JPS61190129A - スロツトル弁開度検出装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車のエンジンに空気を導入する吸気管中
に設けられるスロットル弁の開度が所定開度に達したこ
とを検出するスロットル弁開度検出装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来のスロットル弁開度検出装置は、特開昭５３−１３
１６９号に見られるようにスロットル弁のスロットルシ
ャフトに一体になって回転するレバーにより回転する回
転検出体（以下「ロータ」と言う）には可動接点を半径
方向に移動させるガイド部である溝が回転角度方向に形
成されており、この溝は回転角度方向に対して段状に形
成されている。そして、この可動接点の半径方向の両側
に１個づつ固定接点が設けられている。なお、この固定
接点はスロットル弁が全閉位置であることを検出するも
のと、スロットル弁が全開位置であることを検出するも
のの２個である。

スロットル弁が回転すると、この回転に応じてロータが
回転する。ロータが回転すると溝により可動接点は半径
方向に移動し、固定接点と接触して、スロットル弁全開
又は全開の状態を検出する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の構成において、可動接点１個、固
定接点２個と計３個の接点があるため、これら３個の接
点を収納するためのスペースが必要であり、さらにこれ
ら３個の接点を電子制御回路（以下ｒＥＣＵＪという）
に電気的に接続するための端子をスロットルスイッチに
設けられたコネクタに２本〜３本設ける必要がありコス
ト的に高く、かつ形状が大きいものとなるという問題点
がある。

従って、本発明の目的は、コスト的に安価で、かつ小型
、軽量化したスロットル弁開度検出装置を提供すること
にある。

〔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、 スロットル弁の開閉に応じて回転する回転検出体、この
回転検出体の回転により移動する１個の可動接点、及び
この可動接点に対向配置した１個の固定接点を具備し、
前記回転検出体の回転角度が２点以上の所定角度に達し
たとき前記固定接点と前記可動接点間の開閉状態が切換
わるスロットルスインチと、 前記スロットルスイッチの接点の開閉状態に応じてスロ
ットル弁の開度をエンジン作動龜関連した信号と、大気
圧もしくは大気圧と所定の関係で変化するデータに応じ
て基本設定され、エンジン状態に対応して変化する信号
に応じて補助設定される比較レベルとを比較゛すること
により判別手段とを備えたことを特徴とするスロットル
弁開度検出装置としている。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、１１はスロットル弁で゛あり、エアク
リーナー１５を接続した吸気管１３のエアフロメータ１
４の下流側に設けられている。スロットル弁１１の下流
側にはインジェクタ１８およびエンジン１７が設けられ
ている。またスロットル弁１１に連動するスロットルス
イッチ１２は電気的にＥＣＵ１６と接続されスロットル
弁開変信号Ｓを伝えており、このＥＣＵ１６にはエアフ
ロメータ１４で検出されるエンジン吸入空気晋Ｑ、大気
圧センサ１９で検出される大気圧信号Ｐａ。

回転角センサ２０で検出されるエンジン回転数Ｎ、冷却
水温センサ２１で検出されるエンジン冷却水温Ｔｗ、ア
イドリング時にエアコンがＯＮあるいは電気負荷が大と
なり、アイドルアップが行われている時にＯＮするアイ
ドル７ツプスイ′ソチ２２からのＯＮ−ＯＦＦ信号が送
り込まれており、インジェクタ１８のソレノイドへの通
電時間等を制御している。

上記スロットルスイッチ１２について第２図により説明
する。

２０１はポリアミド等の合成樹脂からなるロータで、ス
ロットル弁１１に連動させて回転するものである。２０
２はロータ２０１に設けたガイド溝であり、その回転角
度に対し半径方向に変位させている。その半径方向の変
位は、スロットル弁１１の全開および全閉位置を示す所
定角度と中間角度との２段階になっている。２０５は基
板であリ、ロータ２０１を回転自在に取付けてあり、そ
の中心部にはロータ２０１の回転中心が連結されるスロ
ットル弁１１の回転軸の一端が貫通するための貫通穴が
設けられている。２０６は合成樹脂製の固定部材で基板
２０５に取付は固定しており、第１及び第２の接点設置
用板バネ２０９．２１０を取付けるための部材２０７．
２０Ｂをモールド固定している。第１の板バネ２０９は
その一端を取付部材２０８に固定しており、他端に全閉
および全開角度位置用固定接点２０４を取付けたもので
ある。第２の板バネ２１０は、その一端を取付部材２０
７に固定しており、他端にガイド溝２０２に沿って摺動
して半径方向に変位する可動接点２０３の形状は、第２
の板バネ２１０の幅より大きな円筒形状をしており、こ
の円筒形状可動接点２０３の軸側の一端がガイド溝２０
２に沿って摺動する。

