JPS63140842A - 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、例えば車両用として用いられるエンジンに設
けられるスロットル弁の開度を制御するスロットル弁制
御装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より車両用エンジンに備えられるスロットル弁は、
アクセルペダルと直接にリンク機構等を介して接続され
ており、運転者のアクセルペダルの踏込量に応じて機械
的に駆動されていた。

また最近においてはアクセル踏込量をセンサで検出し、
この検出信号ならびにエンジン状態を検出するセンサか
らの検出信号に基づいてスロットル弁の開度を電気アク
チュエータを介して調節する装置が数多（提案されてい
る。

例えば、特開昭６０−１９２８４３号公報に示されるよ
うに、アクセルペダルの操作量に基づいてスロットル弁
の目標開度を設定し、実際のスロットル弁の開度と比較
してフィードバック制御するものや、特開昭６０−２０
１０４３号公報に示されるように、アクセルペダルの操
作量から目標吸気圧を設定し、実際の吸気圧が目標吸気
圧となるようにスロットル弁をフィードバック制御する
ものが知られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記各公報に示されるスロットル弁の制
御装置は、あくまでもエンジンが負荷運転状態、すなわ
ち、そのエンジンを搭載している車両が走行している状
態を考慮して構成しており、無負荷運転時については何
ら考慮されていない。

従って、無負荷運転時に運転者がアクセルペダルを操作
した場合には、従来のリンク式のスロットル弁の駆動装
置と同様、エンジンが過回転となり、エンジンに大きな
ダメージを与えるようにな゛る。

このようなことから、本発明の目的は、アクセルペダル
の操作量を検出して、その操作量に基づいてスロットル
弁を電気アクチュエータにより制御するものにおいて、
無負荷運転時に運転者がアクセルペダルを不用意に操作
したとしてもエンジンにダメージを与えることのないよ
うにしたスロットル弁制御装置を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するために、本発明においては、第６
図に示すように、 エンジンに吸入される空気量を調節するスロットル弁と
、 前記スロットル弁を駆動するアクチュエータと、運転者
により操作されるアクセルのアクセル操作量を検出する
操作量検出手段と、 エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、 エンジンの無負荷運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 前記操作量検出手段にて検出されたアクセル操作量に基
づいて設定回転速度を設定する設定手段と、 前記状態検出手段にてエンジンの無負荷運転状態が検出
されている時、前記設定手段にて設定された設定回転速
度と前記回転速度検出手段にて検出された実際の回転速
度との偏差に応じた駆動信号を前記アクチュエータに出
力し、エンジンの回転速度が前記設定回転速度に対応し
て制限されるようにした駆動信号発生手段と を備えたことを特徴とするスロットル弁制御装置として
いる。

〔作用］ 上記構成によれば、運転状態検出手段にてエンジンの無
負荷運転状態が検出されれば、運転者がアクセルを操作
しても、その操作量に応じて決まる設定回転速度と実際
の回転速度との偏差で決まる駆動信号がアクチュエータ
に出力され、アクチュエータは駆動信号に応じてスロッ
トル弁を駆動するため、エンジンの回転速度は設定回転
速度に対応して制御されるようになる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明する。

第１図は本実施例の概略構成を示す構成図であって、エ
ンジンは車両に搭載される火花点火式の４気筒エンジン
であり、このエンジン１には吸気管２、および排気管３
が接続されている。

吸気管２は集合管２ａ、サージタンク２ｂ、およびエン
ジン１の各気筒に対応して分岐している分岐管２ｃから
構成されている。吸気管２の集合管２ａには最上流側に
図示しないエアクリーナが設けられ、その下流側にエン
ジンに吸入される空気量を調節するスロットル弁４が設
けられている。

また吸入空気温度を検出する吸気温センサ５がエアクリ
ーナとスロットル弁４との間に設けられている。さらに
、集合管２ａの外周壁にはスロットル弁４の回転軸と連
結された回転子を有するスロットル弁駆動用アクチュエ
ータをなす可逆転モークロが設けられており、このモー
タ６は例えば、ステップモータあるいはＤＣモータで構
成される。

