JPH04279736A - エンジンの吸入空気量制御装置 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ステップモータ等のア
クチュエータにより駆動される電気駆動式のスロットル
弁を備えているエンジンの吸入空気量制御装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、例えば特開昭６３−３１４３
２８号公報に示されるように、ステップモータ等の電気
的なアクチュエータにより駆動される電気駆動式のスロ
ットル弁を吸気通路に設けるとともに、上記アクチュエ
ータを制御する制御部を備え、アクセルペダル踏み込み
量やその他のエンジン運転状態に応じて上記スロットル
弁の開度を制御するようにした吸入空気量制御装置は種
々知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この種の制御装置にお
いては、上記スロットル弁が全閉に近づくと、軸方向両
側部等においてスロットル弁外周が吸気通路内壁面に大
きな摩擦抵抗を持って接触するような所謂噛み込みを生
じることがある。このようになるとアクチュエータによ
るスロットル弁の作動が適正に行われなくなり、例えば
アクチュエータとしてステップモータを用いた場合は制
御量と駆動位置とがずれてステップモータが脱調状態と
なる。

【０００４】そこで、上記噛み込みが生じる位置までス
ロットル弁が作動されることを避けるため、アクチュエ
ータを制御する制御部において、スロットル弁低開度側
にスロットル弁制御量のガード値を設け、このガード値
までの範囲にスロットル弁制御量を制限することが考え
られる。ところがこのようにする場合に、吸入空気量制
御性能の面からはスロットル弁作動範囲をできるだけ低
開度側へ拡大することが要求される一方、低温時は潤滑
オイルの粘性が高くなるによりスロットル弁低開度側で
の抵抗増大を招き易いため、上記ガード値を一定に設定
しておくだけでは、低温時の噛み込みの防止と制御性能
とをともに満足することが難しい。

【０００５】本発明は、上記問題を解決するもので、ス
ロットル弁制御性能を良好にしつつ、低温時のスロット
ル弁の噛み込みを防止することができるエンジンの吸入
空気量制御装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電気的なアクチュエータにより駆動され
る電気駆動式のスロットル弁を備えるとともに、運転状
態に応じてスロットル弁制御量の目標値を設定してスロ
ットル弁をこの目標値に対応する開度にするように上記
アクチュエータを制御するスロットル弁制御手段を備え
たエンジンの吸入空気量制御装置において、スロットル
弁低開度側に上記スロットル弁制御量のガード値を設け
て、スロットル弁閉方向へのスロットル弁制御量の変化
を上記ガード値までの範囲とするように制限する制御量
制限手段と、エンジン温度に関連する温度を検出する検
出手段と、この検出手段の出力を受けて、上記温度が高
いほど上記ガード値をスロットル弁全閉側に近付けるよ
うに設定するガード値設定手段とを備えたものである。

【０００７】この構成において、電気的なアクチュエー
タにより駆動される電気駆動式のスロットル弁とアクセ
ル操作部に機械的に連動された機械式のスロットル弁と
を直列に吸気通路に配置し、上記電気駆動式のスロット
ル弁を駆動するアクチュエータとしてステップモータを
設け、かつ、上記電気駆動式のスロットル弁を全開側に
付勢する付勢手段を備えることが好ましい。

【０００８】

【作用】上記構成によれば、電気駆動式のスロットル弁
の低開度側において脱調等の作動不良が生じ易くなる傾
向がある低温時には、このスロットル弁の閉方向への作
動の範囲が狭められる。そして、温度が高くなると、上
記スロットル弁の作動範囲が広げられて、制御性能が高
められる。

【０００９】

【実施例】本発明の実施例を図面に基づいて説明する。 図１は本発明の一実施例による装置の概略を示し、この
図において、エンジン１の各気筒の燃焼室２には、吸気
通路３の下流端側の吸気ポートおよび排気通路４の上流
端側の排気ポートが開口し、各ポートが吸気弁５および
排気弁６で開閉されるようになっている。上記吸気通路
３には、電気的なアクチュエータとしてのステップモー
タ８により駆動される電気駆動式のスロットル弁（以下
、実施例中においては「エレキスロットル弁」という）
７が設けられている。当実施例では、上記エレキスロッ
トル弁７が、アクセルペダルに連動する機械式のスロッ
トル弁（以下、実施例中においては「メカスロットル弁
」という）９と直列に吸気通路３に配置され、図ではエ
レキスロットル弁７が上流側、メカスロットル弁９が下
流側に位置している。

