JPH0768924B2

JPH0768924B2 - スロツトル弁制御装置

Info

Publication number: JPH0768924B2
Application number: JP28244086A
Authority: JP
Inventors: 知明安部; 正資清野; 光則高尾
Original assignee: 日本電装株式会社
Priority date: 1986-11-26
Filing date: 1986-11-26
Publication date: 1995-07-26
Anticipated expiration: 2010-07-26
Also published as: JPS63134829A

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の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リンク機
構を介して機械的に駆動されていた。

また最近においては、アクセルの操作量をポテンショメ
ータや光学式エンコーダ等を用いて電気的に検出し、こ
の検出された操作量に応じてスロットル弁の開度をモー
タ等の電気アクチュエータにより制御する装置が数多く
提案されている。

ところで、上記アクセル操作量は巨視的に見れば運転者
の意志の表れであるが、微視的にはそうでない。例えば
運転者がアクセルを踏み込む力は一定ではなく、また、
車両の振動などの影響もあって、操作量は幅は小さいも
ののばらついた値として検出され、制御ユニットに入力
される。そしてこのばらつきは制御上は精度を悪化させ
る雑音となるため、取り除く必要がある。

ここで、特開昭59−122743号公報や、特開昭60−164629
号公報においては、アクセル操作量を示す検出信号をフ
ィルタにかけてから制御ユニットにて処理するようにし
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記公報に示されるようにアクセル操作
量を示す検出信号にフィルタをかけたのでは、応答性が
悪化するという問題がある。そこでフィルタを行なうの
を所定のタイミングだけにしたり、フィルタを行なう周
波数領域を制限したりすることで応答性を改善するよう
にしているが、このような制限を加えた場合は、一部の
時間、周波数領域のみしか検出信号に含まれる雑音成分
は除去されず、根本的な解決がなされているとは言えな
かった。

例えば、車両が走行中路面の凹凸を拾った場合、運転者
のつま先に振動が伝わって、そのままペダルの動きとし
て凹凸を検出してしまうため、いくらアクセル操作量を
なましたとしても実際にスロットル弁が路面の凹凸に反
応して動いてしまい、特に渋滞低速走行中のなどのよう
にアクセル操作量を殆どゼロ付近で繊細にエンジン出力
を微調整するべき場合など、エンジン出力がうまくコン
トロールできずにハンチングして乗り心地が悪いという
問題があった。

実際問題として、特にアクセル操作量がゼロ付近の低開
度の状態では車両が路面の継ぎ目の凹凸の跳ね返りを受
けて、運転者がアクセルペダルをいくら一定開度に制御
しようとしても現実的にペダルの位置が路面からの反動
で動かされてしまっているという問題があるため、どう
しても実際のアクセルペダルの動きに対していわゆる
「遊び」の部分、つまり実際のアクセルペダルの動きに
対するスロットル弁の作動に不感帯を設けることが最も
好都合であるといえる。

従来、アクセルペダルにスロットル弁が機械的に結合さ
れていれば、積極的に設けられものでなくても遊びは存
在する。しかし、機械的な遊びの大きさは、基本的には
全てのアクセル操作量に対し、一定としかならないの
で、例えば上述した渋滞走行中の様な極めて小さいアク
セル操作量領域では、絶対に必要なものであるのに対
し、通常走行中のようなアクセル高開度領域では加速応
答性を考慮すればさほど大きなものは必要ないにもかか
わらず、当然のことながらアクセル操作量の大小を考慮
して適宜定められたものではなかった。また仮に、遊び
を積極的に設けたとしてもアクセル操作量に応じて変更
することまでは考えられていなかった。

従って本発明の目的は、運転者の意志とは無関係なアク
セル操作量の変動分を全アクセル操作領域に対して除去
しすることにあり、つまり、少なくとも加速方向にアク
セルペダルが操作されている、つまりエンジン出力が出
ている状態でアクセル操作量が零のときは、アクセル操
作量に遊びを設け、この遊びを、路面の凹凸を受けても
スロットルが動かぬようアクセル操作量が小さいときは
大きく設定し、アクセル操作量に対して比較的敏感にス
ロットル弁を追従させるようアクセル操作量が大きいと
きは小さく設定するというものである。

