JPS6189941A - エンジンのスロツトル弁制御装置 - 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〕 この発明は、エンジンのスロットル弁制御装置に関する
ものである。

〔従来技術〕

最近、車両用エンジンにおいては、エレクトロ　。

ニクスの著しい発達に伴い、その各種制御を電気的に行
うことが種々提案されており、その１例として、従来、
例えば特開昭５１−１３８２３５号公報に示されるエン
ジンのスロットル弁制御装置がある。

即ち、これはアクセルペダルの動きを電気信号として取
り出し、この電気信号によってスロットル弁駆動モータ
等を駆動して、スロットル弁を電気的に開閉するように
したものである。この方式のスロットル弁制御装置では
、アクセルペダルとスロットル弁とをリンク機構やワイ
ヤ機構によって連結してスロットル弁を機械的に開閉す
るようにした通常の一般的なものに比し、所望のエンジ
ン出力が得られるようにスロットル弁を自由に制御でき
、又アクセルペダルの踏込力を小さくできるという優れ
た利点がある。

また車両用エンジンでは、走行中に吸気管内壁に付着し
た燃料がエンジン停止中に吸気管内で蒸発しており、エ
ンジンの始動時にこの蒸発燃料に起因して濃い混合気が
燃焼室に吸入され、点火プラグに燃料が付着して火花が
飛ばなくなる、いわゆるプラグのかぶりが発生して始動
できないことがある。

しかるに従来の電気制御方式のスロットル弁制御装置で
は、エンジンの始動時において、一旦プラグのかぶり等
が発生して始動できないと、エンジンが始動不能になっ
てしまうという問題があった。

〔発明の目的〕

この発明は、かかる問題点に鑑み、プラグのかぶり等に
よる始動不能を解消できるエンジンのスロットル弁制御
装置を提供せんとするものである。

〔発明の構成〕

ところで上述のようなプラグのかぶりが発生した場合、
通常の機械式のスロットル弁制御装置では、スロットル
弁を略全開程度に大きく開くとともにセルモータを回し
、薄い混合気（多量の吸入空気）を供給することにより
、プラグのかぶりを解消して始動させるようにしている
が、従来の電気制御方式のスロットル弁制御装置では、
エンジンの始動時には単にスロットル弁を略アイドル開
度に保持するようにしており、機械式のような対処方法
はこれを採用することができず、そのため上述のように
プラグのかぶり等に起因する始動不能を解消できなかっ
た訳である。

これに対し、電気制御方式のスロットル弁制御装置にお
いて、エンジン始動時にスロットル弁を所定時間の間ア
イドル開度以上の開くように制御してやれば、プラグの
かぶりを未然に防止でき、又たとえプラグのかぶりが発
生してもこれを自動的に解消できると考えられる。

そこでこの発明は、アクセル操作量に応じてスロットル
弁を電気的に駆動するようにしたエンジンのスロットル
弁制御装置において、エンジンの始動時にはスロットル
弁を所定時間アイドル開度以上に駆動するようにしたも
のである。

即ち、この発明は、第１図の機能ブロック図に示される
ように、アクセル検出手段６０でアクセル操作量を検出
し、演算手段６１でアクセル検出手段６０の出力を受け
てスロットル弁６３の開度を演算し、スロットル弁駆動
手段６２で上記演算手段６１の出力を受けてスロットル
弁６３を駆動する一方、始動検出手段６４でエンジンの
始動を検出し、該始動検出手段６４の出力を受けて始動
補正手段６５がエンジンの始動時所定時間スロットル弁
６３をアイドル開度以上に駆動するための信号を上記演
算手段６１の出力に代えて上記スロットル弁駆動手段６
２に出力するようにしたものである。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図について説明する。

第２図ないし第５図は本発明の一実施例によるエンジン
のスロットル弁制御装置を示す。第２図において、１は
エンジンで、該エンジン１の吸気通路２の途中にはスロ
ットル弁３が配設されるとともに該スロットル弁３を開
閉するステップモータ、ＤＣモータ等のスロットルアク
チュエータ４が取付けられている。この吸気通路２のス
ロットル上流側にはベーンタイプのエアフローメータ５
が設けられ、吸気通路２の上流端はエアクリーナ６に至
っている。

