JPH0694835B2 - 内燃機関のスロットル弁開度制御装置 - Google Patents

内燃機関のスロットル弁開度制御装置

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JPH0694835B2
JPH0694835B2 JP14115089A JP14115089A JPH0694835B2 JP H0694835 B2 JPH0694835 B2 JP H0694835B2 JP 14115089 A JP14115089 A JP 14115089A JP 14115089 A JP14115089 A JP 14115089A JP H0694835 B2 JPH0694835 B2 JP H0694835B2
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尚己 冨澤
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  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)

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ッチングした特性と、
スポーティ走行時に最適にマッチングした特性とは異な
るため、両者同時に最適にマッ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ッチングし
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トル弁開度TVO,そ
の変化率ΔTVO/Δt,機関回転数N,その変化率ΔN/Δt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、先ずスロットル弁開度TV
O,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等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、すなわち渋滞走行,
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〉 以下に本発明の実施例を説明する。
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ト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サ7,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ヤ位置センサ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/Δt,機関回転数N,その変化率ΔN/Δt,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S1と記してある。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、小・中・大に割付ける。
例えば、ある時点t1でのスロットル弁開度のサンプリン
グデータがTVO1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・大の割付け値をそれぞれ積算し、小・中・大の頻度
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,大の順で数値が大となるように、こ
れらの各々のウエイトw1,w2,w3を予め決めておき(例え
ば、小w1=0.25,中w2=0.50,大w3=0.75)、各頻度(割
付け値の積算値)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。
又は、頻度分布の包絡線により囲まれる面積の図心を求
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の部分が割付け手段に
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W1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N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
け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の部分が割付け手段に相当
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
各々のウエイトx1,x2,x3,x4を予め決めておき(例え
ば、渋滞走行x1=0.2,市街地走行x2=0.4,高速走行x3
0.6,スポーツ走行x4=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。
又は、満足度の分布の包絡線により囲まれる面積の図心
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
態に最適にマッチングしたスロットル弁解度制御が可能
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からアクセル操作量
AP,スロットルセンサ7からスロットル弁開度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
C1,C2(但し、C1<C2)と比較し、所定値C1以下の渋滞
走行時はステップ13へ、所定値C1〜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C2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AP−目標スロ
ットル弁開度TVO0の特性マップを参照し、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TVO0
検索する。
ここで、ステップ13,14,15において使用されるマップは
夫々異なっている。
ステップ14のマップをノーマルとすれば、ステップ13の
マップは、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り、ステップ15のマッ
プは、スポーツ走行用であるので、立ち上がりを早めに
設定してある。
次いで、ステップ16へ進み、ステップ13,14,15で検索さ
れた目標スロットル弁開度TVO0と、ステップ1で読み込
まれた実際のスロットル弁開度TVOとを比較する。
そして、TVO0>TVOの場合は、ステップ17へ進んで前記D
Cモータ3にスロットル弁開度増大方向の信号を出力
し、TVO0<TVOの場合は、ステップ18へ進んでスロット
ル弁開度減少方向の信号を出力し、TVO0=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、目標スロットル弁開度TVO0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、各特性マップを記憶した
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する。
尚、判定値Xを所定値と比較する代わりに、例えば渋滞
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+c+d)が渋滞走行満足
度を表すので、これを所定値を比較してもよい。
〈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,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ト、第5図はスロットル
弁開度制御のフローチャートである。 1……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……スロットルセンサ、8……クランク角セン
サ、9……車速センサ、10……ギヤ位置センサ

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】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。
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JP4818380B2 (ja) 2009-02-27 2011-11-16 信越化学工業株式会社 ガラス微粒子合成用バーナ及びこれを用いた多孔質ガラス母材の製造方法
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