なお、本発明では、この「遊び」を「ヒステリシス」と
いう語で、以下定義する。本発明でいうヒステリシス幅
とは、例えば特開昭58−214630号のような、アクセル操
作量がある特定の一つの境界値を横切るときに、その増
加方向と減少方向とで境界値を異ならせたときの境界値
の差という一般的なものとは性質が異なり、上述したよ
うな各操作量に設定されるいわゆる「遊びの大きさ」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９
図に示すごとく、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、アクセルの操作量を検出する検出手段と、前記検出手段にて検出されたアクセル操作量に基づいて
前記スロットル弁の開度が所定開度となるように前記ア
クチュエータを制御する制御手段と、前記検出手段にて検出される前記アクセル操作量に、こ
のアクセル操作量が零の状態を含めて加速側に操作され
る時にヒステリシス特性を持たせて前記制御手段に伝達
させるヒシテリシス手段とを備え、前記ヒステリシス手段は、前記アクセル操作量が大の時
には少の時よりヒステリシス幅が小さくなるようにヒス
テリシス特性が設定されている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、アクセル操作量が零の状態を含めて
加速側に操作される時にヒステリシス手段によりヒステ
リシス特性を持たせて制御手段に伝達され、ここで、ア
クセル操作量が大の時には少の時よりヒステリシス幅が
小さくなるようにヒステリシス特性が設定されているた
め、特にアクセルが操作されていないときに発生し易
い、運転者の意志とは無関係なアクセル操作量の変動分
が効果的に除去されてから、制御手段に伝達され、しか
も、アクセル操作量が大の時にはアクセル操作量に対し
てスロットル弁が比較的敏感に追従する。

〔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１は火花点火式の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には上流にエアクリーナ４が設けられてお
り、その下流側にはエンジン１に吸入される空気量を調
節するスロットル弁５が設けられている。また、吸気管
２の各分岐部（４ケ所）にはエンジン１の吸気ポート
（図示せず）に燃料を噴射する電磁式の燃料噴射弁６が
設けられている。

また吸気管２には吸気温を検出するための吸気温センサ
10、スロットル弁５の開度を検出するための開度センサ
11、吸気圧を検出するための吸気圧センサ12が設けられ
ている。

また、エンジン１にはエンジン１の冷却水の水温を検出
するための水温センサ13とエンジン回転数を検出するた
めの回転センサ14とが設けられている。

さらに排気管３には排気ガス中の残留酸素濃度に基づい
て空燃比を検出するための空燃比センサ15が設けられて
いる。

また20は運転者によって操作されるアクセルペダルであ
って、21は復帰スプリングである。そして、このアクセ
ルペダル20の操作量はアクセルペダル20の回転軸に設け
られたアクセルセンサ16により検出される。

25はスロットル弁５の軸に連結された回転子（図示せ
ず）を備えたスロットル弁駆動用アクチュエータをなす
モータであり、スロットル弁５を回転駆動する。なお、
モータ25は例えばステップモータや直流モータ等で構成
される。

上述の各センサの検出信号は電子制御ユニット（ECU）3
0に入力される。このECU30は主にマイクロコンピュータ
により構成されるものであって、上述の各センサからの
検出信号に応じて各種の演算を実行し、上記噴射弁６や
モータ25に対して駆動信号を出力する。

上記ECU30の主要構成を第２図に示す。31は上記各セン
サからの検出信号に基づいて噴射弁６の開弁時間や、モ
ータの駆動量等の演算を実行する演算部である。32は記
憶部であって、演算部31での演算にて用いられるマップ
データや係数を常時記憶していると共に、演算部31で算
出された演算結果や各センサからの検出信号等を一時的
に記憶している。33は入力部であって、各センサからの
検出信号を受信すると共に、検出信号に対してA/D変換
や、波形成形などの処理を実行する。34は出力部であっ
て演算部31で求められた演算結果に応じた駆動信号を噴
射弁６やモータ25に対して出力する。35はコモンバスで
あって、演算部31、記憶部32、入力部33、出力部34間を
結び、データの相互伝達に用いられる。

第３図には演算部31にてメインルーチンとして実行され
るプログラムのフローチャートが示されており、特にス
ロットル弁５に対する制御プログラム部分の一例のみを
ぬき出して示している。

