JPS635120A - 自動車用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） 本発明は自動車用エンジンのスロットル弁制御ＨＩＭに
関し、特にスロットル弁とアクセルペダルとの機械的な
Ｎ携関係を外して、スロットル弁の開度制御を電気的に
行うようにしたものの改良に関する。

（従来の技術） 従来より、この種のエンジンのスロットル弁開ｔＩｌｌ
装置として、例えば特開昭５６−１４８３４号公報に開
示されるように、運転者により操作されるアクセルペダ
ルと、エンジンの吸気通路に配設されたスロットル弁と
、該スロットル弁を上記アクセルペダルのアクセル操作
量、つまり要求エンジン出力に応じてエンジンへの吸入
空気量が所定値になるように予め設定された開度特性に
基づく開度に電気的に駆動する駆動手段とを備えて、車
両の走行状態に応じてアクセル操作量に対するスロット
ル弁の開度比を適宜変更することにより、車両の走行安
全性を確保すると共に、動力性能の向上を図るようにし
たものが知られている。

（発明が解決しようとする問題点） ところで、上記の如くスロットル弁を電気駆動するエン
ジンにおいては、その電気駆動の信頼性は極めて高いも
のの、万が一故陣等の発生した異常時の場合を想定して
フェールセーフ化を図っておくのが好ましい。特に、こ
の種のエンジンを備えた車両が高速道路等を高速で走行
している場合に、例えばスロットル弁の電気駆動系が故
障して、スロットル弁開度が比較的大きい開度から急閉
した時には、車両の急減速を招いて走行安定性が大きく
低下する欠点が生じる。

そこで、異常時におけるスロットル弁の急閉を防止すべ
く、例えばスロットル弁の電気的な駆動系とは別途に機
械的な駆動系を設けるとともに、この両者の駆動系の各
々に対して、スロットル弁との連結関係をｇ結および解
放する電磁クラッチを介設し、電気駆動系の正常作動時
の場合には、機械駆動系の電磁クラッチを解放して、ス
ロットル弁を通常通り電気的に駆動する一方、電気駆動
系の異常時には、その電気駆動系の電磁クラッチを解放
すると共に機械駆動系の電磁クラッチを締結して、スロ
ットル弁を機械的に駆動することにより、スロットル弁
の開度の急開を防止して、高速道路等での車両の走行安
定性を良好に確保することが考えられる。しかしながら
、この考えのものでは、電磁クラッチを２個要して、そ
の分、構成が複雑になるとともに高価になるという欠点
が生じる。

本発明は斯かる点に鑑みてなされたものであり、その目
的は、上記の如きスロットル弁の開度を電気駆動で制御
するものにおいて、その電気駆動系の故ｌＩ９時には、
電磁クラッチを１個だけ使用しながらも、機械駆動系に
よりスロットル弁を駆動制御し得るようにすることによ
り、簡易かつ低価格な構成でもって、電気駆動系の故障
時にもスロットル弁の急開を防止して、車両の走行安定
性を良好に確保することにある。

（問題点を解決するための手段） 上記の目的を達成するため、本発明の解？に手段は、運
転者により操作されるアクセルペダルと、エンジンの吸
気通路に配設されたスロットル弁と、該スロットル弁を
上記アクセルペダルのアクセル操作車に応じて予め設定
された開度特性に基づく開度に電気的に駆動する駆動手
段とを備えた自動車用エンジンのス、ロットル弁開ｔｉ
ｐａｍを前提とする。そして、上記駆動手段とスロット
ル弁との間に配置され、上記駆動手段によるスロットル
弁の電気駆動系の異常時に解放制御される電磁クラッチ
と、上記アクセルペダルのアクセル操作車に応じて上記
スロットル弁を機械的に駆動し、アクセル操作車に対す
るスロットル弁の開度比が上記駆動手段による設定開度
特性の開度比よりも小さく設定されたレバー装置を備え
る構成としたものである。

