JPS6112098B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、エンジンへ供給する混合気量を制御
するスロツトル弁を電気的な信号によつて制御す
るようにしたスロツトル弁制御装置に関するもの
である。 従来、自動車用に供される火花点火式エンジン
においては、車室内の運転席右側前方床部に戻り
ばねを備えるアクセルペダルを設け、車室の隔壁
部に支点を有するリンクあるいはワイヤーの一端
にアクセルペダルが摺動手段もしくは機械的結合
手段によつて連結されており、アクセルペダルを
踏むことによりリンクあるいはワイヤーの他の一
端に連結されたところのスロツトル弁の開度を大
きくするように作動させる構成となつており、こ
のスロツトル弁によりエンジンの作動室内に吸入
される混合気量を調整してエンジンの出力を制御
している。 ところが、上記構成の出力制御装置ではスロツ
トル弁に人為的な外力が加わらない場合に、エン
ジンが最小の出力になるよう戻りばねの反力によ
つてスロツトル弁を閉じるが、経年変化によるば
ね反力の低下やリンク各部のガタ及び摩擦増加に
よりスロツトル弁の閉じ不良が起る。スロツトル
弁の閉じ不良が起るとアイドル不調、燃費の増
大、デイーゼリングが発生する等の不具合が生ず
る。さらに自動車において自動車速保持や自動始
動暖機運転や無人運転等に対応する為には別の作
動装置を追加しなければならない。 また、アクセルペダルとスロツトル弁の両方に
ポテンシヨメータを配置し、かつスロツトル弁に
電動モータを連結してアクセルペダルの操作量と
スロツトル弁の開度とが一致するように電動モー
タを閉ループ制御する装置が提案されているが、
この装置ではスロツトル弁の開度をポテンシヨメ
ータによつて検出しなければならず、装置が複雑
で高価なものになるという問題がある。 本発明は、上記の点に鑑みなされたもので、ス
ロツトル弁の閉じ不良を防止でき、かつスロツト
ル弁の開度を検出するポテンシヨメータの不要な
開ループ制御を行い得るスロツトル弁制御装置を
提供することを目的とする。 以下本発明を図に示す実施例により説明する。
第１図において、１はアクセルペダル（操作部
材）で、自動車の運転席側の床に固定されたステ
ー２にスルーボルト３により回動可能に取付けら
れている。 次にアクセルペダル１の操作量を検出する操作
量センサ１０について説明する。１１はアクセル
ペダル１の一部を利用した光シヤツタで、第２図
に示すように扇形の円周部に等間隔に複数個の一
定幅のスリツト１２が形成されている。 この光シヤツタ１１を覆うようにステー２と一
体にカバー１３が設けられており、このカバー１
３には光シヤツタ１１を挾んで互いに対向する位
置にスリツト１４〜１７が形成されている。な
お、第２図ではスリツト１５，１７を仮想的に図
示した。 ここで、各スリツトは、スリツト１４と１５が
対向し、スリツト１６と１７とが対向するように
形成されており、またスリツト１４と１６の間隔
及びスリツト１５と１７の間隔は、スリツト１２
同士の間隔の整数倍にならないよう設定されてい
る。 スリツト１４，１６の外側には、それぞれ発光
ダイオード２０，２２が設置されており、他方の
スリツト１５，１７の外側にはフオトトランジス
タ２１，２３が設置されており、発光ダイオード
フオトトランジスタ間の光軸を光シヤツタ１１の
スリツト１２が横切るよう構成されている。 フオトトランジスタ２１，２３を収納するケー
ス２４内にはフオトトランジスタ２１，２３の出
力信号を増幅する増幅回路Ａが組込まれている。 次に上記増幅回路Ａ及び制御ユニツトＵについ
て第３図により説明する。増幅回路Ａは、抵抗３
１〜３６及びトランジスタ３７，３８から構成さ
れており、フオトトランジスタ２１あるいは２２
が受光するとトランジスタ３７あるいは３８がオ
ンし、端子ａあるいはｂから０レベル信号を出力
する。また、フオトトランジスタ２１あるいは２
２は、光がしや断されるとオフし、トランジスタ
３７あるいは３８がオフし、端子ａあるいはｂか
ら１レベル信号を出力する。 制御ユニツトＵは、概略的には波形整形回路
Ｂ、方向判定回路Ｃ及び出力回路Ｅから構成され
ている。このうち、波形整形回路Ｂは、抵抗４１
〜４３及びトランジスタ４４から構成されてお
