JPH0759895B2 - スロツトル弁開度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自動車のエンジンに空気を導入する空気管中
に設けられるスロットル弁の開度が所定開度に達したこ
とを検出するスロットル弁開度検出装置に関するもので
ある。

〔従来の技術〕

従来のスロットル弁開度検出装置は、特開昭53−13169
号に見られるようにスロットル弁のスロットルシャフト
に一体になって回転するレバーにより回転する回転検出
体（以下「ロータ」と言う）には可動接点を半径方向に
移動させるガイド部である溝が回転角度方向に形成され
ており、この溝は回転角度方向に対して段状に形成され
ている。そして、この可動接点の半径方向の両側に１個
づつ固定接点が設けられている。なお、この固定接点は
スロットル弁が全閉位置であることを検出するものと、
スロットル弁が全開位置であることを検出するものの２
個である。

スロットル弁が回転すると、この回転に応じてロータが
回転する。ロータが回転すると溝により可動接点は半径
方向に移動し、固定接点と接触して、スロットル弁全開
又は全閉の状態を検出する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上述の構成において、可動接点１個、固
定接点２個と計３個の接点があるため、これら３個の接
点を収納するためのスペースが必要であり、さらにこれ
ら３個の接点を電子制御回路（以下「ECU」という）に
電気的に接続するための端子をスロットルスイッチに設
けられたコネクタに２本〜３本設ける必要がありコスト
的に高く、かつ形状が大きいものとなるという問題点が
ある。

また、このような問題点を解決するものとして、実開昭
57−107926号公報に記載の装置では、スロットル弁が全
閉位置に達したときと全開位置に達したときと双方で閉
じる１つのスロットルスイッチを設け、このスロットル
スイッチが閉じているときに、エンジン負荷が比較レベ
ル以下のとき全閉と判断し、エンジン負荷が比較レベル
以上のとき全開と判断することにより、コスト的に安価
とし、かつ小型、軽量化している。

ところで、高地等の大気圧が低い状況でのスロットル開
度が全開時のエンジン負荷、例えばエンジン１回転当た
りの吸入空気量は、低地でのエンジン１回転当たりの吸
入空気量より少なくなる。このため、高地ではスロット
ル弁が全開であるにもかかわらず、エンジン負荷が上記
比較レベルを越えないことがある。

また、冷間始動時には、エンジンのピストンやクランク
シャフトが作動する際の摩擦損失が大きいため、所定の
エンジン回転を維持するために多量の吸入空気を必要と
する。つまり、エンジンの状態温度が低いほど、エンジ
ン負荷が大きくなるので、スロットル弁が全閉状態であ
っても、エンジン負荷が上記比較レベルを上回ることが
ある。他にも、電気負荷が大となったときにも、所定の
エンジン回転を維持するためにアイドルアップを行うの
で多量の吸入空気を必要とし、エンジン負荷が大きくな
る。このように、冷間始動時やアイドルアップされてい
る（アイドルアップスイッチがオンの）エンジン状態で
はエンジン負荷が上記比較レベルを上回ることがある。

よって、上記公報に記載の装置のように比較レベルを固
定値とすると、大気圧の変化やエンジン状態の変化によ
りスロットル開度を誤判定するおそれが生じる。

そこで、本発明では、コスト的に安価で、かつ小型、軽
量化を達成しつつ、大気圧およびエンジン状態が変化し
たときにも正確にスロットル弁開度を検出することがで
きる装置を提供することを目的とする。