（作用） 以上の構成により、本発明では、スロットル弁の電気駆
動系の正常作動時には、その電気駆動系の＝ｔ！クラッ
チは締結状態にあって、スロットル弁の駆動が駆動手段
で電気的に行われ、そのスロットル弁開度がアクセルペ
ダルのアクセル操作車に応じた設定開度特性の開度に調
整されるので、エンジン出力が運転者の要求に応じた値
に調整される。この場合、レバー装置によるスロットル
弁の機械的駆動は、そのスロットル弁の開度比が上記設
定開度特性に比べて小さく、開方向への規制はリターン
スプリングのみのため行われることがなく、上記スロッ
トル弁の電気的駆動に影響はない。

一方、上記電気駆動系の異常時には、その電気駆動系の
電磁クラッチが解放されて、駆動手段によるスロットル
弁の電気駆動が不能になり、それに伴ってレバー装置に
よるスロットル弁の機械的駆動が現実的に現われるので
、スロットル弁の開度は若干小さくなるものの、大きく
閉じられることがない。その結果、車両の高速走行時に
おいても、その急減速を招くことがなく、車両の定行安
定性は良好に確保されることになる。しかも、この走行
安定性の確保は、電気駆動系に介設した１個の電磁クラ
ッチのみで可能であるので、その分、構成が簡易になる
とともに、低価格化が図られることになる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基いて説明する。

第１図は自動車用エンジンのスロットル弁制御系の全体
概略構成を示し、１．１は車両の前輪、２は車載エンジ
ンであって、前輪１．１とエンジン２とは、エンジン１
の動力の伝達を断続するクラッチ３及び、例えば前進４
段、後退１段の変速Ｒ４並びに前車軸５を介して前輪１
．１を回転駆動可能に連結されている。

また、７は上記エンジン１の吸気通路１ａの途中に配設
され、吸入空気量を調整するスロットル弁、８は運転者
により踏込操作されるアクセルペダル、９は該アクセル
ペダル８の踏込量、つまりアクセル操作爪に応じて上記
スロットル弁７を電気的に駆動する駆動手段としての駆
動回路であって、該駆動回路９には、上記クラッチ３の
レリーズ徂を検出するレリーズ憬検出センサ１１と、上
記変速は４の変速段を検出するギアポジションセンサ１
２と、車速を検出する車速センサ１３と、車両の傾斜状
態、つまり道路の勾配を検出する傾斜センサ１４との４
ｇＵのセンサ１１〜１４の各検出＠号が各々入力されて
いる。

上記駆動回路９の内部には、上記アクセルペダル８のア
クセル操作ＩＡＣＰを検出するアクセル操作量センサ１
７と、該アクセル操作量センサ１７からのアクセル操作
ｆｆ１ＡｃＰ信号に基いて要求エンジン出力に応じた吸
入空気量にすべきスロットル弁７の目標開度を第２図の
フローチャートに基いて算出する目標スロットル弁開度
演算回路１８と、該目標スロットル弁開度演算回路１８
で演算された目標スロットル弁開度信号を受け、この目
標スロットル弁開度になるよう上記スロットル弁７をそ
のアクチュエータとしてのステッピングモータ１９を介
して駆動するスロットル弁開度調整回路２０とを備えて
いる。

また、上記駆動回路９の目標スロットル弁開度演算回路
１８は、さらに車両の坂道での発進時には、車両の平地
走行時と同一アクセル操作量でも、車両の後退やエンス
トを招くことのないよう、平地走行時とは異なる目標ス
ロットル弁開度を第３図のフローチャートに基いて設定
するＲ能を有し、この坂道発進時での目標スロットル弁
開度は、上記４個のセンサ１１〜１４からのクラッチレ
リーズ量信号、ギヤポジション信号、車速信号および道
路の勾配信号と、車両の重り等の運転条件を記憶する運
転条件記憶回路２１からの運転条件信号とに基いて設定
される。

