JP2001234758A - スロットルバルブ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 吸気時の異音の発生を効果的に抑止又は低減
することのできるスロットルバルブ制御装置を提供する
こと。 【解決手段】 本発明のスロットルバルブ制御装置は、
内燃機関１の吸気通路４に配設された内燃機関１の吸入
空気量を調節するスロットルバルブ８を制御するもの
で、スロットルバルブ８の開速度を検出するバルブ開速
度検出手段９，１１と、スロットルバルブ８の開速度を
制御するバルブ開速度制御手段１０，１１とを備えてお
り、バルブ開速度制御手段１０，１１は、バルブ開速度
検出手段９，１１によって検出されたスロットルバルブ
８の開速度に基づいて、スロットルバルブ８の開速度の
上昇を抑止するように構成されていることを特徴として
いる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の吸入空
気量を調節するスロットルバルブを制御するスロットル
バルブ制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】内燃機関は、吸入した空気と噴射された
燃料とを混合させた混合気を燃焼させることによって動
力を生み出す。内燃機関が出力する動力は、吸入する空
気量（吸入空気量）や噴射する燃料量（燃料噴射量）を
調節することによって制御できる。ここで、吸入空気量
は、内燃機関の吸気通路上に設けられたスロットルバル
ブによって調節される。車輌などの場合、スロットルバ
ルブは、運転者によるアクセルペダルの踏み込み量（ペ
ダルストローク量）に応じて、その開度が調節される。

【０００３】従来は、スロットルバルブとアクセルペダ
ルとがワイヤなどで直結されており、アクセルペダルが
踏み込まれることによってスロットルバルブが開かれる
ようになっていた。しかし、近年になって、両者間の機
械的結合によってスロットルバルブを開閉させるのでは
なく、アクセルペダルのペダルストローク量を電気的に
検出し、この検出結果に基づいてモータなどによってス
ロットルバルブを開閉させる電子制御式のスロットルバ
ルブも実用化されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】スロットルバルブが急
激に開かれるときには、吸気通路内に気流の乱れによる
渦が生じて異音（気流音）が生じる。発生した渦がイン
テークマニフォールドやサージタンク内で新たな渦を発
生させ、異音の発生を助長することもある。なお、吸気
通路上にネットやフィンを配置して、これらの渦を解消
する対策も試みられている。しかし、近年になってイン
テークマニフォールドが樹脂化されるようになると、こ
のような異音の伝播や放射がより顕著になり、これらの
対策だけでは対処しきれないおそれもある。

【０００５】このような異音は、ロードノイズなどの発
生していない停車時に特に顕著であり、停車時にアクセ
ルペダルの操作をした場合などに運転者に違和感を与え
る要因となっていた。そこで、このような吸気時の異音
の発生を低減することが要望されている。従って、本発
明の目的は、吸気時の異音の発生を効果的に抑止又は低
減することのできるスロットルバルブ制御装置を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、内燃機関の吸
気通路に配設された内燃機関の吸入空気量を調節するス
ロットルバルブを制御するもので、スロットルバルブの
開速度を検出するバルブ開速度検出手段と、スロットル
バルブの開速度を制御するバルブ開速度制御手段とを備
えており、バルブ開速度制御手段は、バルブ開速度検出
手段によって検出されたスロットルバルブの開速度に基
づいて、スロットルバルブの開速度の上昇を抑止するよ
うに構成されていることを特徴としている。

【０００７】本発明によれば、バルブ開速度検出手段に
よってスロットルバルブの開速度を検出し、検出された
スロットルバルブの開速度が異音を発生させるような開
速度となるような場合には、バルブ開速度制御手段によ
ってスロットルバルブの開速度の上昇を抑止する。この
結果、吸気通路内の気流の急速な乱れが緩和され、異音
の発生が抑止又は軽減される。

