JPH03229943A - 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） この発明は、内燃機関のスロットルを電動モータ等のア
クチュエータを介して開閉駆動するようにした内燃機関
の出力制御装置に関する。

（従来の技術） 内燃機関のスロットル、例えば自動車用ガソリン機関に
おける絞弁は、通常、アクセルペダルにアクセルワイヤ
を介して機械的に連結されており、運転者の操作による
アクセルペダルの操作量（踏込量）に対して絞弁の開度
が固定的に定まる。従って、渋滞走行時などでは、アク
セルペダルの微妙な操作が要求され、操作性が悪い。

そこで、近年、内燃機関の絞弁を電動モータにて開閉駆
動するようにした出力制御装置が種々提案されている。

この種のものでは、アクセルペダルの操作量はポテンシ
ョメータ等によって電気的信号として検出され、これに
基づく制御回路からの出力信号によってパルスモータや
ＤＣモータからなる電動モータが駆動されて、絞弁が回
動する。

すなわち、運転者が操作するアクセルペダルと絞弁とは
、単に電気的に連結されているに過ぎない。

そのため、アクセルペダル操作量と絞弁開度との間の特
性の変更、修正等が容易に実現される。例えば特開昭５
９−７４３４２号公報には、パルスモータを用いてブツ
シュロッドを進退させ、スロットルシャフトに固定した
レバーを押圧して絞弁を回動させるようにした構成が開
示されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら上記のように絞弁を電動モータ等のアクチ
ュエータで開閉駆動するように構成した場合、アクチュ
エータ側の機構的な応答性や、中間に介在する制御回路
での演算処理に要する時間などが重なり合って、アクセ
ルペダル操作量の変化に対し比較的大きな応答遅れが発
生することがある。従って、アクセルペダルを急に踏み
込んだ急加速時あるいはアクセルペダルを急に戻した急
減速時などに、実際の絞弁の変化が遅れ、出力変化が運
転者の意志よりも若干遅れて発生するので、運転者が違
和感を感じるとともに、運転性が悪化する、という不具
合がある。

（課題を解決するための手段） そこで、この発明は、第１図に示すように、アクセル操
作量を検出する操作量検出手段ｌと、内燃機関２のスロ
ットルを開閉駆動する駆動機構３と、上記アクセル操作
量に基づいて上記駆動機構３を制御するスロットル開度
制御手段４とを備えてなる内燃機関の出力制御装置にお
いて、上記アクセル操作量の過渡変化を検出する過渡検
出手段５と、この過渡変化検出時に、スロットル開度の
応答遅れを補うように機関出力を補正する出力補正手段
６とを備えたことを特徴としている。上記出力補正手段
６は、例えば点火時期補正手段、空燃比補正手段、気筒
数制御手段などによって構成される。

（作用） 運転者によってアクセルが操作されると、そのアクセル
操作量に基づいて駆動機構３が制御され、スロットルが
開閉作動するが、アクセル操作が急激になされた場合に
は、スロットル開度の変化に若干の応答遅れが生じる。

この場合に、過渡検出手段５による検出に基づいて、例
えば点火時期の遅進、あるいは空燃比のリッチ化、リー
ン化などによる出力補正が実行される。従って、スロッ
トル開度変化の応答遅れによる出力変化の遅れが相殺も
しくは軽減される。

（実施例） 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第２図はこの発明に係る出力制御装置を自動車用ガソリ
ン機関に適用した一実施例を示す構成説明図であって、
１１は内燃機関、１２は運転者によって操作されるアク
セルペダル、１３はマイクロコンピュータシステムから
なるコントロールユニットを示している。

上記内燃機関１１の吸気通路Ｉ４に介装された絞弁１５
は、リターンスプリング１６によって常時閉方向に付勢
され、かつそのスロットルシャフト１５ａにレバー１７
が固定されている。このし７（−１７先端に対向するブ
ツシュロッド１８の基部には螺条が刻設され、大歯車１
９内周に螺合している。そして、上記大歯車１９に噛み
合う小歯車２０をパルスモータ２１が駆動するようにな
っており、これらによってスロットル駆動機構が構成さ
れている。すなわち、パルスモータ２１の回転によって
ブツシュロッド１８が軸方向に進退し、レバー１７を押
圧して絞弁１５を開閉するように構成されている。

また吸気通路１４の下流側に電磁式の燃料噴射弁２２が
配設され、かつ燃焼室へ向けて点火栓２３が配設されて
いる。

内燃機関１１の運転条件を検出するためのセンサ類を説
明すると、先ず、吸気通路１４の絞弁１５上流側に、吸
入空気量を検出する例えばホットワイヤ式のエアフロメ
ータ２４が配設されている。

