JPS61234235A

JPS61234235A - エンジンのスロツトル弁制御装置

Info

Publication number: JPS61234235A
Application number: JP60074454A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Kaneko; 金子　忠志; Nobuo Takeuchi; 暢男竹内; Itaru Okuno; 奥野　至; Nagahisa Fujita; 永久藤田
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1985-04-10
Filing date: 1985-04-10
Publication date: 1986-10-18
Anticipated expiration: 2009-03-30
Also published as: JPH0623554B2

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、エンジンのスロットル弁制御装置に関し、特
に要求エンジン出力を示すアクセル操作量に対して所定
空燃比とすべくスロットル弁開度（つまり吸入空気量）
電気的に制御するようにしたものに関する。

（従来技術）従来、要求エンジン出力を示すアクセル操作量に対して
エンジンの空燃比を所定空燃比に制御する技術として、
特開昭５７−６５８３５号公報に示されるように、アク
セル操作量を検出するアクセル検出手段と、該アクセル
検出手段の出力を受は予め設定された空燃比となるよう
にエンジンに供給する空気の目標値すなわち、目標空気
量を設定する目標空気量決定手段と、該目標空気量決定
手段の出力を受け、該出力に応じてスロットル弁の開度
を制御するスロットル弁制御手段とを備えて、アクセル
操作量に応じて目標空気量（つまり目標スロットル弁開
度）を求め、該目標空気量になるようにスロットル弁の
開度を制御するようにしたものは知られている。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら、上記従来のものでは、目標空気量を実現
するためのスロットル弁開度を具体的にどのように設定
するかまでは考慮されておらず、この点において解決す
べき問題点を種々生じることになっていた。この点を詳
述すると、目標空気量を実際に得るのに必要なスロット
ル弁開度すなわち目標スロットル弁開度は、特にエンジ
ン回転数の影響を受けるものであり、例えばエンジン低
回転時においてはスロットル弁開度がある所定の値以上
であれば全て目標空気量を実現できることになる。

本発明は上述のような事情を出発点として、目標空気量
を実現するための目標スロー／　トル弁開度の設定を工
夫することにより、このスロー／　トル弁開度によって
変化する種々の制御のためのファクタ例えば実際の吸入
空気量を正確に検出し得ると共に、アクセル操作量が小
さくなったとき、すなわち減速時のエンジン応答性を向
上し得るようにしたエンジンスロットル弁制御装置を提
供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段、作用）前述の目的を達
成するため、本発明にあっては、目標空気量を実現する
ための目標スロットル弁開度を、エンジン回転数を考慮
して、最小のものとなるようにしである。具体的には、
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検出手段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、前記アク
セル検出手段の出力に基づいてエンジンに供給する空気
量を決定する目標空気量決定手段と、前記目標空気量決定手段および前記回転数検出手段から
の出力を受け、目標空気量を得るのに必要な最小の目標
スロットル弁開度を決定するスロットル弁開度決定手段
と、前記スロットル弁開度決定手段からの出力を受け、前記
目標スロットル弁開度となるようにスロットル弁を駆動
するスロットル弁駆動手段と、を備えた構成としである
。

このような構成とすることにより、スロットル弁上流に
生じる脈動特にエンジン低回転時に問題となり易い脈動
を抑えて、このスロットル弁上流の吸気通路より取り出
す種々の制御用のファクタ例えば実際の吸入空気量の検
出を精度良く行うことができる。また、スロットル弁開
度が最小になるということは、減速時特にアクセルを全
閉とするときのスロットル弁の復帰応答性が良く、エン
ジンブレーキを効果的に得る上で好ましいものとなる。