【０００８】ここで、内燃機関の出力を変速する変速機
構のギアポジションを検出するギアポジション検出手段
をさらに備えており、ギアポジション検出手段によって
検出された変速機構のギアポジションがニュートラルポ
ジション又はパーキングポジションの場合にのみ、スロ
ットルバルブの開速度の上昇を抑止するように構成され
ていることが好ましい。

【０００９】このようにすれば、バルブ開速度制御手段
によるスロットルバルブの開速度の制御を、変速機構の
ギアポジションがニュートラルポジション又はパーキン
グポジションにあるときに限定することができる。ギア
ポジションがニュートラルポジション又はパーキングポ
ジションにあるときは、車輌が停止状態にある場合がほ
とんどである。このようなときはスロットルバルブの急
開による異音が聞こえやすい状態であるので、異音の発
生を抑止又は軽減する。

【００１０】その一方で、ギアポジションがニュートラ
ルポジション又はパーキングポジションにないときは、
車輌が走行状態にある場合がほとんどである。このよう
なときはロードノイズや風切り音、内燃機関の運転音な
どでスロットルバルブの急開による異音が聞こえない、
あるいは、聞こえにくい状態であるので、スロットルバ
ルブの開速度制御は行わず、高応答性を重視したスロッ
トルバルブの開閉を行う。

【００１１】即ち、高応答性が要求されず、かつ、異音
が聞こえやすい状態では、異音の発生を抑止又は軽減す
るべくスロットルバルブの開速度制御を行い、高応答性
が要求され、かつ、異音が聞こえにくい状態では、スロ
ットルバルブの開速度制御を行わない。なお、ここでの
ニュートラルポジション・パーキングポジションとは、
オートマチックトランスミッションにおけるニュートラ
ルポジション・パーキングポジション、あるいは、マニ
ュアルトランスミッションのニュートラルポジションの
ことである。

【００１２】また、ここで、スロットルバルブの開度を
検出するバルブ開度検出手段をさらに備えており、バル
ブ開速度制御手段は、バルブ開度検出手段によって検出
されたスロットルバルブの開度が所定開度以下の場合に
のみ、スロットルバルブの開速度の上昇を抑止するよう
に構成されていることが好ましい。

【００１３】スロットルバルブの急開による異音は、ス
ロットルバルブが開かれることによって生じる吸気通路
内の気流の乱れによって発生する。即ち、スロットルバ
ルブがある程度開かれた後は、上述した異音は発生しな
い（あるいは問題となるレベルではない）ので、スロッ
トルバルブの開度がある所定開度を超えた場合には、ス
ロットルバルブの開速度の上昇を抑止する必要なはい。

【００１４】そこで、バルブ開度検出手段によって検出
されたスロットルバルブの開度が所定開度以下の場合に
のみ、バルブ開速度制御手段がスロットルバルブの開速
度の上昇を抑止するようにする。この結果、スロットル
バルブの開度がある所定開度を超えた場合には、通常の
制御によって高応答性を維持しつつ、内燃機関を運転す
ることにより、運転者に違和感を与えずに異音の発生を
抑止又は軽減することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明のスロットルバルブ制御装
置の一実施形態について、図面を参照しつつ以下に説明
する。図１に、本実施形態の制御装置を有する内燃機関
の構成図を示す。なお、図１に示すエンジン（内燃機
関）１は、燃料をシリンダ２内に直接噴射する筒内噴射
型のエンジンであるが、インテークポート内に燃料を噴
射するタイプのエンジンに対しても本発明は適用可能で
ある。

【００１６】本実施形態の制御装置は、車輌に搭載され
たエンジン１に付随する装置である。エンジン１は、図
１に示されるように、点火プラグ３によって各シリンダ
２内の混合気に対して点火を行うことによって駆動力を
発生する。エンジン１の燃焼に際して、外部から吸入し
た空気は吸気通路４を通り、シリンダ２内でインジェク
タ５から噴射された燃料と混合される。シリンダ２の内
部と吸気通路４との間は、吸気バルブによって開閉され
る。シリンダ２の内部で燃焼された混合気は、排気ガス
として排気通路６に排気される。シリンダ２の内部と排
気通路６との間は、排気バルブによって開閉される。

