JPH0526015B2

JPH0526015B2 -

Info

Publication number: JPH0526015B2
Application number: JP58070903A
Authority: JP
Inventors: Hajime Sato; Naohiko Inoe
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1983-04-23
Filing date: 1983-04-23
Publication date: 1993-04-14
Also published as: JPS59196938A

Description

【発明の詳細な説明】（技術分野）この発明は、スロツトル制御装置に関し、特に
自動車等の車両の内燃機関に適用して好適なスロ
ツトル制御装置に関する。

（背景技術）従来のスロツトル制御装置としては、例えば現
在使用されているアクセルペダルとスロツトルバ
ルブの間にもうけられたメカリンク機構によりス
ロツトルバルブの開閉を行なうもの、あるいは特
開昭56−132428号に示されるような電子コントロ
ールユニツトによりスロツトル制御を行なうもの
がある。

しかしながら、メカリンク機構のみによる従来
のスロツトル制御装置にあつては、２バレルある
いはそれ以上のバレルを有するシステムに適用し
た場合、第２、第３等のバレルのスロツトルバル
ブが開閉する際に、それらの開口面積の違いによ
り吸入空気の流量変化に変極点を生じ、その結果
エンジン回転数、車速が急激に変化するようにな
り、エンジン回転数、車速のスムーズな変化が得
られないという問題があつた。また、メカリンク
機構のみによる制御の場合、スロツトル開閉動作
が運転者のアクセルワークに多分に左右され、例
えば定常走行時にアクセルペダルの動揺が生じた
ときにはスロツトルバルブの状態にも動揺が生
じ、その結果エンジン回転あるいは車速に変動が
生じることになる。このような現象は特に女性ド
ライバーや初心者に多くみられる。また、この種
の装置では、アイドル回転数を制御する場合に
は、更に別の部材により、例えば電磁弁を用いか
つ別のエアバイパスをもうけることにより制御す
ることが必要となつてくる。

一方、電子制御のみによる従来のスロツトル制
御装置にあつては、上述のメカリンク機構のみに
よる制御装置のように、変極点におけるエンジン
回転数、車速の急変もしくは動揺はないものの、
運転者のアクセルワークが抑制されるため、スポ
ーテイな加速感が得られにくくなるという欠点が
ある。また、このような完全電子制御化されたス
ロツトル制御では、フエイル時の危険回避のた
め、別の制御手段もしくは開閉装置の取付が必要
となつてくる。

メカリンク機構のみ、あるいは電子制御のみに
よる従来のスロツトル制御装置はそれぞれ上述の
ごとき問題点を有していた。

（発明の課題）この発明は、このような問題点を解決するため
になされたものであつて、少なくとも２つのスロ
ツトルバルブを有するスロツトル制御装置におい
て、そのうちの少なくとも１つをメカリンク機構
により制御するとともに他方を電子制御すること
により、上述の問題点を解決している。すなわち
メカリンク機構による制御で運転者の意志を十分
に考慮すると同時に電子制御により運転者のカバ
ーできない細かい制御を加えて、上記問題点を解
決している。

（発明の構成及び作用）以下、この発明を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明の一実施例のスロツトル制
御装置を示す図であり、第２図及び第３図は、２
バレル式のスロツトルチヤンバの一方をメカリン
ク機構により、他方を電子制御スロツトルアクチ
ユエータで動作させている様子を示す概略図であ
る。

