JPH039047A - 内燃機関のスロットル弁開度制御装置 - 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〉 本発明は、自動車の運転状態を認識してスロットル弁開
度を制御する装置に関する。

〈従来の技術〉 従来、吸気系に介装されるスロットル弁はアクセルペダ
ルの踏み込みに機械的に連動させるのが一般的な駆動方
式である。

その場合、例えば機関の出力性能を重視してスロットル
チャンバーの径を大きく設計すると、アクセル操作量に
対する吸入空気量の立ち上がりのカーブが早められ、渋
滞走行等で滑らかな運転性が得られずギクシャクした感
じとなる。

また、逆に立ち上がりカーブを遅めに設定すると、渋滞
走行時の走行性は改善されるが、加速応答性は低下する
ため、交通量の少ないところで加速をきかしたスポーテ
ィな走行時の運転性が低下する。

したがって、スロットルチャンバーの径とアクセル操作
量−吸入空気量特性との関係は、機関の出力性能と運転
性との妥協点として設定されるが、最適点となっている
わけではない。

また、アクセル操作量を検出してスロットル弁を電子制
御で目標開度にフィードバック制御するものがある（特
開昭６０−１９２８４３号公報等参照）。

このものでは、アクセル操作量に対するスロットル弁開
度の特性を非線形特性にできるため、アクセル操作量−
吸入空気量特性の設定の自由度が増大する。

〈発明が解決しようとする課題〉 しかしながら、このように、アクセル操作量に応じてス
ロットル弁を目標開度に制御する方式としても、やはり
、前記の渋滞走行等に最適にマツチングした特性と、ス
ポーティ走行時に最適にマツチングした特性とは異なる
ため、両者同時に最適にマツチングした特性が得られる
わけではない。

したがって、このものでも前記状況の異なる走行状態の
妥協点として特性を設定することには変わりがなく、各
走行状態に最適な特性となっているわけではない。

このため、複数の特性を設定し、運転状況の変化に応じ
て特性を切り換えられるようにすることも考えられるが
、運転状況の変化をドライバーが判断して手動で特性を
切り換えるのでは、いかにも煩わしく実用的な価値が低
い。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたもの
で、運転状況を自動的に認識判断してアクセル操作量−
スロットル弁開度特性が運転状態に最適にマツチングし
た特性に切り換えられるようにした内燃機関のスロット
ル弁開度制御装置を提供することを目的とする。

〈課題を解決するための手段〉 このため本発明は第１図に示すように、アクセル操作量
を検出するアクセル操作量検出手段を備え、機関の吸気
系に介装されたスロットル弁を、前記検出されたアクセ
ル操作量に応じて設定される目標スロットル弁開度に制
御するようにした内燃機関のスロットル弁開度制御装置
において、少なくともスロットル弁開度とエンジン回転
数とを含む複数の運転状態パラメータの状態量を単位時
間ごとにサンプリングして、時系列データを得る運転状
態パラメータ検出手段と、 各運転状態パラメータごとにその時系列データから代表
データを作成する代表データ作成手段と、予め定めた複
数の運転状態についての運転状態パラメータによる評価
関数を用い、複数の運転状態パラメータの代表データに
基づいて、各評価関数の満足度を算出する満足度算出手
段と、複数の評価関数の各満足度より運転状態を判定す
る運転状態判定手段と、 アクセル操作量に対する目標スロットル弁開度の特性を
異なる運転状態毎に設定した開度特性設定手段と、 前記運転状態判定手段により判定された運転状態に応じ
て、前記開度特性設定手段から対応する運転状態の開度
特性を選択する特性選択手段と、前記特性選択手段によ
り選択された開度特性を用いて、スロットル弁をアクセ
ル操作量検出手段により検出されたアクセル操作量に応
じた目標スロットル弁開度に制御する開度制御手段と、
を備えた構成とした。

〈作用〉 第２図に示すように、認識判断する運転状態を、例えば
渋滞走行、市街地走行、高速走行、スポーツ走行に分け
、これらの運転状態におけるスロッｌ・ル弁開度ＴＶＯ
，その変化率ΔＴＶＯ／ΔＬ。