【００１７】本実施形態の吸気通路４は、樹脂製のイン
テークマニフォールド７からエンジンブロックの内部に
かけて形成されている。吸気通路４上には、シリンダ２
内に吸入される吸入空気量を調節するスロットルバルブ
８が配設されている。このスロットルバルブ８には、そ
のスロットルバルブ開度βを検出するスロットルポジシ
ョンセンサ９が接続されている。また、スロットルバル
ブ８は、スロットルモータ１０によって開かれる。さら
に、スロットルバルブ８には図示されないリターンスプ
リングが取り付けられており、スロットルモータ１０の
駆動力がゼロにされると、スロットルバルブ８はリター
ンスプリングによって閉状態に復帰される。

【００１８】スロットルポジションセンサ９やスロット
ルモータ１０は、エンジン１の運転を総合的に制御する
ＥＣＵ１１に接続されている。ＥＣＵ１１には、アクセ
ルポジションセンサ１２も接続されている。アクセルポ
ジションセンサ１２は、アクセルペダル１３のペダルス
トローク量を検出し、検出結果をＥＣＵ１１に送出して
いる。ＥＣＵ１１は、アクセルポジションセンサ１２の
検出結果やその他の情報をもとに、スロットルバルブ８
の目標バルブ開度β0を決定し、スロットルバルブ開度
βが目標バルブ開度β0となるようにスロットルモータ
１０を駆動する。

【００１９】本実施形態においては、ＥＣＵ１１は、ア
クセルポジションセンサ１２によって検出されたアクセ
ルペダル１３のペダルストローク量とクランクポジショ
ンセンサ１４によって検出されたエンジン回転数とか
ら、スロットルバルブ８の目標バルブ開度β0を決定し
ている。目標バルブ開度β0は、ＥＣＵ１１内部のＲＯ
Ｍに、ペダルストローク量とエンジン回転数とに基づく
マップとして格納されている。

【００２０】なお、スロットルポジションセンサ９は、
スロットルバルブ開度βを検出するバルブ開度検出手段
として機能する。また、スロットルポジションセンサ９
は、スロットルバルブ開度βを検出するが、検出された
スロットルバルブ開度βの時間微分をＥＣＵ１１によっ
て演算すれば、スロットルバルブ開速度αを得ることが
できる（閉速度も算出し得る）。即ち、スロットルポジ
ションセンサ９及びＥＣＵ１１は、スロットルバルブ開
速度αを検出するバルブ開速度検出手段として機能す
る。

【００２１】さらに、スロットルモータ１０は、ＥＣＵ
１１からの指令に基づいて駆動されるので、スロットル
モータ１０の駆動を制御することによって、スロットル
バルブ開速度αを制御することが可能である。即ち、ス
ロットルモータ１０及びＥＣＵ１１は、スロットルバル
ブ開速度αを制御するバルブ開速度制御手段として機能
する。

【００２２】さらに、ＥＣＵ１１には、トランスミッシ
ョン（変速機構）１５を総合的に制御するトランスミッ
ションＥＣＵ１６とも接続されている。本実施形態のト
ランスミッション１５はオートマチックトランスミッシ
ョンであり、セレクタレバー１７によって、ギアポジシ
ョンを変更する。ギアポジションは、ギアポジションセ
ンサ１８によって検出される。トランスミッションＥＣ
Ｕ１６は、コントロールバルブ１９を駆動してトランス
ミッション１５を変速させる。即ち、ギアポジションセ
ンサ１８やトランスミッションＥＣＵ１６は、トランス
ミッション１５のギアポジションを検出するギアポジシ
ョン検出手段として機能する。