まず構成を説明すると、１は電子制御により開
閉する第１のスロツトルバルブ、２はメカリンク
機構をもつてアクセルペダル５に連結され運転者
のアクセルワークにより直接開閉される第２のス
ロツトルバルブ、３は第１のバルブ１を開閉させ
る電子制御スロツトルアクチユエータ、４は第２
のバルブ２が取付けられたバルブシヤフト、５は
アクセルペダル、６はアクセルペダル５と第２の
バルブ２を連結するワイヤー等の連結部材、７は
リターンスプリング、８はスロツトルボデーであ
る。また、９はアクセルペダル５の踏込み量等を
検出する検出装置、１０は第１のバルブ１の開度
状態を検出する検出装置、１１はエンジン回転数
信号、車速信号等の各種信号を検出しＡ／Ｄ変換
等の信号変換を施しその結果を出力する信号検出
回路、１２は信号検出回路１１の出力信号及び検
出回路９，１０からの信号を受取り、各種演算を
行なつて第１のバルブ１のための駆動指令を出力
する制御回路、１３は制御回路１２の指令により
第１のバルブに取付けられた電子制御スロツトル
アクチユエータ３を駆動するスロツトル駆動回路
である。

次に上述のごとき構成を有する本実施例のスロ
ツトル制御回路の動作について説明する。

車両運転中、運転者はアクセルペダルを踏込ん
だりリリースしたりすることによりスロツトルバ
ルブの開度を変化させ、もつてエンジン回転数、
車速を変化させている。そして現在、２つ以上の
スロツトルバルブを有するものが多数使用されて
いる。それらはメカリンク機構によりアクセルペ
ダルと連結され開閉される。２つのスロツトルバ
ルブ（プライマリバルブ及びセカンダリバルブ）
を有するものでは、メカリンク機構により２つの
バルブが連動して開閉するようになつている。例
えば所定の点（第４図のθ₁）まではプライマリバ
ルブのみが開かれて空気流量の調整が行なわれる
が、θ₁以降ではセカンダリバルブが開かれて２つ
のバルブが協働して空気流量の調整が行なわれ
る。この場合、プライマリバルブ（第４図Ａ）及
びセカンダリバルブ（第４図Ｂ）は、それぞれ独
自ではその開度と空気流量の関係に線形性があ
る、すなわち一次的な変化を示すが、２つのバル
ブの合成特性（第４図Ｃ）はセカンダリバルブが
開かれる点θ₁にて変極点を生じる。その結果、メ
カリンク機構のみによる従来の制御装置では、こ
の変極点に対応したエンジン回転数、車速の急激
な変化をもたらすようになる。

一方、本実施例のスロツトル制御装置において
は、アクセルペダル５が踏込まれることにより、
まずバルブシヤフト４及びワイヤー６を介して第
２のバルブ２が開閉される。そしてアクセルペダ
ル５の踏込み量は検出装置９によつて検出され、
その結果は信号検出回路１３に供給される。アク
セルペダル５が踏込まれその踏込み量が第１のバ
ルブ１が開かれる値になつたこと（上述の従来の
機構のθ₁に対応）を信号検出回路１１からの信号
により制御回路１２が検知すると、制御回路１２
は駆動指令をスロツトル駆動回路１３に出力し、
この指令によりスロツトル駆動回路１３が作動し
て電子制御アクチユエータを駆動し、もつて第１
のバルブ１が開かれる。この際、制御回路１２に
は、信号検出回路１１で検出されるエンジン回転
数、車速、吸入空気量信号等の各種信号に所定の
変換処理を施した信号も入力され、制御回路１２
はこれらの信号をもとに演算処理を行ない駆動指
令をスロツトル駆動回路１３に出力する。そして
第１のバルブ１の開閉は、２つのバルブ１及び２
の合成特性に第４図のような変極点を生じないよ
うに、すなわち該合成特性が第５図に示すように
線形に変化するごとく行なわれる。第１のバルブ
１の変化の状態は検出装置１０により検出され、
その結果は制御回路１２に入力され、制御回路１
２はその信号をもとに演算処理を行ない、上述の
ような変極点が生じないように第１のバルブ１の
開閉が制御される。このようにして空気流量の調
整が行なわれる結果、エンジン回転数と開度の関
係も第６図の実線で示すように滑かになる。なお
同図の点線は従来の装置による場合を示す。