また、上記ＥＣＵ１６の構成について第３図のブロック
図により説明する。図に示す如＜ＥＣＵ１６は、上記各
センサ等より出力される信号を制御プログラムに従って
入力及び演算すると共に燃料噴射弁１８、点火コイル２
９等の各種装置を作動制御するための処理を行うセント
ラルプロセソシングユニット（ＣＰＵ）２３と、上記制
御プログラムや演算処理実行の際に用いられるマツプ等
のデータが格納されたリードオンメモリ　（ＲＯＭ）、
及び演算処理実行の際に必要なデータが一時的に読み書
きされるランダムアクセスメモリ　（ＲＡＭ）等からな
る記憶ユニット２４と、上記エアフロメータ１４、冷却
水温センサ２１、大気圧センサ１９からのアナログ信号
をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器やそれら各信号
をＣＰＵ２３に選択的に出力するマルチプレクサ等を備
えたアナログ入力ボート２６と、アナログ人力ボート２
６と同様に、回転角センサ２０、スロットルスイッチ１
２からのデジタル信号を受け、各信号をＣＰＵ２３に選
択的に出力するデジタル入力ポート２７と、ＣＰＵ２３
にて演算された制御信号に駆動信号を出力する出力ポー
ト２５と、上記ＣＰＵ２３、記憶ユニット２４、アナロ
グ入力ボート２６、デジタル入力ボート２７、出力ポー
ト２５を結び各データが送られるパスライン２８とから
構成されている。そしてこのＥＣＵ１６においては、上
記各センサからの検出信号に応じた燃料噴射量、点火時
期等を算出し、燃料噴射弁１８や点火コイル２９を駆動
制御する。

次に上記のような構成において、その作動を述べる。

まず、スロットル弁１１にロータ２０１を連動させた場
合、そのスロットル弁１１の全閉位置に゛てロータ２０
１が第４図（ａｌの位置に止まっており、ガイド溝２０
２の所定角度に対応する所に板バネ２１０の先端の可動
接点２０３が止まり、ガイド溝２０２の形状方向に従っ
て板バネ２１０が外側にたわみ、可動接点２０３が固定
接点２０４と接触して閉成状態になる。

また、スロットル弁１１の開弁作動に連動してロータ２
０１が第２図中の反時計回りに回転すると、可動接点２
０３がガイド溝２０２に沿って中心方向に移動する。こ
の過程で、所定角度（例えば２°）より大きくなると可
動接点２０３は固定接点２０４から離れる。

さらにスロットル弁１１が開弁していき、例えば全閉状
態より５０″ないし８０＠回転する際、ロータ２０１は
スロットル弁１１の開弁に連動して反時計回りに回転し
、第４図（ｂｌに示す位置に達する。この時、可動接点
２０３はガイド溝２０２に形成方向に沿って中心から遠
ざかる方向へと移動して、これに応じて板バネ２１０が
外側へたわむ。そして、可動接点２０３は固定接点２０
４と再び接触して閉成状態となる。

上記の作動において、可動接点２０３と固定接点２０４
は、スロットル弁１１の全開と全閉位置において、とも
に接触し閉成状態となっているため、閉成状態において
のスロットル弁１１の開度状態を判別する手段が必要と
なる。以下、この判別手段について述べる。

ＥＣＵ１６には、上記各センサ等からの複数の信号が送
り込まれている。そして第５図に示すごとく、スロット
ル弁１１の全閉状態におけるエン（ｌＯ） ジン１回転当りの吸入空気量（以下ｒＱ／ＮＪと言う）
は、スロットル弁１１の全開状態のＱ／Ｎと比べて回転
数Ｎの略全般に渡って略１／３以下であることが分かっ
ているので、第５図破線に示すごとく、Ｑ／Ｈに対しで
ある一定の比較レベルＡ以上ならばスロットル弁全開と
判別し、またスロットル弁ＩＩが全閉状態から全開状態
まで急変する場合、第６図に示すように、Ｑ／Ｎの変化
はスロットル弁１１の開度変化に対して遅れるため、ス
ロットル弁全開状態の点Ｂに対応するＱ／Ｈの点りでは
レベルＡより低いためスロットル弁全開状態と判別して
しまう恐れがあり、スロットル弁１１が全開状態から全
閉状態まで急変する場合も同様、スロットル弁全開状態
の点Ｃは対応するＱ／Ｎの点ＥはレベルＡより高いため
スロットル弁全開状態と判別してしまう恐れがあるので
、接点が閉成状態に移ってから所定時間（例えば３０ｍ
５）経過後のＱ／Ｎの値（第６図中点Ｄ’、Ｅ’）をレ
ベルＡと比較して、スロットル弁１１の全閉、全開を判
別すればよいのであるが、第５図に示したスロットル弁
全閉、全開領域は、エンジン１７の置かれている環境や
エンジンエフの状態により変化する。つまり、第７図（
ａｌに示す標準状Ｂ（低地、暖機後、アイドリング時ア
イドルアップスイッチ０ＦＦ）における上記領域に比べ
第７図（ｂ）に示すごとく高地（大気圧が低い）にある
場合は上記領域が下降しており、特に全開領域が大きく
下降し、また第７図ｔｃ＋に示すごとくエンジン冷却水
低温時（暖機していない状態）および第７図（ｄｌに示
ずごとくアイドリング時エアコンＯＮ等によりアイドル
アップしている時は、上記領域が上昇しており、特にエ
ンジン冷却水低温等の全閉領域は大きく上昇してしまう
。