【００２３】次に、上述した制御装置を用いたスロット
ルバルブ８の制御について、図２に示すフローチャート
に基づいて説明する。

【００２４】まず、クランクポジションセンサ１４の出
力からエンジン回転数を検出し、アクセルポジションセ
ンサ１２の出力からアクセルペダル１３のペダルストロ
ーク量を検出する。そして、検出したエンジン回転数と
ペダルストロークとに基づいて、スロットルバルブ８の
目標バルブ開度β0を、ＥＣＵ１１内のＲＯＭに格納さ
れたマップによって決定する（ステップ１００）。次
に、スロットルバルブ開度βが決定された目標バルブ開
度β0となるように、ＥＣＵ１１がスロットルモータ１
０を駆動してスロットルバルブ８を開く（ステップ１１
０）。

【００２５】次に、ＥＣＵ１１は、ギアポジションセン
サ１８の出力から、ギアポジションがニュートラルポジ
ション又はパーキングポジションであるか否かを判定す
る（ステップ１２０）。ステップ１２０において、ギア
ポジションがニュートラルポジション又はパーキングポ
ジションにはなく、ドライブポジションやリバースポジ
ションなどの他のギアポジションである場合は、スロッ
トルバルブ８の開速度を制御することなく、後述するス
テップ１７０に進む。

【００２６】一方、ステップ１２０において、ギアポジ
ションがニュートラルポジション又はパーキングポジシ
ョンである場合は、吸気による異音が発生するおそれの
ある状況であればスロットルバルブ開速度αの制御を行
うべく、次のステップに進む。次のステップでは、スロ
ットルポジションセンサ９の出力をＥＣＵ１１において
演算処理し、スロットルバルブ８のスロットルバルブ開
速度αを算出する（ステップ１３０）。そして、算出さ
れたスロットルバルブ開速度αが、所定バルブ開速度α
1よりも大きいか否かを判定する（ステップ１４０）。

【００２７】この所定バルブ開速度α1は、これ以上の
速度でスロットルバルブ８が開かれると、吸気通路４内
に気流の乱れによる渦が発生し、異音を発生させるとい
う開速度である。スロットルバルブ開速度αが、所定バ
ルブ開速度α1以下である場合、即ち、ステップ１４０
が否定される場合は、スロットルバルブ開速度αが低い
ので異音が発生しないと判断できる。この場合は、スロ
ットルバルブ開速度αを制御することなく、後述するス
テップ１７０に進む。

【００２８】一方、スロットルバルブ開速度αが、所定
バルブ開速度α1よりも大きい場合、即ち、ステップ１
４０が肯定される場合は、スロットルバルブ開速度αが
大きく、異音が発生する可能性があると判断できる。こ
の場合は、さらに次のステップに進み、スロットルポジ
ションセンサ９によって検出されるスロットルバルブ開
度βが、所定バルブ開度β1よりも大きいか否かを判定
する（ステップ１５０）。

【００２９】上述したように、スロットルバルブ８が既
に充分に開かれた状態であれば、吸気通路４上に異音を
発生させるような渦は形成されない。この所定バルブ開
度β1は、その開度からスロットルバルブ８が急激に開
かれても、もう異音を発生させるおそれがないというバ
ルブ開度である。そこで、スロットルバルブ開度βが所
定バルブ開度β1よりも大きい場合、即ち、ステップ１
５０が否定される場合は、スロットルバルブ開速度αの
制御は必要ないと判断し、後述するステップ１７０に進
む。

【００３０】一方、スロットルバルブ開度βが所定バル
ブ開度β1以下である場合、即ち、ステップ１５０が肯
定される場合は、スロットルバルブ開度βが小さく、異
音が発生するおそれがあると判断できる。この場合は、
スロットルバルブ開速度αを制御するべく次のステップ
に進む。次のステップでは、スロットルバルブ開速度α
が所定バルブ開速度α1よりもさらに上昇するのを抑止
するため、まず、目標となる目標バルブ開速度α0を設
定する。この目標バルブ開速度α0は、少なくとも上述
した所定バルブ開速度α1以下に設定される。

