されており、
運転者により上記アクセルペダルやスロットルグリップ
を介して操作される。

第２スロットルバルブＢは第１図においては第１スロッ
トルバルブＡの上流に設けられているが、下流に設けら
れても、また第１スロットルバルブＡの設けられている
吸気通路内であれば離れて設けてもよい。この第２スロ
ットルバルブＢの開閉駆動は、モータによって行なうこ
とが一般的である。

内燃機関の運転状態としては、例えば車両の場合、車輪
の回転速度（以下車輪速度と言う）、車両の走行速度（
以下車両速度と言う）、アクセルペダルやスロットルグ
リップの操作量、ブレーキペダルの操作量、車両の加速
度、内燃機関の回転速度、第１スロットルバルブの開度
等をあげることができ、目的に応じて選べばよい。

駆動制御手段Ｃは、上記運転状態を入力し、該運転状態
に応じて、あるいは第１スロットルバルブの開度に応じ
て第２スロットルバルブの開閉を前述のモータ等を駆動
することにより制御するものであり、例えばマイクロコ
ンピュータ等により構成される。

［作用］ 本発明の内燃機関の出力制御装置の基本的動作は第２図
の流れ図に示す如く、運転状態が所定の出力制御条件を
成立させるか否か調べ（ステップ１０１）、所定の出力
制御条件が成立する場合には、運転状態に応じて第２ス
ロットルバルブの開度を決定しくステップ１０２）、逆
に所定の出力制御条件が成立しない時には、第２スロッ
トルバルブの開度を第１スロットルバルブの開度に応じ
て決定する（ステップ１０３）ものである。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。

本実施例は、駆動輪の回転を内燃機関の出力によって制
御して車両加速時の駆動輪のタイヤと路面との摩擦力が
大きくなるよう駆動輪の回転を制御する車両スリップ制
御装置に本発明を用いたものである。

第３図は本実施例の車両スリップ制御装置が搭載された
車両のエンジン周辺及び車輪部分を示す概略構成図であ
って、１はエンジン、２はピストン、３は点火プラグ、
４は吸気弁、５は燃料噴射弁、６はサージタンク、７は
エア７０メータ、８はエアクリーナを表わしている。そ
して本実施例においてはエアフロメータ７とサージタン
ク６との間の吸気通路に、従来より備えられている、ア
クセルペダル９と連動して吸気量を調整する第１スロッ
トルバルブ１０の他に、ＤＣモータ１２により駆動され
上記第１スロットルバルブ１０と同様に吸気量を調整す
る第２スロットルバルブ１４が備えられており、またア
クセルペダル９にはその踏み込みによってＯＮ状態とさ
れるアクセルセンサ１６が設けられている。さらに、上
記第１スロットルバルブ１０にはその開度を検出する第
１スロツトルセンサ１７が、上記第２スロットルバルブ
１４にはその開度を検出する第２スロツトルセンサ１８
が各々設けられている。

一方２０ないし２３は当該車両の車輪を示し、２ｏ及び
２１はエンジン１の動力がトランスミッション２５、プ
ロペラシャフト２６等を介して伝達され、当該車両を駆
動するための左・右の駆動輪を、２２及び２３は車両の
走行に伴い回転される左・右の遊動輪を夫々表わしてい
る。そして左遊動輪２２及び右遊勤輪２３には夫々その
回転速度を検出するための遊動輪速度センサ２７及び２
８が設けられており、またトランスミッション２５には
、左駆動輪２０及び右駆動輪２１の平均回転速度を検出
するための駆動輪速度センサ２９が設けられている。

また３０は駆動制御回路を示し、上記アクセルセンサ１
６、左遊動輪速度センサ２７、右遊動輪速度センサ２８
及び駆動輪速度センサ２．９からの各種検出信号を受け
、車両加速時に加速スリップが生じた場合には最大の加
速性が得られるよう、又、その他の場合には第１スロッ
トルバルブ１０の開度に応じて、第２スロットルバルブ
１４の開度を調整するＤＣモータ１２に駆動信号を出力
してエンジンの出力制御が実行される。