排気通路２５には、空燃比制御のために、排気中の残存
酸素濃度を検出する０、センサ２６が配設されている。

また、２７は内燃機関の冷却水温を検出する水温センサ
、２８は一定クランク角毎（例えばＩ°毎）のパルス信
号とピストン行程の基準位置に対応するパルス信号とを
出力するクランク角センサである。上記水温センサ２７
の検出水温は、主に点火時期制御の補正や空燃比制御の
補正のために用いられる。上記クランク角センサ２８の
出力信号は、主に機関回転数の算出および点火時期制御
のために用いられる。

また上記アクセルペダル１２に対しては、操作量検出手
段として、その踏込量つまり踏角を検出する例えばポテ
ンショメータからなる踏角センサ２９が設けられている
。

尚、３０は車速を検出するための車速センサである。

一方、コントロールユニット１３は、後述するように、
アクセルペダル１２のアクセル踏角を基礎とした絞弁開
度制御や過渡時の出力補正制御のほかに、通常の空燃比
制御や点火時期制御を行うもので、種々の演算処理を行
うＣＰＵ３１と、固定的なデータやプログラムを格納し
たＲＯＭおよび外部アクセス可能なＲＡＭからなるメモ
リ３２と、各センサ類からの入力のコントロールやＡ／
Ｄ変換および外部への出力のコントロールを行うｌ０Ｌ
ＳＩ３３とから大略構成されている。

次に第３図は、上記コントロールユニット１３において
実行される制御の要部を示すフローチャートであって、
以下、これを参照しながら上記実施例の作用を説明する
。尚、このフローチャートに示すルーチンは一定時間も
しくは一定クランク角毎に繰り返される。

先ず、初めにステップ１〜３で、クランク角センサ２８
の出力パルスから算出された機関回転数Ｎと、踏角セン
サ２９が検出したアクセル踏角αと、エアフロメータ２
４が検出した吸入空気量Ｑａとが、それぞれ読み込まれ
る。

次にステップ４で、基本燃料噴射量ＴｐをＴｐ−に−Ｑ
ａ／Ｎ　　（ｋは定数） として算出する。そして、この基本燃料噴射量Ｔｐに、
高負荷時に必要な増量補正、水温による増量補正、バッ
テリ電圧に対する補正、０．センサ２６の検出信号に基
づく補正等を加えて、噴射量Ｔｉを決定する（ステップ
５）。

またステップ６では、機関回転数Ｎと基本燃料噴射量Ｔ
ｐとに基づいて、基本点火時期ＡＤＶを算出する。

次に、そのときのアクセル踏角αと機関回転数Ｎとから
絞弁開度目標値θ１を求める（ステップ７）。この絞弁
開度目標値θ１は、アクセル踏角αの大小に略対応した
値となるが、単純な比例関係ではなく、機関回転数Ｎに
応じた若干の補正が加えられている。

そして、この絞弁開度目標値θ。と前回の絞弁開度目標
値ｏｎ−１とを比較して、絞弁開度目標値θ１の変化割
合に相当する目標偏差Δθを、Δθ−θ。−θ、−１と
して算出する（ステップ８）。つまり、アクセルペダル
１２を急に踏み込んだ急加速時には、この目標偏差Δθ
が正の値として大きくなり、アクセルペダル１２を急に
戻した急減速時には、負側に大きくなる。

ステップ９では、上記目標偏差へ〇を所定の下限値へ〇
ｍｉｎと大小比較して、応答遅れが問題となるような急
減速であるか否かを判定する。同様にステップｌＯでは
、上記目標偏差へ〇を所定の上限値Δθ、ａえと大小比
較して、応答遅れが問題となるような急加速であるか否
かを判定する。

ここで目標偏差Δθが八〇。１ｎ〜八〇ｌ、ｌａｘの間
にあれば、問題となるような過渡変化ではないので、特
に出力補正は行わない。従つ−・二、絞弁開度目標値θ
ｎ１点火時期ＡＤＶ、噴射量Ｔｉをレジスタにセットし
て一連のルーチンを終了する（ステップＩｆ）。

これにより絞弁１５の開度θは、図示せぬ他の制御プロ
グラムに従い、上記絞弁開度目標値ｏｎに沿って制御さ
れる。また点火時期および噴射量も、上記のようにして
決定された点火時期ＡＤＶおよび噴射量Ｔｉに従って制
御される。