第３図において、図示しない電源からの電圧がECU30に
加えられることで、このメインルーチンの処理が開始さ
れ、まずステップ301において、記憶部32内に記憶され
ているデータや、入力部33、出力部34の初期化を行う。
次にステップ302では入力部33を介して吸気温信号T_A、
スロットル開度信号θ_ｓ、吸気圧信号P_m、水温信号T_w、
回転数信号N_e、空燃比信号Ｓ_A/F、アクセルセンサ16の
信号を取り込む。ステップ303ではアクセルセンサ16の
信号に基づいてスロットル弁５の基本目標開度θ_SOを記
憶部32に記憶されている基本目標開度マップより読み出
すと共に、他の各信号に基づいて補正値を求め、この補
正値により基本目標開度θ_SOを補正して今回の目標開度
θ_SSを算出する。ステップ304では、上記の目標開度θ
_SSに基づいて今回の制御量D_Sを記憶部33に記憶されてい
る制御量マップより読み出し、ステップ305にて求まっ
た制御量D_Sを出力部34に出力する。そして以降はその他
の制御プログラムを処理した後、再びステップ302に戻
る。

上記の処理により出力部34は制御量D_Sに応じた駆動信号
を形成した後、モータ25に対してこの駆動信号を出力す
る。するとモータ25は駆動信号に基づいてスロットル弁
５を回転駆動するために、スロットル弁５、アクセル操
作量信号θ_Ａ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６に対する噴射時
間が演算部31にて求められ、噴射弁６は出力部34からの
噴射時間に応じたパルス状の駆動信号に応じて駆動し、
吸気管２内へと所定量の燃料を噴射する。

ところで、本実施例において用いられるアクセルセンサ
16は、アクセルペダル20の操作量に比例した検出信号を
発生し、基本的には第６図に示すような、アクセル操作
量が零の状態を含めて加速側に操作される時にヒステリ
シス特性を持たせる処理をECU30内にて行うようにして
いる。また、第６図において、アクセルセンサ16からの
検出信号を入力データｘ、処理後の信号を出力データｙ
として示している。従って、アクセル操作量（アクセル
センサ16の出力信号）θAOとアクセル操作量信号θＡと
の関係は第４図に示すごとくヒステリシスをもったもの
となる。

すなわち、運転者がアクセルペダル20を操作していない
状態から所定量操作してからアクセル操作量信号θ_Ａが
上昇し始めて（第４図の点Ａ）、またアクセルペダル20
の最大操作量状態（点Ｂ）から所定量戻してからアクセ
ル操作量信号θ_Ａは下降し始める（点Ｃ）。

ところで、運転者がアクセル操作量θ_AOを一定にしてい
るつもりであっても、路面からの振動等による影響で第
５図（ａ）の０〜T₁に示すように操作量θ_AOは微妙に変
動する。そのため、このアクセル操作量θ_AOを、上述の
ような構成にせずに、そのままECU30に伝えた場合は、E
CU30内の記憶部32で設定されているアクセル操作量とス
ロットル弁５の基本目標開度θ_SOとの関係によっては動
的成分のみ増幅されて、スロットル弁５の開度が第５図
（ｂ）の０〜T₁に示すように変動し、空気流量に不要な
変動を与えて運動フィーリングを悪化させる恐れがあ
る。

しかしながら上記構成によれば、第５図（ａ）の０〜T₁
に示されるアクセル操作量θ_AOの微妙な変動はECU30内
に設けられた第４図の点Ｄ〜点Ｅの幅をもったヒステリ
シス特性によって、第５図（ｃ）に示すように運転者の
意志に沿ってスロットル弁５の開度はほぼ一定の開度に
制御される。すなわちスロットル弁５の開度制御上の精
度を高めることが可能となる。

ところで上記公報に示すようなフィルタによる信号処理
を行うものでは、アクセル操作量が一定となるように運
転者が操作しているような状態では上記実施例によるも
のと同様の効果が得られるようになるものであるが、運
転者がアクセルペダル20を急激に踏み込んだ場合等の過
渡時においては、フィルタによりアクセルセンサ16から
の検出信号が大きく平滑化されるために、第５図（ｃ）
のT₁以降の破線で示すごとくスロットル弁５の開度変化
に時間的な遅れが生じ、加速フィーリング等の過渡時の
応答性が大きく悪化するようになる。

しかしながら、上記構成によればヒステリシス特性の幅
分だけ若干遅れを生じるものの、その後は直接にアクセ
ル操作量θ_AOをアクセル操作量信号θ_ＡとしてECU30に
伝えられるので、第５図（ｃ）のT₁以降の実線に示すよ
うにフィルタを使って信号処理したものに比較して充分
過渡時の応答性を高い状態に保持できる。

すなわち本発明ではアクセル操作量の変化が運転者の意
志によるものか否かの判別を周波数成分によってではな
く、変動幅によって行っており、このようにすること
で、応答性をほとんど劣化させることなく、いかなる運
転条件下においても運転者の意志とは無関係なアクセル
操作量の変動分を除去でき、充分に精度の高いスロット
ル弁の開度制御が実現できるようになる。