【００１０】上記エレキスロットル弁７は、その弁軸７
ａがステップモータ８に連結されるとともに、付勢手段
としてのスプリング１０により全開位置へ付勢されてい
る（図２参照）。そして、上記ステップモータ８は、上
記全開位置を基準として、制御信号（パルス信号）に応
じてスロットル弁を駆動するようになっている。

【００１１】上記各スロットル弁７，９に対し、それぞ
れの開度を検出するスロットル開度センサ１１，１２が
設けられている。また、吸気通路３の上記両スロットル
弁７，９より上流には、吸入空気量を検出するエアフロ
ーメータ１４が設けられ、さらにその上流にエアクリー
ナ１５が設けられている。一方、吸気通路３の上記両ス
ロットル弁７，９より下流にはサージタンク１６が形成
され、さらに、吸気ポート近傍に、燃料を噴射供給する
インジェクタ１７が設けられている。

【００１２】２０はエンジンを制御するコントロールユ
ニット（ＥＣＵ）であり、このコントロールユニット２
０には、上記両スロットル開度センサ１１，１２からの
信号が入力されるとともに、デイストリビュータ１８ａ
に設けられたエンジン回転数センサ１８からの信号が入
力され、さらに、エンジン温度に関連する温度の検出手
段としてエンジン冷却水温を検出する水温センサ１９か
らの各信号も入力されている。そしてこのコントロール
ユニット２０から上記ステップモータ８に対して、エレ
キスロットル弁７の駆動を制御する信号が出力されてい
る。

【００１３】図３は上記コントロールユニット２０によ
り構成される手段を機能ブロック図で示し、コントロー
ルユニット２０はスロットル弁制御手段２１、制御量制
限手段２２およびガード値調整手段２３を有している。 上記スロットル弁制御手段２１は、運転状態に応じてス
ロットル弁制御量の目標値を設定し、エレキスロットル
弁７をこの目標値に対応する開度にするように上記ステ
ップモータ８を制御するもので、例えば後述のように、
アクセルペダル踏込み量に対応するメカスロットル弁９
の開度とエンジン回転数とに応じてエレキスロットル弁
作動角の目標値を設定し、これからさらにステップモー
タ８の目標ステップ数を求め、これに基づいてステップ
モータ８の制御を行う。上記制御量制限手段２２は、ス
ロットル弁低開度側に上記スロットル弁制御量のガード
値を設けて、スロットル弁閉方向へのスロットル弁制御
量の変化を上記ガード値までとするように制限する。ま
た、上記ガード値調整手段２３は、水温センサ１９の出
力を受け、このセンサ１９で検出される温度に応じて上
記ガード値を、温度が高いほどスロットル弁全閉側に近
付けるように調整するものである。

【００１４】図４は上記コントロールユニット２０によ
る制御の具体例をフローチャートで示している。

【００１５】図４の制御がスタートすると、コントロー
ルユニット２０は、先ずステップＳ１で、メカスロット
ル開度（メカスロットル弁９の開度）θｍ、エンジン回
転数Ｎｅおよび水温Ｔｗを入力する。続いてステップＳ
２で、エンジン回転数Ｎｅとメカスロットル開度θｍと
に応じ、エレキスロットル弁７の作動角の基本的な目標
値θｅａをマップ等から求めるとともに、ステップＳ３
で、エレキスロットル弁７の作動角のガード値θｅｇを
水温Ｔｗに応じて求める。ここで、上記作動角は、図５
に示すように全開位置（一点鎖線）からの角度θｅで示
されるものとし、このようにした場合に、図６のように
設定された対応関係の特性から水温Ｔｗに応じてガード
値θｅｇが求められる。つまり、上記ガード値θｅｇは
、水温Ｔｗが低くなると小さくなり（全閉から遠ざかり
）、水温Ｔｗが高くなるにつれて大きくなる方向（全閉
に近づく方向）に変化し、この特性が予めコントロール
ユニット２０内のメモリに記憶され、水温Ｔｗに応じて
読出される。