次に、車両が定常走行している場合の動作につ
いて説明する。定常走行時にはアクセルペダル５
は運転者によつてある任意の踏込み位置に踏込ま
れるが、この操作は人間によるものであるためア
クセルペダル５の踏込み量は一定に保たれず変動
している。そのためこの変動について何ら制御を
していないときには第７図に示すようにエンジン
回転数、車速に変動が生じる。この変動を検出装
置９により検出し、その結果を制御回路１２に入
力する。制御回路１２では、この信号と信号検出
回路１１からの信号により演算処理を行ない、そ
の結果に基づてスロツトル駆動回路１３を駆動
し、アクチユエータ３を作動させ、もつて第８図
に示すごとく変動を最小限におさえるように第１
のバルブ１の開閉動作の制御を行なう。

次に、定常走行中に何らかの外乱、例えば路面
の傾斜等が生じた場合の動作について説明する。
この場合には、第９図に示すようなエンジン回転
数、車速の変動が生じる。この変動を信号検出回
路１１により検出し制御回路１２に入力する。制
御回路１２は入力されたデータに基づいて演算処
理を行ない、その結果によりスロツトル駆動回路
１３を駆動しアクチユエータ３を作動させ、第１
０図に示すように変動を最小におさえるように第
１のバルブを制御する。

更に、車両がアイドル状態にある場合の動作に
ついて考えてみる。アイドル状態においてエアコ
ンスイツチ等の外乱が投入されると、第１１図に
示すようにエンジン回転数の変動を生じる。アイ
ドル回転は通常650rpm程度にセツトされている
が、この外乱により200〜250rpmの回転数の低下
が生じ、場合によつてはエンジンストールを生じ
ることもある。本実施例のスロツトル制御装置に
よれば、このような外乱投入による影響を軽減す
ることが可能である。すなわち信号検出回路１１
により外乱投入を検出し、そのデータにより制御
回路１２が演算処理を行ない、スロツトル駆動回
路１３を駆動し、アクチユエータ３を作動させ
る。そして第１２図に示すように、設定アイドル
回転数にすみやかに整定されるように第１のバル
ブ１の開閉が制御される。

次に、上述の各動作を実現する、マイクロコン
ピユータ及びその周辺素子を用いたこの発明の一
構成例を第１３図に基づいて説明するとともに前
述の各動作のフローを第１４図〜第１８図により
説明する。

第１３図はマイクロコンピユータ構成回路図で
あり、演算処理を行なうCPU１０１と、ギヤポ
ジシヨン信号、エアコンスイツチ信号等の信号を
検出しCPU１０１に出力するＩ／OLSI(1)１０２
と、エンジン回転数信号、車速信号、負荷トルク
信号を入力し各信号を例えば８ビツトまたは16ビ
ツトのデイジタル信号にそれぞれ変換してCPU
１０１に出力するＩ／OLSI(2)１０３と、アクセ
ル踏込み量信号をデイジタル信号に変換して
CPU１０１に出力するＡ／Ｄ変換器１０４と、
スロツトル開度信号をＡ／Ｄ変換してCPU１０
１に出力するＡ／Ｄ変換器１０５と、本制御回路
を動作させるためのプログラムが記憶されている
ROM(1)１０６と、制御に必要な各種データを記
憶しデータテーブルとして使用されるROM(2)１
０７と、演算処理に必要な各種データを一時的に
格納するためのRAM１０８と、CPU１０１の演
算結果をスロツトル制御信号としてスロツトルア
クチユエータ側に送出する駆動回路１０９とから
構成されている。

