JPH0833111B2 - エンジンのスロットルバルブ制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、エンジンのスロットルバルブ制御装置に
関する。

（従来の技術） 従来のスロットルバルブ制御装置（特開昭62-168943
号公報参照）では、アクセルペダルの踏み込み量（アク
セルペダル開度とも称する）に対するスロットルバルブ
開度の変化量が変わらず、アクセルペダルの踏み始めは
そのストロークに対するスロットルバルブ開度の変化量
が大きいため、アクセルペダルの踏み始めに低回転域で
のエンジン発生トルク（エンジントルク）の立ち上がり
が急激となって、加速時に車両に与える前後振動が大き
くもなる。

そこで、アクセルペダルとスロットルバルブを回動す
る２つの機構の間に、アクセルペダル開度に対するスロ
ットルバルブ開度の変化量を変える機構を設けた装置を
提案した。

これを第９図で説明すると、軸２により揺動自在に支
持されるアクセルペダル１は、一方の先端に運転者の踏
力を受けるペダル部３を有し、他方の先端にアクセルワ
イヤ４の基端が連結される。

アクセルワイヤ４の末端は第一ドラム５の外周端にニ
コストップ６を介して連結される。第一ドラム５は軸７
により回転自在に支持され、アクセルペダル１が踏み込
まれるのに伴ってアクセルワイヤ４を介して一定の比率
（Ｒ₃/R₂）で回動する。

一方、スロットルバルブ８の弁軸９には第二ドラム10
が連結され、この第二ドラム10の外周端にニコストップ
11を介してスロットルワイヤ12の末端が連結され、スロ
ットルワイヤ12の基端が引っ張られるのに伴ってスロッ
トルバルブ８が開弁し、吸気管13を通ってエンジンに吸
入される空気量を増加させる。

スロットルワイヤ12の基端にはニコストップ15が連結
され、このニコストップ15は第一ドラム５に形成された
ガイド溝16にスライド可能に挿通される。このガイド溝
16は第一ドラム５の径方向に沿って形成され、ニコスト
ップ15がガイド溝16内でスライドすることにより、ニコ
ストップ15の回転半径Ｒ₄が変化する。

スロットルワイヤ12の途中にはワイヤガイド25を設け
るとともに、ガイド溝16を、スロットルバルブ８が図示
した全閉状態にある場合にガイド25を中心とする円弧状
に湾曲して形成し、ニコスドップ15がガイド溝16でスラ
イドしてもスロットルワイヤ12が引っ張られてスロット
ルバルブが開かないようにする。

第一ドラム５に対するスロットルワイヤ12の取付け位
置を回転径方向に変位させる手段として、ニコストップ
15に往復ロッド17が連結され、この往復ロッド17をリタ
ーンスプリング20に抗してリンク18を介して往復駆動す
るモータ19が設けられる。モータ19は第一ドラム５に固
定的に取付けられる。

モータ19はコントロールユニット21から送られる制御
信号により駆動され、コントロールユニット21はエンジ
ンの回転数信号，水温信号等を入力して、エンジンの運
転状態に応じて制御信号を演算する。

第10図はコントロールユニット21のROMに設定される
Ｒ₄/R₃（Ｒ₃はニコストップ６の回転半径）とエンジン
回転数の関係を表す制御マップであり、エンジン回転数
が上昇するのに伴ってＲ₄/R₃が１に接近するように、ニ
コストップ15を径方向外側に変位させるようになってい
る。

いま、アクセルペダル１のペダル部３がストロークＳ
で踏み込まれた場合、ペダル部３の回転半径をＲ₁、ア
クセルワイヤ４が連結されたアクセルペダル先端部の回
転半径をＲ₂、または第二ドラム10において弁軸９に対
するニコストップ11の回転半径をｒとすると、スロット
ルバルブ８の開度θｔは、 θｔ＝（1/r）（Ｒ₄/R₃）（Ｒ₂/R₁）Ｓ として表される。