〔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、本発明においては、スロ
ットル弁の開閉に応じて回動する回転検出体、この回転
検出体の回転により移動する１個の可動接点、及びこの
可動接点に対向配置した１個の固定接点を具備し、前記
回転検出体の回転角が、前記スロットル弁の全閉位置と
全開位置とに達したとき、前記固定接点と前記可動接点
間の開閉状がそれぞれ同じ状態に切り換わるスロットル
スイッチと、前記スロットルスイッチの接点の開閉状態
に応じて前記スロットル弁の全閉位置と全開位置とを、
エンジン作動に関連した信号と比較レベルとを比較する
ことにより判別する判別手段と、前記比較レベルを大気
圧もしくは大気圧と所定の関係で変化するデータに応じ
て基本設定し、エンジン状態に対応して変化する信号に
応じて補助設定する比較レベル設定手段とを備えたこと
を特徴とするスロットル弁開度検出装置としている。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、11はスロットル弁であり、エアクリー
ナー15を接続した吸気管13のエアフロメータ14の下流側
に設けられている。スロットル弁11の下流側にはインジ
ェクタ18およびエンジン17が設けられている。またスロ
ットル弁11に連動するスロットルスイッチ12は電気的に
ECU16と連続されスロットル弁開度信号Ｓを伝えてお
り、このECU16にはエアフロメータ14で検出されるエン
ジン吸入空気量Ｑ、大気圧センサ19で検出される大気圧
信号Pa、回転角センサ20で検出されるエンジン回転数
Ｎ、冷却水温センサ21で検出されるエンジン冷却水温T
w、アイドリング時にエアコンがONあるいは電気負荷が
大となり、アイドルアップが行われている時にONするア
イドルアップスイッチ22からのON−OFF信号が送り込ま
れており、インジェクタ18のソレノイドへの通電時間等
を制御している。

上記スロットルスイッチ12について第２図により説明す
る。

201はポリアミド等の合成樹脂からなるロータで、スロ
ットル弁11に連動させて回転するものである。202はロ
ータ201に設けたガイド溝であり、その回転角度に対し
半径方向に変位させている。その半径方向の変位は、ス
ロットル弁11の全開および全閉位置を示す所定角度と中
間角度との２段階になっている。205は基板であり、ロ
ータ201を回転自在に取付けてあり、その中心部にはロ
ータ201の回転中心が連結されるスロットル弁11の回転
軸の一端が貫通するための貫通穴が設けられている。20
6は合成樹脂製の固定部材で基板205に取付け固定してお
り、第１及び第２の接点設置用板バネ209、210を取付け
るための部材207、208をモールド固定している。第１の
板バネ209はその一端を取付部材208に固定しており、他
端に全閉および全開角度位置用固定接点204を取付けた
ものである。第２の板バネ201は、その一端を取付部材2
07に固定しており、他端にガイド溝202に沿って摺動し
て半径方向に変位する可動接点203の形状は、第２の板
バネ210の幅より大きな円筒形状をしており、この円筒
形状可動接点203の軸側の一端がガイド溝202に沿って摺
動する。

また、上記ECU16の構成について第３図のブロック図に
より説明する。図に示す如くECU16は、上記各センサ等
より出力される信号を制御プログラムに従って入力及び
演算すると共に燃料噴射弁18、点火コイル29等の各種装
置を作動制御するための処理を行うセントラルプロセッ
シングユニット（CPU）23と、上記制御プログラムや演
算処理実行の際に用いられるマップ等のデータが格納さ
れたリードオンメモリ（ROM）、及び演算処理実行の際
に必要なデータが一時的に読み書きされるランダムアク
セスメモリ（RAM）等からなる記憶ユニット24と、上記
エアフロメータ14、冷却水温センサ21、大気圧センサ19
からのアナログ信号をデジタル信号に変換するA/D変換
器やそれら各信号をCPU23に選択的に出力するマルチプ
レクサ等を備えたアナログ入力ポート26と、アナログ入
力ポート26と同様に、回転角センサ20、スロットルスイ
ッチ12からのデジタル信号を受け、各信号をCPU23に選
択的に出力するデジタル入力ポート27と、CPU23にて演
算された制御信号に駆動信号を出力する出力ポート25
と、上記CPU23、記憶ユニット24、アナログ入力ポート2
6、デジタル入力ポート27、出力ポート25を結び各デー
タが送られるバスライン28とから構成されている。そし
てこのECU16においては、上記各センサからの検出信号
に応じた燃料噴射量、点火時期等を算出し、燃料噴射弁
18や点火コイル29を駆動制御する。