【００３１】本実施形態においては、目標バルブ開速度
α0が所定バルブ開速度α1の約1/2の速度に固定的に設
定されている。ここで、ＥＣＵ１１は、スロットルモー
タ１０の駆動出力を抑えるなどして、スロットルバルブ
開速度αが目標バルブ開速度α0となるように減速制御
する（ステップ１６０）。次いで、スロットルバルブ開
度βがステップ１００で設定された目標バルブ開度β0
となっているか否かを判断する（ステップ１７０）。

【００３２】ステップ１７０で、スロットルバルブ開度
βが目標バルブ開度β0となっていれば、それ以上スロ
ットルバルブ８を開く必要はなくなり、このルーチンを
抜ける。一方、スロットルバルブ開度βが目標バルブ開
度β0となっていない場合は、ステップ１１０に戻り、
再び、ステップ１１０〜ステップ１６０の処理が繰り返
し行われ、ステップ１７０が肯定された時点でこのルー
チンが終了する。ステップ１１０〜ステップ１６０の処
理が繰り返し行われる間に、ステップ１２０，１４０，
１５０が否定される状況となれば、その時点でスロット
ルバルブ開速度αの減速制御は行われなくなる。

【００３３】上述した制御におけるスロットルバルブ開
度βとスロットルバルブ開速度αとの関係について、い
くつかの例を図３のグラフに示す。

【００３４】まず、図３中の曲線によって示される例
について説明する。この曲線は、スロットルバルブ開
速度αが所定バルブ開速度α1に達したため、スロット
ルバルブ開速度αの上昇が抑えられている（ここでは特
に減速されている）。スロットルバルブ開速度αは目標
バルブ開速度α0にまで低減されている（目標バルブ開
速度α0から多少のオーバーシュートは発生する）。そ
して、この例では、スロットルバルブ開速度αが、目標
バルブ開速度α0にされるとほぼ同時に、スロットルバ
ルブ開度βが所定バルブ開度β1に達したため、スロッ
トルバルブ開速度αの制御が解除され、その後は目標バ
ルブ開度β0までスロットルバルブ８を開くべく、スロ
ットルバルブ開速度αが上昇されている。

【００３５】次に、図３中の曲線によって示される例
について説明する。この曲線は、スロットルバルブ開
速度αが所定バルブ開速度α1に達したため、スロット
ルバルブ開速度αの上昇が抑えられ、目標バルブ開速度
α0を目標としてスロットルバルブ開速度αが減速され
ている。しかし、スロットルバルブ開速度αが目標バル
ブ開速度α0に達する以前に、スロットルバルブ開度β
が所定バルブ開度β1に達したため、スロットルバルブ
開速度αの制御が解除されている。スロットルバルブ開
速度αの制御が解除された後は目標バルブ開度β0まで
スロットルバルブ８を開くべく、スロットルバルブ開速
度αが上昇されている。

【００３６】次に、図３中の曲線によって示される例
について説明する。この曲線は、スロットルバルブ開
速度αが所定バルブ開速度α1に達したため、スロット
ルバルブ開速度αの上昇が抑えられ、スロットルバルブ
開速度αは目標バルブ開速度α0まで減速されている。
そして、スロットルバルブ開速度αは目標バルブ開速度
α0でしばらく維持された後、スロットルバルブ開度β
が所定バルブ開度β1に達したところでスロットルバル
ブ開速度αの制御が解除されている。スロットルバルブ
開速度αの制御が解除された後は目標バルブ開度β0ま
でスロットルバルブ８を開くべく、スロットルバルブ開
速度αが上昇されている。

