JP2000110634A - 内燃機関の電子スロットル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】モータによって直接開閉されるスロットルバル
ブの全閉位置を正確に検出することが可能な内燃機関の
電子スロットル制御装置を提供する。 【解決手段】モータ１５の駆動電流が十分に大きくな
り、この状態が継続したときに、スロットルバルブ１４
が減速ギアユニット１８の最終段のギア１８ａがストッ
パー１９に当接してものとみなし、モータ１５の駆動電
流を減少して、その駆動トルクを減少し、減速ギアユニ
ット１８の最終段のギア１８ａやスロットルバルブ１４
の軸の歪みを解消してから、スロットルバルブ１４の全
閉位置を学習する様にしている。このため、全閉位置を
正確に学習することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関の電子ス
ロットル制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の装置としては、例えば特
開平１０−８９０９５号公報の「内燃機関の吸気量制御
装置」と称するものがある。ここでは、空気の負圧によ
ってアクチュエータを駆動して、このアクチュエータに
よってスロットルバルブを開閉しており、アクチュエー
タの駆動シャフトがストッパに当接したときの該スロッ
トルバルブの全閉位置を検出して学習し、この全閉位置
を基準にして、該スロットルバルブの開度を制御してい
る。

【０００３】一方、スロットルバルブをモータによって
直接開閉する装置があり、この様な装置においても、モ
ータによって駆動されるシャフトがストッパに当接した
ときのスロットルバルブの全閉位置を検出して学習して
から、該スロットルバルブの開度を制御している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
モータを用いた装置においては、スロットルバルブの位
置を検出し、この検出位置が目標位置に達する様に、モ
ータをフィードバック制御している。

【０００５】スロットルバルブの全閉位置の学習に際し
ては、該全閉位置を十分に越えた位置に、目標位置を設
定しておき、スロットルバルブの検出位置が該目標位置
に達する様に、モータをフィードバック制御することに
よって、モータによって駆動されるシャフトをストッパ
に確実に当接させ、スロットルバルブを該目標位置の手
前の全閉位置まで確実に移動させている。

【０００６】しかしながら、この様に到達し得ない目標
位置を設定した場合は、モータをフィードバック制御し
ていることから、スロットルバルブの検出位置を目標位
置に到達させるべく、モータの駆動電流が徐々に増加
し、モータの駆動トルクが過大となった。この結果、ス
ロットルバルブの開閉機構に歪みを生じ、学習したスロ
ットルバルブの全閉位置と実際の全閉位置間に誤差が発
生した。

【０００７】例えば、図４のグラフに示す様に、目標位
置Ｐ₀までスロットルバルブを閉じようとしても、スロ
ットルバルブが全閉位置Ｐ₁に達すると、モータによっ
て駆動されるシャフトがストッパに当接するので、スロ
ットルバルブがそれ以上閉じなくなる。このとき、スロ
ットルバルブの検出位置Ｐと目標位置Ｐ₀間に偏差が生
じているので、フィードバック制御によってモータの駆
動電流Ｉが増大され、モータの駆動トルクが過大とな
る。このため、先に述べた様に、スロットルバルブの開
閉機構に歪みが生じて、スロットルバルブの全閉位置を
正確に学習することができなくなった。

【０００８】そこで、本発明は、上記従来の課題を解決
するためになされたもので、モータによって開閉される
スロットルバルブの全閉位置を正確に検出することが可
能な内燃機関の電子スロットル制御装置を提供すること
にある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記従来の課題を解決す
るために、本発明は、スロットルバルブと、該スロット
ルバルブを開閉するモータと、該スロットルバルブの開
度を検出するスロットル位置センサと、該スロットルバ
ルブの開度を制限する制限手段とを備え、該制限手段に
よって制限される該スロットルバルブの開度を該スロッ
トル位置センサによって検出し、該検出された開度を該
スロットルバルブの全閉位置として学習する内燃機関の
電子スロットル制御装置において、前記制限手段によっ
て前記スロットルバルブの開度が制限されている状態に
あるか否かを検出する検出手段と、前記検出手段によっ
て該スロットルバルブの開度が制限されている状態にあ
ると検出されたときには、該モータの駆動電流を減少さ
せてから、前記スロットル位置センサによって検出され
た該スロットルバルブの開度を該スロットルバルブの全
閉位置として学習する学習手段とを備えている。