また吸気通路２の下流端側には燃料噴射弁７が設けられ
、該燃料噴射弁７は燃料供給通路８を介して燃料タンク
９に接続され、該燃料供給通路８の途中には燃料ポンプ
１０及び燃料フィルタ１１が介設され、又燃料フィルタ
１１下流側と燃料タンク９との間には燃料リターン通路
１２が接続され、該通路１２の途中には燃圧レギュレー
タ１３が設けられており、これにより燃料噴射弁７には
一定の燃圧が供給されるようになっている。

一方、エンジン１の排気通路１４には排気ガス浄化用の
触媒１５が配設され、又排気通路１４と吸気通路２との
間にはＥＧＲ装置１６が設けられている。このＥＧＲ装
置１６において、排気通路１４にはＥＧＲ通路１７の一
端が、該ＥＧＦ？通路１７の他端は吸気通路２に接続さ
れ、該８０８通路１７の途中にはＥＧＲ弁１８が介設さ
れ、該ＥＧＲ弁１８にはこれを駆動するソレノイド１９
が設けられている。

また第２図中、２０はアクセルペダル、２１はバッテリ
、２２はイグナイタ、２３はディストリビュータの回転
角からアクセル回転数を検出する回転数センサ、２４は
アクセルペダル２０の操作量を検出するアクセルポジシ
ョンセンサ、２５はエンジンの冷却水温度を検出する水
温センサ、２６は吸入空気の温度を検出する吸気温セン
サ、２７はスロットル弁３の開度を検出するスロットル
ポジションセンサ、２８は排気ガス中の酸素濃度を検出
する０２センサ、２９はスロットル開度。

燃料噴射量、ＥＧＲ量及び点火時期を制御するコンピュ
ータユニットである。

また第３図は上記コンピュータユニット２９の演算処理
を説明するための図で、これは説明の便宜上コンピュー
タユニット２９の演算処理をハード回路にて示したもの
である。図において、第２図と同一符号は同図と同一の
ものを示し、ＱａＲはエアフローメータ５の出力、Ｎｅ
は回転数センサ２３の出力、αはアクセルポジションセ
ンサ２１　　　　４の出力、Ｔｗは水温センサ２５の出
力、λは０２センサ２８の出力、ＳＴはエンジンのスタ
ータ信号、Ｐｌｕｇは点火プラグの絶縁抵抗が設定値、
例えば２０００Ω以下のとき“１″、以上のとき“０”
となるプラグ検出信号、５３はエンジンのセルモータで
ある。

また３０〜３３は入力をＸ値としたときこれに対する特
性曲線上のｙ値を出力する関数発生手段で、これは実際
には所定のメモリマツプにＸ値をアドレス入力して該マ
ツプから記憶値を読み出すことによってｙ値を得ている
ものである。そして具体的には、３０はアクセル操作量
αに応じた基本目標吸入空気量Ｑａｌを出力する基本目
標吸入空気量発生手段、３１は水温Ｔｗに応じ、アイド
ル回転数を保証するための吸入空気量の下限値Ｑａｍを
出力する下限吸入空気量発生手段、３２はエンジン回転
数Ｎｅに応じ、該回転数Ｎｅにおける粘性抵抗等に起因
する吸入空気量の最大値、Ｉ！ｌ］ち吸入空気量の上限
値ＱａＭを出力する上限吸入空気量発生手段、３３は水
温Ｔｗに応じて燃料噴射量の補正係数ＣＴ　ｗを出力す
る水温補正係数発生手段である。

