JPS62282148A - 内燃機関制御システムおよびその制御方法 - 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】 ３、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明はエンジン制御方式に関し、特に加速性能を向上
させることにより、車両の加速時における「もたつき（
Ｈｅｓｉｔａｔｉｏｎ）　Ｊ　、　ｒ息つき」あるいは
加速サージ等の運転者、搭乗者に不快感を与える状況を
少なくするのに好適なエンジン制御方式に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来、技術的に考えられているアクセルペダルとスロッ
トル（「スロットル・バルブ」ともいうが。

本明細書においては、単に「スロットル」という）との
電気的結合を示す装置については、オートモーティブ・
エンジニアリング６月号（１９８２）第９９頁に示され
る如き例があり、また、このような装置を用いて現代制
御理論を適用しようとするものにアイ・イー・イー・イ
ー、アイ・イー・シー・オー・エヌ（１９８５）第１０
１〜１０５頁（ＩＥＥＥ、ｌＥＣ０Ｎ、１９３５゜ｐｐ
ｌＯＬ−１０５）がある。

また、「自動車技術Ｊｖｏ１．３９．　Ｎα９．ｐｌｏ
ｏｌ（１９８５）に記載されている如く、上記「もたつ
き」等の原因としては、希薄空燃比も挙げられている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、これらの技術においては、いずれも、運転者、
搭乗者が加速感として感じる、車両の進行方向の加速ｍ
（以下、単に「加速度」という）については考慮されて
いなかった。

すなわち、車両の加速度は、運転者、搭乗者の快適感に
影響する重要なものであるにもかかわらず、従来の技術
は、運転者の意志を察知して車両の加速しここれを反映
する点で問題があった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的と
するところは、従来の技術における上述の如き問題を解
消し、運転者のアクセルペダル操作に応じた車両加速度
を達成して、加速性能を向上させるとともに、運転者、
搭乗者の不快感をなくすことが可能なエンジン制御方式
を提供することしこある。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明の上記目的は、内燃機関に吸入される空気量を制
御するスロットルの開度を制御するエンジン制御方式に
おいて、運転者の意志を検出し、これに基づいて、前記
スロットルの開度または点火装置の点火時期を制御する
ことを特徴とするエンジン制御方式によって達成される
。

〔作用〕

本発明においては、ｉ似者によるアクセルペダル操作の
結果であるアクセルペダル角度を検出して、これに基づ
いて運転者が欲する車両の加速度を達成するように、ス
ロットルの開度または点火装置の点火時期を制御するも
のである。

これにより、運転者が欲する車両の加速度を、即応性が
良く、安定性が良く、また、制御精度も良く動作させる
ことが可能になる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
。

第１図は本発明の一実施例を示す制御系の構成図である
。図において、１０Ａは制御演算装置、１１は目標加速
度設定部、１２はスロットル制御部、１３はエンジン、
駆動系等のハート部を示している。

上記制御演算装置１０Ａ１まアクセルペダル角度と車両
の加速度を計測し、スロットルの開度を制御するもので
ある。また、目標加速度設定部１１は、上記アクセルペ
ダル角度を入力とし、その動きから運転者の欲する車両
の加速度の目標値を設定するものであり、スロットル制
御部１２は、上記目標加速度と計測した車両の加速度と
の偏差を入力とし、制御ゲインの調整あるいは位相進み
要素９位相遅れ要素またはこれらの組合せによる直列補
償によってスロットルの開度を決定し、スロットル・ア
クチュエータによりスロットルの開度を操作するもので
ある。

第２図は、第１図に対応する実施例の装置構成を示す図
である。図に示す如く、アクセルペダル角度の信号は、
アクセルペダル２０の位置センサ２１によって計測し、
上述の制御演算装置１０Ａに送られる。車両の加速度は
、加速度センサ２２によって計フ１１シ、同じく制御演
算装置ＬＯＡに送られる。制御演算装置１０Ａでは、以
下に示す如き加速度サーボ制御方式を用いて、サーボモ
ータ２４の操作量を演算し、スロットル２３の開度を制
御する。なお、２５は空気取入口にある、エアクリーナ
ーを示している。

第３図は、前述の目標加速度設定部１１の構成を示すも
のである。アクセルペダル角度Ａｃｅから、エンジン負
荷に相当する数値りを減算し、係数Ｋを乗算して単位変
換し、目標とする加速度を出力する。