第６図の本実施例におけるECU30内の演算部31にて実行
されるアクセルセンサ16からの信号にヒステリシス特性
を持たせるための処理プログラムは例えば第７図のフロ
ーチャートで示されるようなものであって、このプログ
ラムは第３図のフローチャートのステップ302と303の間
に挿入されてメインルーチン中にて実行される。

まずステップ801では、第３図のステップ302にて取り込
まれた今回のアクセル操作量、つまり入力データx_nと記
憶部32に記憶保持されていた今回の入力データx_n-1との
差を求め、Ｘとする。つまりＸはアクセルペダル20の変
動幅に相当する。なお、x_n-1の初期値は０である。次に
ステップ802ではヒステリシス幅Δx_maxと前回本ルーチ
ンにて求められ記憶部32に記憶保持されていたΔx_n-1と
の差（Δx_max−x_n-1）とステップ701で求められた変動
幅Ｘとを比較する。なお、Δx_n-1とは前回の入力データ
x_n-1と前回の出力データy_n-1との入出力差（X_n-1−
y_n-1）に相当する。

そしてステップ802にてＸ≧Δx_max−Δx_n-1 であると判断された場合は、ステップ803に進み、Ｘ＜Δx_max−Δx_n-1 であると判断された場合はステップ804に進む。

つまりステップ802では前回の入力データx_n-1から今回
の入力データx_nまでの変化がヒステリシス幅Δx_maxの範
囲を越えてさらに増加方向に変化したものかが判断さ
れ、「YES」であればステップ803に進み、「NO」であれ
ばステップ804に進む。

ステップ803では今回の入出力差Δx_nを最大値にする、
つまり今回の入出力差Δx_nにヒステリシス幅Δx_maxを与
えて、ステップ809に進む。ステップ809では入力データ
x_nから今回の入出力差Δx_nを引いて、今回のデータy_nを
算出する。そしてステップ810では今回の本ルーチン処
理のために今回の入力データx_nをx_n-1、今回の入出力差
Δx_nをΔx_n-1として記憶部32に記憶させてから、第３図
のステップ303へと進む。

またステップ804に進んだ場合は、ステップ804にて変動
幅ＸがＸ≧０であるかが判断され、Ｘ≧０であれば前回
の入力データx_n-1から今回の入力データx_nまでの変化は
増加方向のものであるものの、ヒステリシス幅Δx_maxの
範囲内での変化と判断されて、ステップ805に進む。ス
テップ805では前回の入出力差Δx_n-1に変動幅Ｘを加え
たものを今回の入出力差Δx_nとしてから、ステップ809
に進み、上述と同様に処理して今回の出力データy_nを算
出する。この場合、今回の出力データy_nは前回の出力デ
ータy_n-1と同じである。そしてステップ810を経て、第
３図のステップ303へと進む。

またステップ804でＸ＜０、つまり入力データｘの変化
が減少方向であると判断されると、ステップ806に進
む。ステップ806では、変動幅Ｘの減少方向への大き
さ、つまり−Ｘが前回の入出力差Δx_n-1より大きいまた
は等しいかが判断される。すなわち入力データｘの変化
が減少方向にヒステリシス幅Δx_maxの範囲を越えるよう
な変化であるかが判断され、「YES」であればステップ8
07に、「NO」であればステップ808に進む。ステップ807
では今回の入出力差Δx_nを０として、ステップ809に進
み、以下は上述と同様に処理して今回の出力データy_nを
算出した後、ステップ810を経て、第３図のステップ303
へと進む。

またステップ808に進んだ場合は、入力データｘの減少
方向への変化がヒステリシス幅Δx_maxの範囲内での変化
と判断されて、ステップ805と同様、前回の入出力差Δx
_n-1に変動幅Ｘを加えたものを今回の入出力差Δx_nとし
てから、ステップ809に進む。ステップ809以降は上述と
同様であって、今回の出力データy_nを求め、ステップ81
0を経て第３図のステップ303に進む。なおこの場合もス
テップ805へと進んだ時と同じく、今回の出力データy_n
は前回の出力データy_n-1と同じである。