また３４．３５は入力をＸ値、ｙ値としたときこれらに
よって決る出力値を発生する関数発生手段で、これは実
際には所定のメモリマツプにＸ値。

ｙ値をアドレス入力して該マツプの記憶値を読み出すこ
とによって出力値を得ているものである。

具体的には、３４．３５はＥＧＲ非還流時、　ＥＧＲ還
流時における１気筒当りの目標吸入空気量ＡＣとエンジ
ン回転数Ｎｅとによって決る基本目標スロットル開度θ
（θ１又はθＩＥ）を出力する基本目標スロットル開度
発生手段である。

また３６〜４１．５４は各種入力に対して所定の演算を
行う演算手段で、具体的には、３６は１気筒当りの目標
吸入空気量ＡＣ，エアフローメータ５の出力ＱａＲ及び
回転数センサ２３の出力Ｎｅを入力とし、これらから目
標スロットル開度補正係数ＣａＦＢを演算出力する吸気
量フィードバック補正モジュール、３７は基本目標吸入
空気量Ｑａｌ、１気筒当りの目標吸入空気ｌＡｃ、エン
ジン回転数Ｎｅ、水温Ｔｗ及び０２センサ２８の出力λ
を入力とし、エンジン運転領域が燃料フィードバック領
域、燃料カット領域又は混合気エンリッチ領域のいずれ
であるかを判定してゾーン判定信号Ｚｏｎｅを出力する
ゾーン判定モジュール、３８はゾーン判定信号Ｚｏｎｅ
及び０２センサ２８の出力λを入力とし、燃料フィード
バック領域において０２センサ２８の出力λに応じて燃
料噴射量のフィードバック補正係数ＣｆＦＢを出力する
燃料フィードバック補正モジュール、３９はゾーン判定
信号Ｚｏｎｅ、フィードバック補正係数ＣｆＦＢを入力
とし、燃料フィードバック領域において燃料噴射量を最
ｉ！！Ｉ量に補正するための補正係数Ｃ３ＴＤを学習出
力する燃料学習補正モジュール、４０はゾーン判定信号
Ｚｏｎｅを受けて燃料カット領域において燃料カット信
号５ＷＦＣを出力する燃料カット制御モジュール、４１
はゾーン判定信号Ｚｏｎｅを受け、混合気エンリッチ領
域においてエンリッチ補正係数ＣＥＲを出力するエンリ
ッチ補正モジュール、５４は水温センサ出力Ｔｗ、アク
セル操作量α、エンジン回転数Ｎ　ｅ　。

スタータ信号ＳＴ及びプラグ検出信号Ｐｌｕｇを入力と
し、エンジンの始動時における目標スロットル開度θＳ
２．目標燃料噴射量ＱｆｉＳ及びセルモータ駆動信号Ｓ
ＴＡを出力する始動時モジュールである。

さらに４２は基本目標吸入空気量Ｑａｌと下限吸入空気
量Ｑａｍとを比較していずれか大きい方を目標吸入空気
量Ｑａ２として出力する比較選択手段、４３は目標吸入
空気量Ｑａ２と上限吸入空気量ＱａＭとを比較していず
れか小さい方を実際目標吸入空気量Ｑａ３として出力す
る比較選択手段、４４はバッテリ電圧に応じて燃料噴射
パルスＴａｕのパルス幅を補正する補正手段である。ま
た４５．４６割算手段、４７〜５０は乗算手段、５１．
５２，５５．５６はスイッチ手段である。

さらに第４図は上記始動時モジュール５４のより詳細な
構成を示し、５７．５８はＸ値、ｙ値を入力とする関数
発生手段で、５７はアクセル操作量αと水温Ｔｗとによ
って決る始動時の基本目標スロットル開度θＳ１を出力
する始動時目標スロットル開度発生手段、５８はアクセ
ル操作量αと水温Ｔｗとによって決る始動時の目標燃料
噴射量ＱｆｉＳを出力する始動時目標燃料噴射量発生手
段、５９は始動時基本目標スロットル開度θＳｌ。

スタータ信号ＳＴ、エンジン回転数Ｎｅ及びプラグ検出
信号Ｐｌｕｇを入力とし、始動時の実際目標スロットル
開度θＳ２及びセルモータ５３の駆動信号ＳＴＡを出力
するモータ制御モジュールである。