第４図は、前記スロットル制御部１２の構成を示すもの
であり、時間領域の関数をラプラス変換した伝達関数表
現で示している。図中、３１は位相進み要素を、３２は
位相遅れ要素を、また、３３はゲイン調整要素を、それ
ぞれ、示している。

位相進み要素３１では、伝達関数が １＋αＴＬＳ であり、ここで、ｏくαく１である。この位相進み要素
は、入力信号の位相より出力信号を進ませの位相を進ま
せ、即応性を改善するものである。

急加速を行おうとするときのアクセルペダルの変化は、
数十ｍ５ｅｃ単位であり、加速サージが発生する周波数
より高周波となるので、これを考慮した上で、上述のＴ
Ｌの値を設定する必要がある。

また、位相遅れ要素３２では、伝達関数が１＋βＴｏＳ であり、ここで、βは車両加速度偏差の要求精度が−　
となるように決定する。本位相遅れ要素はβ 制御情報を改善するためのもので、加速サージの如く、
比較的低周波数領域を遅らせる。つまり、加速サージの
要因となる駆動系の固有振動に関して、その振動数（１
０）１ｚ）以下の周波数領域におけるゲインを変えない
で、位相のみを遅らせることにより、サージを抑制する
。ここでは、上記ＴＤを、（サージ周波数）＝□　　　
　・・・・（３）Ｏ として決定する。

ゲイン調整要素３３は、前記位相進み要素３１と位相遅
れ要素３２によって低下したゲインを調整するとともに
、安定度が改善されるようにゲインを設定する。

上述の伝達関数表現を、例えば、マイクロコンピュータ
等のディジタル演算装置によって実現することは、当業
者にとっては容易なことであるので、その詳細な説明は
、ここでは省略する。

本実施例によれば、加速時における「もたつき」を減少
させることができ、その結果、即応性が良くなり、車両
の前後振動として表われる加速サージが抑制されるとい
う効果がある。

上記実施例においては、アクセルペダルの角度により運
転者の意志を検出して、これに基づいてスロットルの開
度を制御する例を示したが、実際には、燃料噴射量を制
御しても、若干の時間遅れが出る場合があり、運転者の
意志を完全には反映できないこともある。

第７図（ａ）はその状況を示すものであり、スロットル
の開度を変化させてから、エンジンのトルクが変化する
までの燃料制御系の時間遅れを示したものである。

第７図（ａ）において、Ａ１は、スロットルの開度が変
化したことにより、吸入空気量が変化し、これを計測し
て予め設定した空燃比になるように燃料量を演算し、燃
料を噴射するまでの時間であり、Ａ２は、空気および燃
料が、シリンダに吸入される吸入行程であり、また、Ａ
３は、圧縮行程であり、Ａ４の燃焼行程で初めて、トル
クを変化させることができる。

以下に示す実施例は、上記燃料制御系の時間遅れを補償
したものであり、その要点は、スロットル開度の変化に
応じて、点火装置の点火時期を調整することにある。こ
の場合における、スロットルの開度を変化させてから、
エンジンのトルクが変化するまでの点火時期制御系の時
間遅れを、第７図（ｂ）に示す。

第７図（ｂ）において、Ｂ１は、スロットルの開度が変
化したことを検出して点火進角を演算する時間であり、
これにより次に燃焼行程に入るシリンダに対してトルク
を変化させることができる。

従って、約２行程の応答路れを補償することが可能であ
る。

第５図に本実施例の制御系の構成図を示す。図において
、ＩＯＢは制御演算装置、１５は従来から用いられてい
る点火制御部、１６はスロットルの開度変化に応じて点
火進角の補正を行う第１の点火進角補正部、１７は後述
するアイドルスイッチにより点火進角の補正を行う第２
の点火進角補正部を。

また、１３Ａはエンジンを、それぞれ示している。

上述の、従来から用いられている点火制御部１５は、例
えば、エンジン回転数Ｎと負ＨＱ　ａ　／　Ｎ　（ここ
で、Ｑヶは吸入空気ｍ）のマツプから１点火進角Ａｄｖ
を決定するものである。本実施例の制御演算装置におい
ては、これに加えて、上記２つの点火進角補正部を設け
ているものである。