次に、上記駆動回路９によるスロットル弁７の開度制御
、つまりスロットル弁簡度の電気制御２Ｄを第２図およ
び第３図のフローチャートに基いて説明する。第２図か
らスタートして、ステップＳ１で各種のレジスタやフラ
グを初期化したのち、ステップＳ２でアクセルペダル８
のアクセル操作爪および、各センサ１１〜１４からのク
ラッチレリーズ倒信号、ギヤポジション信号、°車速信
号および車両の傾斜状態信号を入力し且つこの各信＠値
をＡ／Ｄ変換する。そして、ステップＳ３で予め平地走
行時に出力性能良く走行するための、アクセル操作ｆｆ
１ＡｃＰに応じたスロットル弁７の基本目標開度、つま
り第６図に示す如く、アクセル操作爪の増大に応じてス
ロットル弁開度も比例して漸次増大するような目標開度
特性のテーブルから、現在のアクセル操作爪ＡＣＰに対
応する基本目標スロットル弁開度θを読出して弾出する
とともに、ステップＳ４で上記第３図の坂道発進制御フ
ローに基いてスロットル弁開度の坂道発進制御を行って
、ステップＳ１に戻ることを繰返す。

続いて、第３図の坂道光５進制御フローについて説明す
るに、ステップＳ４Ａでギヤポジションセンサ１２から
のギヤポジション信号と車速センサ１３からの車速信号
とに基いて変速機４の変速段ＳＰと車速Ｓｏを把握した
のち、ステップ８４８で変速段ＳＰが前進第１速または
第２速か否かを、またステップＳ４Ｃで車速ＳＯが微低
速値の所定値Ｘ以下か否かを各々判別し、変速段が前進
第１速または第２速にないＮｏの場合および車速が上記
所定値を越えるＳｏ＞ＸのＮＯの場合には、各々車両の
発進時でないと判断して、直ちにリターンする。

一方、前進第１速または第２速で車速か所定値以下のＹ
ＥＳの車両発進時の場合には、ステップ８４０で坂道発
進時に応じた目標スロットル弁開度を設定すべく、クラ
ッチレリーズ量が半クラツチ状態に相当する値から接続
状態に相当する値にかけて道路の勾配（車両の傾斜状態
）および車両重量が大きくなるに応じて「１」から漸次
大きくなる勾配係数特性および重量係数特性から、上記
第２図のステップＳ２で読込んだ現在の車両の傾斜状態
信号および車両重石信号に基いて勾配係数Ａおよび重量
係数Ｖを各々読出して、ステップ８４εにおいて上記第
２図のステップＳ３で輝出した目標スロットル弁開度θ
に上記勾配係数Ａおよびｌｆｆ１係数Ｖを乗じて、目標
スロットル弁開度θを大きく補正し、エンストや車両の
後退を防止して、リターンする。

次に、上記スロットル弁７の電気駆動系の具体的構成を
第４図に示す。同図において、スロットル弁７の弁軸７
ａの一端部〈図では右端部）には、減速ギヤ２５を介し
て上記ステッピングモータ１９が連結されていて、該ス
テッピングモータ１９の回転によりスロットル弁７を回
動させるようになされているとともに、上記減速ギヤ２
５とスロットル弁７との間、つまり駆動回路９とスロッ
トル弁７との間には、この両者を締結および解放する電
磁クラッチ２６が介設され、該電磁クラッチ２６は、上
記駆動回路９によるスロットル弁７の電気駆動の異常時
には解放すべく作動制御されるものである。