また第５図は上記モータ制御モジュール５９における演
算処理のフローチャートを示す。

なお以上のような構成において、上記スタータ信号ＳＴ
及び回転数センサ２３の出力Ｎｅが第１図に示す始動検
出手段６４の出力となっており、又上記コンピュータユ
ニット２９が第り図に示す演算手段６１．スロットル弁
駆動手段６２及び始動補正手段６５の各機能を実現する
ものとなっている。

次に第３図ないし第５図を用いて動作について説明する
。

まずスロットル開度の制御動作について説明する。アク
セルペダル２０が踏込操作されると、アクセルポジショ
ンセンサ２４でアクセル操作量αが検出され、基本目標
吸入空気量発辻手饅３０でこのアクセル操作量αに応じ
た基本目標吸入空気１１Ｑａｌが算出され、一方下限吸
入空気量発生手段３１で水温センサ２５の出力Ｔｗに応
じた吸入空気量の下限値Ｑａｍが算出され、上記基本目
標吸入空気量Ｑａｌと吸入空気量下限値Ｑａｍとは比較
選択手段４２で比較されて両者のうちの大きい方が目標
吸入空気量Ｑａ２として出力される。

また上限吸入空気量発生手段３２ではエンジン回転数Ｎ
ｅに応じた吸入空気量の上限値ＱａＭが算出され、この
吸入空気量上限値ＱａＭは比較選択手段４３で上記目標
吸入空気１Ｑａ２と比較されて両者のうちのいずれか小
さい方が実際目標吸入空気ｆＱａ３として出力される。

割算手段４５ではこの実際目標吸入空気Ｑａ３をエンジ
ン回転数（ＮｅＸ２）でもって割算して１気筒当りの目
標吸入空気量Ａｃが演算され、この１気筒当りの目標吸
入空気量Ａｃ、エンジン回転数Ｎｅ及びそのときのＥＧ
Ｒの有無に応じて基本目標スロットル開度発生手段３４
又は３５で基本目標スロットル開度θ（θｌ又はθＩＥ
）が演算される。また吸気量フィードバック補正モジュ
ール３６では１気筒当りの目標吸入空気量ＡＣ，エアフ
ローメータ５の出力ＱａＲ及びエンジン回転数Ｎｅから
吸入空気量をフィードバック制御するための補正係数Ｃ
ａＦＢが演算され、上記基本目標スロットル開度θは乗
算手段５０で吸気量フィードバック補正モジュール３６
からの補正係数Ｃａ　ＦＢでもって乗算補正され、これ
が実際目標スロットル開度θ２としてスロットルアクチ
ュエータ４に出力され、これによりスロットル弁３はア
クセル（榮作量に応じた吸入空気量が得られる開度にフ
ィードバック制御されることとなる。なおＥＧＲの有無
によって基本目標スロットル開度θを変えているのは、
ＥＧＲの有無によって実吸入空気量が異なるからであり
、従ってＥＧＲ還流時にはＥＧＲ非還流時よりも基本目
標スロットル開度が大きく設定されている。

次に燃料噴射量の制御動作について説明する。

上述のように実際目標吸入空気量Ｑａ３が算出されると
、割算手段４６では上記実際目標吸入空気１Ｑａ３をエ
ンジン回転数Ｎｅで割算して基本目標燃料噴射量Ｑｆｉ
が算出され、又水温補正係数発生手段３３では水温ＴＷ
に応じた水温補正係数ＣＴｗが算出され、上記基本目標
燃料噴射量Ｑｆｉは乗算手段４７で上記水温補正係数Ｃ
Ｔ　ｗでもって乗算補正される。またゾーン判定手段３
７では基本目標吸入空気＠Ｑａｌ、１気筒当りの目標吸
入空気量Ａｃ、エンジン回転数Ｎｅ、水温Ｔｗ及び０２
センサ出力λから現在のエンジンの運転領域が燃料フィ
ードバック領域、燃料カット領域又は混合気エンリッチ
領域のいずれであるかを′４１ｊ定しており、エンジン
が混合気エンリッチ領域にある場合には上記乗算手段４
７で上記基本目標燃料噴射１Ｑｆｉは上記水温補正に加
え、さらに工）　　　　ンリソチ補正モジュール４１か
らの補正係数ＣＥＲでもってエンリッチ補正され、この
補正後の目標燃料噴射量Ｑｆ　ｉ　１　　（＝Ｑｆ　ｉ
　３）は補正手段４４でバッテリ電圧に応じて補正され
た後、２人：４４噴射パルスＴａｕとして燃料噴射弁７
に与えられる。これにより燃料噴射弁７は点火タイミン
グに同期して燃料噴射パルスのパルス幅に応じた時間た
け開き、エンジンには上記水温補正及びエンリッチ補正
された実際目標量Ｑｆｉｌの燃料が噴射供給されること
となる。

