JP2553850B2 - スロツ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］ 本発明は、内燃機関により駆動される自動車等の車両
のスロットルバルブをアクセルペダルの踏込量に応じて
リンク機構を介さずに開閉させる、いわゆるリンクレス
スロットル機構のスロットルバルブ制御装置に関するも
のである。

［従来の技術］ 車両のアクセルペダルとスロットルバルブとをリンク
機構で結合せず、アクセルペダルの操作量、例えば踏み
込みストロークや踏力、を検出する部分と、その操作量
に応じてスロットルバルブを開閉駆動する部分とに分離
したリンクレススロットル機構は、スロットルバルブの
開度、すなわち内燃機関の出力を比較的自由に制御する
ことができるという利点を有する。

通常のリンク機構によるアクセルペダルとスロットル
バルブの連結では、リンクの摺動抵抗のため、アクセル
ペダルの踏み込み方向と戻し方向との間に、ある程度の
ヒステリシス領域を有する。このようなヒステリシス特
性は、運転者の疲労を軽減する効果も有するため、リン
クレス機構を採用する場合でも、アクセルペダル操作量
とスロットルバルブ開度との関係を設定するにあたり、
そのまま引き継がれている。

このようなリンクレススロットルバルブ制御機構のヒ
ステリシス特性の与え方に関しては次のような発明が既
に公開されている。すなわち本願出願人の出願に係る実
開昭59−105041号公報であり、この中で上記ヒステリシ
ス特性を与えるための具体的構成が開示されている。

一方、リンクレス機構の上記の自由度を生かして、異
なった運転条件に対して各々に適したアクセルペダル操
作量とスロットルバルブ開度との関係を適用しようとす
る試みも提案されている。例えば特開昭61−171841号公
報では、定常運転状態とそれ以外とでヒステリシス領域
の大きさを変化させることにより、定常運転状態（定速
運転状態）に入ったときには、それ以外のときよりもア
クセルペダル操作量の変化に対するスロットルバルブ開
度の変化を小さくするという発明について述べられてい
る。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のように、アクセルペダル操作量とスロットルバ
ルブ開度との関係にヒステリシス特性を持たせるという
ことは運転者の疲労軽減にある程度は役立つが、そのヒ
ステリシス特性の定め方が未だ不十分であるために、運
転者の緊張感を誘う場合がある。

例えば、車速が低い場合にはトランスミッションの減
速比が大きく、エンジンの出力変動は車体の加減速に大
きく影響し、逆に高速ではエンジンの多少の出力変動は
車体加速度には大きくは影響しないという事実がある。
アクセルペダル操作量とスロットルバルブ開度との関係
にある程度のヒステリシス特性があれば、低速では車体
のぎくしゃくした加減速は減少するが、高速での俊敏な
運動性能が犠牲となる。逆に、このヒステリシスを小さ
くすると、ドライバビリティを悪化させないように運転
しなければならないため、低速運転での運転車の疲労が
増大する。このような例の他、舗装道路を走行する場合
と砂利道等の低摩擦係数路面を走行する場合とでも、ヒ
ステリシス特性は各々最適なものが存在する。

このような要請に対し、従来の技術には何ら解決に資
するものはなかった。例えば前記の例のうち前者は単に
ヒステリシス特性の実現方法を述べたものでしかなく、
後者は定速走行時にスロットルバルブ開度の変化率を小
とすることを述べるに過ぎない。

そこで本発明は、運転者の疲労を軽減すべく、低速で
はスムーズな運転を実現し、高速では俊敏な運動性能を
確保することを目的としてなされたものである。

［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成された本発明は、第１
図にその概要を例示するごとく、 アクセルペダルの操作量が増加する方向と減少する方
向との間にヒステリシス領域を有する、スロットルバル
ブ開度の該ペダル操作量に対する関数を記憶する関数記
憶手段M1と、 アクセルペダルの操作量を検出するペダル操作量検出
手段M2と、 該検出されたペダル操作量及びその変化方向と、直前
のスロットルバルブ開度と、該ヒステリシス領域を有す
る関数とから目標開度を算出し、該目標開度となるよう
に逐次スロットルバルブを開閉駆動するスロットルバル
ブ駆動装置M3と を有する車両のスロットルバルプ制御装置において、さ
らに 該車両の速度が大きいほど前記ヒステリシス領域の大
きさを小さくするヒステリシス調整手段を設けたことを
特徴とするスロットルバルプ制御装置をその要旨とする
ものである。