また、上記スロットル弁７の弁軸７ａの他端部（図では
左端部）には、第５図にも示すように、アクセルペダル
８にワイヤー（図示せず）等で連結されて連動するアク
セル用セクタ３０が、そのスロットル弁７側とは反対側
に設けた中空状の軸部３１を弁軸７ａに回動自在に挿通
せしめて配置されている。該セクタ３０の軸部３１には
、周上の一部を切欠いた切欠き部３１ａが形成されてい
て、咳切欠き部３１ａには、上記スロットル弁７の弁軸
７ａに植設したピン３２が該切欠き部３１ａに係合可能
に位置している。よって、以上により、アクセルペダル
８の踏込操作に連動してセクタ３０を回動させ、アクセ
ル操作量が所定量未満の状態では、ピン３２が軸部３１
の切欠き部３１ａに係合せずに、スロットル弁７が機械
駆動されない一方、アクセル操作量が所定量以上になっ
た状態では、ピン３２が軸部３１の切欠き部３１ａに係
合して、スロットル弁７を機械駆動することにより、ア
クセル操作量に対するスロットル弁７の開度比が、上記
第６図に示す如く、上記駆動手段９による設定開度特性
のテーブルに記憶した開度比よりも小さくなるよう、ス
ロットル弁７をアクセル操作量に応じて機械的に駆ｖＪ
するようにしたレバー装置３５を構成している。尚、第
４図において、３６はスロットル弁７の最大開度を規制
するスロットルストッパである。また、第５図において
、３７はスロットル弁７を全閉位置に位置づけるための
バネ部材である。

したがって、上記実施例においては、駆動回路９による
スロットル弁７の電気駆動の正常作動時には、電磁クラ
ッチ２６は締結状態にあり、このことによりスロットル
弁７は駆動回路９により駆動されて、その開度がアクセ
ルペダル８のアクセル操作量に応じた設定開度特性の目
標スロットル弁開度θに調整され、その結果、スロット
ル弁開度は第６図に示す如くアクセル操作Φの増大に応
じて比例的に増大して、エンジン出力の向上が良好に図
られる。この時、レバー装置３５によるスロットル弁７
の機械駆動は、第６図に示すように、アクセル操作量に
対するスロットル弁７の開度比が、上記駆動回路９によ
る電気的駆動の場合の設定開度特性よりも小さいので行
われず、スロットル弁７の駆動は駆動回路９による電気
的駆動に支配される。

今、高速道路等での車両の高速走行時において、スロッ
トル弁開度の大きい状態で上記スロットル弁７の電気駆
動系に異常が生じた場合には、電磁クラッチ２５が解放
されて、駆動回路９によるスロットル弁７の電気駆動が
強制的に遮断され、これに伴いスロットル弁７がバネ部
材３７により仝閉位置に復帰しようとするが、この時に
は、スロットル弁７がレバー装置３５により機械的に駆
動されていて、その開度が上記駆動回路９による目標ス
ロットル弁開度θよりも小さいものの、所定開度に保持
されて、全開状態には至らないので、車両の急減速が防
止されて、走行安全性が可及的に良好に確保されること
になる。この場合、走行安全性の確保は、１つの電磁ク
ラッチ２５により達成されるので、構成の簡易化および
低価格化が同時に図られることになる。

また、第７図はレバー装置３５の変形例を示し、上記実
施例ではセクタ３０の軸部３１の切欠き部３１ａにより
所定アクセル操作量までの間スロットル弁開度を全開に
して、スロットル弁７の開度比を電気駆動の場合よりも
小さくしたのに代え、アクセル用セクタ３０”の周形状
によりスロットル弁の開度比を適宜変更するようにした
ものである。すなわち、セクタ３０−の軸部３１′から
の径方向長さｒをスロットル弁開度の小さいばど長くし
、全開付近では長く（「＝ｒ１）、全開付近では短＜（
ｒ＝ｒ２、ｒ２＜ｒ＋’）’して、′機械駆、・初での
スロットル弁７の開度比を第８図の示す如く、電気駆動
での開度比よりも小さい範囲内で、アクセル操作量の少
ない領域では開度変化が小さく、アクセル操作量の多い
領域では開度変化が大きくなるように設定したものであ
る。よって、本変形例では、スロットル弁７の開度比の
差を電気駆動の場合と機械駆動の場合とで近づけること
ができるので、電気駆動系の異常時には、スロットル弁
開度の減少量を可及的に小さく留めて、車両の高速走行
時での走行安全性をより一層高く確保することができる
。

尚、上記実施例では、スロットル弁７のアクチュエータ
としてステッピングモータ１９を用いたが、サーボモー
タ等を用いてもよいのは勿論のこと、スロットル弁の電
気駆動系は、上記の如きモータ駆動を使用した純砕の電
気駆動系に限定されず、油圧回路を介設した電気駆動系
であってもよい。