またスロットル弁４の回転軸の他端にはスロットル弁４
の開度に応じたアナログ信号を出力するスロットル弁開
度を検出するための開度センサ７が設けられている。

サージタンク２ｂにはサージタンク内の吸気圧を検出す
るための吸気圧センサ８が接続されており、また各分岐
管２Ｃにはエンジン１のインテークバルブ（図示せず）
近傍に燃料を噴射する電磁作動式の噴射弁９が設けられ
ている。

排気管３には排気ガス中の残留酸素濃度から空燃比を検
出するための空燃比センサ１０が設けられている。

エンジン１にはエンジン冷却用の冷却水の水温を検出す
る水温センサ１１、及びエンジン１の回転速度に応じた
パルス信号を発生するエンジン回転数を検出するための
回転センサ１２が設けられている。

２０は主要部がマイクロコンピュータで構成される電子
制御ユニッ）　（ＥＣＵ）であり、上記各センサからの
エンジン状態信号が入力されると共に、モータ６、噴射
弁９に対して駆動を指令する駆動信号を与える。またＥ
ＣＵ２０は上記センサの他に、運転者により操作される
アクセルペダル１３ａに接続されたアクセルセンサ１３
がらのその操作量に応じた信号と、同じく運転者により
操作される図示しないクラッチペダルの運転者による操
作（踏込）を検出するための、操作された時にＯＮする
クラッチスイッチ１６からの信号と、トランスミッショ
ン１７ａでのニュートラル状態でない時にＯＮするギヤ
レンジスイッチ１７がらの信号とが入力されている。そ
して、上記クラッチスイッチ１６とギヤレンジスイッチ
１７とからの信号に基づきエンジン１が負荷運転状態に
あるか、それとも無負荷運転状態にあるかが判断される
ようになる。

なお、１４はパンテリであり、ＥＣＵ２０に電力を供給
する。ところでバッテリ１４からＥＣＵ２０への通電ラ
インの途中にはＩＧスイッチ１５が設けられている。

上記ＥＣＵ２０の主要構成を第２図に示す。２１は上記
センサ等からの信号に基づいて噴射弁９の開弁時間や、
モータ６の駆動量等の演算を行うＣＰＵである。２２は
ＣＰＵ２１での処理において使用される定数や、データ
等か記憶されている読み出し専用のメモリーであるＲＯ
Ｍ、２３はＣＰＵ２１で求められた演算結果や、各セン
サからの検出データ等が一時記憶される書き込み可能な
メモリーであるＲＡＭである。なお、ＲＡＭ２３はＥＣ
Ｕ２０への電力供給が無くなった状態でもその記憶内容
が保持されるように構成されている。

２４は入力部であって、各センサからの信号を受信する
と共に、それらの信号に対してＡ／Ｄ変換や、波形成形
等の信号処理を実行する。２５は出力部であって、ＣＰ
Ｕ２１で実行された処理結果に基づき、噴射弁９やモー
タ６を駆動させるための信号を出力する。２６はコモン
バスであって、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、
入力部２４、出力部２５間を結び、データの相互伝達に
用いられる。２７は電源回路であって、ＩＧスインチ１
５を介してバッテリ１４と接続されており、ＣＰＵ２１
、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３、入力部２４、出力部２５に
電力を供給している。

第３図にはＣＰＵ２１にて割込ルーチンとして実行され
るスロットル弁制御プログラムのフローチャートが示さ
れており、この割込ルーチンは制御応答性を確保するた
めに比較的高い優先度をもって実行され、たとえば１０
ｍ５毎に実行される。

まずステップ３０１ではアクセル操作量らとクラッチス
イッチ信号ＳＫとギヤレンジスイッチ信号Ｓ、を取り込
む。次にステップ３０２ではＲＡＭ２３内に記憶されて
いる回転速度Ｎ、をＲＡＭ２３により読み込む。

なお、回転速度Ｎ、は第４図に示す回転センサ１２から
のパルス信号に応じて割り込む割込ルーチンにて予め算
出され、ＲＡＭ２３内に記憶されている。第４図に示す
ルーチンでは、回転センサ１２からのパルス信号が入力
されるたびに割り込み、この割込の発生間隔により、回
転速度Ｎ０を算出し、ＲＡＭ２３内に記憶している。