ここで、アクセルペダルの操作量としては、アクセル
ペダルの踏み込みストローク又はペダルに加えられる踏
力のいずれを用いてもよい。

［作用］ 運転者がアクセルペダルを踏み込みあるいは戻すと、
ペダル操作量検出手段M2はその操作量、すなわち踏力又
は踏み込みストローク、を検出して、操作量に応じた信
号を発生する。スロットルバルブ駆動装置M3はこのアク
セルペダル操作量の信号を受けると、関数記憶手段M1か
ら取り入れたヒステリシス領域を有する関数と突き合わ
せ、ヒステリシスを考慮してスロットルバルブの目標開
度を決定する。具体的には、該関数は第２図のように、
アクセルペダルをずっと踏み込んでゆく（第２図で右方
へ行く）場合（曲線ａ）と、ずっと戻してゆく場合（曲
線ｂ）との間にヒステリシス領域Ｈを有している。この
ため、同一スロットルバルブ開度ｃとするために、アク
セルペダルを踏み込んでゆくときにはペダルはｄまで操
作しなければならないが、戻してきたときにはｅの操作
量で済む。一方、踏み込む途中で少し戻した場合や、戻
す途中で少し踏み込んだ場合には、アクセルペダルの操
作量とスロットルバルブ開度との関係は曲線ａやｂの上
には乗らず、その間のヒステリシス領域Ｈ内に入る。ス
ロットルバルブ駆動装置M3は、上記検出されたペダル操
作量と直前のスロットルバルブ開度とから現在の状態を
確定し、第２図の関数に当てはめて、ペダル操作量の変
化方向により、次に目標とすべきスロットルバルブ開度
を算出する。

すなわち、直前の位置が曲線ａ上にあり、ペダル操作
量がなお増加する方向にあれば、スロットルバルブ開度
目標値は曲線ａに沿うように決定される。曲線ｂ上でペ
ダル操作量が減少する方向にあるときも同様である。直
前の位置がヒステリシス領域Ｈ内にあるか、又は曲線ａ
あるいはｂ上であるがペダル操作量の変化方向が上記場
合とは逆であるときには、曲線a,bで示される関係とは
別の関係によりスロットルバルブ開度目標値を決定す
る。例えば、曲線ａ又はｂ上に至るまではペダル操作量
が変化してもバルブ開度は一定にしておくとか、あるい
はバルブ開度の変化率を曲線a,bの傾きよりも小さくす
るとかの関係を定めておく。ペダル操作量が小さいとき
の曲線ａの形状や、ペダル操作量が大きいときの曲線ｂ
の形状と同様の関係で決定してもよい。

この決定の際に基礎とされる直前のスロットルバルブ
開度は、実際に検出されたスロットルバルブ開度を用い
てもよいが、直前に決定されたスロットルバルブ開度目
標値を利用することもできる。

このようにして検定されたスロットルバルブ開度目標
値により、スロットルバルブ駆動装置M3はスロットルバ
ルブを開閉駆動する。

以上の基本的動作に加えて、本発明では、ヒステリシ
ス調整手段M4が車両の車速が大きいほどヒステリシス領
域Ｈの大きさを小さくする。これにより、高速ではヒス
テリシス領域Ｈの大きさが小さくなるので、アクセルペ
ダルの操作量に対するスロットルバルブの開度の応答性
が高くなり、俊敏な運動性能が確保される。また、低速
ではヒステリシス領域Ｈが大きくなるので、加減速はス
ムーズになる。このヒステリシス領域Ｈの変化のさせ方
は、例えば曲線ａ、ｂを互いに近づける方向に移動する
とか、一方を固定しておいて他方を移動する等、さまざ
まな手法を採用できる。

［実施例］ 本発明の第１実施例を以下に述べる。本実施例では、
車速によりヒステリシス領域の大きさを変化させてい
る。第３図は本発明を適用した自動車の関連部分の構成
を示した図である。

エンジン10の吸気管12にはスロットルバルブ14が設け
られ、該スロットルバルブ14はDCモータ16により開閉駆
動される。また、該スロットルバルブ14の開度はスロッ
トルポジションセンサ18により検出される。スロットル
ポジションセンサ18はポテンシオメータにより構成され
ており、そのスロットル開度に応じた信号がスロットル
開度検出変換器20を介して電子制御回路44に入力され
る。

運転席のアクセルペダル30には踏力センサ32が取り突
けられ、該センサ32にかかる力の大きさがそれに接続さ
れた踏力検出変換器34によりアナログ信号に変換され電
子制御回路44に入力される。