（実施例）以下、本発明の実施例について第２図以下の図面に基い
て説明する。

第２図は本発明の実施例に係るエンジンの制御装置の全
体構成を示し、■は例えば４気筒のエンジン、２は一端
がエアクリーナ３を介して大気に開口し他端がエンジン
１に開口してエンジン１に吸入空気を供給する吸気通路
、４は一端がエンジンｌに開口し他端が大気に開口して
エンジンｌからの排気を排出する排気通路である。５は
エンジン出力要求に応じて踏込み操作されるアクセルペ
ダル、６は吸気通路２に配設され吸気通路量を制御する
スロットル弁であって、該スロットル弁６は、アクセル
ペダル５とは機械的な連係関係がなく、後述の如くアク
セルペダル５の踏込み量つまりアクセル操作量により電
気的に制御される。７はスロットル弁６を開閉作動させ
るステップモータ等よりなるスロットルアクチュエータ
である。

８は排気通路４に介設され排気ガスを浄化するための触
媒装置である。

一方、１２は吸気通路２のスロットル弁６下流に配設さ
れ燃料を噴射供給する燃料噴射弁であって、該燃料噴射
弁１２は、燃料ポンプ１３および燃料フィルタ１４を介
設した燃料供給通路１５を介して燃料タンク１６に連通
されており、該燃料タンク１６からの燃料が送給される
とともに、その余剰燃料は燃圧レギュレータ１７を介設
したりターン通路１８を介して燃料タンク１６に還流さ
れ、よって所定圧の燃料が燃料噴射弁１２に供給される
ようにしている。

加えて、１９は上記アクセルペダル５の踏込み量つまり
アクセル操作量αを検出するアクセル検出手段としての
アクセルペダルポジションセンサ、２０は吸気通路２の
スロットル弁６上流に配設され吸入空気量ＱａＲを検出
するエアフロメータ、２２はスロットル弁６の開度を検
出するスロットルポジションセンサ、２３はエンジン冷
却水の温度ＴＶを検出する水温センサ、２４は排気通路
４の触媒装置８上流に配設され排気ガス中の酸素濃度成
分よりエンジンｌの空燃比λを検出する０２センサであ
って、これら１９〜２４の検出信号は、アナログコンピ
ュータ等よりなるコントロールユニット２５に入力され
ていて、該コントロールユニット２５により上記スロッ
トルアクチュエータ７および燃料噴射弁１２が制御され
る。さらに、上記コントロールユニット２５にはイグナ
イタ２６が接続されていて、点火回数つまりエンジン回
転数Ｎｅの信号が入力されると共に、該イグナイタ２６
に対して所定の時期に設定された点火時期信号が出力さ
れるようになっている。また、上記コントロールユニッ
ト２５にはデストリピユータ２７およびバッテリ２８が
入力接続されていて、それぞれ点火時期及びバッテリ電
圧ＶＢの信号を入力している。勿論、イグナイタ２６か
らの点火信号は、デストリピユータ２７を介して点火プ
ラグ３３への二次電流供給として出力されて、当該点火
プラグ３３が点火されることになる。

前記コントロールユニット２５は、例えばマイクロコン
ピュータにより構成されて、スロットル弁開度を電気的
に制御すると共に、燃料噴射量を電気的に制御するもの
となっており、実施例ではこの燃料噴射量を、アクセル
操作量に応じて決定、すなわち目標空気量と目標燃料量
とを並行して処理するものとなっている。以下コントロ
ールユニット２５の作動をスロットル制御と燃料制御と
に分けて分脱するが、第３図では４気筒エンジンの場合
について示している。

スロットル制御第３図において、先ず、スロットル弁開度制御系につい
て述べるに、ＭＡ　ｌはアクセル操作量αに対して予め
設定された空燃比になるようにエンジン１に供給する空
気の目標値ＱｇＬｔが設定された第１マツプであって、
アクセルペダルポジションセンサ１９からの出力を受け
、アクセル操作量αニ応じてエンジン１に供給する目標
値空気量Ｑａ１を設定する目標空気量設定手段２９を構
成している。