次にステップ３０３ではクラッチスイッチ信号Ｓ、とギ
ヤレンジスイッチ信号ＳＧとに基づいてエンジンが無負
荷運転状態にあるか否かを判断する。

すなわち、クラッチペダルが踏み込まれていて、クラッ
チスイッチ１６がＯＮしているか、またはギヤ位置がニ
ュートラル状態であって、ギヤレンジスイッチ１７がＯ
ＦＦしていれば、無負荷運転状態と判断され、そうでな
ければ負荷運転状態と判断される。そして、無負荷運転
として判断された場合は、ステップ３０４にてエンジン
水温Ｔ。

を取り込み、ステップ３０５に進む。

ステップ３０５ではアクセル操作量θ、とエンジン水温
Ｔ。とに応じて設定回転速度Ｎ、。をＲＯＭ２２内に予
め記憶されているマツプに基づいて決定する。なお、設
定回転数Ｎ、。は第５図に示すようにアクセル操作量θ
、ならびにエンジン水温Ｔｗに応じて設定されており、
アクセル操作量θ。

の増大に応じて、設定回転数Ｎ１゜が高くなるように、
またエンジン水温Ｔ。が低ければアクセル操作量θ１の
低艮作領域での設定回転速度Ｎ０゜が高くなるように、
マツプとしてＲＯＭ２２内に記憶されている。なお、破
線Ａはエンジンの許容最高回転速度を示し、Ｂはアクセ
ル最大操作量を示す。

ステップ３０６ではステップ３０２で読み込まれた回転
速度Ｎ、（実回転速度）とステップ３０５で決定された
設定回転速度Ｎ、。との偏差ΔＮを求め、ステップ３０
７はこの偏差ΔＮに基づいて制御ＩＤ、　、例えばモー
タ６がステンプモータであれば、駆動ステップ数と駆動
方向とを決める。

また、ステップ３０３にてエンジンが負荷運転状態であ
ると判断された場合には、ステップ３０８にて現在の吸
気圧Ｐ、を取り込み、ステップ３０９ではステップ３０
１で取り込まれたアクセル操作量θ。とステップ３０２
で読み込まれた実回転速度Ｎ０とに基づいてＲＯＭ２２
内に記憶されている設定吸気圧マツプより今回の設定吸
気圧Ｐ、。

を求め、ステップ３１０にて設定吸気圧Ｐ、。と実吸気
圧Ｐ１との偏差ΔＰを求める。ステップ３１１ではこの
偏差ΔＰに基づいて制御ｔ１．を求める。

そしてステップ３１２では、上記ステップ３０１．３１
１にて求められた制御量り、を出力部２５に対して出力
した後、本割込ルーチンを終了する。

上記処理により出力部２５は制御量り、に応したスロッ
トル弁４を駆動するための駆動信号を形成した後、モー
タ６に対してこの駆動信号を出力する。するとモータ６
は制動信号に基づいてスロットル弁４を回転駆動し、従
ってスロットル弁４はアクセル操作量信号θ、に応じた
開度に調節される。

また従来周知の手段によって噴射弁９に対する噴射時間
が吸気温Ｔ４、吸気圧Ｐ１、空燃比信号ＳＡ／Ｆ　、水
温Ｔ８、回転速度Ｎ０等に基づいてＣＰＵ２１で求めら
れ、噴射弁９は出力部２５からの噴射時間に応じたパル
ス状の駆動信号により駆動し、分岐管２Ｃ内に所定量の
噴射を噴射する。

従って、本実施例構成によれば、エンジンの負荷運転状
態においては、アクセル操作量θいと回転速度Ｎ０とに
応じて設定吸気圧Ｐ１゜を決定し、実吸気圧Ｐ、が設定
吸気圧Ｐ１゜に一致するようにフィードバック制御して
いるので、定常運転時においても過渡運転時においても
、運転者のアクセル操作に応じた好適なエンジン出力の
応答が得られるようになる。

またエンジンの無負荷運転状態においては、アクセル操
作量θ、に応じて設定回転速度Ｎ、。を決定し、実回転
速度Ｎ１が設定回転速度Ｎ０゜に一致するようにフィー
ドバック制御しているので、エンジン無負荷運転時にお
いて運転者が不用意にアクセルを操作したとしても、実
回転速度Ｎ、は上記フィードバック制御により設定回転
速度Ｎ０゜に対応して制限されるようになり、従ってエ
ンジンの過回転が好適に抑制され、エンジンに与えるダ
メージは充分に抑えることが可能となり、エンジンの負
荷運転状態と無負荷運転状態との双方において良好な制
御性が確保される。また第５図に示すようにアクセル操
作■θ、の低操作領域ではエンジン水温Ｔｗに応じて設
定回転速度Ｎ３゜が高くなるようにしていると共にアク
セル操作量θ１の変化に対して設定回転速度Ｎ、。の変
化しない状態が長くなるようにしているので、エンジン
が冷えている状態での運転者のアクセルの不用意な操作
に対して回転亥動があまり生じないようになり、エンジ
ンに与えるダメージはより抑えられるようになる。