第１４図は、スロツトル開度と空気流量の関係
に第４図に示すような変極点が生じいようにする
ため、あるいはスロツトル開度とエンジン回転数
の関係に第６図に示すような変極点が生じないよ
うにするための制御のフローチヤートである。ま
ずステツプ201でアクセル踏込み量を検出し、次
にステツプ202にてメカリンク機構により開閉さ
れる第２のバルブ２に加えて電子制御アクチユエ
ータ３により開閉される第１のバルブ１が作動す
る点θ₁にアクセル踏込み量が達したことを検出す
ると、制御回路の指令により第１のバルブ１が開
閉される。その際ステツプ203にて、その時のギ
ヤポジシヨン、エンジン回転数、車速等が読込ま
れる。ギヤポジシヨンを読込む理由は、第６図に
示すようにギヤポジシヨンによりスロツトル開度
に対するエンジン回転数の変化が異なるためであ
る。以上の読込みデータによりステツプ２０４に
てCPU１０１が演算処理を行ない、第１のバル
ブ１の微小開閉量Δθが決定される。そしてステ
ツプ205において、CPU１０１が第１のバルブ１
をΔθずつ開閉するごとき指令を駆動回路９に出
力し、これにより駆動回路９が駆動してスロツト
ルアクチユエータ３を動作させ、第１のバルブ１
がΔθずつ開閉される。そして第１のバルブ１が
アクセル踏込み量により決定されるスロツトル開
度に達するまでステツプ205，206のルーチンが繰
返される。このようにして吸入空気量がスロツト
ル開度に対して、変極点なしに線形に変化するよ
うに制御が行なわれ、もつてエンジン回転数、更
に車速もスロツトル開度に対してスムーズな変化
をするようになる。

第１５図は、定常走行時におけるエンジン回転
数、車速の変動を最小限におさえるための制御の
フローチヤートである。前述したように、定常走
行時において運転者はアクセルペダルを踏込んで
一定の踏込み量に保持しようとするが、実際には
その踏込み量に変動が生じており、その結果第７
図に示すようなエンジン回転数、車速の変動とな
つて現われる。このような変動は、とりわけ車両
の軽量化、エンジン性能（リスポンス特性）の向
上に対して大きな問題となつてくる。そこで本実
施例のスロツトル制御装置によれば、第１５図の
ステツプ3301でアクセルペダルの踏込み量を読込
んで検出し、ステツプ302にて踏込み量の変動幅
に上限、下限を設定し、その範囲内であればステ
ツプ303に進む。そしてその時のエンジン回転数、
車速の読込みをステツプ303で行ない、そのデー
タによりステツプ304で変動幅を演算し、次いで
ステツプ305にて第１のバルブ１を変化させるべ
き量を演算する。そしてステツプ306で第１のバ
ルブ１の開度を調整し、ステツプ307でアクセル
踏込み量に応じたエンジン回転数、車速になつた
か判断する。そして所望の値になるまでステツプ
306，307にルーチンが繰返される。

第１６図は、定常走行時に傾斜のある路面状態
に直面した場合の制御のフローチヤートである。
車両が傾斜した路面に達すると、第９図に示すご
とくエンジン回転数、車速の低下が生ずる。この
低下を最小限におさえるために、本実施例のスロ
ツトル制御装置では、まずステツプ401でエンジ
ン回転数、車速の読込みを行なう。そしてステツ
プ402にて変動があるか否かの判断をし、変動が
ある場合にはステツプ403に進み、変動がない場
合にはステツプ408に移行し現状を保持する。ス
テツプ403ではアクセルペダルの踏込み量の読込
みを行ない、ステツプ404にてその踏込み量に変
動があるか否か判断する。ステツプ404で変動あ
りと判断された場合にはステツプ405に移り、変
動なしと判断された場合にはステツプ409に移つ
てアクセルワークに合わせた制御が行なわれる。
ステツプ405ではエンジン回転数、車速の変化率
を最小時間で演算し、第１のバルブ１の変化量を
決定する。そしてステツプ406にて第１のバルブ
１の開度を変化させ、ステツプ407で変動前のエ
ンジン回転数、車速になつたかどうか判断し、変
動前の値に達するまでステツプ406，407のルーチ
ンが繰返される。このようにして第１０図に示す
ようにエンジン回転数、車速の変動を最小限にお
さえる制御が行なわれる。