ＭＡ２はエンジン冷却水温度ＴＷに対してアイドルアッ
プのために必要な空燃比とすべく最低空気量Ｑ　ａ　ｍ
が設定された第２マツプであって、水温センサ２３から
の出力を受け、エンジン冷却水温度ＴＷに応じて水温補
正用最低空気量Ｑａｍを設定するようにしている。３０
は、上記第１マツプＭＡｌ　（目標空気量設定手段２９
）および第２マツプＭＡ２の各出力を受け、第１マツプ
ＭＡｌで求められた目標空気量Ｑａ１と第２マツプＭＡ
２で求められた水温補正用最低空気量Ｑａｍとのうちそ
の最大値Ｑａ２を選択する最大値選択回路であり、上記
目標空気量Ｑａｌが水温補正用最低空気量Ｑａｍを下回
るときにはアイドルアップのため水温補正用最低空気量
Ｑａｍを選択して良好なエンジン運転性を確保するよう
にしている。

また、ＭＡ３はエンジン回転数Ｎｅに対して該エンジン
回転数Ｎｅにより決まる最大空気量Ｑ　ａ　ｍが設定さ
れた第３マツプであって、エンジン回転数Ｎｅに応じて
最大空気ｆ４Ｑａｍを設定するようにしている。３１は
、上記最大値選択回路３０および第３マツプＭＡ　３の
各出力を受け、最大値選択回路３０で求められた最大空
気量Ｑａ２と第３マツプＭＡ３で求められた最大空気量
ＱａＭとのうちその最小値Ｑａ３を選択する最小値選択
回路であり、上記目標空気量Ｑａ１がエンジン回転数Ｎ
ｅにより定まる最大空気量ＱａＭを上回るときには、ス
ロットル弁６が全開で吸入可能な空気量以上の量を目標
値としても無意味であることから、上記最大空気ｉＱａ
Ｍを選択して最大値を制限するようにしている。

以上により、アクセル操作量αに対して、エンジン冷却
水温度ＴＶに対する補正およびエンジン回転数Ｎｅによ
り決まるスロットル弁全開での最大空気量に対する補正
を考慮した目標空気量Ｑ１３が決まる。

さらに、３ｚは上記最小選択回路３１からの出力を受け
、上記目標空気量Ｑａｘを、エンジン回転数Ｎｅを２倍
した値（ＮｅＸ２）で除算する除算器で、４気筒エンジ
ンでの１気筒当りの吸気量Ａｃｌ　を求めている。

ＭＡ４はエンジン回転数　Ｎｅに対する目標値吸気量Ａ
ｃ１とすべきスロットル弁開度θ１が設定された第４マ
ツプであって、該マツプＭＡ４は上記除算器３２からの
出力を受け、目標値吸気量Ａｃｌ　とすべきスロットル
弁開度θ１を設定するようにしている。この第４マツプ
ＭＡ、ａが、目標空気量Ａｃｌを実現するのに必要な最
小のスロットル弁開度（目標スロットル弁開度）Ｑ１決
定するスロットル弁開度決定手段となるものであり、エ
ンジン回転数Ｎｅに対応して、必要最小開度のスロット
ル弁開度θｌを決定するにしている。この点を詳述する
と、スロットル弁開度とエンジン回転数と充填量（目標
空気量７との関係は、例えば排気量２．０００ｃｃの４
気筒エンジンの場合第６図に示すようになっている（第
６図の充填量は１気筒当りのものを示している）、そし
て、エンジン低回転時例えば３．００Ｏｒｐｍ以下のと
きは、必要な充填量（目標空気量）１００％を実現する
ためのスロットル弁６の開度は、全開までは要せず、第
４図のようになっている。このような観点から、第４マ
ツプＭＡ４エンジン回転数Ｎｅと目標空気量Ａｃｌ　と
をパラメータとして、この目標空気量Ａｅｌを実現する
のに必要な最小のスロットル弁開度θ１がマツピングさ
れていて、上記ＮｅとＡｃ１が決まれば自動的に必要最
小値となるスロットル弁開度θ１が得られるようになっ
ている。