機関回転数Ｎ、その変化率ΔＮ／ΔＬ等の運転状態パラ
メータのおおよその状態量（小・中・大）を予め定めて
おき、これを運転状態の評価関数（メンバーシップ関数
）とする。

運転状態の認識にあたっては、先ずスロソ１〜ル弁開度
ＴＶＯ，機関回転数Ｎ等の複数の運転状態パラメータの
状態量を単位時間ごとにサンプリングして、時系列デー
タを得る。

次に各運転状態パラメータごとにその時系列データから
代表データを作成する。

次に予め定めた複数の運転状態の評価関数を用い、複数
の運転状態パラメータの代表データに基づいて、各評価
関数の満足度を算出する。

次に複数の評価関数の各満足度より、直接、あるいはこ
れらの重みづけ平均筒を求めて運転状態を数値化して、
運転状態を判定する。

この運転状態の判定結果に従って、ずなわぢ渋滞走行、
市街地走行、高速走行、スポーツ走行等に従って、特性
選択手段が、開度特性設定手段により設定されたアクセ
ル操作量−目標スロットル弁開度特性の中から運転状態
に合った最適な特性を選択する。

そして、選択された特性を用いて、開度制御手段により
、スロットル弁開度を、アクセル操作量検出手段で検出
されたアクセル操作量に対応する目標スロットル弁開度
となるように制御する。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

第３図を参照し、機関の吸気通路１には、スロットル弁
２が介装されている。該スロットル弁２は、その支軸が
ＤＣモータ３に連結され、該ＤＣモータ３は、マイクロ
コンピュータ内蔵のコントロールユニット４からの信号
（周波数変調信号）により作動し、スロットル弁２を目
標開度に制御する。

前記コントロールユニッ１〜４には、アクセルペダル５
に装着され、アクセルペダル５の踏み込み量（アクセル
操作量）を検出するアクセル操作量検出手段としてのア
クセルセンサ６の他、前記スロットル弁２に装着されて
スロットル弁開度ＴＶＯを検出するスロットルセンザ７
９機関回転数Ｎ・検出用のクランク角センサ８．車速検
出用の車速センサ９．変速機のギヤ位置を検出するギア
位置センサ１０等からの検出信号が入力されている。

そして、これらのセンサからの信号に基づいて、運転状
態が認識され、該認識された運転状態に従ってスロット
ル弁開度が制御されるようになっている。

先ず、運転状態認識について説明する。運転状態認識用
の運転状態パラメータとして、スロットル弁開度ＴＶＯ
，その変化率ΔＴＶＯ／ΔＬ１機関回転数Ｎ、その変化
率ΔＮ／ΔＬ、車速ｖｓｐ。

その変化率ΔＶＳＰ／Δｔ、ギア位置（Ｌ、　Ｍ。

Ｈ）、ギア位置変化頻度（シフト回数／時間）が単位時
間ごとに検出される。

但し、以下では説明の便宜のため運転状態パラメータを
スロットル弁開度ＴＶＯと機関回転数Ｎとに絞って説明
する。

コントロールユニットによる運転状態の認識は第４図の
フローチャートに従って行われる。

ステップ１（図にはＳｌと記しである。以下同様）では
、スロットル弁開度ＴＶＯを単位時間ごとにサンプリン
グし、スロットル弁開度ＴＶＯの所定時間区間における
時系列データを得る。

このステップ１の部分が運転状態パラメータ検出手段に
相当する。

ステップ２では、スロットル弁開度ＴＶＯに対し予め定
めた小・中・大の評価関数を用い、サンプリングデータ
の１つごとに評価を行って、７］い中・大に割付ける。

例えば、ある時点し、でのスロットル弁開度のサンプリ
ングデータがＴＶＯ，の場合、小０．７゜中０．３．大
０．０の如く割付ける。

ステップ３では、全サンプリングデータについての小・
中・大の割付は値をそれぞれ積算し、小・中・犬の頻度
分布を作成する。

ステップ４では、小・中・大の頻度分布よりスロットル
弁開度の代表データを定める。

すなわち、小、中、犬の順で数値が大となるよ０ うに、これらの各々のウェイトｗ、、ｗ２　、ｗ、。

を予め決めておき（例えば、小ｗ＋＝０．２５．中ｗ２
−０．５０．大Ｗ３　＝０．７５）　、各頻度（割付は
値の積算値）をａ；　　ｂ、ｃとすると、次式より、重
みづけ平均をとって、代表データＷを演算する。