【００１６】図４のステップＳ３に続いては、基本的な
目標値θｅａと上記ガード値θｅｇとの比較（ステップ
Ｓ４）に基づき、基本的な目標値θｅａがガード値θｅ
ｇ以下の場合は基本的な目標値θｅａが最終的な目標値
θｅｏとされる（ステップＳ５）が、基本的な目標値θ
ｅａがガード値θｅｇを超える場合はガード値θｅｇが
最終的な目標値θｅｏとされる（ステップＳ６）。

【００１７】次にステップＳ７で、上記目標値θｅｏを
１ステップあたりの作動角θｓで除すことにより目標ス
テップ数Ｓｏｂに換算する。そしてステップＳ８で、目
標ステップ数Ｓｏｂが前回ステップ数Ｓ（ｉ−１）より
大きいか否かを判定する。目標ステップ数Ｓｏｂが前回
ステップ数Ｓ（ｉ−１）より大きいときは、ステップ数
Ｓ（ｉ）を１ずつ増加させ（ステップＳ９）、ステップ
数Ｓ（ｉ）が目標ステップ数Ｓｏｂとなったか否かの判
定（ステップＳ１０）と、ステップモータ８の脱調の判
定（ステップＳ１１）とに基づき、脱調が生じない限り
は目標ステップ数Ｓｏｂとなるまでステップ数の増加を
繰り返し、目標ステップ数Ｓｏｂになればステップ数Ｓ
（ｉ）をそのままとし（ステップＳ１２）、リターンす
る。

【００１８】上記脱調の判定は、例えば上記ステップ数
Ｓ（ｉ）から求められるエレキスロットル弁の開度とス
ロットル開度センサ１１により検出される現実のエレキ
スロットル弁の開度との偏差が大きいかどうかを調べる
ことにより行われる。脱調であることを判定したときは
、脱調時の制御処理（ステップＳ１３）を行う。この処
理としては、例えば、脱調時にエレキスロットル弁７が
スプリング１０で全開位置とされることに対応して、ス
テップ数Ｓ（ｉ）を０とした上で再び目標ステップ数Ｓ
ｏｂに向けてステップ数を増加させる等の処理を行えば
よい。なお、ステップＳ８の判定がＮＯのときは、ステ
ップモータ８を停止させるか、スロットル弁開方向の制
御を行う（ステップＳ１４）。

【００１９】以上のような当実施例の装置によると、基
本的にはエレキスロットル弁７の作動角の目標値θｅａ
がメカスロットル開度θｍおよびエンジン回転数Ｎｅに
応じて設定され、この基本的な目標値θｅａがガード値
θｅｇを超えない限りはこの基本的な目標値θｅａとな
るようにエレキスロットル弁７が制御される。一方、基
本的な目標値θｅａがガード値θｅｇを超える場合はガ
ード値θｅｇが最終的な目標値θｅａとされることによ
り、スロットル弁７がガード値θｅｇに対応する位置ま
で作動される。

【００２０】この場合に、図６のように、エンジン温度
が低いときはガード値θｅｇがスロットル弁全閉よりあ
る程度開いたスロットル位置に相当するように設定され
ることにより、潤滑オイルの粘性が高くてスロットル弁
低開度側での作動抵抗が増大し易い状況下で、脱調が十
分に抑制される。このような調整によりスロットル弁の
閉方向への作動の範囲が狭められるが、エンジン温度が
低いときは吸入空気量の増加に対してエンジンの反応が
鈍いため、アイドル状態で吸入空気量が多少増加する程
度は運転性の面で問題ない。

【００２１】そしてエンジン温度が高くなると、潤滑オ
イルの粘性の低下によりスロットル弁７の軸受部分に対
する潤滑性が良くなり、スロットル弁低開度側において
脱調の生じ易い範囲が減少するので、これに対応して、
上記ガード値θｅｇが大きくされ、つまりスロットル弁
全閉側に変えられる。これにより、脱調が抑制されつつ
、スロットル弁作動範囲が必要以上に狭められないよう
に調整される。