従って上述の第７図フローチャートの処理によれば、入
力データｘの変化、つまりアクセル操作量の変化がヒス
テリシス幅Δx_maxの範囲を越えない間は出力データｙ、
つまり第３図のステップ303で使用されるアクセル操作
量信号θ_Ａは変化せず、従って、前述の実施例と同様、
運転者の意志とは無関係な微妙な変動は除去される。ま
た入力データｘの変化がヒステリシス幅Δx_maxの範囲を
越えた場合はヒステリシス幅Δx_maxの範囲を越える分に
よる若干の遅れはあるものの、出力データｙは入力デー
タｘと同じ変化特性つまり第８図においてｘとｙとの関
係が傾き１の関係であることから、応答性の面に関して
も前述の実施例と同様であって、過渡時の応答性も充分
に確保し得るようになり、第５図（ａ）のアクセル操作
量の動きに対し、第５図（ｃ）の実線で示すようにスロ
ットル弁５の開度を制御し得るようにする。

なお、第４図、第６図においては、説明を簡単にするた
めにヒステリシス幅Δx_maxは一定値としているが、本発
明ではｘ（x_n）、つまりアクセル操作量の関数として第
８図に示すように操作量少の状態では大きく、操作量大
の状態では小さくなるように設定して、記憶部32内にマ
ップとして記憶しておき、第７図に示す処理実行時に読
み出して用いるようにしてある。このようにすれば、空
気量がアクセル操作により敏感に変化するためギクシャ
クした運転につながり易い操作量少の状態での安定性が
保証される。また、操作量大の状態、つまり運転者がエ
ンジンに大きな出力を要求した状態では、ヒステリシス
幅Δx_maxを小さくされることにより応答性重視の特性が
確保される。なおこの操作量大の状態は加速等の過渡的
に生じるものがほとんであるので、安定性は比較的軽視
してもかまわない状態であると想定されて、従って第８
図のように設定しても何ら運転フィーリングを悪化させ
ることはない。

また、上記実施例ではモータ25の回転をスロットル弁５
の軸に伝達してスロットル弁５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25をECU30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５にこのロッドと当
接するレバー部分を設けて、ロッドの動きによりスロッ
トル弁５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、アクセル操作量が零の状態を含めて加速側に操作される
時にヒステリシス手段によりヒステリシス特性を持たせ
て制御手段に伝達され、ここで、アクセル操作量が大の
時には少の時よりヒステリシス幅が小さくなるようにヒ
ステリシス特性が設定されているため、特にアクセルが
操作されていないときに発生し易い、運転者の意志とは
無関係なアクセル操作量の変動分が効果的に除去されて
から、制御手段に伝達され、しかも、アクセル操作量が
大の時にはアクセル操作量に対してスロットル弁が比較
的敏感に追従するから、好適に運転者の意志とは無関係
なアクセル操作量の変動分のみをいかなる運転条件下で
も除去した状態で制御手段に伝達でき、しかも、ヒステ
リシス幅の範囲を越えるような運転者の意志によるアク
セル操作量はほとんど劣化させることなく制御手段に伝
えられるので、応答性をほとんど損なうことなく、充分
に精度の高いスロットル弁の開度制御が実現できるとい
う優れた効果を有する。

【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図は第
２図の演算部にて実行されるメイルーチンのフローチャ
ート、第４図はアクセル操作量とアクセル操作量信号と
の関係を示す特性図、第５図はアクセル操作量の変化に
対するスロットル弁開度の変化を示すタイムチャート、
第６図、第７図及び第８図は本発明の他の実施例の説明
に供する特性図、フローチャート及びマップ、第９図は
本発明の概略構成を示すブロック図である。１……エンジン,2……吸気管、５……スロットル弁,16
……アクセルセンサ,25……モータ,30……ECU,31……演
算部,32……記憶部,33……入力部,34……出力部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭59−54848（ＪＰ，Ａ) 特開昭60−164629（ＪＰ，Ａ) 実開昭59−105041（ＪＰ，Ｕ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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、アクセルの操作量を検出する検出手段と、前記検出手段にて検出されたアクセル操作量に基づいて
前記スロットル弁の開度が所定開度となるように前記ア
クチュエータを制御する制御手段と、前記検出手段にて検出される前記アクセル操作量に、こ
のアクセル操作量が零の状態を含めて加速側に操作され
る時にヒステリシス特性を持たせて前記制御手段に伝達
させるヒステリシス手段とを備え、前記ヒステリシス手段は、前記アクセル操作量が大の時
には少の時よりヒステリシス幅が小さくなるようにヒス
テリシス特性が設定されていることを特徴とするスロッ
トル弁制御装置。