また、上記実施例では、車両の坂道発進時での目標スロ
ットル弁開度の算出に際し、道路の勾配係数Ａと車両の
重量係数Ｖとを用い、この各係数で基本目標スロットル
弁開度を増大補正したが、その他、第９図のフローチャ
ートに示すように、坂道発進時での目標スロットル弁開
度を予め設定記憶しておいてもよい。すなわち、ステッ
プ８３′で車速Ｓｏが所定値Ｘを越えるＮｏの車両走行
時には、ステップＳ４−で基本目標スロットル弁開度を
算出する一方、Ｓｏ≦Ｘの車両発進時には、ステップＳ
５−で変速機４の変速段ＳＰを検出し、ステップＳｓ　
”で現在の変速段ＳＰが前進第１速のＹＥＳの場合には
、ステップ８７′で予めこの状態でスムーズに発進し得
るアクセル操作量に対するスロットル弁開度のテーブル
から、現在のアクセル操作量に応じた目標スロットル弁
ｇｆＪ度を読出し尊出する一方、前進第２速のＮＯの場
合には、ステップＳｇ　−で前進第２速での発進時にお
ける上記と同様のテーブルから目標スロットル弁開度を
読出し算出して、ステップＳ２−に戻る。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明の自動車用エンジンのスロ
ットル弁開ｔＩＩ装置によれば、スロットル弁の電気駆
動系の異常時には、この電気駆動系とスロットル弁の連
携を電磁クラッチにより遮断するとともに、上記電気駆
動系によるスロットル弁の開度比よりも小さい開度比特
性のレバー装置でもってスロットル弁を駆動するように
したので、１１ｉ！ｉの電磁クラッチのみを用いた簡易
で低価格な構成でもって、車両の高速走行時におけるス
ロットル弁の急閉を可及的に抑制して、車両の走行安全
性の向上を図ることができる。

４、　図面のｌ！１１１１な説明 図面は本発明の実施例を示し、第１図は全体環路構成図
、第２図および第３図は駆動回路の作動を示プフローチ
ャート図、第４図はスロットル弁の駆動系の具体的構成
を示す断面図、第５図レバー８置のセクタ周りの斜視図
、第６図は電気駆動系と機械駆動系とのアクセル操作量
に対するスロットル弁開度特性を示す図、第７図はレバ
ー装置の変形例を示す第５図相当図、第８図は第７図の
レバーに置によるスロットル弁開度特性を示す図、第９
図は車両の坂道発進時での目標スロットル弁開度の弾出
の変形例を示すフローチャート図である。

２・・・エンジン、３・・・クラッチ、７・・・スロッ
トル弁、７ａ・・・弁軸、８・・・アクセルペダル、９
・・・駆動回路、１８・・・目標スロットル弁開度演算
手段、１９・・・ステッピングモータ、２６・・・電磁
クラッチ、３０・・・セクタ、３１・・・軸部、３２・
・・ピン、３５・・・レバー装置。

特許出願人　マ　ツ　ダ　　株式会社 代　　理　　人　　弁　　理　　士　　前　　１）　弘
第２図　　　　　第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）運転者により操作されるアクセルペダルと、エン
   ジンの吸気通路に配設されたスロットル弁と、該スロッ
   トル弁を上記アクセルペダルのアクセル操作量に応じて
   予め設定された開度特性に基づく開度に電気的に駆動す
   る駆動手段とを備えた自動車用エンジンのスロットル弁
   制御装置において、上記駆動手段とスロットル弁との間
   に配置され、上記駆動手段によるスロットル弁の電気駆
   動系の異常時に解放制御される電磁クラッチと、上記ア
   クセルペダルのアクセル操作量に応じて上記スロットル
   弁を機械的に駆動し、アクセル操作量に対するスロット
   ル弁の開度比が上記駆動手段による設定開度特性の開度
   比よりも小さく設定されたレバー装置を備えたことを特
   徴とする自動車用エンジンのスロットル弁制御装置。