したがって減速時には、第５図実線で示すように、スロ
ットル弁６の復帰時間ｔ１　（全閉までの時間〕が極め
て短くなり、エンジンブレーキを応答良く効果的に得る
ことができる。なお、第５図中破線は、比較のために、
同じ吸入空気量を得るのにスロットル弁開度を最大とし
た場合を示しており、この場合は、減速時にスロットル
弁６が全閉とされるまでの時間ｔ２がかなり長いものに
なってしまう。

３４は吸気量フィードバック補正モジュールで、上記除
算器３２からの目標吸気量Ａｃｌの信号を受けるととも
に、上記エア７０メータ２０により実測された実空気量
ＱａＲおよびエンジン回転数Ｎｅの信号を受け、実空気
量ＱａＲとエンジン回転数Ｎｅとで演算された１気筒当
りの実吸気量ＡｃＲと目標吸気量Ａｃ１　とを比較して
、その偏差に応じてスロットル弁開度をフィードバック
補正するためのフィードバック係数ＣａＦＢを算出する
ものである。

さらに、３５は、上記第４又はＷＳ５マツプ＝　　　　
ＭＡ４および吸気量フィードバック補正モジュール３４
からの各出力を受け、該マツプＭＡ４で求められた目標
スロットル弁開度θ１を吸気量フィードバック補正モジ
ュール３４で求められたフィードバック係数ＣａＦＢで
乗算補正する乗算器であって、該乗算器３５で補正され
た目標スロットル弁開度θ２の信号は上記スロットルア
クチュエータ７に出力され、スロットル弁６の開度が目
標スロットル弁開度θ２に制御される。

以上により、上記目標空気量設定手段２９の出力を受け
、空気量を目標値とすべくつまりスロットル弁６の開度
を目標値とすべくスロットル弁６を駆動制御するスロッ
トル駆動手段３６を構成している。

燃料制御次に、第３図における燃料供給量制御系について述べる
に、Ｍａ５はアクセル操作量αに対して予め設定された
空燃比になるようにエンジンｌに供給する燃料の目標値
Ｑｆｌが設定された第５マツプであって、アクセルペダ
ルポジションセンサ１９からの出力を受け、アクセル操
作量αに応じてエンジンｌに供給する目標燃料量Ｑｆｒ
を設定する目標燃料設定手段３７を構成している。

ＭＢ、は上記第２マツプＭＡ２で設定される空気量Ｑ　
ａ　ｍに対してアイドルアップのための必要な空燃比と
なるようにエンジン冷却水温度Ｔ−に対する最低燃料量
Ｑｆｍが設定された第６マツプであって、水温センサ２
３の出力を受け、エンジン冷却水温度ＴＷに応じて水温
補正用最低燃料量Ｑ　ｆ　ｍを設定する。３８は、上記
第５マツプＭＢ５（目標燃料量設定手段３７）および第
６マツプＭＢ６の各出力を受け、第５マツプＭＢＳで求
められた目標燃料量Ｑｆ１と第６マツプＭＢ６で求めら
れた水温補正用最低燃料量Ｑｆｍとのうちその最大値Ｑ
ｆ２を選択する最大値選択回路であり、上記目標燃料量
Ｑｆｌが水温補正用最低燃料量Ｑｆｍを下回るときには
アイドルアップのため水温補正用最低燃料量Ｑ　ｆ　ｍ
を選択して良好なエンジン運転性を確保するようにして
いる。