したがって、コントロールユニット21がモータ19等を
介してニコストップ15を変位させて、エンジン回転数の
上昇に伴いＲ₄/R₃を大きくすると、第11図に示すよう
に、アクセルペダル１の踏み込み量（ストローク）Ｓに
対してスロットルバルブ開度θｔは小さくなり、アクセ
ルペダル１のフルストロークＳ₁に対してスロットルバ
ルブ８の最大開度はＲ₄/R₃＝１の場合にはθ₂、Ｒ₄/R₃
＝0.3の場合にθ₁と半減する。ただし、スロットルバル
ブ開度が半分でも、ブースト圧は零まで上がるので、エ
ンジン出力が著しく低下することはない。

このように、アクセルペダル１の踏み始めの低回転域
ではそのストロークに対するスロットルバルブ開度の変
化量が小さくなると、エンジンの吸入空気量が急激に増
大するのが抑制されるので、低回転域においてエンジン
トルクの立ち上がりが滑らかになり、加速時に車両に与
える前後振動が抑制される。

（発明が解決しようとする課題） このような装置では、アクセルペダル開度とエンジン
回転数に応じて決まるスロットルバルブ開度特性が、設
定時などに誤って設定されあるいは経時変化によりずれ
てくると定速走行しずらい場合が生ずる。

これは、エンジン回転数に対するエンジントルク特性
が、第12図に示すように正の傾きを有することになる
と、回転抵抗曲線との交点が存在しないことがあり、こ
のときにはアクセルペダル開度を一定に保っていても、
エンジン回転が勝手に上昇したり下降したりするからで
ある。たとえば、同一のアクセルペダル開度時にエンジ
ン回転がわずか上昇した場合を考えていると、正のエン
ジントルク特性によれば、エンジン回転の上昇に応じて
エンジントルクも増すので、このトルク増大を受けてエ
ンジン回転がさらに上昇することになるのである。

この発明はこうした従来の課題に着目してなされたも
ので、エンジン回転数に対する同一アクセルペダル開度
時の発生トルクの特性が負の傾きを持つように目標スロ
ットルバルブ開度を定め、この目標スロットルバルブ開
度となるようにスロットルバルブを制御するようにした
装置を提供することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この発明では、第１図に示すように、エンジン回転数
を検出するセンサ31と、アクセルペダル開度を検出する
センサ32と、この２つのセンサ31,32からの検出値に基
づき、エンジン回転数に対する同一アクセルペダル開度
時のエンジン発生トルクの特性が負の傾きを持つように
目標スロットルバルブ開度を設定する手段33と、実際の
スロットルバルブ開度を検出するセンサ34と、このセン
サ検出値に基づき、実際のスロットルバルブ開度が前記
目標スロットルバルブ開度と一致するように制御信号を
出力する手段35と、この制御信号を受けて前記スロット
ルバルブを駆動する装置36とを設けた。

（作用） この発明によれば、スロットルバルブの設定の如何に
拘わらず、エンジン回転数に対するエンジントルク特性
がそれほど急激でない負の傾きを全域にわたって持つ。
ここに、エンジン回転数は、そのときのアクセルペダル
開度に対するエンジントルク曲線と、正の回転抵抗曲線
との交点で定まる回転数に負帰還され、アクセルペダル
開度を変えない限り一定回転に落ち着くので、定速走行
が安定して行われる。

（実施例） 第２図はこの発明を燃料噴射方式のエンジンに適用し
たシステム図を表している。吸気通路52に介装されるス
ロットルバルブ53は、第９図に示した装置にて駆動され
るものである。つまり、コントロールユニット21からの
制御信号により、低回転域ではニコストップ15が図中下
方へと変位され、これにてアクセルペダル開度に対する
スロットルバルブ開度の変化量が小さくなる。

54はアクセルペダル開度センサで、アクセルペダルの
踏み込み量に応じた出力をする。55はその内部にクラン
ク角センサ56の内蔵されるディストリビュータで、クラ
ンク角センサ56ではクランク角の単位角度ごとの信号と
基準位置ごとの信号を出力する。単位角度ごとの信号か
らはこれをコントロールユニット70でカウントすること
によりエンジン回転数が求められる。