なお、エンジンの無負荷運転時におけるアクセル操作量
θ、が零となっている状態では、エンジン水温Ｔ。で決
まる設定回転速度Ｎ、。に対する回転速度のフィードバ
ック制御、つまりアイドルスピードコントロールがスロ
ットル弁４の開度をモータ６が調節することが実行され
るようになる。

なお上記実施例ではモータ６の回転をスロットル弁４の
軸に伝達して、スロットル弁４の開度を調節する構成と
していたが、特開昭５９−２０５３９号公報に示される
ようにモータ６をＥＣＵ２０からの駆動信号により進退
動するロッドを有したものとし、スロットル弁４にこの
ロッドと当接するレバ一部分を設けて、ロッドの動きに
よりスロットル弁４の開度が調節されるような構成とし
てもよい。

〔発明の効果〕

以上述べたように本発明によれば、 エンジンに吸入される空気量を調節するスロットル弁と
、 前記スロットル弁を駆動するアクチュエータと、運転者
により操作されるアクセルのアクセル操作量を検出する
操作量検出手段と、 エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、 エンジンの無負荷運転状態を検出する運転状態検出手段
と、 前記操作量検出手段にて検出されたアクセル操作量に基
づいて設定回転速度を設定する設定手段と、 前記状態検出手段にてエンジンの無負荷運転状態が検出
されている時、前記設定手段にて設定された設定回転速
度と前記回転速度検出手段にて検出された実際の回転速
度との偏差に応じた駆動信号を前記アクチュエータに出
力し、エンジンの回転速度が前記設定回転速度に対応し
て制限されるようにした駆動信号発生手段と を備えたことを特徴とするスロットル弁制御装置とした
ことから、 エンジンの無負荷運転状態において、運転者が不用意に
アクセルを操作したとしても、エンジンの実際の回転速
度は設定回転速度に制限されるようになるため、エンジ
ンに過度のダメージを与えることが抑制されるようにな
り、無負荷運転状態においても良好な制御性が確保され
、エンジン作動が安定するようになるという優れた効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例構成を示す概略構成図、第２
図は第１図のＥＣＵの構成を示すブロック図、第３図、
第４図゛は第２図のＣＰＵにて実行されるプログラムの
フローチャート、第５図はアクセル操作量と設定回転速
度との関係を示す特性図、第６図は本発明の概略構成を
示すブロック図である。 ■・・・エンジン、２・・・吸気管、４・・・スロット
ル弁。 ６・・・モータ、７・・・開度センサ、８・・・吸気圧
センサ。 １１・・・水温センサ、１２・・・回転センサ、１３・
・・アクセルセンサ、１６・・・クラッチスイッチ、１
７・・・ギヤレンジスイッチ、２０・・・ＥＣＵ、２１
・・・ＣＰＵ、２２・・・ＲＯＭ、２３・・・ＲＡＭ、
２４・・・入力部。 ２５・・・出力部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 エンジンに吸入される空気量を調節するスロットル弁と
   、 前記スロットル弁を駆動するアクチュエータと、運転者
   により操作されるアクセルのアクセル操作量を検出する
   操作量検出手段と、 エンジンの回転速度を検出する回転速度検出手段と、 エンジンの無負荷運転状態を検出する運転状態検出手段
   と、 前記操作量検出手段にて検出されたアクセル操作量に基
   づいて設定回転速度を設定する設定手段と、 前記運転状態検出手段にてエンジンの無負荷運転状態が
   検出されている時、前記設定手段にて設定された設定回
   転速度と前記回転速度検出手段にて検出された実際の回
   転速度との偏差に応じた駆動信号を前記アクチュエータ
   に出力し、エンジンの回転速度が前記設定回転速度に対
   応して制限されるようにした駆動信号発生手段と を備えたことを特徴とするスロットル弁制御装置。