次に上記のような構成において、その作動を述べる。

まず、スロットル弁11にロータ201を連動させた場合、
そのスロットル弁11の全閉位置にてロータ201が第４図
（ａ）の位置に止まっており、ガイド溝202の所定角度
に対応する所に板バネ210の先端の可動接点203が止ま
り、ガイド溝202の形状方向に従って板バネ210が外側に
たわみ、可動接点203が固定接点204と接触して閉成状態
になる。

また、スロットル弁11の開弁作動に連動してロータ201
が第２図中の反時計回りに回転すると、可動接点203が
ガイド溝202に沿って中心方向に移動する。この過程
で、所定角度（例えば２゜）より大きくなると可動接点
203は固定接点204から離れる。

さらにスロットル弁11が開弁していき、例えば全閉状態
より50゜ないし80゜回転する際、ロータ201はスロット
ル弁11の開弁に連動して反時計回りに回転し、第４図
（ｂ）に示す位置に達する。この時、可動接点203はガ
イド溝202に形成方向に沿って中心から遠ざかる方向へ
と移動して、これに応じて板バネ210が外側へたわむ。
そして、可動接点203は固定接点204と再び接触して閉成
状態となる。

上記の作動において、可動接点203と固定接点204は、ス
ロットル弁11の全開と全閉位置において、ともに接触し
閉成状態となっているため、閉成状態においてのスロッ
トル弁11の開度状態を判別する手段が必要となる。以
下、この判別手段について述べる。

ECU16には、上記各センサ等からの複数の信号が送り込
まれている。そして第５図に示すごとく、スロットル弁
11の全閉状態におけるエンジン１回転当りの吸入空気量
（以下「Q/N」と言う）は、スロットル弁11の全開状態
のQ/Nと比べて回転数Ｎの略全般に渡って略1/3以下であ
ることが分かっているので、第５図破線に示すごとく、
Q/Nに対してある一定の比較レベルＡ以上ならばスロッ
トル弁全開と判別し、またスロットル弁11が全閉状態か
ら全開状態まで急変する場合、第６図に示すように、Q/
Nの変化はスロットル弁11の開度変化に対して遅れるた
め、スロットル弁全開状態の点Ｂに対応するQ/Nの点Ｄ
ではレベルＡより低いためススットル弁全閉状態と判別
してしまう恐れがあり、スロットル弁11が全開状態から
全閉状態まで急変する場合も同様、スロットル弁全閉状
態の点Ｃは対応するQ/Nの点ＥはレベルＡより高いため
スロットル弁全開状態と判別してしまう恐れがあるの
で、接点が閉成状態に移ってから所定時間（例えば30m
s）経過後のQ/Nの値（第６図中点Ｄ′、Ｅ′）をレベル
Ａと比較して、スロットル弁11の全閉、全開を判別すれ
ばよいのであるが、第５図に示したスロットル弁全閉、
全開領域は、エンジン17の置かれている環境やエンジ17
の状態により変化する。つまり、第７図（ａ）に示す標
準状態（低地、暖機後、アイドリング時アイドルアップ
スイッチOFF）における上記領域に比べ第７図（ｂ）に
示すごとく高地（大気圧が低い）にある場合は上記領域
が下降しており、時に全開領域が大きく下降し、また第
７図（ｃ）に示すごとくエンジン冷却水低温時（暖機し
ていない状態）および第７図（ｄ）に示すごとくアイド
リング時エアコンON等によりアイドルアップしている時
は、上記領域が上昇しており、特にエンジン冷却水低温
等の全閉領域は大きく上昇してしまう。