トランスミッションの出力側にあるドライブシャフト
36には車速検出歯車38が固定されている。歯車38の歯面
に対向して電磁ピックアップ40が車体側に固定されてお
り、ドライブシャフト36の回転に伴う歯車38の各歯の接
近を検出する。検出された接近信号は車速検出変換器42
によりパルスカウントされ、車速に応じたアナログ信号
として電子制御回路44に入力される。

電子制御回路44はマイクロコンピュータ（CPU）46を
中心に構成され、後述の制御プログラムや定数データ等
が記憶されているROM48,処理中に一時的にデータが書き
込まれ、読み出されるRAM50,処理のタイミング信号を発
生するタイマ回路52,上述のスロットル開度検出変換器2
0,踏力検出変換器34,車速検出変換器42からのアナログ
信号を直接入力し、内部処理に適したデジタル信号に変
換するインターフェイス54及びそれらの間の信号授受の
共通通路であるコモンバス55等を含む。なお、インター
フェイス54には上述のDCモータ16が接続され、後述の処
理の結果発生されるDCモータ駆動信号がこのインターフ
ェイス54を介してDCモータ16に伝えられる。

次に、上記電子制御回路44において行われるスロット
ルバルブ14の駆動制御のための処理を、第４図のフロー
チャートを基に説明する。本処理はタイマ52からの信号
に基づき一定時間、例えば10msec、毎に、CPU46により
実行される。本処理が開始されるとまずステップ100に
おいてスロットル開度検出変換器20、踏力検出変換器34
及び車速検出変換器42から各々の出力アナログ信号をイ
ンターフェイス54を介して入力する。上記検出変換器2
0,34,42の出力信号は、各々、スロットルバルブ14の開
度、アクセルペダル30に加えられる踏力及び車速を表わ
す。次のステップ102では、上記各信号を適当な物理量
に変換する。スロットル開度は全閉位置を０％、全開位
置を100％とする開度Ｔ％に、アクセルペダルの踏力はF
kgfに、そして車速はV km/hとなるように、適当な定数
が乗算される。ここで、センサの出力と測定物理量との
間に線型性がない場合には、単なる定数の乗算ではな
く、線型化処理が行われることはもちろんである。な
お、区別のために、今回の本ルーチンの実行により検出
・演算された各物理量は添時ｎを付して、Tn,Fn,Vnと表
記する。

次にステップ104では以下のような一連の処理を行
う。まず、ROM48より第５図（Ａ）に示すようなアクセ
ルペダル踏力Fxとスロットルバルブ開度Txとの基本的な
関係Tx＝fo（Fx）を読み込み、RAM50に記憶する。関数f
oは２本の曲線（関数）faとfdとからなり、両曲線間に
はヒステリシス領域Ｈが存在する。次に、前ステップに
て検出された車速Ｖに基づき、ROM48内に格納された第
５図（Ｂ）に示すようなマップによりヒステリシス係数
（ヒス係数）Ka,Kbを決定する。第５図（Ｂ）に示され
る通り、係数Kaは車速が増加するに従い１から減少して
ゆく。係数KbはKaとほぼ対称的に、車速増加に伴い１か
ら増加してゆく。そして、先にRAM50に記憶された基本
関数foを、現車速Ｖに応じた形に修正する。すなわち、
修正された関数fvを構成する２曲線（関数）ｆav,fbvは
fa,fbに対し、 ｆav（Ka・Fx）＝fa（Fx） ｆav（Kb・Fx）＝fb（Fx） の関係を満たすように修正される。すなわち、第５図
（Ａ）において、faは横方向にKa（≦１）倍され、fbは
横方向にKb（≧１）倍され、その結果、それら曲線の間
のヒステリシス領域の大きさはＨからHvへと縮小する。
この修正された関数もRAM50に記憶される。ステップ104
では最後に、ペダル踏力Ｆの変化速度が算出される。
最も簡単には、今回検出・演算された踏力Fnと、前回検
出・演算された踏力Fn−１との差を前記本ルーチンの実
行時間間隔（例えば10msec）で除すことにより、変化速
度が算出される。

次にステップ106で、上記算出された踏力の変化速度
の符号をチェックする。が正、０及び負の各々の状
態に対して、処理はステップ108,110,112へと分岐され
る。

＝０、すなわち、アクセルペダルが静止していると
きにはステップ110へ進み、現在のスロットル開度Tnを
そのまま目標値Toとして、ステップ124へ進む。

＞０、すなわち、アクセルペダルが踏み込まれてゆ
く方向にある場合には、ステップ108へ進み、直前の状
態が第５図（Ｃ）の曲線ｆav上にあったか否かを判定す
る。これは前回の本ルーチン実行時に検出・演算された
Fn−１とTn−１とが関係 Tn−１＝ｆav（Fn−１） を満たすか否かにより判定できる。前回、曲線ｆav上に
居たならば（YES）、ステップ116にてスロットルバルブ
開度制御の目標値Toを To＝ｆav（Fn） により決定し、ステップ124へ進んでスロットルバルブ1
4の開度が本目標値Toとなるように駆動制御する。すな
わち、そのまま曲線ｆav上を右方へ動いてゆく。