り、端子ａの出力が１レベルであると端子ｄから
０レベル信号を出力し、他方端子ａの出力が０レ
ベルであると端子ｄから１レベル信号を出力す
る。 方向判定回路Ｃは、抵抗４５，４６及びデータ
型フリツプフロツプ（例えばRCA社製
CD4013A）４７から構成されており、フリツプ
フロツプ４７のデータ端子Ｄは増幅回路Ａの端子
ａに、クロツク端子CLは端子ｂにそれぞれ接続
されている。 なお、データ型フリツプフロツプ４７は次に示
す真理表に基いて動作する。

【表】 なお、１はパルス信号の立上りを示す。 出力回路Ｅは、シフトレジスタ４８、抵抗４９
〜５２、パワートランジスタ５３〜５６及びダイ
オード５７〜６０から構成されており、シフトレ
ジスタ４８のクロツクワイズ端子CWはフリツプ
フロツプ４７の出力端子Ｑに、カウンタ―クロツ
クワイズ端子CCWは出力端子に接続されてい
る。 またパワートランジスタ５３〜５６の各コレク
タはパルスモーターＭの励磁コイル６１〜６４に
接続されており、ダイオード５７〜６０は電源線
及び励磁コイル６１〜６４の共通端子に接続され
ている。 なお、増幅回路Ａ及び制御ユニツトＵは、キー
スイツチ６５を介してバツテリ６６に接続されて
おり、このバツテリ６６から電力が供給される。 パルスモータＭは、４相式のもので、第４図に
示すようにエンジンの吸気系、例えば気化器ボデ
イ６７に設けられたスロツトル弁６８の軸６９に
継手７０を介して連結されている。 上記構成において、自動車の運転者がアクセル
ペダル１を踏込むよう操作すると、ペダル１と連
動して光シヤツタ１１が発光ダイオード２０，２
２―フオトトランジスタ２１，２３間を横切つて
回動する。このため、フオトトランジスタ２１，
２３は、発光ダイオード２０，２２の光を断続的
に受光する。 この際、カバー１３のスリツト１４―１６（あ
るいは１５―１７）と、光シヤツタ１１のスリツ
ト列１２とは、ピツチが異なり、スリツト１４―
１６間の間隔が、各スリツト１２間の間隔の整数
倍になつていないので、フオトトランジスタ２
１，２２は互いに異なる位相でオン、オフを繰返
す。 したがつて、増幅回路Ａの端子ａからは第５図
ａで示すようなパルス信号が出力され、他方の端
子ｂからは第５図ａで示すパルス信号とは位相が
異なる第５図ｂで示すパルス信号が出力される。 そして、第５図ａ，ｂに示すパルス信号は、フ
リツプフロツプ４７のデータ端子Ｄ、クロツク端
子CLに入力される。フリツプフロツプ４７は、
データ端子Ｄへの入力信号が１レベルのときクロ
ツク端子CLへの入力信号が立上がるので、パル
スモータＭの回転方向を正方向と判定し、出力端
子Ｑから１レベル、出力端子から０レベルの信
号を出力する。 また、波形整形回路Ｃは、増幅回路Ａの出力を
反転させ、この反転信号を端子ｄから出力する。 これにより、シフトレジスタ４８のクロツクワ
イズ端子CWに１レベルの信号が入力されるの
で、出力回路ＥはパルスモータＭを正方向へ駆動
する。また、出力回路Ｅはタイミング端子Ｔに加
わる１パルス毎にパルスモータＭの各励磁コイル
６１〜６４に加える電流を変化させ、パルスモー
タＭはタイミング端子Ｔに加わるパルス信号数に
対応した角度だけ回動する。 つまり、このパルス信号数は、アクセルペダル
１の踏込量（操作量）に比例しており、スロツト
ル弁６８はこの操作量に応じて開度が大きくな
る。 逆にアクセルペダル１を運転者が戻した場合、
光シヤツタ１１がアクセル踏込時とは逆方向に回
動する。したがつて、増幅回路Ａの端子ａからは
第６図ａで示すようなパルス信号が出力され、他
方のｂ端子からはこれと位相の異なる第６図ｂで
示すパルス信号が出力される。 このため、フリツプフロツプ４７は、データ端
子Ｄへの入力信号が０レベルのときクロツク端子
CLが立上がるので、パルスモータＭの回転方向
を逆方向と判定し、出力端子Ｑから０レベル、出
力端子から１レベルの信号を出力する。 また、波形整形回路Ｃではアクセル踏込時と同
様増幅回路Ａの出力を反転させ、この反転信号を
端子ｄから出力する。 これにより、シフトレジスタ４８のカウンタク
ロツクワイズ端子CCWに１レベルの信号が入力
されるので、出力回路ＥはパルスモータＭを逆方
向へ駆動する。また、出力回路Ｅはタイミング端
子Ｔに加わる１パルス毎にパルスモータＭの各励