【００１０】本発明によれば、スロットルバルブの開度
が制限されている状態にあると検出されたときには、モ
ータの駆動電流を減少させてから、スロットル位置セン
サによって検出されたスロットルバルブの開度をスロッ
トルバルブの全閉位置として学習している。つまり、モ
ータの駆動電流を減少させることにより、その駆動トル
クを減少させ、モータの過大な駆動トルクを原因とする
スロットルバルブの開閉機構の歪みを解消してから、ス
ロットルバルブの全閉位置を学習している。このため、
正確な全閉位置を学習することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を添付図
面を参照して説明する。

【００１２】図１は、本発明の電子スロットル制御装置
の一実施形態を示している。同図において、スロットル
制御装置１１は、２重系のアクセル位置センサ１２と、
２重系のスロットル位置センサ１３と、スロットルバル
ブ１４を駆動するモータ１５と、スロットルバルブ１４
とモータ１５間の接続及び非接続を制御する電磁クラッ
チ１６と、エレクトロニックコントロールユニット（Ｅ
ＣＵ）１７とを備える。

【００１３】アクセル位置センサ１２は、メインセンサ
とサブセンサを備える。メインセンサとサブセンサは、
アクセルペダル２１の踏み込み量に応じてアクセル位置
を検出し、アクセル位置を示すそれぞれの検出信号をＥ
ＣＵ１７に出力する。

【００１４】スロットル位置センサ１３は、メインセン
サとサブセンサを備える。メインセンサとサブセンサ
は、スロットルバルブ１４の実際の開度を検出し、スロ
ットルバルブ１４の実際の開度を示すそれぞれの検出信
号をＥＣＵ１７に出力する。

【００１５】ＥＣＵ１７は、アクセル位置センサ１２か
ら出力される各検出信号に基づいて、スロットルバルブ
１４の目標開度を計算する。また、ＥＣＵ１７は、スロ
ットル位置センサ１３から出力される各検出信号に基づ
いて、スロットルバルブ１４の実際の開度を計算する。
そして、ＥＣＵ１７は、この実際の開度が目標開度に近
づくようにモータ１５をフィードバック制御する。

【００１６】モータ１５の駆動軸は、電磁クラッチ１６
を介して減速ギアユニット１８に接続されている。モー
タ１５の駆動軸の回転が減速ギアユニット１８を通じて
スロットルバルブ１４に伝達され、このスロットルバル
ブ１４が開閉される。

【００１７】減速ギアユニット１８の最終段のギア１８
ａに対して、ストッパー１９が設けられている。モータ
１５によってスロットルバルブ１４を閉じ側に回転させ
ていくと、最終段のギア１８ａがストッパー１９に当接
して、スロットルバルブ１４の開閉が停止する。

【００１８】本実施形態では、最終段のギア１８ａがス
トッパー１９に丁度当接したときのスロットルバルブ１
４の開度を全閉位置としている。

【００１９】この様な構成において、エンジンの始動時
には、スロットルバルブ１４の全閉位置を検出して学習
する。この処理を図２のフローチャートに従って述べ
る。

【００２０】まず、イグニッションスイッチ（図示せ
ず）がオンにされると（ステップ１０１，Yes）、ＥＣ
Ｕ１７は、学習完了フラッグがオンになっているか否か
を判定する（ステップ１０２）。このとき、イグニッシ
ョンスイッチのオンの直後であって、学習完了フラッグ
が初期状態のオフになっている。従って、ＥＣＵ１７
は、学習完了フラッグをオフと判定する（ステップ１０
２，No）。

【００２１】この後、ＥＣＵ１７は、電磁クラッチ１６
に通電し、スロットルバルブ１４とモータ１５を電磁ク
ラッチ１６を介して接続する。そして、ＥＣＵ１７は、
アクセル位置センサ１２の検出出力に基づいてアクセル
開度が予め定められたしきい値未満であるか否かを判定
する（ステップ１０３）。