これに対し、目標偏差Δθが６０ｍＩｎ以下の急減速時
には、ステップ９からステップ１２へ進んで点火時期Ａ
ＤＶを遅角側へ補正する。すなわち、ＡＤＶ＝ＡＤＶＸ
　（１−に、ＸΔθ）として目標偏差Δθに比例した量
だけ点火時期ＡＤＶを遅角させる。同時に、ステップ１
３で、噴射量Ｔｉを減少補正し、空燃比をリーン化させ
る。すなわち、Ｔｉ＝ＴｉＸ（１−ｋｙＸΔθ）として
目標偏差Δθに比例した量だけ噴射量Ｔｉを減少させる
。

尚、ｋ、、ｋｍは定数である。

このようにして補正された点火時期ＡＤＶおよび噴射量
Ｔｉの変化は、次回の点火および燃料噴射に直ちに反映
する。従って、応答遅れの殆どない形で出力減少補正を
実現できる。

一方、目標偏差へ〇がへ〇ｍａｘ以上の急加速時には、
ステップ１０からステップ１４へ進み、ＡＤＶ＝ＡＤＶ
ｘ　（１＋に３ｘΔθ）として点火時期ＡＤＶを進角側
へ補正する。同時にステップ１５で、Ｔ　ｉ　＝Ｔ　ｉ
　Ｘ　（１＋ｋｔＸΔθ）として、空燃比がリッチ化す
るように噴射量Ｔｉを増量させる。尚、ｋ３．に４は定
数である。これにより、機関出力が応答性良く増加補正
される。

第４図は、上記実施例の作用を説明するためのタイムチ
ャートであって、（ａ）はアクセル踏角αの変化を、（
ｂ）は絞弁Ｉ５の開度θの変化を示している。つまり、
この例では、定常走行から緩加速を行い、更に急加速（
期間Ａとして示す）を行った後に、定常走行に戻り、更
に急減速（期間Ｂとして示す）を行い、緩減速の後に定
常走行に移る走行パターンとなっている。

この場合に、定常走行および緩加速、緩減速ではアクセ
ル踏角αの変化に絞弁１５の変化が十分に追従するが、
急加速時および急減速時には、絞弁１５駆動系の応答遅
れによって実際の開度θの変化が（ｂ）の破線イに示す
ように遅れてしまう。

尚、実線口は絞弁開度目標値ｏｎを示す。そのため、何
ら出力補正を行わなければ、機関発生トルクは（ｆ）の
実線ハに示すような特性となってしまい、運転者の意志
にそぐわないものとなる。

これに対し、本実施例では、（ｃ）に示すように目標偏
差へ〇に基づいて急加速および急減速であることが検出
され、この検出に基づいて、点火時期ＡＤＶが（ｄ）の
破線二に示すように補正されるとともに、燃料噴射量Ｔ
ｉが（ｅ）の破線ホに示すように補正される。

従って、絞弁１５の応答遅れを相殺するような形で出力
が補正され、実際に得られるトルクは、（ｆ）の破線へ
に示すように、運転者の意志つまりアクセル踏角αの変
化に非常に良く対応したものとなる。

尚、上記実施例においては、点火時期の遅進と空燃比の
リッチ化、リーン化を同時に行って出力を補正している
が、何れか一方で出力補正を行うことも可能である。更
に、一部気筒の燃料供給をカットして出力の抑制をする
こともできる。

また上記実施例では、加速時および減速時の双方につい
て出力補正を行っているが、応答遅れが問題となる何れ
か一方のみについて出力補正を行うことも可能である。

（発明の効果） 以上の説明で明らかなように、この発明に係る内燃機関
の出力制御装置においては、機関のスロットルを電動モ
ータ等のアクチュエータを介して駆動するようにした場
合に問題となる過渡時の応答遅れを、点火時期や空燃比
等による出力補正で相殺するようにしたので、運転者の
意志に沿った運転が可能となり、違和感を与えることが
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る出力制御装置のクレーム対応図
、第２図はこの発明の一実施例を示す構成説明図、第３
図はこの実施例における制御の要部を示すフローチャー
ト、第４図はこの実施例の作用を説明するためのタイム
チャートである。 １・・・操作量検出手段、２・・・内燃機関、３・・・
駆動機構、４・・・スロットル制御手段、５・・・過渡
検出手段、６・・・出力補正手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）アクセル操作量を検出する操作量検出手段と、内
   燃機関のスロットルを開閉駆動する駆動機構と、上記ア
   クセル操作量に基づいて上記駆動機構を制御するスロッ
   トル開度制御手段とを備えてなる内燃機関の出力制御装
   置において、上記アクセル操作量の過渡変化を検出する
   過渡検出手段と、この過渡変化検出時に、スロットル開
   度の応答遅れを補うように機関出力を補正する出力補正
   手段とを備えたことを特徴とする内燃機関の出力制御装
   置。