上述のごとく、スロットル弁全閉、全開領域がエンジン
17の置かれている環境やエンジン17の状態により変化す
るにもかかわらず比較レベルＡが一定のままに設定され
ると、スロットル弁全閉と全開とを誤判別する恐れがあ
る。例えば、スロットル弁11が全閉状態から全開状態に
または全開状態から全閉状態に急変した場合、第８図に
示すように低地にある場合（実線）は、一定の比較レベ
ルＡにて判別しても正確に判別していたが、高地にある
場合（一点鎖線）はスロットル弁全開時のQ/Nが低地に
ある場合に比べ小さくなるので、スロットル弁11が急変
した図中Ｂに対する判別タイミングである所定時間経過
後のQ/Nの値Ｄ″は比較レベルＡに対し全閉と判別する
値にあるため実際スロットル弁11が全開状態にあるにも
かかわらず全閉状態であると誤判別することになってし
まう。例としては高地に対してのものであったが、この
ような誤判別は第７図（ｃ）、（ｄ）に示すようにエン
ジン冷却水低温時やアイドリング時アイドルアップして
いる時も起こるものである。

従って、本実施例においては、比較レベルＡを大気圧Pa
に応じて基本設定し、エンジン17の冷却水温Twおよびア
イドルアップスイッチ22のON−OFFに応じて補助設定す
る。

第９図は、上述の判別手段をECU16内の記憶ユニット24
内に設けられたプログラムを用いて実行する場合のフロ
チャートを示しており、第10図はこの判別手段にて用い
られる比較レベルＡの演算プログラムのフローチャート
を示している。

第９図のスロットル弁全開、全閉判別ルーチンにおいて
S901で接点203、204の閉成状態を判別する。接点203、2
04が開いている場合、スロットル弁11は全開状態でも、
全閉状態でもないとして、S902で全閉検出フラグ（FID
L）を、またS903で全開検出フラグ（FPSW）を各々とも
に降ろし、次ルーチンへと進む。またS901で閉成状態で
あることを検地した場合、S904で閉成状態移動後の経過
時間を読み所定時間経過した後、S905へ進む。S905で
は、Q/Nを読み込み、S906ではS905で読み込んだQ/Nと後
で詳細に説明する比較レベルＡの演算プログラムにて予
め設定されたレベルＡとを比較し、レベルＡよりもQ/N
が小さい場合、S907へ進んで全閉検出フラグを立てる。
またレベルＡよりもQ/Nが大きい場合、S908へ進んで全
開検出フラグを立てる。

そして各々の検出フラグを立てた後、次ルーチンへと進
む。

上記スロットル弁全開、全閉判別ルーチンで用いられる
比較レベルＡは第10図に示されるフローチャートに従っ
て算出されるものであって、まずS1001で大気圧センサ1
9からの大気圧信号Paに応じた基本となるレベルＡを記
憶ユニット24から取り込む。基本となるレベルＡと大気
圧信号Paとの関係は、第11図（ａ）または（ｂ）に示す
ように大気圧信号Paが低い時程、レベルＡも下がるよう
に設定され、テーブルまたは１次の数式として記憶ユニ
ット24に記憶されている。次にS1002では冷却水温セン
サ21からの水温信号Twに応じたレベルＡに対応する補助
設定が行われる。つまり、水温信号Twに応じたレベルＡ
に対する補正値ΔA₁が、第11図（ｃ）または（ｄ）に示
すごとく、記憶ユニット24内に設定されており、その時
の水温信号Twに応じた補正値ΔA₁が求められS1001で求
められたレベルＡに加えられる。なお補正値ΔA₁は低温
時程大きくなるようにテーブル、または１次の数式とし
て設定されている。S1003ではアイドルアップスイッチ2
2がONであるか否かを判定し、アイドルアップスイッチ2
2がONであるならば、S1004にて一定の補正値ΔA₂をレベ
ルＡにさらに加えてレベルＡの演算設定を終了し、また
アイドルアップスイッチ22がOFFであるならば、S1002に
て求められたレベルＡに対し何も加えずそのままレベル
Ａの演算設定を終了する。

上述した比較レベルＡの演算設定ルーチンにて求められ
たレベルＡは前述した第９図に示すスロットル弁全開、
全閉判別ルーチンのS906の処理にて用いられるようにな
る。