【００２２】ここで、スロットルバルブ１４の開閉をモ
ータ１５による駆動のみに頼ると、モータ１５や電磁ク
ラッチ１６等の故障時に、スロットルバルブ１４を開閉
することができなくなるので、アクセルペダル２１を十
分に踏み込んだときには、アクセルレバー２２が回動し
てスロットルレバー２３に係合し、該スロットルレバー
２３が回動して、スロットルバルブ１４が開くようにな
っている。この状態では、スロットルバルブ１４の全閉
位置を検出することができないので、アクセルペダル２
１が踏み込まれ、アクセル開度がしきい値以上であれば
（ステップ１０３，No）、ステップ１０１に戻る。

【００２３】尚、アクセルレバー２２及びスロットルレ
バー２３は、複数のバネ２４によって初期位置に配置さ
れている。

【００２４】また、アクセル開度がしきい値未満であれ
ば（ステップ１０３，Yes）、ＥＣＵ１７は、スロット
ル位置センサ１３の検出出力に基づいて、スロットル位
置センサ１３が正常であるか否かを判定し（ステップ１
０４）、スロットル位置センサ１３が正常でなければ
（ステップ１０４，No）、ステップ１０１に戻る。

【００２５】また、スロットル位置センサ１３が正常で
あれば（ステップ１０４，Yes）、ＥＣＵ１７は、スロ
ットルバルブ１４の目標開度として、スロットルバルブ
１４の全閉位置を十分に越えた位置を設定し、スロット
ル位置センサ１３によって検出されたスロットルバルブ
１４の検出位置と該目標位置の偏差を求め、この偏差が
０となる様な大きさの電流をモータ１５に供給する。モ
ータ１５は、該偏差が０となる様に、つまりスロットル
バルブ１４の検出位置が目標位置に近づく様に、スロッ
トルバルブ１４を回動させる。これによって、スロット
ルバルブ１４が目標位置に近づいていき、このスロット
ルバルブ１４が目標位置に達する前に、減速ギアユニッ
ト１８の最終段のギア１８ａがストッパー１９に当接し
て、モータ１５の回転が禁止され、スロットルバルブ１
４が全閉位置の近傍で停止する（ステップ１０５）。

【００２６】具体的には、モータ１５の駆動電流がパル
ス状に与えられ、このパルス状の駆動電流波形のデュー
ティ比を上記偏差に応じて制御することにより、モータ
１５の回転が制御される。

【００２７】こうしてスロットルバルブ１４は、全閉位
置の近傍まで閉じられる。しかしながら、スロットルバ
ルブ１４が目標位置に達することはないので、スロット
ルバルブ１４の検出位置と目標位置の偏差が０になるこ
とはない。

【００２８】この場合、フィードバック制御によって、
モータ１５の駆動電流波形のデューティ比が大きくされ
（駆動電流が増大され）、その駆動トルクが増大され
る。このため、減速ギアユニット１８の最終段のギア１
８ａがストッパー１９に当接しても、モータ１５の回転
が実際上禁止されず、モータ１５が更に回転し、減速ギ
アユニット１８の最終段のギア１８ａやスロットルバル
ブ１４の軸に歪みが発生し、全閉位置を越えた位置ま
で、スロットルバルブ１４が回転する。

【００２９】この様にスロットルバルブ１４が全閉位置
を越えて回転している状態で、スロットル位置センサ１
３によってスロットルバルブ１４の位置を検出し、この
検出された位置を全閉位置として学習しても、正確な全
閉位置を学習したことにはならない。

【００３０】そこで、ＥＣＵ１７は、モータ１５の駆動
電流波形のデューティ比が予め設定されたしきい値以上
であるか否か、つまり減速ギアユニット１８の最終段の
ギア１８ａがストッパー１９に当接した状態で、モータ
１５が更に回転しようとし、その駆動電流が過大になっ
ているのか否かを判定する（ステップ１０６）。駆動電
流波形のデューティ比がしきい値未満であれば（ステッ
プ１０６，No）、ＥＣＵ１７は、減速ギアユニット１８
の最終段のギア１８ａがストッパー１９に当接していな
いとみなして、ステップ１０１に戻る。