57はスロットルバルブ開度センサで、スロットルバル
ブ53の実際の開度に応じた出力をする。

70はこれらセンサ54,56,57からの信号が入力されるコ
ントロールユニットで、センサ54,56にて検出されたア
クセルペダル開度とエンジン回転数に応じて、スロット
ルバルブ駆動装置66を介しスロットルバルブ開度を制御
する（後述する）。

なお、コントロールユニット70には、他のセンサ（エ
アフローメータ58,水温センサ59,ノックセンサ60,酸素
濃度センサ61,車速センサ62,バッテリ63,キースイッチ6
4）からの信号も入力されており、コントロールユニッ
ト70では、これらの信号に基づいて各種のエンジン制御
（燃料噴射制御や点火時期制御）を行うことはいうまで
もない。

第３図はコントロールユニット70をマイクロコンピュ
ータで構成した場合のブロック構成図で、入出力インタ
ーフェース（I/O）71,CPU72,ROM73,RAM74,イグニッショ
ンキーをオフしても記憶情報を保持できるRAM（BURAM）
75および各種信号のうちアナログ信号をデジタル信号に
変換するA/Dコンバータ（ADC）76からなり、第１図の手
段33,35の機能を備える。ここでは、２つのコントロー
ルユニット21,70を別々のマイクロコンピュータで構成
してあるが、１つのマイクロコンピュータで構成するこ
ともできる。

さて、定速走行を安定させるためには、第５図に示す
ように、エンジン回転数に対する同一アクセルペダル開
度時のエンジントルク特性が、それほど急激でない負の
傾きを持つことが望ましい。

負の傾きとするのは、正の傾きを有する回転抵抗曲線
と必ず交わることになるからである。たとえば、アクセ
ルペダル開度を一定に保っている状態において、仮にエ
ンジン回転数が少しだけ増大した場合を考えると、負の
傾きを有するトルク特性であれば、回転数の増大に対し
てエンジントルクは減るほうに向かう。この結果、エン
ジン回転数は低下してくる。この逆に、エンジン回転数
が少し減少すると、これに対応してエンジントルクが増
加するので、エンジン回転が上昇する。このことは、そ
のときのアクセルペダル開度を維持するかぎり、そのア
クセルペダル開度で定まる負のエンジントルク曲線と正
の回転抵抗曲線との交点に対するエンジン回転数に、そ
のときのエンジン回転数が安定するのである。

ただし、第８図に示した従来例においても、エンジン
トルク特性が負の傾きを持つことに変わりはない。しか
しながら、従来例ではアクセルペダル開度に対するスロ
ットルバルブ開度の変化量を変えることができないの
で、低回転域で負の傾きが急激すぎ、この回転域でのエ
ンジントルクの制御自体が難しい。つまり、定速走行が
容易に行え、かつエンジントルク制御も容易であるため
には、急激過ぎない程度の負の傾きを全域にわたって有
することが必要なのである。ここに、第９図で示した装
置を用いて初めて、第５図に示すようにエンジントルク
を緩やかな負の特性とすることが可能となるのであり、
第12図と第８図のちょうど中間の特性を自在に得ること
ができるのである。

ただ、スロットルバルブ53の設定にずれがあると、容
易に第12図に示す特性になり得る。これを避けるために
は、第５図の特性を満足するスロットルバルブ開度を予
め定めておき、これを目標値（目標スロットルバルブ開
度）として、実際のスロットルバルブ開度を監視するこ
とである。

ここで、スロットルバルブ開度，エンジン回転数及び
エンジン発生トルクの間には、第６図に示すように、ス
ロットルバルブ開度とエンジン回転数との比が増大する
と、発生トルクが増大する関係があるので、これを利用
して、第５図を書き直すと、第７図に示す特性が得られ
る。これより、第７図で定まるスロットルバルブ開度を
目標値として、実際のスロットルバルブ開度を制御すれ
ば、良いことになる。