磁コイル６１〜６４に加える電流を変化させ、パ
ルスモータＭはタイミング端子Ｔに加わるパルス
信号数に対応した角度だけ回動する。 しかして、スロツトル弁６８は、アクセルペダ
ル１の戻し量に比例した角度だけ開度が小さくな
る。 こうして、スロツトル弁６８の開度は、アクセ
ルペダル１の操作量と１対１の関係となり、スロ
ツトル弁６８は運転者の意志どおりに操作され
る。また、スロツトル弁６８の全閉位置もパルス
モータＭにより正確に制御され、閉じ不良が起き
るようなことがなく、エンジンのアイドル不調、
燃費の増大、デイーゼリングの発生が防止され
る。 なお、上記実施例では、アクセルペダル１のみ
によつてパルスモータＭの駆動を制御するように
したが、増幅回路Ａと制御ユニツトＵとを結ぶ電
気導線の途中に切換器を設け、この切換器を介し
て手動操作レバーに応じてパルス信号を発生する
操作量センサを追加し、手動操作レバーによつて
もパルスモータＭを制御できるようにしてもよ
い。 また、パルスモータＭと制御ユニツトＵとを結
ぶ電気導線の途中に切換器を設け制御ユニツトＵ
と並列に外部信号発生器を構成し、外部信号発生
器からは車速設定、高・低温時の始動暖機もしく
は減速等のあらかじめプログラムされたパターン
を選択的に供給できるように構成し、この構成で
アクセルペダル以外でエンジンの出力を制御する
ようにしても良い。さらに、自動車の故障に際し
制御装置に優先的に作動してエンジンを最小出力
に落とす安全回路及びスロツトル弁を常に閉じる
方向に付勢する戻しばねを取付けておくにより、
安全性を増すようにしても良い。 以上述べたように本発明においては、スロツト
ル弁に連結されたパルスモータと、少なくとも１
対の位相の異なるパルス信号であつて、かつパル
ス発生数がアクセルペダル等の操作部材の操作量
に対応しているパルス信号を発生する操作量セン
サと、パルス信号の位相差から操作部材の移動方
向を判定し、この移動方向に応じてパルスモータ
の回動方向を決定する方向判定回路と、パルス信
号のパルス発生数に応じた角度だけ前記パルスモ
ータを回動させる出力回路とを備える構成である
から、スロツトル弁の閉じ不良を防止でき、かつ
スロツトル弁の開度を検出するポテンシヨメータ
が不要な閉ループ制御を行うことができ、しかも
操作部材の操作量に対応してスロツトル弁開度を
正確に制御できるという優れた効果を奏する。 また、操作量センサのパルス信号の位相差から
操作部材の移動方向を判定しているから、リアル
タイムで移動方向を判定でき、応答性よく操作部
材の操作に追従できるという効果もある。 また、別に外部信号発生器を追加すれば、予め
プログラムした無人運転や、自動車速保持運転や
自動始動暖機運転も容易に行い得るという効果も
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第４図は本発明の一実施例を示すもの
で、第１図はアクセルペダルを示す斜視図、第２
図は操作量センサを示す一部切欠斜視図、第３図
は増幅回路及び制御ユニツトを示す電気回路図、
第４図はスロツトル弁とパルスモータを示す部分
断面平面図である。第５図及び第６図は本発明の
作動説明に供するグラフである。 １…操作部材をなすアクセルペダル、１０…操
作量センサ、６８…スロツトル弁、Ｃ…方向判定
回路、Ｅ…出力回路、Ｍ…パルスモータ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ エンジンへ供給する混合気量を制御するスロ
   ツトル弁と、このスロツトル弁の開度を調整する
   操作部材とを備えるスロツトル弁制御装置におい
   て、 前記スロツトル弁に連結されたパルスモータ
   と、少なくとも１対の位相の異なるパルス信号で
   あつて、かつパルス発生数が前記操作部材の操作
   量に対応しているパルス信号を発生する操作量セ
   ンサと、前記パルス信号の位相差から前記操作部
   材の移動方向を判定し、この移動方向に応じて前
   記パルスモータの回動方向を決定する方向判定回
   路と、前記パルス信号のパルス発生数に応じた角
   度だけ前記パルスモータを回動させる出力回路と
   を備えることを特徴とするスロツトル弁制御装
   置。