【００３１】また、駆動電流波形のデューティ比がしき
い値以上であれば（ステップ１０６，Yes）、ＥＣＵ１
７は、減速ギアユニット１８の最終段のギア１８ａがス
トッパー１９に当接しているとみなして、計数値ｎを歩
進し（ステップ１０７）、この計数値ｎが予め定められ
た値ｋに達していないことを確認してから（ステップ１
０８，No）、ステップ１０１に戻る。

【００３２】こうしてステップ１０１からの処理が繰り
返され、駆動電流波形のデューティ比がしきい値以上で
ある限り、計数値ｎが繰り返し歩進され（ステップ１０
７）、計数値ｎが値ｋに達すると（ステップ１０８，Ye
s）、つまり減速ギアユニット１８の最終段のギア１８
ａがストッパー１９に当接した状態が一定時間継続する
と、ＥＣＵ１７は、計数値ｎを初期化し（ステップ１０
９）、駆動電流波形のデューティ比を予め定められた一
定値まで低くする（ステップ１１０）。これによって、
モータ１５の駆動トルクが減少して、減速ギアユニット
１８の最終段のギア１８ａやスロットルバルブ１４の軸
の歪みが解消される。この結果、スロットルバルブ１４
が全閉位置に復帰する。

【００３３】このとき、ＥＣＵ１７は、スロットル位置
センサ１３によって検出されたスロットルバルブ１４の
位置を全閉位置とみなして、この全閉位置を学習する
（ステップ１１１）。そして、ＥＣＵ１７は、学習完了
フラッグをオンにして（ステップ１１２）、ステップ１
０１に戻る。

【００３４】この様に本実施形態では、モータ１５の駆
動電流が十分に大きくなり、この状態が継続したとき
に、減速ギアユニット１８の最終段のギア１８ａがスト
ッパー１９に当接しているものとみなし、モータ１５の
駆動電流を減少して、モータ１５の駆動トルクを減少
し、減速ギアユニット１８の最終段のギア１８ａやスロ
ットルバルブ１４の軸の歪みを解消してから、スロット
ルバルブ１４の全閉位置を学習する様にしている。この
ため、全閉位置を正確に学習することができる。

【００３５】こうして全閉位置の学習が終了すると、こ
の全閉位置を基準として、通常のスロットル制御が行わ
れる。

【００３６】この通常のスロットル制御の概略を図３の
フローチャートを参照して簡単に説明する。

【００３７】まず、ＥＣＵ１７は、エンジンの稼動中
に、アイドル回転速度制御（ＩＳＣ制御）を行っている
（ステップ２０１）。このＩＳＣ制御は、スロットルバ
ルブ１４の開度を調整するために行われ、例えば水温セ
ンサから得られるエンジン水温に対する補正量、トラン
スミッションのギア位置に対する補正量、エンジン始動
時に対する補正量、点灯などの電気的負荷、回転変化、
エアコン使用状況等の各種の負荷に対する補正量等の各
補正量に基づいて、最終的な補正量を求め、この最終的
な補正量からスロットルバルブの要求開度を決定すると
言うものである。

【００３８】また、ＥＣＵ１７は、ＩＳＣ制御に基づく
スロットルバルブの要求開度だけでなく、他の各種要求
に応じたスロットルバルブのそれぞれの要求開度を求め
る（ステップ２０２）。この他の各種要求としては、例
えばアクセル位置センサ１２の検出出力、つまりアクセ
ルペダル２１の踏み込み量があり、この踏み込み量に応
じたスロットルバルブの要求開度が求められる。

【００３９】そして、ＥＣＵ１７は、ＩＳＣ制御に基づ
くスロットルバルブの要求開度、及び他の各種要求に応
じたスロットルバルブのそれぞれの要求開度を加算し
て、最終目標開度を求める（ステップ２０３）。

【００４０】次に、ＥＣＵ１７は、非線形の関係を示す
関数に基づいて、最終目標開度に対応する最終目標電圧
を求め（ステップ２０４）、この最終目標電圧と先に学
習したスロットルバルブ１４の全閉位置に対応する電圧
を加算して、モータ１５の制御電圧TTPを求める（ステ
ップ２０５）。