上述の実施例によれば、スロットル弁11の全閉時、全開
時に同一の接点203、204を閉成するスロットルスイッチ
12からの閉成信号Ｓを受けたECU16はスロットル弁11の
全閉、全開の判別での比較レベルＡを大気圧に応じた基
本設定し、冷却及びアイドルアップスイッチ22のON−OF
Fに応じて補助設定しており、従って比較レベルＡはエ
ンジン17の置かれている環境ならびにエンジン17の状態
に応じて設定されているので、このように設定された比
較レベルＡとQ/Nとを比較して上記判別を行った場合、E
CU16は確実に判別を実行するようになる。

なお、上述の実施例においてはQ/N、つまりエンジン１
回転当りの吸入空気量と演算設定される比較レベルＡと
の比較により接点の閉成状態でのスロットル弁11の全
閉、全開の判別を行ってきたが、吸気管内の圧力を検出
して、この吸気管内圧力に対する比較レベルＦを上記実
施例と同様にして演算設定して、第９図での比較ステッ
プS906にて比較することで、スロットル弁11の全閉、全
開の判別も可能となる。

また、上述の実施例においては、大気圧センサ19を備
え、大気圧信号PaによりレベルＡを基本設定していた
が、酸素濃度センサを有し、空燃比の学習制御装置を備
えたエンジンシステムにおいては、高地における空燃比
がQ/Nに応じて制御するシステムにおいてはリッチに、
また吸気管内圧力に応じて制御するシステムにおいては
リーンになり、高度変化つまり大気圧の変化に応じて空
燃比に対する学習値が変化するようになり、従って学習
値に対応してレベルＡを第11図（ａ）、（ｂ）に示すご
とくテーブル設定しても上記実施例と同様の効果が得ら
れるようになる。

さらに、上述の実施例においては、レベルＡを冷却水温
に応じて補助設定していたが、冷却水温のかわりにエン
ジン17のオイル温を検出し、このオイル温に応じて補助
設定してもかまわない。