アクセルペダルが踏み込まれてゆく方向にあるが、前
回の状態が第５図（Ｃ）の曲線ｆav上でない場合、すな
わちヒステリシス領域Hv内又は曲線ｆbv上にある場合、
にはスロットルバルブ開度の目標値Toは次のように決定
する。すなわち、前回の状態点（Fn−1,Tn−１）を通る
所定の小さい傾きの直線により開度目標値Toを定めるの
である。この直線の傾きは前回のスロットル開度Tn−１
の値により決定され、Tn−１が０又は100％に近付くに
つれ０に近付き、中央（50％）では曲線ｆavやｆbvの中
央部分の傾きよりも小さい傾きとする。これにより、前
回の状態がヒステリシス領域Hv内にあるときにはアクセ
ルペダル踏力の変化に対するスロットルバルブ開度のレ
スポンスは小さくされる。

ステップ106でアクセルペダルが戻されつつあると判
断された場合（＜０）にも、目標スロットルバルブ開
度Toの決定方法は上記と同様であり、曲線ｆavの代わり
にｆbvが対応し、動作方向が逆になるのみである。すな
わちステップ112において前回の状態が曲線ｆbv上にあ
るか否かを判定し、曲線ｆbv上にあったならばステップ
120,124にて該曲線ｆbvに沿うようにスロットルバルブ
を駆動する。前回がｆbv上でなかったならば、ステップ
122,124において、先と同様に決定される直線に沿うよ
うにスロットルバルブを駆動する。

なお、ステップ118又は122における目標開度Toの決定
方法は、上記の他に、さらに単純にして、ヒステリシス
領域Hv内ではスロットル開度目標値Toを一定値にすると
いう方法も可能である。又、逆に、例えばステップ118
では曲線ｆavの踏力Fxの小さい方の部分（下方の傾きの
小さい部分）の形状に沿って動かしてゆくという方法も
考えられる。この場合には、ステップ122では曲線ｆbv
の踏力の大きい方の部分を用いることになる。

上記の通り、本実施例では各時点の車速Ｖにより、ア
クセルペダル踏力とスロットルバルブ開度との関係fvの
ヒステリシス領域Hvの幅が変化し、低速では広く、高速
になるにつれ狭く設定される。このため、低速における
スムーズな運転と拘束における俊敏な運動性能とが両立
して実現される。

［発明の効果］ 本発明のスロットルバルブ制御装置によれば、車速が
大きくなるほどヒステリシス領域が小さくなる。これに
より、低速ではスムーズな運転を、高速では俊敏な運動
性能をと、運転者の疲労軽減と車両の運動性向上の両効
果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概要を例示するブロック図、第２図は
本発明のスロットルバルブ駆動装置の作用の一部を説明
するための、アクセルペダル操作量とスロットルバルブ
開度とのヒステリシス図、第３図は本発明の第１実施例
の構成図、第４図は第１実施例において行われる処理の
フローチャート、第５図（Ａ）は基本関数を示すグラ
フ、第５図（Ｂ）はヒステリシス係数を決定するための
マップ図、第５図（Ｃ）は車速Ｖにおける踏力とスロッ
トル開度との関係を示すグラフである。 10……エンジン 14……スロットルバルブ 32……踏力センサ 38,40……車速センサ 41……ヒステリシス係数調節つまみ 44……電子制御回路

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】アクセルペダルの操作量が増加する方向と
   減少する方向との間にヒステリシス領域を有する、スロ
   ットルパルブ開度の該ペダル操作量に対する関数を記憶
   する関数記憶手段と、 アクセルペダルの操作量を検出するペダル操作量検出手
   段と、 該検出されたペダル操作量及びその変化方向と、直前の
   スロットルバルブ開度と、該ヒステリシス領域を有する
   関数とから目標開度を算出し、該目標開度となるように
   逐次スロットルバルブを開閉駆動するスロットルバルブ
   駆動装置と を有する車両のスロットルバルブ制御装置において、さ
   らに 該車両の車速が大きいほど前記ヒステリシス領域の大き
   さを小さくするヒステリシス調整手段を設けたことを特
   徴とするスロットルバルブ制御装置。