【００２２】このようにしてガード値θｅｇが調整され
ることにより、脱調が十分に抑制されるが、さらに当実
施例の装置では、まれに偶発的要因で脱調が生じること
があっても、エレキスロットル弁７がスプリング１０に
よって全開とされるとともに、エレキスロットル弁７と
直列に設けられているメカスロットル弁９がアクセルペ
ダルに連動して作動することにより、走行に著しい支障
を来さないように吸入空気量がコントロールされる。

【００２３】なお、エレキスロットル弁７のアクチュエ
ータとしては上記ステップモータ８に限らず、その他の
各種サーボモータ等であってもよい。また、上記実施例
ではエンジン温度に関連する温度として水温を検出して
いるが、この代わりに潤滑オイルの温度あるいはエンジ
ン自体の温度等を検出してもよい。

【００２４】

【発明の効果】本発明の吸入空気量制御装置は、電気的
なアクチュエータにより駆動される電気駆動式のスロッ
トル弁を備えたものにおいて、スロットル弁閉じ方向へ
のスロットル弁制御量の変化をガード値までの範囲とす
るように制限する制御量制限手段と、エンジン温度に関
連する温度に応じてこの温度が高いほど上記ガード値を
スロットル弁低開度側に調整するガード値調整手段とを
備えているため、潤滑オイルの粘性が高くてスロットル
弁低開度側での作動抵抗が増大し易い低温時にもスロッ
トル弁の噛み込みによる作動不良を十分に抑制し、しか
も高温時に必要以上にスロットル弁作動範囲が制限され
ることを防止し、制御性能を向上することができるもの
である。

【００２５】またこの装置において、電気駆動式のスロ
ットル弁と機械式のスロットル弁とを直列に吸気通路に
配置し、上記電気駆動式のスロットル弁を駆動するアク
チュエータとしてステップモータを設け、かつ、上記電
気駆動式のスロットル弁を全開側に付勢する付勢手段を
備えた構成とすると、上記のような温度に応じたガード
値の調整によって上記ステップモータの脱調が十分に抑
制され、その上、まれに脱調が生じても上記機械式のス
ロットル弁により吸入空気量の調整が行われるため、走
行可能な状態を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例による装置の概略図である。

【図２】スロットル弁駆動部分の拡大図である。

【図３】コントロールユニットの構成を示すブロック図
である。

【図４】制御の具体例を示すフローチャートである。

【図５】全開位置を基準としたエレキスロットル弁の作
動角を示す説明図である。

【図６】水温とスロットル弁制御量のガード値との関係
を示す特性図である。

【符号の説明】

１　　エンジン ７　　電気駆動式のスロットル弁 ８　　ステップモータ ９　　機械式のスロットル弁 ２０　　コントロールユニット ２１　　スロットル開度制御手段 ２２　　制御量制限手段 ２３　　ガード値調整手段

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　電気的なアクチュエータにより駆動さ
   れる電気駆動式のスロットル弁を備えるとともに、運転
   状態に応じてスロットル弁制御量の目標値を設定してス
   ロットル弁をこの目標値に対応する開度にするように上
   記アクチュエータを制御するスロットル弁制御手段を備
   えたエンジンの吸入空気量制御装置において、スロット
   ル弁低開度側に上記スロットル弁制御量のガード値を設
   けて、スロットル弁閉方向へのスロットル弁制御量の変
   化を上記ガード値までの範囲とするように制限する制御
   量制限手段と、エンジン温度に関連する温度を検出する
   検出手段と、この検出手段の出力を受けて、上記温度が
   高いほど上記ガード値をスロットル弁全閉側に近付ける
   ように調整するガード値調整手段とを備えたことを特徴
   とするエンジンの吸入空気量制御装置。
2. 【請求項２】　　電気的なアクチュエータにより駆動さ
   れる電気駆動式のスロットル弁とアクセル操作部に機械
   的に連動された機械式のスロットル弁とを直列に吸気通
   路に配置し、上記電気駆動式のスロットル弁を駆動する
   アクチュエータとしてステップモータを設け、かつ、上
   記電気駆動式のスロットル弁を全開側に付勢する付勢手
   段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のエンジン
   の吸入空気量制御装置。