上述のごとく、スロットル弁全閉、全開領域がエンジン
１７の置かれている環境やエンジン１７の状態により変
化するにもかかわらず比較レベルＡが一定のままに設定
されると、スロットル弁全閉と全開とを誤判別する恐れ
がある。例えば、スロットル弁１１が全開状態から全開
状態にまたは全開状態から全閉状態に急変した場合、第
８図に示すように低地にある場合（実線）は、一定の比
較レベルＡにて判別しても正確に判別していたが、高地
にある場合（一点鎖線）はスロットル弁全開時のＱ／′
ＮＩＪ＜低地にある場合に比べ小さ゛くなるので、スロ
ットル弁１１が急変した図中Ｂに対する判別タイミング
である所定時間経過後のＱ／Ｎの値゛Ｄ″は比較レベル
Ａに対し全閉と判別する値にあるため実際スロットル弁
１１が全開状態にあるにもかかわらず全閉状態であると
誤判別することになってしまう。例としては高地に対し
てのものであったが、このような誤判別は第７図（Ｃ１
、（ｄｌに□゛示すようにエンジン冷却水低温時やアイ
ドリング時アイドルアップしている時も起こるものであ
る。

従って、本実施例においては、比較レベルＡを大気圧Ｐ
ａに応じて基本設定し、エンジン１７の冷却水温Ｔｗお
よびアイドルアップスイッチ２２のＯＮ−ＯＦＦに応じ
て補助設定する。

第９図は、上述の判別手段をＥＣＵ１６内の記憶ユニッ
ト２４内に設けられたプログラムを用いて実行する場合
のフローチャートを示しており、第１０図はこの判別手
段にて用いられる比較レベルＡの演算プログラムのフロ
ーチャートを示している。

第９図のスロットル弁全開、全閉判別ルーチンにおいて
５９０１で接点２０３．２０４の閉成状態を判別する。

接点２０３．２０４が開いている場合、スロットル弁１
１は全開状態でも、全閉状態でもないとして、５９０２
で全閉検出フラグ（ＦＩＤＬ）を、また３９０３で全開
検出フラグ（ＦＰＳＷ）を各々ともに降ろし、次ルーチ
ンへと進む。また５９０１で閉成状態であることを検地
した場合、５９０４で閉成状態移動後の経過時間を読み
所定時間経過した後、５９０５へ進む。

３９０５では、Ｑ／Ｎを読み込み、５９０６では５９０
５で読み込んだＱ／Ｎと後で詳細に説明する比較レベル
Ａの演算プログラムにて予め設定されたレベルＡとを比
較し、レベルＡよりもＱ／Ｎが小さい場合、３９．０７
へ進んで全閉検出フラグを立てる。またレベルＡよりも
Ｑ／Ｎが大きい場合、３９０８へ進んで全開検出フラグ
を立てる。