図心を求めて、これを代表データとしてもよい。

ここで、ステップ２〜４の部分が代表データ作成手段に
相当し、そのうち特にステップ２の部分が割付は手段に
相当する。

ステップ５では、代表データ（小・中・大のデータ）に
対し予め定めた運転状態の評価関数を用い、代表データ
について評価を行って、渋滞走行。

市街地走行、高速走行、スポーツ走行に割付ける。

例えば、スロットル弁開度の代表データがＷｌである場
合、渋滞走行０．３．市街地走行０．７．高速走行０．
０．スポーツ走行０．０の如く割付ける。

また、ステップ１′〜５′では、ステップ１〜５と並列
に、これらと同様の処理を機関回転数Ｎ１ について行い、機関回転数Ｎの代表データについて評価
して、渋滞走行、市街地走行、高速走行。

スポーツ走行に割付ける。

次にステップ６．７へ進む。

ステップ６では、全ての運転状態パラメータについての
渋滞走行、市街地走行、高速走行、スポーツ走行の割付
は値をそれぞれ積算し、それらの頻度分布を作成する。

この頻度分布は、各頻度の総数値（ａ　＋　ｂ　＋　ｃ
＋ｄ）が１となるように圧縮して作成すれば、満足度を
表すものとなる。

ここで、ステップ５，６の部分が満足度算出手段に相当
し、そのうち特にステップ５の部分が割付は手段に相当
する。

ステップ７では、渋滞走行、市街地走行、高速走行、ス
ポーツ走行についての各満足度より運転状態の判定値を
得る。

すなわち、渋滞走行、市街地走行、高速走行。

スポーツ走行の順で数値が大となるように、これらの運
転状態の各々のウェイトＸ＋　＋　　Ｘ２　＋　　Ｘ３
　＋２ ｘ４を予め決めておき（例えば、渋滞走行ｘ、＝０．２
．市街地走行Ｘ２　＝ｏ、４．高速走行Ｘ３＝ｏ。

６、スポーツ走行Ｘ　４　＝０．８　）　、各頻度値を
ａ。

ｂ、ｃ、ｄとすると、次式より、重みづけ平均をとって
、判定値Ｘを算出する。

積の図心を求めて、これを判定値としてもよい。

ここで、ステップ７の部分が運転状態判定手段に相当す
る。

以上により、運転状態の判定値Ｘが求められ、その数値
の小〜大が、渋滞走行、市街地走行、高速走行、スポー
ツ走行を表すことになる。

この判定値Ｘに応じて、運転状態に適合したアクセル操
作量−目標スロットル弁開度の特性が選択され、運転状
態に最適にマツチングしたスロットル弁開度制御が可能
となる。

以下に、かかる判定値Ｘに基づくスロットル弁開度制御
を、第５図のフローチャートに従って説明する。

ステップ１１では、アクセルセンサ６からアクセル操作
Ｍ　Ａ　Ｐ　、スロットルセンサ７からスコツ１−ル弁
開度ＴＶＯを読み込む。

ステップ１２では、運転状態の判定値Ｘについて所定値
ＣＩ　、　　ｃｚ　　（但し、ｃ　＋　＜　Ｃ２）と比
較し、所定値Ｃ３以下の渋滞走行時はステップ１３へ、
所定値ＣＩ〜所定値Ｃ２までの市街地走行時及び高速走
行時はステップ１４へ、所定値０２以上のスポーツ走行
時はステップ１５へ、それぞれ進む。

ステップ１３．１４．１５では、前記夫々の運転状態に
適合して設定されＲＯＭに記憶されたアクセル操作量Ａ
Ｐ−目標スローットル弁開度ＴＶＯ０の特性マツプを参
照し、検出されたアクセル操作量ＡＰに対応する目標ス
ロットル弁開度ＴＶＯ，を検索する。