第１７図は、車両がアイドル状態にあるときに
エアコンスイツチ、デフオツガースイツチ等が投
入された時のエンジン回転数の低下を防ぐための
制御のフローチヤートである。既述のごとくアイ
ドル状態にあるときエアコンスイツチ等の投入が
行なわれると第１１図に示すようなエンジン回転
数の変動を引起こし、最悪の場合にはエンジンス
トールを起こしてしまう。本実施例のスロツトル
制御装置によれば、以下に示すごとき制御によ
り、このような原因によるエンジン回転数の変動
を最小限におさえ、エンジンストールを防ぐこと
が可能となる。まずステツプ501でエアコンスイ
ツチ信号等の読込みを行ない、ステツプ502にて
スイツチの投入の有無を判断する。スイツチの投
入があつた時はステツプ503でエンジン回転数の
読込みを行なう。そしてステツプ504にてエンジ
ン回転数の変動を通常のアイドル状態との偏差を
計算することにより演算する。その結果に基づい
てステツプ505で第１のバルブ１の開度を変化さ
せ、ステツプ506で通常のアイドル状態の回転数
に達したかどうか判断する。設定した回転数に達
していないときは、ステツプ503〜506のルーチン
を繰返すことにより、すみやかに設定値（例えば
650rpm）への整定が行なわれる。

上述の実施例においては、第２のバルブ２があ
る開度に達した後に第１のバルブ１を所定の制御
のもとに開閉させ、もつて吸入空気量あるいはエ
ンジン回転数を変極点が生ずることなく変化させ
ていたが、アクセル踏込み量に対応させて第１の
バルブ１を最初から制御させても同様の動作、効
果を達成することが可能である。また本実施例の
スロツトル制御装置によれば、一方のスロツトル
バルブをメカリンク機構により、他方を電子制御
により制御しているので、例えばメカリンク機構
に故障が生じ一方のバルブの開閉が不可能となつ
た場合、他方のバルブが電子制御アクチユエータ
により開閉されることにより、本来の走行性能は
得られないものの十分に走行は可能である。逆
に、制御をつかさどる制御回路が故障した場合に
も、メカリンク機構によるバルブ開閉が可能であ
るので、走行を確保することができる。更に本実
施例のスロツトル制御装置によれば、現在問題と
なつているＡ／Ｆ制御も電子制御アクチユエータ
によるスロツトル制御により精度よく行なうこと
が可能となる。