そして各々の検出フラグを立てた後、次ルーチンへと進
む。

上記スロットル弁全開、全閉判別ルーチンで用いられる
比較レベルＡは第１Ｏ図に示されるフローチャートに従
って算出されるものであって、まず３１００１で大気圧
センサ１９からの大気圧信号ｐａに応じた基本となるレ
ベルＡを記憶ユニット２４から取り込む。基本となるレ
ベルＡと大気圧信号Ｐａとの関係は、第１１図１ａｌま
たは（ｂｌに示すよう大気圧信号Ｐａが低い時程、レベ
ルＡも下がるように設定され、テーブルまたは１次の数
式として記憶ユニット２４に記憶されている。次に３１
００２では冷却水温センサ２１からの水温信号Ｔｗに応
じたレベルＡに対する補助設定が行われる。つまり、水
温信号Ｔｗに応じたレベルＡに対する補正値ΔＡ１が、
第１１図（Ｃ）または（ｄｌに示すごとく、記憶ユニッ
ト２４内に設定されており、その時の水温信号Ｔｗに応
じた補正値ΔＡ１が求められ３１００１で求められたレ
ベルＡに加えられる。なお補正値ΔＡ、は低温時程大き
くなるようにテーブル、または１次の数式として設定さ
れている。５１００３ではアイドルアップスイッチ２２
がＯＮであるか否かを判定し、アイドルアップスイッチ
２２がＯＮであるならば、５１００４にて一定の補正値
ΔＡ２をレベルＡにさらに加えてレベルＡの演算設定を
終了し、またアイドルアップスイッチ２２がＯＦＦであ
るならば、３１００２にて求められたレベルＡに対し何
も加えずそのままレベルＡの演算設定を終了する。

上述した比較レベルＡの演算設定ルーチンにて求められ
たレベルＡは前述した第９図に示すスロットル弁全開、
全閉判別ルーチンの８９０６の処理にて用いられるよう
になる。

上述の実施例によれば、スロットル弁１１の全閉時、全
開時に同一の接点２０３．２０４を閉成するスロットル
スイッチ１２からの閉成信号Ｓを　　　′受けたＥＣＵ
１６はスロットル弁１１の全閉、全開の判別での比較レ
ベルＡを大気圧に応じて基本設定し、冷却及びアイドル
アップスイッチ２２のＯＮ−ＯＦＦに応じて補助設定し
ており、従って比較レベルＡはエンジン１７の置かれて
いる環境ならびにエンジン１７の状態に応じて設定され
ているので、このように設定された比較レベルＡとＱ／
Ｎとを比較して上記判別を行った場合、ＥＣＵ１６は確
実に判別を実行するようになる。

なお、上述の実施例においてはＱ／Ｎ、つまりエンジン
１回転当りの吸入空気量と演算設定される比較レベルＡ
との比較により接点の開成状態でのスロットル弁１１の
全閉、全開の判別を行ってきたが、吸気管内の圧力を検
出して、この吸気管内圧力に対する比較レベルＦを上記
実施例と同様にして演算設定して、第９図での比較ステ
ップ８９０６にて比較することで、スロットル弁１１の
全閉、全開の判別も可能となる。

また、上述の実施例においては、大気圧センサ１９を備
え、大気圧信号ＰａによりレベルＡを基本設定していた
が、酸素濃度センサを有し、空燃比の学習制御装置を備
えたエンジンシステムにおいては、高地における空燃比
がＱ／Ｎに応じて制御するシステムにおいてはリッチに
、また吸気管内圧力に応じて制御するシステムにおいて
はり一ンになり、高度変化つまり大気圧の変化に応じて
空燃比に対する学習値が変化するようになり、従って学
習値に対応してレベルＡを第１１図１ａｌ、（ｂ）に示
すごとくデープル設定しても上記実施例と同様の効果が
得られるようになる。

さらに、上述の実施例においては、レベルＡを冷却水温
に応じて補助設定していたが、冷却水温のかわりにエン
ジン１７のオイル温を検出し、このオイル温に応じて補
助設定してもかまわない。