ここで、ステップ１３．１４．１５において使用される
マツプは夫々異なっている。

ステップ１４のマツプをノーマルとすれば、ステップ１
３のマツプは、渋滞走行時用であるので、スロットル弁
開度の立ち上がりを遅めに設定してあ３ ４ リ、ステップ■５のマツプは、スポーツ走行用であるの
で、立し上がりを早めに設定しである。

次いで、ステップ１６へ進み、ステップ１３．１４゜１
５で検索された目標スロットル弁開度ＴＶＯ，と、ステ
ップ１で読み込まれた実際のスロ・ノ１〜ル弁開度ＴＶ
Ｏとを比較する。

そして、ＴＶＯ，＞Ｔ”ＶＯの場合は、ステップ１７へ
進んで前記ＤＣモータ３にスロットル弁開度増大方向の
信号を出力し、ＴＶＯ，＜ＴＶＯの場合は、ステップ１
８へ進んでスロットル弁開度減少方向の信号を出力し、
ＴＶＯｏ＝ＴＶＯの場合は、このルーチンを終了して現
状を維持する。尚、詳細には、目標スロワ１−ル弁開度
ＴＶＯ，と実際のスロットル弁開度ＴＶＯとの偏差を求
めて、該偏差に応じた開閉制御量を設定してフィードバ
ック制御する。

即ち、判定値Ｘに基づいて特性を選択するステップ１２
の機能が特性選択手段を構成し、各特性マツプを記憶し
たＲＯＭが開度特性設定手段を構成し、ステップ１３〜
１８の機能が開度制御手段を構成５ する。

尚、判定値Ｘを所定値と比較する代わりに、例えは渋滞
走行であるか否かを判定するのであれば、第３図のステ
ップ６を参照し、ａ／（ａ＋ｂ十ｃ十ｄ）が渋滞走行満
足度を表すので、これを所定値と比較してもよい。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、スロットル弁開度
１機関回転数等の運転状態パラメータに基づき、因子分
析して、渋滞走行、市街地走行。

高速走行、スポーツ走行等の運転状態（又は運転環境）
を認識判断でき、これに応じた最適なスロットル弁開度
制御により、運転フィーリングが大幅に向上するという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、　（ｂ）は本発明の構成を示す機能ブロ
ック図、第２図は運転状態の評価関数について示す図、
第３図は本発明の一実施例の構成を示すシステム図、第
４図は同上実施例の運転状態認識のフローチャー１〜、
第５図はスロットル弁開度制御の６ フローチャートである。 ■・・・吸気通路　　２・・・スロットル弁　　３・・
・ＤＣモータ　　４・・・コントロールユニット　　６
・・・アクセルセンサ　　７・・・スコツ１−ルセンサ
　　８・・・クランク角センザ　　９・・・車速センサ
１０・・・ギヤ位置センサ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 アクセル操作量を検出するアクセル操作量検出手段を備
   え、機関の吸気系に介装されたスロットル弁を、前記検
   出されたアクセル操作量に応じて設定される目標スロッ
   トル弁開度に制御するようにした内燃機関のスロットル
   弁開度制御装置において、 少なくともスロットル弁開度とエンジン回転数とを含む
   複数の運転状態パラメータの状態量を単位時間ごとにサ
   ンプリングして、時系列データを得る運転状態パラメー
   タ検出手段と、 各運転状態パラメータごとにその時系列データから代表
   データを作成する代表データ作成手段と、予め定めた複
   数の運転状態についての運転状態パラメータによる評価
   関数を用い、複数の運転状態パラメータの代表データに
   基づいて、各評価関数の満足度を算出する満足度算出手
   段と、 複数の評価関数の各満足度より運転状態を判定する運転
   状態判定手段と、 アクセル操作量に対する目標スロットル弁開度の特性を
   異なる運転状態毎に設定した開度特性設定手段と、 前記運転状態判定手段により判定された運転状態に応じ
   て、前記開度特性設定手段から対応する運転状態の開度
   特性を選択する特性選択手段と、前記特性選択手段によ
   り選択された開度特性を用いて、スロットル弁をアクセ
   ル操作量検出手段により検出されたアクセル操作量に応
   じた目標スロットル弁開度に制御する開度制御手段と、
   を備えることを特徴とする内燃機関のスロットル弁開度
   制御装置。