ここで本実施例においては上記駆動制御回路３０をマイ
クロコンピュータを用いて構成したものとし、説明を進
めると、駆動制御回路３０の構成は、第４図に示す如く
表わすことができる。同図において３１は上記各センサ
にて検出されたデータを制御プログラムに従って入力及
び演算し、ＤＣモータ１２を駆ｖＪυＪｌｌｌするため
の処理を行なうセントラルプロセシングユニット（ＣＰ
Ｕ）、３２は上記制御プログラムやマツプ等のデータが
格納されたリードオンリメモリ（ＲＯＭ）、３３は上記
各センサからのデータや演算制御に必要なデータが一時
的に読み書きされるランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）
　、３４は波形整形回路や各センサの出力信号をＣＰＵ
３１に選択的に出力するマルチプレクサ等を備えた入力
部、３５はＤＣモータ１２をＣＰＵ３１からの制御信号
に従って駆動する駆動回路を備えた出力部、３６はＣＰ
Ｕ３１、ＲＯＭ３２等の各素子及び入力部３４、出力部
３５を結び、各種データの通路とされるパスライン、３
７は上記各部に電源を供給する電源回路を夫々表わして
いる。

次に上記の如く構成された駆動制御回路３０にて実行さ
れるスリップ制御について、第５図に示すフローチャー
トに沿って詳しく説明する。

アクセルペダル９が踏み込まれると、即ち、アクセルセ
ンサ１６がＯＮ状態となると第５図に示される割り込み
処理が開始され、まずステップ２０１において、上記左
・右遊動輸速度センサ２７．２８及び駆動輪速度センサ
２９からの出力信号に基づき求められる左・右の遊動輪
速度Ｖｆｌ、Ｖｆｒ。

及び駆動輪速度Ｖｒを読み込み、続くステップ２０２に
移行する。

ステップ２０２においては、上記読み込まれた左・右の
遊動輪速度Ｖｆｌ、Ｖｆｒの平均値を求め、車体速度Ｖ
Ｓを算出する。次にステップ２０３で駆動輪速度ｖｒと
車体速度Ｖｓが比較される。■ｒ≠Ｖｓと判定された場
合は、即ち駆動輪がスリップしている状態であり、第２
スロットルバルブ１４はステップ３０１から３０６によ
って同罪され、一方Ｖｒ−Ｖｓと判定された場合は、即
ちスリップが発生していない状態であり、第２スロット
ルバルブ１４はステップ４０１からステップ４０７によ
って第１スロットルバルブ１０の開度に応じて制御され
る。

次にステップ３０１では、ステップ２ｏｚで求めた車体
速度ｖＳを基に２種の基準速度ＶＳ＋及びＶＳ２を次式 ％式％ 〈但し、Ｋ１、Ｋ２：定数、Ｋ１ンに２）を用いて算出
する。尚この算出された一基準速度ＶＳ１及びＶＳ２は
、第６図に示す如く、後述の処理にて車両加速時に駆動
輪速度Ｖｒを基準速度■Ｓ１とＶＳ２との間に制御し、
駆動輪速度Ｖｒが車体速度Ｖｓに対し所定の速度だけ早
くなり、最大の加速性が得られるようにするために用い
るものである。

次にステップ３０２においては、上記ステップ２０１に
て読み込まれた駆動輪速度Ｖｒが上記ステップ３０１に
て算出された基準速度ＶＳｔより大きいか否かの判定を
行なう。そして本ステップ３０２にてｖｒ　＞ｙｓ　１
である旨判断されると続くステップ３０３に移行して、
第２スロットルバルブ１４を閉じるべくバルブ閉信号を
出力し、ＤＣモータ１２を第２スロットルバルブ１４の
閉方向に駆動する。