【００４１】この結果、モータ１５によってスロットル
バルブ１４が最終目標開度に回動され、必要な量の空気
がスロットルバルブ１４を介してエンジンに供給され
る。

【００４２】すなわち、スロットルバルブ１４の初期位
置に基づいて全閉位置を学習し、この全閉位置を加味し
て、モータ１５の制御電圧TTPを求め、スロットル位置
センサ１３の出力電圧がこの制御電圧TTPとなる様に、
スロットルバルブ１４を制御している。

【００４３】尚、本発明は、上記実施形態に限定される
ものでなく、多様な変形が可能である。例えば、上記実
施形態では、モータの駆動電流波形のデューティ比を制
御しているが、他の方法によって、モータの駆動電流の
大きさを制御しても構わない。また、デューティ比によ
って駆動電流の量を判定するのではなく、駆動電流の量
を直接検出しても構わない。更に、デューティ比を制御
して一定値まで低くし、これによってモータの駆動トル
クを減少させてから、スロットルバルブの全閉位置を学
習しているが、デューティ比を低下させつつ、モータの
駆動電流を直接検出し、この駆動電流の量が一定値まで
減少したときに、スロットルバルブの全閉位置を学習し
ても良い。更に、スロットルバルブを全閉位置近傍で停
止させるためのストッパーは、スロットルバルブの開閉
に連動する機構のどの様な部分にも配置することができ
る。

【００４４】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、ス
ロットルバルブの開度が制限されている状態にあると検
出されたときには、モータの駆動電流を減少させて、モ
ータの駆動トルクを減少させ、モータの過大な駆動トル
クを原因とするスロットルバルブの開閉機構の歪みを解
消してから、スロットル位置センサによって検出された
スロットルバルブの開度をスロットルバルブの全閉位置
として学習している。このため、正確な全閉位置を学習
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子スロットル制御装置の一実施形態
を示す概略構成図である。

【図２】図１の装置におけるスロットルバルブの全閉位
置を学習するための処理を示すフローチャートを示す図
である。

【図３】図１の装置におけるスロットルバルブの通常制
御を示すフローチャートである。

【図４】スロットルバルブの位置と該スロットルバルブ
を駆動するためのモータの駆動電流の関係を示すグラフ
である。

【符号の説明】

１１ スロットル制御装置 １２ アクセル位置センサ １３ スロットル位置センサ １４ スロットルバルブ １５ モータ １６ 電磁クラッチ １７ エレクトロニックコントロールユニット（ＥＣ
Ｕ） １８ 減速ギアユニット １９ ストッパー ２１ アクセルペダル ２２ アクセルレバー ２３ スロットルレバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ０２Ｄ 45/00 ３４０ Ｆ０２Ｄ 45/00 ３４０Ｃ ３６４ ３６４Ｊ Ｆターム(参考） 3G065 CA39 DA05 EA03 FA07 FA09 FA11 FA13 GA10 GA31 GA33 GA37 GA41 GA43 GA46 KA07 KA31 KA36 3G084 BA03 BA05 CA03 DA27 EA04 EA09 EA11 EB12 EB17 EB24 EC01 EC03 EC06 FA10 FA34 FA36 3G301 JB09 KA07 LA03 LC03 LC10 NA08 NB05 NC08 ND02 ND21 ND41 NE19 NE23 PA11A PA11Z PA14Z PE02Z PE08Z PF03Z PF07Z PF11Z PF13Z PF16Z PG02Z

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットルバルブと、該スロットルバル
   ブを開閉するモータと、該スロットルバルブの開度を検
   出するスロットル位置センサと、該スロットルバルブの
   開度を制限する制限手段とを備え、該制限手段によって
   制限される該スロットルバルブの開度を該スロットル位
   置センサによって検出し、該検出された開度を該スロッ
   トルバルブの全閉位置として学習する内燃機関の電子ス
   ロットル制御装置において、 前記制限手段によって前記スロットルバルブの開度が制
   限されている状態にあるか否かを検出する検出手段と、 前記検出手段によって該スロットルバルブの開度が制限
   されている状態にあると検出されたときには、該モータ
   の駆動電流を減少させてから、前記スロットル位置セン
   サによって検出された該スロットルバルブの開度を該ス
   ロットルバルブの全閉位置として学習する学習手段とを
   備える内燃機関の電子スロットル制御装置。