第１の点火進角補正部１６では、運転者のアクセルペダ
ル操作に基づくスロットルの開度の変化量Δθｔｈと、
エンジン回転数Ｎおよび前記負荷（Ｑ　ａ／Ｎ）を入力
し、点火進角補正値ΔＡｄｖＴを出力する。本点火進角
補正部１６は、エンジン回転数Ｎと前述した負荷（Ｑ、
ｌ／Ｎ）を軸とするマツプを持ち、以下に示す如き値ω
を予め決めておく。ωは、単位時間ΔＴ当り単位スロッ
トル開度変化Δ８　ｔｈｂが発生した場合における、点
火進角の変化量を示す単位補正角である。

例えば、Ｔ、−□の時刻から単位時間ΔＴ後の時刻Ｔｏ
の間に、スロットル開度がΔθｔｈ、たけ変化したもの
とし、かつ、そのときのエンジン回転数をＮｏ、負荷を
（Ｑヶ／Ｎ）ｎとすると、まず、前記Ｎと（Ｑ、／Ｎ）
のマツプから、Ｎ、および（Ｑａ／Ｎ）ｎに当たる前記
単位補正角ω。を検出し、以下の計算を行って、前記点
火進角補正値ΔＡｄｖアをマ（）る。

次に、第２の点火進角補正部１７について説明する。本
点火進角補正部１７への入力は、アイドルスイッチ（Ｉ
ｄｌｅＳＷ）であり、この入力はスロットルが全閉のと
きＯＮ、それ以外のときはＯＦＦを示す６本点火進角補
正部１７からの出力は１点火補正値ΔＡｄｖｌである。

本点火進角補正部１７においても、上記第１の点火進角
補正部１６の場合と全く同様に、エンジン回転数Ｎと負
荷（Ｑ、／Ｎ）を軸とするマツプを持ち、このマツプの
値が点火進角補正値ΔＡｄｖ、である。

上記アイドルスイッチがＯＮからＯＦＦに切換ねったと
きに、上記マツプ中の値から回転数Ｎおよび負荷（ＱＩ
ｉ／Ｎ）に対応する上記補正値ΔＡ　ｄ　ｖ　１を検出
して出力する。

上述の点火進角Ａ　ｄ　ｖ　、進角補正値ΔＡ　ｄ　ｖ
　７およびΔＡｄν１の和が１点火装置の点火時期を決
定する、点火進角となる。

第６図（ａ）、（ｂ）に、従来技術と上記実施例との比
較結果を示す。第６図（ａ）はスロットルの開度を、第
６図（ｂ）の実線は従来の燃料噴射制御のみによる車両
の加速特性を、一点鎖線は上に述べた点火進角制御を加
えた場合の特性を、それぞれ示すものである。

本実施例によれば、アイドルスイッチのＯＮからＯＦＦ
への切換え時に点火時期を進ませることによりトルクを
増加させることができるので、スロットル開度の変化が
顕著にならない場合でも、スロットル開度の変化量の大
きさにかかわらず、トルクをいち早く増加させ、加速応
答を早めることが可能となり、運転者の加速感を満足さ
せる効果がある。

次に、本発明をエンジンのアイドリング時の回転数制御
に適用した実施例を示す。

なお、アイドリング時の回転数の制御に関しては、例え
ば、ニス・ニー・イー、ザエンジニアリングリソースフ
ォーアドバンシングモビリテイ８４０４４３　　（Ｓ　
　Ａ　Ｅ　、Ｔｈｅ　　Ｅｅｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｒｅ
５ｏｕｒｃｅＦｏｒ　Ａｄｖａｎｃｉｎｇ　Ｍｏｂｉｌ
ｉｔｙ　８４０４４３．（１９８４））に記載されてい
る如く、一般には、エンジン回転数をフィードバックし
て、アイドルスピード・コントロールバルブ（以下、ｒ
ＩｓｃＶ」という）または前記スロットルを操作して、
目標とする回転数を達成している。この場合にも、前述
の加速の場合と同様に、応答の遅れが存在していた。

上記ニンジン回転数に大きな影響を与える要因としては
、エア・コンディショナー（以下、「エアコン」という
）負荷、パワー・ステアリング負荷、冷却用ファン回転
の負荷等が挙げられる。

上述の如き負荷がかかった場合には、エンジンの回転数
に大きな変化が現われる。そこで、エアコンの如く専用
のスイッチを有するものはその投入を検知し、専用のス
イッチを有しない負荷については、エンジン回転数の目
標値からの偏差が所定値より大きい場合を検知すること
で、負荷がかかったことを検知することが可能である。