一方、エンジンが燃料フィードハック領域にある場合に
は、乗算手段４８で上記水温補正後の目標燃料噴射１ｉ
ｊＱｆｉｌに燃料学習補正モジュール３９からの補正係
数Ｃ３ＴＤが乗算され、さらにこの目標燃料噴射量Ｑｆ
ｉ２に乗算手段４９で燃料フィードパンク補正モジュー
ル３８からの補正係数ＣｆＦＢが乗算されて実際目標燃
料噴射量Ｑｆｉ３が求められ、こうして燃料噴射量はフ
ィードバック制御されることとなる。なおフィードハッ
ク補正モジュール３８の他に、学習補正モジュール３９
を設けているのは、なるべくフィードハ　　　　　　　
４ツク制御を少なくするためである。

またエンジンが燃料カット領域にある場合には、燃料カ
ット制御モジュール４０から燃料カット信号５ＷＦＣが
出力されて、スイッチ手段５２が開き、これにより燃料
噴射弁７には燃料噴射パルスが印加されなくなり、燃料
の供給は停止されることとなる。

エンジン運転中は以上のようにしてスロットル開度及び
燃料噴射量の制御が行われるが、一方エンジンの始動時
にはこれと異なる制御が行わ゛れることとなる。即ち、
エンジンの始動時には、始動時モジュール５４において
、まず関数発生手段５７．５８でアクセル操作量α及び
水温Ｔｗに応じた始動時基本目標スロットル開度θｓ１
及び始動時目標燃料噴射量ＱｆｉＳが演算され、この始
動時目標燃料噴射量Ｑ　ｆ　ｉ　Ｓは上述の実際目標燃
料噴射量Ｑｆｉ３に代えて補正手段４４に入力され、そ
こでバッテリ電圧に応じて補正された後、始動時燃料噴
射パルスＴ　ａ　ｕ　１として燃料噴射弁７に与えられ
、これによりエンジンには始動用の燃料が噴射供給され
ることとなる。

またモータ制御モジュール５９ではスタータ信号ＳＴ、
回転数センサ出力Ｎｅ及びプラグ検出信号Ｐｌｕｇを読
み込み、スタータ信号ＳＴがＯＮか否か、及びエンジン
回転数Ｎｅが４５０ｒｐｍ以下が否かの判定からエンジ
ンの始動時が否かが検出され（ステップ７０．７１）、
エンジンの始動時の場合には、プラグ検出信号Ｐｌｕｇ
から点火プラグの絶縁抵抗が設定値Ｒ（例えばＲ＝２０
００Ω）以下か否か、即ちプラグのかぶりが発生してい
るか否かが判定され（ステップ７２）、かぶりが発生し
ている場合には上記始動時基本目標スロットル開度θＳ
１を補正してこれが実際の始動時目標スロットル開度θ
Ｓ２　（＝θＳ　１　＋Ｋｓｉｎ　ωＬ　）として上記
実際目標スロットル開度θ２に代えてスロットルアクチ
ュエータ４に出力され、又同時にセルモータ５３に駆動
信号ＳＴＡが出力される（ステップ７３）。するとスロ
ットル弁３は所定の周期でもって略全開と略全閉との間
で繰り返し開閉するとともに、セルモータ５３が回転し
、これにより薄い混合気が吸入されてプラグのがぶりは
解消される。こうしてプラグのかぶりが解消されると、
上述の始動時基本目標スロットル開度θＳ１がそのまま
実際目標スロットル開度θＳ２としてスロットルアクチ
ュエータ４に与えられるとともに、セルモータ５３への
駆動信号ＳＴＡの出力は停止され（ステップ７４）、以
後通常の制御が行なわれてエンジンは始動することとな
る。