また、ＭＢ７は、上記第３マツプＭＡ３で設定される最
大空気量ＱａＮに対して予め設定された目標空燃比とな
るようにエンジン回転数Ｎｅに対する最大燃料量ＱｆＭ
が設定された第７マツプで　　　　−あって、エンジン
回転数Ｎｅに応じて最大燃料量ＱｆＭを設定する。３９
は、上記最大値選択回路３８および第７マツプＭＢ７の
各出力を受け、最大値選択回路３８で求められた最大燃
料量Ｑｆ２と第７マツプＭＢ７で求められた最大燃料量
ＱｆＭとのうちその最小値Ｑｆ３を選択する最小値選択
回路であり、上記目標燃料量Ｑｆ１がエンジン回転数Ｎ
ｅにより定まる最大燃料量ＱｆＭを上回っているとき、
つまり上述の如く目標空気量Ｑａｘがエンジン回転数Ｎ
ｅにより定まる最大空気量ＱａＭを上回って、スロット
ル弁６が全開で吸入可能な空気量以上の量を目標値とし
てときには最大空気量ＱａＮを選択して、そのときでも
空燃比が目標空燃比になるようにしている。

以上により、空気量の場合と同様に、アクセル操作量α
に対して、エンジン冷却水温度Ｔｗに対する補正および
エンジン回転数Ｎｅにより決まるスロットル弁６全開で
の最大燃料量に対する補正を考慮した目標燃料量Ｑｆ３
が求まる。

そして、上記最小値選択回路３９からの目標燃料量Ｑｆ
３信号は、除算器４ｏ、第１〜第３除算器４１〜４３、
および燃料噴射弁補正回路４５を介して燃料噴射弁１２
に出力される。

上記除算器４０は、最小値選択回路３９からの出力を受
け、目標燃料量Ｑｆ３を２気筒ずつ同時に燃料噴射する
ものとしてエンジン回転数Ｎｅで除算して、１気筒当り
の燃料供給量Ｑｆｉを算出するものである。

前記第１乗算器４１は、除算器４０で求められた目標燃
料供給量Ｑｆｉを、第８マツプＭＢ、で求められたエン
ジン冷却水温度Ｔ１１に対する水温補正係数ＣＴ％１で
乗算補正して、目標燃料供給量Ｑｆｉを算出するもので
ある。

前記第２乗算器４２は、第１乗算器４１で求められた目
標燃料供給量Ｑｆｉｌを、燃料学習補正モジュール４７
で求められた学習補正係数Ｃ５ＴＤで乗算補正して目標
値燃料供給量Ｑｆｉ２を算出するものである。この燃料
学習補正モジュール４７は、ゾーン判定モジュール５０
からのゾーン信号および後述の燃料フィードバック補正
モジュール４８からの燃料フィードバック補正係数Ｃｆ
ＦＢ信号に基いて、燃料フィードバック補正モジュール
４８での燃料フィードバック補正条件の成立後例えば２
秒以上経過したとき、燃料学習補正係数Ｃ５ＴＤを、そ
の初期値＝１．０としたのち、下記式％式％Ｂのピーク値＋過去８回のＣｆＦＨのボトム値）／１６
−１．０）によって順次更新して出力するものである。

前記第３乗算器４３は、上記第２乗算器４２で求められ
た目標燃料供給量Ｑ　ｆ　ｉ　２を、燃料フィードバッ
ク補正モジュール４８で求めれた燃料フィードバック補
正係数ＣｆＦＢで乗算補正して目標燃料供給量Ｑｆｉ３
を算出するものである。この燃料フィードバック補正モ
ジュール４８は。

ゾーン判定モジュール５０からのゾーン信号および０２
センサ２４からの空燃比λ信号に基いて例えば下記条件 ■エンジン冷却水温度ＴＷ＞６０℃ ■吸気量Ａｃ１≧シリンダ行程容積の１０％■エンジン
回転数Ｎｅに対する吸気ｆｆ１Ａｃｔがエンリッチライ
ンおよびツユニルカットゾーン以外であること。

に）０２センサ２４が活性であること。

を満たすとき、燃料供給量をフィードバック制御すべく
燃料フィードバック補正係数ＣｆＦＢ（例えば０．８≦
ＣｆＦＢ≦１．２５で、比例定数Ｐ＝０．０６、積分定
数Ｉ＝０　、０５／ｓｅａ　）を出力するものである。