また、上述の実施例では、スロットル弁11が全閉、全開
である時、スロットルスイッチ12の接点203、204が開く
よう構成してもかまわない。

〔発明の効果〕

以上、説明したように本発明においては、スロットル弁
の開閉に応じて回動する回転検出体、この回転検出体の
回転により移動する１個の可動接点、及びこの可動接点
に対向配置した１個の固定接点を具備し、前記回転検出
体の回転角が、前記スロットル弁の全閉位置と全開位置
とに達したとき、前記固定接点と前記可動接点間の開閉
状態がそれぞれ同じ状態に切り換わるスロットルスイッ
チと、前記スロットルスイッチの接点の開閉状態に応じ
て前記スロットル弁の全閉位置と全開位置とを、エンジ
ン作動に関連した信号と比較レベルとを比較することに
より判別する判別手段と、前記比較レベルを大気圧もし
くは大気圧と所定の関係で変化するデータに応じて基本
設定し、エンジン状態に対応して変化する信号に応じて
補助設定する比較レベル設定手段とを備えたことを特徴
とするスロットル弁開度検出装置としたことから、 従来のものと比べて、固定接点を１個削除でき、これに
応じて体格が小型・軽量化され、またスロットルスイッ
チの接点の開閉状態を伝えるだけでよく構成が簡略化さ
れているので、コスト的には安価となるという優れた効
果があり、さらにはスロットル弁の開閉状態の判別にお
いて、判別に用いられるエンジン作動に関連した信号に
対する比較レベルが大気圧もしくは大気圧と所定の関係
で変化するデータに応じて基本設定され、エンジン状態
に対応して変化する信号に応じて補助設定されているの
で、比較レベルはエンジンの置かれている環境ならびに
エンジンの状態に応じて設定されるようになり、従って
エンジン作動に関連した信号とこの演算される比較レベ
ルとを用いて判別した場合、その判別は正確に実行され
るという優れた効果を有し、その判別が正確に行われる
ことで、確実なエンジン制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明のスロットル弁開度検出装置が採用さ
れる内燃機関の概略構成図、第２図は、本発明の一実施
例のスロットルスイッチの正面図、第３図は、第１図に
おける電子制御回路（ECU）の概略構成を示すブロック
図、第４図（ａ）は、第２図におけるスロットル弁全閉
状態でのスロットルスイッチの状態を示す概略正面図、
第４図（ｂ）は、第２図におけるスロットル弁全開状態
でのスロットルスイッチの状態を示す概略正面図、第５
図は、エンジン回転数に対するスロットル弁全閉時のエ
ンジン１回転当りの吸入空気量の変化、及び同じくスロ
ットル弁全開時の同変化に対し、スロットル弁の開閉状
態の判別においてエンジン１回転当りの吸入空気量に対
する一定の比較レベルＡを設定したグラフ、第６図は、
スロットル弁の開度変化に伴うスロットルスイッチの接
点の開閉、及びエンジン１回転当りの吸入空気量の通常
変化を示すタイムチャート、第７図（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）、（ｄ）はエンジン回転数に対するスロットル弁
全閉時のエンジン１回転当りの吸入空気量の変化、及び
同じくスロットル弁全開時の同変化に対しスロットル弁
の開閉状態の判別においてエンジン１回転当りの吸入空
気量に対する一定の比較レベルＡを設定した時の標準状
態、高地、エンジン冷却水低温時、アイドルアップ時で
の違いを示すグラフ、第８図は、スロットル弁の開度変
化に伴うスロットルスイッチの接点の開閉、及びエンジ
ン１回転当りの吸入空気量の低地における変化と高地に
おける変化とを比較するタイムチャート、第９図は、本
発明の一実施例の構成のECU内で実行されるスロットル
弁全開、全閉判別プログラムのフローチャート、第10図
は、第９図のスロットル弁全開、全閉判別プログラムに
て用いられる比較レベルＡの演算設定のプログラムのフ
ローチャート、第11図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）
は、第10図の比較レベルの演算設定プログラムにて用い
られる記憶ユニット内に記憶されているテーブルであ
る。 11……スロットル弁,12……スロットルスイッチ,14……
エアフロメータ,16……EUC（電子制御回路）,17……エ
ンジン,19……大気圧センサ,20……回転角センサ,21…
…冷却水温センサ,22……アイドルアップスイッチ,201
……ロータ（回転検出体）,202……ガイド溝（ガイド
部）,203……可動接点,204……固定接点。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭53−13169（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−129449（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−110825（ＪＰ，Ａ) 実開 昭57−107926（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−136839（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭58−191340（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭57−186632（ＪＰ，Ｕ)

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】スロットル弁の開閉に応じて回動する回転
   検出体、この回転検出体の回転により移動する１個の可
   動接点、及びこの可動接点に対向配置した１個の固定接
   点を具備し、 前記回転検出体の回転角が、前記スロットル弁の全閉位
   置と全開位置とに達したとき、前記固定接点と前記可動
   接点間の開閉状態がそれぞれ同じ状態に切り換わるスロ
   ットルスイッチと、 前記スロットルスイッチの接点の開閉状態に応じて前記
   スロットル弁の全閉位置と全開位置とを、エンジン作動
   に関連した信号と比較レベルとを比較することにより判
   別する判別手段と、 前記比較レベルを大気圧もしくは大気圧と所定の関係で
   変化するデータに応じて基本設定し、エンジン状態に対
   応して変化する信号に応じて補助設定する比較レベル設
   定手段と を備えることを特徴とするスロットル弁開度検出装置。
2. 【請求項２】上記のエンジン作動に関連した信号とはエ
   ンジン１回転当りの吸入空気量、または吸気管内圧力で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のスロ
   ットル弁開度検出装置
3. 【請求項３】上記のエンジン状態に対応して変化する信
   号とは、エンジン冷却水温、エンジンオイル温、アイド
   ルアップスイッチのON−OFF信号の内の少なくとも１個
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のス
   ロットル弁開度検出装置。