一方ステップ３０２にてＶｒ≦ＶＳｔである旨判断され
た場合にはステップ３０４に移行して、今度は駆動輪速
度ｖｒが基準速度ＶＳ２より小ざいか否かの判定を実行
する。そしてステップ３゜４にてｖｒ　＜ＶＳ　２であ
る旨判断されると続くステップ３０５に移行して、前記
ステップ３０３とは逆に、第２スロットルバルブ１４を
開くべくバルブ開信号を出力して、ＤＣモータ１２を第
２スロットルバルブ１４の開方向に駆動し、一方Ｖｒ≧
ＶＳ２である旨判断されると続くステップ３０６に移行
して、上記ステップ３０３やステップ３０５にて出力さ
れる第２スロットルバルブ１４を開・閉するためのバル
ブ間・閉信号の出力を停止する処理を実行する。

次にステップ４０１においては、上記第１・第２スロッ
トルセンサ１７．１８からの出力信号に基づき求められ
る第１スロットルバルブの開度Ｔｌ及び第２スロットル
バルブの開度Ｔｓを読み込み、続くステップ４０２に移
行する。

ステップ４０２においては、上記読み込まれた第１スロ
ットルバルブの開度Ｔｍより第２スロットルバルブの基
準開度７ｓｄを算出する。このＴｍとＴｓｄとの関係は
、 Ｔｓｄ−ｆ（Ｔｍ） の如く表わすことができ、例えばｆ（Ｔｍ）は第７図（
イ）〜（ハ）に示す形とすることができる。

次にステップ４０３においては、上記ステップ４０１に
て読み込まれた第２スロットルバルブの開度ＴＳが上記
ステップ４０２にて算出された基準開度Ｔｓｄより大き
いか否かの判定を行なう。そして本ステップ４０３にて
Ｔｓ＞Ｔｓｄである旨判断されると続くステップ４０４
に移行して、第２スロットルバルブ１４を閉じるべくバ
ルブ閉信号を出力し、ＤＣモータ１２を第２スロットル
バルブ１４の閉方向に駆動する。

一方ステップ４０３にてＴｓ≦Ｔｓｄである旨判断され
た場合にはステップ４０５に移行して、今度は第２スロ
ットルバルブの開度Ｔｓが基準開度Ｔｓｄより小さいか
否かの判定を実行する。そしてステップ４０５にてＴｓ
＜ｌ”ｓｄである旨判断されると続くステップ４０６に
移行して、前記ステップ４０４とは逆に、第２スロット
ルバルブ１４を開くべくバルブ開信号を出力して、ＤＣ
モータ１２を第２スロットルバルブ１４の開方向に駆動
し、一方Ｔｓ≧Ｔｓｃｌである旨判断されると続くステ
ップ４０７に移行して、上記ステップ４０４やステップ
４０６より出力される第２スロットルバルブ１４を開・
閉するためのバルブ間・閉信号の出力を停止する処理を
実行する。

このように本実施例の車両スリップ制御装置においては
、アクセルセンサ１６によって加速時であると検出され
ると車両制動時における車輪の回転速度（以下、車輪速
度という）を車両の走行速度（以下、車体速度という）
に対し少し低めに制御することによって、車輪のタイヤ
と路面との摩擦力が最大となるよう制御している。つま
り第８図に示す如く、車体速度ＶＳと車輪速度Ｖとから
次式 ％式％ によって求められるスリップ率Ｓが１０％付近になると
、タイヤと路面との摩擦力Ｍが最大となり、又単体の横
すべりに対する抗力であるサイドフォースＦも適度な値
になるといった理由から、スリップ率Ｓが１０％付近に
なるよう車輪速度■を次式 ％式％ 但し、α：定数（例えば０．０３） β：定数（例えば４［ｋｍｌ） で以て算出される速度に制御しているのであって、第６
図に示す如く、車両加速時に駆動輪速度Ｖｒが基準速度
ＶＳ＋を越えるような場合にはバルブ閉信号を出力して
第２スロツ１〜ルバルブを閉方向に駆動し、一方駆動輪
速度Ｖｒが基準速度ＶＳ２より小さくなるとバルブ閉信
号を出力して第２スロットルバルブを開方向に駆動する
よう構成されおり、運転者のアクセル操作によって急加
速が行なわれたような場合であってもエンジン出力は第
２スロットルバルブ１４の開閉制御によって抑制され、
駆動輪速ＩＶｒが基準速度Ｖｓ１とＶＳ２どの間に制御
されることとなる。