本実施例に係わるアイドリング回転数制御システムは、
空気流量計、０２センサ、水温センサ、エンジン回転計
等の各種センサ、および、前記エアコンスイッチあるい
はアイドルスイッチ等のスイッチ投入センサ、前記ｌ５
ＣＶ、スロットル、燃料噴射弁等の制御対象手段を有し
ている。

本実施例のシステムの動作の概要は、以下の通りである
。

空気はエアクリーナを通り、吸入空気量を検出する空気
流量計、空気流量を運転音が調節するスロットルおよび
アイドル回転数の制御を行うための前記ｌ５ＣＶを通っ
て各吸気管に分配され、燃料噴射弁から噴射された燃料
と混合されてシリンダ内に吸入される。シリンダでは、
吸入行程後の圧縮行程で点火され、燃焼する。

コントロールユニットでは、前記水温センサからの信号
、エンジン回転数、吸六空気量、０２センサ信号、更に
は、エアコンスイッチ信号やアイドルスイッチ等が入力
され、エンジン制御に必要な前記ｌ５ＣＶや燃料噴射弁
および点火時期等の操作量を演算し、吸入空気量の制御
、燃料噴射制御２点火時期制御が可能になっている。

以下、パワーステアリング・アシストのために負荷が増
加し、エンジン回転数の落込みがある場合における、回
転数の落込みを抑制する方法について、第８図に示した
フローチャートに基づいて説明する。

まず、アイドルスイッチがＯＮであること、すなわち、
スロットルが全開であることを確かめる（ステップ４１
）。次に、負荷が増加したことを判断するために、第９
図に示す如く、目標とするエンジン回転数Ｎ、からの偏
差が所定の値αより大きくなったときに負荷があること
を検知するか、あるいは１回転数の変化量が、負の方向
で、所定の値より大きくなったときに負荷があることを
検知する（ステップ４３．４４）。負荷が検知された場
合には、点火進角の補正、燃料噴射量の補正および前記
ｌ５ＣＶの開度の補正を行う（ステップ４５．４６゜４
７）。

この場合、負荷が検知されたときの最初の点火において
°は、第１０図（ａ）に示す如く、進角補正値ΔＡｄｖ
を算出し、燃焼回数が数回程度は同じ補正値を実行し、
その後、徐々に進角補正値を１１０１１にする。

燃料噴射量の補正では、負荷が検知されたときの最初の
噴射では、第１０図（ｂ）に示す如く、燃料補正値ΔＴ
よを算出し、上記進角の補正値ΔＡｄｖが小さくなった
ところで、燃料補正値へＴＬも徐々にＩｔ　Ｏ４７にす
る。

また、前記ｒｓｃｖを操作して空気量を補正する場合は
、第１０図（ｃ）に示す如く、空気開度補正値Δ工ｄｖ
を徐々に（連続的または段階的に）増加させ、燃料補正
値ΔＴ□が小さくなったところで、上記ΔＩｄｖの値を
徐々にＩＩ　Ｏｒ″にする。

以上の如き演算の前には、通常行われる如く、進角の値
Ａｄｖ、燃料噴射量Ｔ４．ｌ５ＣＶの開度時間Ｉｄｖが
演算されている。

また、エアコンスイッチ等によるエアコン負荷が検知さ
れる場合には、第８図に示したステップ４３、４４の負
荷検出部分は必要なく、ステップ４５以下を行えば良い
。

本実施例によれば、各種の負荷に対して、回転数の落込
み防止の効果がある。

回転数やその変化量の計測を行う代りに、回転数の落込
みを検知できるようなトルクセンサや、気筒内圧センサ
が設置されているエンジン制御システムの場合には、ト
ルクの変化や気筒内圧の変化を計測することによって負
荷の増加が検知できるので、前述の如き制御が可能であ
る。

上記実施例では、回転数の落込みに注目して示したが、
負荷が軽くなった場合にも、同様な考え方から負荷変化
を検知し、各操作量を上とは逆方向に補正することによ
り、回転数の維持が可能である。

また、上記実施例では、アイドル回転数の制御時には、
空気量をｌ５ＣＶで制御しているが、前記スロットルと
アクセルペダルが機械的な結合ではなく、サーボモータ
等により電気的な結合がある制御システムでは、スロッ
トルで空気量を調整できるので、ｌ５ＣＶに代って前記
スロットルを用いても良い。