ここで、上記ゾーン判定モジュール５０は、エンジン回
転数Ｎｅ、目標吸気量Ａｃ１　　、エンジン冷却水温度
Ｔｗおよび空燃沈入の各信号に基いて条件判定信号（ゾ
ーン信号）を作成するものである。

さらにまた、上記燃料噴射弁補正回路４５は、上記第３
乗算器４３からの目標燃料供給量Ｑｆｉ３信号およびバ
ッテリ２８からのバッテリ電圧ＶＢ信号を受け、バッテ
リ電圧ＶＢに応じて燃料噴射弁１２への目標燃料供給量
信号としてのパルス信号を補正して燃料噴射弁１２に出
力するものである。以上により、該燃料噴射弁１２を点
火と同期して所定時間駆動し、その燃料所定供給量を目
標値に制御するようにした燃料制御手段５１を構成して
いる。

以上実施例について説明したが、本発明はこれに限らず
例えば次のような場合をも含むものである。

■コントロールユニット２５をマイクロコンピュータに
よって構成する場合は、アナログ式、デジタル式のいず
れであってもよいものである。

■エンジンへの供給燃料量は、アクセル操作量に応じて
直接的に決定するのではなく、例えば目標空気量Ｑａ１
あるいはＡｃ１　、さらにはこの目標空気量に応じたス
ロットル弁開度θ１あるいはθ２によってアクセル操作
量に間接的に応じて決定するようにしてもよく、またエ
ンジンへ供給される実際の空気量（エアフロメータ２０
の出力）に応じて決定するようにしてもよい。

■エアフロメータ２０としては、フラップ式ものではな
く、カルマン渦式、熱線式、吸気圧式等適宜の形式のも
のを採択し得る。

（発明の効果）本発明は以上述べたことから明らかなように、アクセル
操作量に応じてスロットル弁開度を電気的に制御するよ
いにしたものにおいて、このスロットル弁開度を、アク
セル操作量に応じた目標空気量を実現するために必要な
最小の開度とするようにしたので、スロットル弁上流の
吸気の脈動特にエンジン低回転時の脈動を抑制すること
ができ、この結果、エンジン実際の吸入空気量等、この
スロットル弁上流の吸気通路よりエンジン制御用として
取り出されるファクタを精度良く検出することが可能と
なる。

また、スロットル弁の戻り位置への復帰量が極力小さく
されるので、減速時におけるエンジンブレーキを応答良
く効果的に得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図。第２図は本発明の一実施例を示す全体系統図。第３図は本発明の制御例を示すブロック図。第４図は吸入空気の充填量１００％を満たすときのエン
ジン回転数とスロットル弁開度との関係を示すグラフ。第５図は減速時におけるスロットル弁が全閉となるまで
の様子を示すグラフ。第６図はスロットル弁開度とニシジン回転数と充填量と
の関係を示すグラフ。ｌ：エンジン２：吸気通路５：アクセルペダル６：スロットル弁７：スロットルアクチュエータ１９：アクセルセンサ２５：コントロールユニット２７：デストリピユータ（エンジン回転数検出手段）２９：目標空気量決定手段３６：スロットル駆動手段

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アクセル操作量を検出するアクセル検出手段と、エンジン回転数を検出する回転数検出手段と、前記アク
セル検出手段の出力に基づいてエンジンに供給する空気
量を決定する目標空気量決定手段と、前記目標空気量決定手段および前記回転数検出手段から
の出力を受け、目標空気量を得るのに必要な最小の目標
スロットル弁開度を決定するスロットル弁開度決定手段
と、前記スロットル弁開度決定手段からの出力を受け、前記
目標スロットル弁開度となるようにスロットル弁を駆動
するスロットル弁駆動手段と、を備えていることを特徴
とするエンジンのスロットル弁制御装置。