（発明の効果）以上説明してきたように、この発明によれば、
少なくとも２つのスロツトルバルブのうちの少な
くとも一つを電子制御スロツトルアクチユエータ
で制御し、残りのスロツトルバルブをメカリンク
機構で制御するように構成したため、前者の制御
はアクセル踏込み量、運転状態、エンジン動作状
態に応じて行なわれ、後者の制御は運転者の意志
どうりに行なわれる。その結果、この発明によれ
ば、メカリンク機構のみによる従来のスロツトル
制御装置が有していた吸入空気量変化に変極点が
生じる欠点を解消することができ、アクセル踏込
み量の変動によるエンジン回転数、車速の変動を
最小限におさえることができる。また、この発明
によれば、運転者のアクセルワークでは対応しき
れないような精度が要求されるスロツトル制御が
可能となり、アイドル回転数の制御も新たに別の
部材を追加することなく行なえる。更に、従来の
電子制御のみによるスロツトル制御の場合の加速
感のものたりなさや、完全電子制御で問題となる
フエイル時の対応も、この発明によれば、十分に
行なうことができ、フエイルセーフ機能を満足さ
せることが可能である。また、アクセルワークだ
けでは十分に満足できないＡ／Ｆ制御も、電子制
御アクチユエータにより開閉されるバルブの制御
により可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のスロツトル制御
装置を説明するための図、第２図及び第３図は第
１図の装置の動作部付近の様子を示す概略図、第
４図は従来の２バレル式スロツトル制御装置のス
ロツトル開度−吸入空気量特性を示すグラフ、第
５図はこの発明の装置のスロツトル開度−吸入空
気量特性を示すグラフ、第６図は従来の装置とこ
の発明の装置のスロツトル開度−エンジン回転数
特性を比較して示すグラフ、第７図はアクセルペ
ダルのバタツキによるエンジン回転数数、車速の
変化を示すグラフ、第８図は第７図における現象
をこの発明の装置により制御した場合の結果を示
すグラフ、第９図は定常走行時における負荷変動
によるエンジン回転数、車速の変化を示すグラ
フ、第１０図は第８図における変化をこの発明の
装置により制御した場合の結果を示すグラフ、第
１１図はアイドル回転状態においてエアコンスイ
ツチの投入等の外乱が加わつた時のエンジン回転
数の変動を示すグラフ、第１２図は第１１図の変
動をこの発明の装置により制御した結果を示すグ
ラフ、第１３図はこの発明のスロツトル制御装置
をマイクロコンピユータ及びその周辺素子により
構成した一構成例を示す図、第１４図はスロツト
ル開度と吸入空気量の関係に変極点が生じないよ
うに補正制御する場合のフローチヤート、第１５
図はアクセルペダルのバタツキによるエンジン回
転数、車速の変動を補正制御する場合のフローチ
ヤート、第１６図は定常走行時のエンジン回転数
変動、車速変動を補正制御するフローチヤート、
第１７図は外乱投入時のアイドル回転制御のフロ
ーチヤートである。１……第１のスロツトルバルブ、２……第２の
スロツトルバルブ、３……電子制御スロツトルア
クチユエータ、４……バルブシヤフト、５……ア
クセルペダル、６……ワイヤー、７……リターン
スプリング、８……スロツトルボデー、９……ア
クセル踏込み量検出装置、１０……スロツトル開
度検出装置、１１……信号検出回路、１２……制
御回路、１３……スロツトル駆動回路。

Claims

【特許請求の範囲】１少なくとも２つのスロツトルチヤンバを並列
に有し、それぞれのスロツトルチヤンバにスロツ
トルバルブが設置されているスロツトル制御装置
において、前記スロツトルバルブのうちの少なくとも１つ
を電子制御スロツトルアクチユエータにより制御
し、他をメカリンク機構を用いてアクセルペダル
の踏込みに連動させ、かつ、前記電子制御スロツトルアクチユエータ
により、吸入空気量がスロツトル開度に対して変
極点を生じることなく線形に変化するように制御
することを特徴とするスロツトル制御装置。２前記電子制御アクチユエータにより、エンジ
ン回転数がスロツトル開度に対して変極点を生じ
ることなく線形に変化するように制御することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスロツト
ル制御装置。３一定走行時におけるアクセルペダルのバタツ
キを前記電子制御スロツトルアクチユエータによ
り補正し、エンジン回転数、車速等を一定に保持
することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
のスロツトル制御装置。４一定走行時における負荷の変動によるエンジ
ン回転数、車速等の変動を前記電子制御スロツト
ルアクチユエータにより補正し、一定走行を保持
可能なごとく制御することを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のスロツトル制御装置。５アイドル回転時における負荷投入によるエン
ジン回転数の変動を前記電子制御スロツトルアク
チユエータにより補正し、一定なしかも安定した
アイドル回転数が得られるように制御することを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスロツト
ル制御装置。６一方の制御機構が故障した場合、他方の制御
機構により走行可能なごとくスロツトル制御が行
なわれることを特徴とする特許請求の範囲第１項
記載のスロツトル制御装置。７前記電子制御スロツトルアクチユエータの制
御を、CPU及びその周辺素子から構成される制
御回路によつて行なうことを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載のスロツトル制御装置。