本実施例によれば、アイドル回転数制御時において、負
荷の増加や減少をスイッチ等の信号により検知したり１
回転数の変化で検知し、点火時期および燃料噴射量、ｌ
５ＣＶあるいはスロットルの開度を補正することにより
、回転数の落込みを防止でき、常に安定なエンジン回転
数が得られるので、いわゆる「エンスト」の危険性が抑
制でき。

また、エンスト防止のために高めに設定されていたエン
ジン回転数の目標値を低くすることが可能であり、燃費
低減にも効果がある。

なお、上記点火時期および燃料噴射量、ｒｓｃ■あるい
はスロットルの開度を補正すること等の各種のエンジン
制御対象のうちでは点火時期調節が最も速溶性があり、
また、燃料噴射量の調節を行う際には、ｌ５ＣＶあるい
はスロットルによる空圧吸入量の変更を先に行うことが
望ましい。

〔発明の効果〕

以上述べた如く１本発明によれば、内燃機関に吸スされ
る空気量を制御するスロットルの開度を制御するエンジ
ン制御方式において、運転者の意志を検出し、これに基
づいて、前記スロットルの開度または点火装置の点火時
期を制御するようにしたので、運転者のアクセルペダル
操作に応じた車両加速度を達成して、加速性能を向上さ
せるとともに、運転者、搭乗者の不快感をなくすことが
可能なエンジン制御方式を実現できるという顕著な効果
を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す制御系の構成図、第２
図は第１図に対応する実施例の装置構成を示す図、第３
図は目標加速度設定部の構成例を示す図、第４図はスロ
ットル制御部の構成例を示す図、第５図は本発明の他の
実施例を示す制御系゛の構成図、第６図（ａ）、（ｂ）
および第７図（ａ）。 （ｂ）は従来技術と実施例との比較結果を示す図、第８
図は本発明の更に他の実施例を示す動作フローチャート
、第９図は実施例の効果を示す図、第１０図（ａ）〜（
ｃ）は実施例の動作手順を示す図である。 １０Ａ、　ＩＯＢ　：制御演算装置、１１：目標加速度
設定部、１２：スロットル制御部、１３：エンジン、駆
動系等のハード部、１５：点火制御部、１６：第１の点
火進角補正部１７：第２の点火進角補正部、１５Ｍ。 １６Ｍ　、　１７Ｍ　：補正値のマツプ、２０：アクセ
ルペダル、２１：アクセルペダル位置センサ、２２：加
速度センサ、２３：スロットル、２４：サーボモータ。 第　　　　　２　　　　　図 １０Ａ 第　　　　　３　　　　　図 第　　　　　５　　　　　図 第　　　　　６　　　　　図 （ａ） アクセルＯＮ 第　　　　　７　　　　　図 υり反夏ｉｃ　　　　　　　　　　　　　　　　　　”
−”−一第　　　　　８　　　　　図 第　　　　　９　　　　　図 時間

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、内燃機関に吸入される空気量を調節するスロットル
   の開度を制御するエンジン制御方式において、アクセル
   ペダルの角度を検出する手段および該検出手段の出力に
   基づいて車両の加速度の目標値を設定する手段を設け、
   該設定手段内の設定値と車両の加速度を検出する手段か
   らの信号に基づいて、前記スロットルの開度または点火
   装置の点火時期を制御することを特徴とするエンジン制
   御方式。 ２、内燃機関に吸入される空気量を調節するスロットル
   の開度を制御するエンジン制御方式において、アクセル
   ペダルの角度を検出する手段および前記内燃機関の点火
   装置の点火時期を調節する手段を設け、前記検出手段の
   出力に基づいて前記スロットルの開度を制御するととも
   に、前記調節手段により点火装置の点火時期を調節する
   ことを特徴とするエンジン制御方式。 ３、内燃機関に吸入される空気量を調節するスロットル
   の開度を制御するエンジン制御方式において、アイドリ
   ング時におけるエンジン負荷検出手段および点火装置の
   点火時期を調節する手段を設け、前記検出手段の出力に
   基づいて、前記スロットルの開度を制御するとともに前
   記調節手段により点火装置の点火時期を調節することを
   特徴とするエンジン制御方式。 ４、前記検出手段の出力に基づいて、まず、前記調節手
   段により点火装置の点火時期を調節した後、前記スロッ
   トルの開度を制御することを特徴とする特許請求の範囲
   第２項または第３項記載のエンジン制御方式。