また、上述め実施例では、スロットル弁１１が全閉、全
開である時、スロットルスイッチ１２の接点２０３．２
０４が開（よう構成してもかまわない。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明においては、スロットル弁
の開閉に応じて回転する回転検出体、この回転検出体の
回転により移動する１個の可動接点、及びこの可動接点
に対向配置した１個の固定接点を具備し、前記回転検出
体の回転角が２点以上の所定角度に達したとき前記固定
接点と前記可動接点間の開閉状態が切換わるスロットル
スイッチと、 前記スロットルスイッチの接点の開閉状態に応じてスロ
ットル弁の開度をエンジン作動に関連した信号と、大気
圧もしくは大気圧と所定の関係で変化するデータに応じ
て基本設定され、エンジン状態に対応して変化する信号
に応じて補助設定される比較レベルとを比較することに
より判別する判別手段とを備えたことを特徴とするスロ
ットル弁開度検出装置としたことから、 従来のものと比べて、固定接点を１個削除でき、これに
応じて体格が小型・軽量化され、またスロットルスイッ
チの接点の開閉状態を伝えるだけでよく構成が簡略化さ
れているので、コスト的には安価となるという優れた効
果があり、さらにはスロットル弁の開閉状態の判別にお
いて、判別に用いられるエンジン作動に関連した信号に
対する比較レベルが大気圧もしくは大気圧と所定の関係
で変化するデータに応じて基本設定され、エンジン状態
に対応して変化する信号に応じて補助設定されているの
で、比較レベルはエンジンの置かれている環境ならびに
エンジンの状態に応じて設定されるようになり、従って
エンジン作動に関連した信号とこの演算される比較レベ
ルとを用いて判別した場合、その判別は正確に実行され
るという優れた効果を有し、その判別が正確に行われる
ことで、確実なエンジン制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のスロットル弁開度検出装置が採用さ
れる内燃機関の概略構成図、第２図は、本発明の一実施
例のスロットルスイッチの正面図、第３図は、第１図に
おける電子制御回路（Ｅ　ＣＵ）の概略構成を示すブロ
ック図、第４図（ａ）は、第２図におけるスロットル弁
全閉状態でのスロットルスイッチの状態を示す概略正面
図、第４図山）は、第２図におけるスロットル弁全開状
態でのスロットルスイッチの状態を示す概略正面図、第
５図は、エンジン回転数に対するスロットル弁全閉時の
エンジン１回転当りの吸入空気量の変化、及び同じくス
ロットル弁全開時の同変化に対し、スロットル弁の開閉
状態の判別においてエンジン１回転当りの吸入空気量に
対する一定の比較レベルＡを設定したグラフ、第６図は
、スロットル弁の開度変化に伴うスロットルスイッチの
接点の開閉、及びエンジン１回転当りの吸入空気量の通
常変化を示すタイムチャート、第７図（ａ）、（ｂ）、
（Ｃ）、（ｄ）はエンジン回転数に対するスロットル弁
全閉時のエンジ。 ン１回転当りの吸入空気量の変化、及び同じくスロット
ル弁全開時の同変化に対しスロットル弁の開閉状態の判
別においてエンジン１回転当りの吸入空気量に対する一
定の比較レベルＡを設定した時の標準状態、高地、エン
ジン冷却水低温時、アイドルアップ時での違いを示すグ
ラフ、第８図は、スロットル弁の開度変化に伴うスロッ
トルスイッチの接点の開閉、及びエンジン１回転当りの
吸入空気量の低地における変化と高地における変化とを
比較するタイムチャート、第９図は、本発明のｍ−実施
例の構成のＥＣＵ内で実行されるスロットル弁全開、全
閉判別プログラムのフローチャート、第１０図は、第９
図のスロットル弁全開、全閉判別プログラムにて用いら
れる比較レベルＡの演算設定プログラムのフローチャー
ト、第１１図（ａｌ、　　　　　□（ｂｌ、（Ｃ）、（
ｄｌは、第１０図の比較レベルの演算設定プログラムに
て用いられる記憶ユニット内に記憶されているテーブル
である。 １１・・・スロットル弁、１２・・・スロットルスイッ
チ、１４・・・エアフロメータ、１６・・・ＥＣＵ　（
電子制御回路）、１７・・・エンジン、１９・・・大気
圧センサ、２０・・・回転角センサ、２１・・・冷却水
温センサ。 ２２・・・アイドルアップスイッチ、２０１・・・ロー
タ（回転検出体）、２０２・・・ガイド溝（ガイド部）
。 ２０３・・・可動接点、２０４・・・固定接点。 代理人弁理士　　岡　部　　　隆 ０’）ｃ。 ぐ４ ｗ＆Ｏ ダ に

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）スロットル弁の開閉に応じて回転する回転検出体
   、この回転検出体の回転により移動する１個の可動接点
   、及びこの可動接点に対向配置した１個の固定接点を具
   備し、前記回転検出体の回転角が２点以上の所定角度に
   達したとき前記固定接点と前記可動接点間の開閉状態が
   切換わるスロットルスイッチと、 　前記スロットルスイッチの接点の開閉状態に応じてス
   ロットル弁の開度をエンジン作動に関連した信号と、大
   気圧もしくは大気圧と所定の関係で変化するデータに応
   じて基本設定され、エンジン状態に対応して変化する信
   号に応じて補助設定される比較レベルとを比較すること
   により判別する判別手段とを備えたことを特徴とするス
   ロットル弁開度検出装置。
2. （２）上記のエンジン作動に関連した信号とはエンジン
   １回転当りの吸入空気量、または吸気管内圧力であるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスロットル
   弁開度検出装置。
3. （３）上記のエンジン状態に対応して変化する信号とは
   、エンジン冷却水温、エンジンオイル温、アイドルアッ
   プスイッチのＯＮ−ＯＦＦ信号の内の少なくとも１個で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスス
   ットル弁開度検出装置。