【００３７】次に、図３中の曲線によって示される例
について説明する。この曲線は、スロットルバルブ開
速度αが所定バルブ開速度α1に達したため、スロット
ルバルブ開速度αの上昇が抑えられている。しかし、ア
クセルペダル１３がある程度ストロークされた状態でホ
ールドされ、スロットルバルブ開度βをそれ以上開く必
要がなくなり、スロットルバルブ開速度αはゼロとなっ
ている。上述した例の他、スロットルバルブ開速度αが
所定バルブ開速度α1に達したため、スロットルバルブ
開速度αの上昇が抑えられたのち、アクセルペダル１３
の操作が中止されてスロットルバルブ開度βがゼロに戻
されるような場合もあり得る。

【００３８】なお、本発明のスロットルバルブ制御装置
は、上述した実施形態に限定されるものではない。例え
ば、上述した実施形態においては、スロットルバルブ開
速度αが所定バルブ開速度α1に達した場合、所定バル
ブ開速度α1よりも低い目標バルブ開速度α0が設定され
たが、スロットルバルブ開速度αが所定バルブ開速度α
1に達した場合に、この所定バルブ開速度α1を維持する
ような制御としてスロットルバルブ開速度αの上昇を抑
止しても良い。また、上述した実施形態においては、目
標バルブ開速度α0、所定バルブ開速度α1、所定バルブ
開度β1は固定的に設定されたが、これらを可変制御し
ても良い。

【００３９】

【発明の効果】本発明のスロットルバルブ制御装置は、
スロットルバルブの開速度を検出するバルブ開速度検出
手段と、スロットルバルブの開速度を制御するバルブ開
速度制御手段とを備えており、バルブ開速度制御手段
は、バルブ開速度検出手段によって検出されたスロット
ルバルブの開速度に基づいて、スロットルバルブの開速
度の上昇を抑止するように構成されているので、吸気時
の異音の発生を効果的に抑止又は低減することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の制御装置の一実施形態を有する内燃機
関を示す断面図である。

【図２】本発明の制御装置の一実施形態による制御フロ
ーチャートである。

【図３】制御時のスロットルバルブ開度とその開速度と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１…エンジン（内燃機関）、４…吸気通路、８…スロッ
トルバルブ、９…スロットルポジションセンサ（バルブ
開度検出手段・バルブ開速度検出手段）、１０…スロッ
トルモータ（バルブ開速度制御手段）、１１…ＥＣＵ
（バルブ開速度検出手段・バルブ開速度制御手段）、１
２…アクセルポジションセンサ、１３…アクセルペダ
ル、１５…トランスミッション（変速機構）、１８…ギ
アポジションセンサ（ギアポジション検出手段）。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の吸気通路に配設された前記内
   燃機関の吸入空気量を調節するスロットルバルブを制御
   するスロットルバルブ制御装置において、 スロットルバルブの開速度を検出するバルブ開速度検出
   手段と、スロットルバルブの開速度を制御するバルブ開
   速度制御手段とを備えており、 前記バルブ開速度制御手段は、バルブ開速度検出手段に
   よって検出されたスロットルバルブの開速度に基づい
   て、スロットルバルブの開速度の上昇を抑止するように
   構成されていることを特徴とするスロットルバルブ制御
   装置。
2. 【請求項２】 前記内燃機関の出力を変速する変速機構
   のギアポジションを検出するギアポジション検出手段を
   さらに備えており、前記ギアポジション検出手段によっ
   て検出された前記変速機構のギアポジションがニュート
   ラルポジション又はパーキングポジションの場合にの
   み、スロットルバルブの開速度の上昇を抑止するように
   構成されていることを特徴とする請求項１に記載のスロ
   ットルバルブ制御装置。
3. 【請求項３】 スロットルバルブの開度を検出するバル
   ブ開度検出手段をさらに備えており、前記バルブ開速度
   制御手段は、バルブ開度検出手段によって検出されたス
   ロットルバルブの開度が所定開度以下の場合にのみ、ス
   ロットルバルブの開速度の上昇を抑止するように構成さ
   れていることを特徴とする請求項１又は２に記載のスロ
   ットルバルブ制御装置。