またコンピュータユニット２９はイグナイタ２２にエン
ジンの回転数に応じて、又ＥＧＲ弁１８のソレノイド１
９にエンジンの運転状態に応じて各々制御信号を加えて
点火時期制御及びＥ　Ｇ　Ｒｆｉ制御を行うが、その動
作は従来公知のものと同一であるので、詳細な説明は省
略する。

以上のような本実施例の装置では、エンジンの始動時に
おいてプラグのかぶりが発生すると、点火プラグの絶縁
抵抗からそれを検出してスロットル弁を一定周期で略全
開と略全閉とに開閉制御するようにしたので、多量の吸
入空気を供給してプラグのかぶりを自動的に解消でき、
これによりエンジンの始動性を保証できる。

なお上記実施例では点火プラグの抵抗値からプラグのか
ぶりを検出するようにしたが、本発明はスタースイッチ
がオンされた状態が設定時間継続されたこと、あるいは
設定時間内にスタースイッチが再度オンされたことから
プラグのかぶりを検出してもよい。またプラグのかぶり
を解消するためのスロットル弁制御はスロットル弁を略
全開と略全閉との間で繰り返し開閉するのではなく、屯
にアイドル開度以上に駆動すればよいものである。

また上記実施例ではプラグのかぶりを検出してスロット
ル弁を開くようにしたが、本発明は少なくともエンジン
の始動時には常にスロットル弁を開くようにすればよく
、この場合にはプラグのがぶりを未然に防止できるもの
である。またスロットル弁の制御はフィードバック制御
ではなく、オープンループ制御であってもよい。

〔発明の効果〕

以上のように本発明によれば、アクセル操作量に応じて
スロットル弁を電気的に駆動するようにしたエンジンの
スロットル弁制御装置において、エンジンの始動時には
スロットル弁を所定時間アイドル開度以上に駆動するよ
うにしたので、プラグのかぶりを未然に防止でき、又プ
ラグのかふりによる始動不能が発生してもこれを自動的
に解消できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示す機能ブロック図、第２図は
本発明の一実施例によるエンジンのスロットル弁制御装
置の概略構成図、第３及び第４図はともに上記装置にお
けるコンピュータユニットの演算処理を説明するための
図、第５図は第４図におけるモータ制御モジュール５９
の具体的な演算処理のフローチャートを示す図である。 ６０・・・アクセル検出手段、６１・・・演算手段、６
２・・・スロットル弁駆動手段、６３・・・スロットル
弁、６４・・・始動検出手段、６５・・・始動補正手段
、３・・・スロットル弁、ＳＴ・・・スタータ信号、２
３・・・回転数センサ、２４・・・アクセルポジション
センサ、２９・・・コンピュータユニット。 特　許　出　願　人　マツダ株式会社 代理人　　　弁理士　早　瀬　憲　− 第１図 第４図 ちム 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　アクセル操作量を検出するアクセル検出手段と
   、該アクセル検出手段の出力を受けスロットル弁の開度
   を演算する演算手段と、該演算手段の出力を受けスロッ
   トル弁を駆動するスロットル弁駆動手段と、エンジンの
   始動を検出する始動検出手段と、該始動検出手段の出力
   を受けエンジン始動時所定時間スロットル弁をアイドル
   開度以上に駆動するための信号を上記演算手段の出力に
   代えて上記スロットル弁駆動手段に出力する始動補正手
   段とを設けたことを特徴とするエンジンのスロットル弁
   制御装置。