よってステップ３０１からステップ３０６の処理によれ
ば、駆動輪２０及び２１のタイヤと路面との摩擦力が最
大となる第９図に示す斜線部Ａの特性が得られるよう駆
動輪速度Ｖ、ｒを制御することができ、従来のアンチス
キッド制御とは逆に車両加速時のスリップを制御するこ
とができるようになる。従って第１０図に示す如く、破
線で示すスリップ制御を実行しない場合の駆動輪速度Ｖ
ｒｎと車体速度ｙｓｎとの関係のように、スリップが大
きく駆動輪速度Ｖｒｎが急増しても車体速度Ｖｓｎの傾
きが小さく、充分な加速性が得られないといったことを
防止でき、実線で示すように駆動輪速度Ｖｒの制御によ
って車体速度ＶＳをその車両の持つ最高の加速性を得る
傾きで以て増加させることができることとなる。

尚上記ステップ３０１にて基準速度ＶＳｔ及びＶＳ２を
算出する際に用いられる定数に１及びに２の値としては
、上記第９図に示す、タイヤと路面との摩擦力が最大と
なる点Ｐにおける駆動輪速度Ｖｒと車体速度Ｖｓとの差
がＫであるとすると、Ｋ＋　−）（＋ａ Ｋ２−に−ｂ として予め設定することができ、例えばＫの値が５　［
ｋｍ／ｈ　］であるとすると、つまり車体速度ＶＳに対
し駆動輪速度■「が５［ｋｍ／ｈ］大きい場合に摩擦力
が最大となるとすると、その付近に駆動輪速度Ｖｒを制
御するよう、Ｋ１の値を３にに２の値を７に設定し、基
準速度ＶＳ１及びＶＳ２を求めるようにすればよい。

又、運転状態が所定の出力制御条件を満たさない時、即
ち加速時ではない時には、第２スロットルバルブ１４は
第１スロットルバルブ１０の開度に応じて開閉駆動され
る。

従って第２スロットルバルブ１４が長期間開閉動作を行
なわないという事はなくなり、長期間開閉動作しないた
めに第２スロットルバルブが固着するという恐れがなく
なる。

第１スロットルバルブ１０の開度と第２スロットルバル
ブ１４の開度との関係は第７図（イ）に示す如く２つの
スロットルバルブ１０．１４が同期して開閉駆動するも
のや、第７図（ロ）の如く、第１スロットルバルブ１０
の開度に対して第２スロットルバルブ１４の開度が２値
的に対応するもの、あるいは第７図（ハ）の如く第２ス
ロットルバルブ１４の開閉駆動用モータ１２の負担を軽
減するために第１スロットルバルブ１０と第２スロット
ルバルブ１４とが同期する範囲を狭くしたもの等がある
。特に第１スロットルバルブ１０の開度と第２スロット
ルバルブ１４の開度との関係を第７図（イ）、（ハ）の
如くすると、運転状態が所定の出力制御条件を満たした
時に、第２スロットルバルブ１４をより速やかに必要な
開度とすることができ、制御の応答性が向上する。

以上本実施例においてはＤＣモータ１２の駆動制御によ
るエンジン出力の制御を実行するための駆動制御回路３
０にマイクロコンピュータを用いたものとして説明した
が、マイクロコンピュータを用いない電気回路によって
も構成することは容易である。