第４図はマイクロコンピュータのCPU72で実行される
プログラムで、Ｐ₁,P₂ではアクセルペダル開度センサ54
とクランク角センサ56からの検出値を読み込み、Ｐ₃で
これら検出値に応じて目標スロットルバルブ開度を設定
する。目標スロットルバルブ開度の内容は第７図で示し
た通りであり、たとえばアクセルペダル開度とエンジン
回転数をパラメータとして第７図に示す内容をテーブル
にしてROM73に記憶させておき、テーブルルックアップ
により読み出させる。

Ｐ₄ではスロットルバルブ開度センサ57にて検出され
た実際のスロットルバルブ開度を読み込み、Ｐ₅で実際
のスロットルバルブ開度が目標スロットルバルブと一致
するように制御信号をスロットルバルブ駆動装置66に出
力する。駆動装置66ではこの制御信号に応じた分だけス
ロットルバルブ53を開閉する。ここに、実際のスロット
ルバルブを検出し、目標スロットルバルブに一致させる
制御は、フィードバック制御である。

この実施例による作用を述べれば、スロットルバルブ
53の設定の如何に拘わらず、第５図に示す特性（エンジ
ン回転数に対するエンジントルク特性がそれほど急激で
ない負の傾きを全域にわたって持つ特性）が得られるこ
とである。ここに、エンジン回転数は、そのときのアク
セルペダル開度に対するエンジントルク曲線と、回転抵
抗曲線との交点で定まる回転数に負帰還され、アクセル
ペダル開度を変えない限り一定回転に落ち着くので、定
速走行を容易に行うことができる。

（発明の効果） この発明は、エンジン回転数に対する同一アクセルペ
ダル開度時のエンジントルク特性が負の傾きを持つよう
に目標スロットルバルブ開度を定め、この目標スロット
ルバルブ開度となるようにスロットルバルブを制御する
ようにしたので、スロットルバルブの設定の如何に拘わ
らず、定速走行が容易に行なわれる。

【図面の簡単な説明】 第１図はこの発明のクレーム対応図、第２図はこの発明
の一実施例の制御系のシステム図、第３図は第２図のコ
ントロールユニット70のブロック図、第４図はこの実施
例の演算内容を説明するための流れ図、第５図はこの実
施例のエンジン回転数に対するエンジントルク特性の線
図、第６図はスロットルバルブ開度，エンジン回転数及
びエンジントルクの関係を示す線図、第７図は前記実施
例の目標スロットルバルブ開度の特性線図、第８図と第
12図は従来例のエンジントルクの特性線図である。 第９図は先願のスロットルバルブ制御装置の構成図、第
10図は先願のエンジン回転数に対するＲ₄/R₃の特性線
図、第11図は先願のアクセルペダルストロークに対する
スロットルバルブ開度の特性線図である。 １……アクセルペダル、４……アクセルワイヤ、５……
第一ドラム、８……スロットルバルブ、10……第二ドラ
ム、12……スロットルワイヤ、15……ニコストップ、16
……ガイド溝、17……往復ロッド、18……リンク、19…
…モータ、21……コントロールユニット、31……エンジ
ン回転数センサ、32……アクセルペダル開度センサ、33
……目標スロットルバルブ開度設定手段、34……スロッ
トルバルブ開度センサ、35……フィードバック制御手
段、36……スロットルバルブ駆動装置、53……スロット
ルバルブ、54……アクセルペダル開度センサ、56……ク
ランク角センサ、57……スロットルバルブ開度センサ、
66……スロットルバルブ駆動装置、70……コントロール
ユニット。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】エンジン回転数を検出するセンサと、アク
   セルペダル開度を検出するセンサと、この２つのセンサ
   からの検出値に基づき、エンジン回転数に対する同一ア
   クセルペダル開度時のエンジン発生トルクの特性が負の
   傾きを持つように目標スロットルバルブ開度を設定する
   手段と、実際のスロットルバルブ開度を検出するセンサ
   と、このセンサ検出値に基づき、実際のスロットルバル
   ブ開度が前記目標スロットルバルブ開度と一致するよう
   に制御信号を出力する手段と、この制御信号を受けて前
   記スロットルバルブを駆動する装置とを設けたことを特
   徴とするエンジンのスロットルバルブ制御装置。