［発明の効果〕 本発明の内燃機関の出力制ｔｉｌｌ装置は、吸気通路に
、従来から設けられている運転者によって操作される第
１のスロットルバルブとは別に第２のスロットルバルブ
を設け、この第２のスロットルバルブの開閉制御によっ
て、内燃機関の出力制御を行なうものであるので、その
駆動制御手段が故障した場合にでも第１のスロットルバ
ルブは運転者の操作によって駆動でき、安全性を保つこ
とができる。

さらに、本発明は所定の運転状態においては第２スロッ
トルバルブが内燃機関の出力制御を行ない、それ以外の
運転状態においては、第２スロットルバルブが第１スロ
ットルバルブの開度に応じて開閉駆動されるものである
。このように構成することによって長期間、所定運転状
態とならなくても、第２スロットルバルブが固着して性
能の低下を引き起す可能性がなくなる。

さらに第２スロットルバルブの開閉駆動手段（例えばモ
ータ）の異常が所定の出力制御条件にならなくとも事前
に検出でき、安全である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本構成図、 第２図は本発明の詳細な説明する流れ図、第３図は本発
明の一実施例の車両スリップ制御装置が搭載された車両
のエンジン周辺及び車輪部分を示す概略構成図、 第４図は一実論例の車両スリップ制御装置の構成を表わ
すブロック図、 第５図は第４図の駆動制御回路３０にて実行されるスリ
ップ制御を表わすフローチャート、第６図はその動作を
表わすタイムチャート、第７図（イ）〜（ハ）は第１ス
ロットルバルブの開度と第２スロットルバルブの基準開
度との関係を表わす縮図、 第８図は車両制動時のスリップ率Ｓと摩擦力Ｍ、及びサ
イドフォースＦの関係を示す縮図、第９図は車両加速時
の（駆動輪速度と車体速度との差）と、（タイヤと路面
との摩擦力）との関係を表わす線図、 第１ｏ図は本実施例の効果を説明する線図である。 Ａ、１０・・・第１スロットルバルブ Ｂ、１４・・・第２スロットルバルブ Ｃ・・・駆動制御手段 １２・・・ＤＣモータ １６・・・アクセルセンサ １７・・・第１スロツトルセンサ １８・・・第２スロツトルセンサ ２７・・・左遊動輪速度センサ ２８・・・右遊動輪速度センサ ２９・・・駆動輪速度センサ ３０・・・駆動制御回路 第１図 空矢 第２図 第３図 第４図 第６図 −→■ 第７図 （イ） ｏ　　　　　ｓｏ　　　　　７肥 浜１スロ・・ｌトルバルブ関Ｒｒｒｒ。 （ロ） ０　　　　　　　　５０　　　　　　　７０αム第７図 ０　　　　　５０　　　　７００’／。 ｍ 第８図 →ｓ　　　　／’／、ノ 第９図 （ＰＬ’Ｔｈａ廿Ｖｒ−１イ＊’ａｊ＃　Ｖｓ　）第１
０図 −→時閉

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 運転者により操作される第１スロットルバルブが設けら
   れた吸気通路内で該第１スロットルバルブの上流又は下
   流に設けられた第２スロットルバルブと、 内燃機関の運転状態に応じて上記第２スロットルバルブ
   を開閉駆動して内燃機関の出力制御を行なう駆動制御手
   段とを備えた内燃機関の出力制御装置であって、 上記駆動制御手段が、 上記運転状態が所定の出力制御条件を満たす時は上記第
   ２スロットルバルブを上記内燃機関が目標出力となるま
   で開閉制御し、 上記運転状態が所定の出力制御条件を満たさない時は上
   記第２スロットルバルブを上記第１スロットルバルブの
   開度状態に応じて開閉制御することを特徴とする内燃機
   関の出力制御装置。