JPH01334A - スロットル弁制御装置 - 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】 発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は、内燃機関の運転状態に基づきスロットル弁を
ステップモータにより開閉駆動する、いわゆるリンクレ
ス・スロットルのスロットル弁制御装置に関する。

（従来の技術） いわゆるリンクレス・スロットルを開閉駆動するスロッ
トル弁制御装置は、スロットル弁の開度を正確に制御す
るためにスロットル弁の開度を検出するスロットル開度
センサなどを用いてフィードバック制御を実行すること
が一般的である（特開昭６０−２０６９４９号公報）。

しかし、スロットル弁を駆動するアクチュエータとして
ステップモータを用いた場合にはステ・ンブモータに与
える駆動パルス信号のパルス数を計数記憶しておくこと
でスロットル弁の開度を知ることができるので、上記ス
ロットル開度センサが経済性、搭載性などの要因で省略
される場合がある。また、スロットル弁の駆動状態を確
認するために設けられた場合にあってもスロットル開度
センサの故障などによりその検出出力が有効に利用でき
ない場合などがある。この様な状況下にあって、スロッ
トル弁の開度が所望の開度から僅かなずれを生じる事態
が考えられる。特に、制御目標がスロットル弁の最低開
度（通常は、全閉である）であるとき、僅かな開度のず
れであっても吸気量の変化に及ぼす影響は大きく、制御
の精度が一層要求される。

そこで、従来のスロットル弁制御装置は、スロットル弁
を駆動するステップモータの制御目標値を最低開度に設
定して積極的に駆動するはかりでなく、スロットル弁を
低開度方向に付勢する戻りばねを設け、目標（直が最低
開度であるときにはステップモータの励磁を中断してば
ねの復元力により確実に最低開度とするなど、低開度領
域での制御精度の向上に努めている（特開昭６．１−１
０４１３４号公報）。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、上記のごときスロットル弁制御装置にあっても
未だに十分なものではなく、次のような問題点があった
。

スロットル弁の最低開度付近での駆動トルクは極めて不
安定であり、吸気管に付着するタール、スラッジ、はこ
りなどのために大きく変動する。

スロットル弁の駆動トルクが戻りばねの復元力を上回る
値となったときには、もはや戻りばねの復元力によりス
ロットル弁の開度を最低開度に制御することは不能とな
る。従って、従来のスロワＩ・ル弁制ｆａｊ装置による
スロットル弁の制御にあっても最低開度領域での再現性
に乏しく、しかも経年変化が大きいことが予測される。

また、上記戻りばねの弾性力を大きなものに変更する対
策も考えられるが、その大きな付勢力が常にスロットル
弁に作用するため、スロットル弁を駆動するステップモ
ータにより大きな駆動トルクを発生する大型、かつ高価
なものを採用せねばならず、限られた空間内に搭載する
ことは不可能である。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、スロットル弁の開度を検出するセンサをもたないスロ
ットル弁制御装置であっても、またスロットル弁の開度
を検出するセンサが異常で正しい開度が検出できない場
合であっても、スロットル弁の開度を精度良く制御する
ことのできるスロットル弁制御装置を提供することをそ
の目的としている。

発明の構成 （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の構成した手段は第
１図の基本的構成図に示すごとく、内燃機関ＥＧの吸入
空気量を調節するスロットル弁ＴＢを開閉駆動するステ
ップモータＳＭに対し、少なくとも前記内燃機関ＥＧの
アクセル操作部ＡＲの操作量を含む運転状態を検出する
運転状態検出手段ＤＤの検出結果に応じた励磁信号を出
力するスロットル弁制御装置において、前記スロットル
弁ＴＢが最低開度にまで駆動されたとき、スロットル弁
ＴＢの駆動を阻止する最低開度阻止手段Ｃ１と、 前記運転状態検出手段ＤＤの検出結果により前記スロッ
トル弁ＴＢを最低開度にまで駆動させる最低開度駆動状
態を検出する最低開度駆動検出手段Ｃ２と、 該最低開度駆動検出手段Ｃ２が最低開度駆動状態を検出
したとき、前記ステップモータＳＭに対して現在のスロ
ットル弁ＴＢの開度から最低開度まで駆動させるよりも
多い移動量に相当する励磁信号を出力する最低開度励磁
手段Ｃ３と、を備えることを特徴とするスロットル弁制
御装置をその要旨としている。

（作用） 本発明のスロットル弁制御装置において最低開度阻止手
段Ｃ１は、スロットル弁ＴＢが最低開度にまで駆動され
たとき、更にスロットル弁ＴＢが駆動上で最低開度以下
になることを阻止するものである。また最低開度駆動検
出手段Ｃ２は、運転状態検出手段ＤＤの検出結果により
スロットル弁ＴＢを最低開度にまで駆動される最低開度
駆動状態を検出する。すなわち、アクセル操作部ＡＲの
操作量が最低となったり、内燃機関ＥＧの負荷が最低と
なるなどの予め定められた運転状態を、最低開度駆動状
態として検出するのである。最低開度励磁手段Ｃ３は、
最低開度駆動検出手段Ｃ２が最低開度駆動状態を検出し
たときに限り作動を開始し、ステップモータＳＭに対し
て現在のスロットル弁ＴＢの開度から最低開度まで駆動
させるよりも多い移動量に相当する励磁信号を出力する
。

これにより、スロットル弁ＴＢは最低開度阻止手段Ｃ１
と当接するまで駆動され、スロットル弁ＴＢが最低開度
阻止手段Ｃ１と当接したとき、ステップモータＳＭには
税調が生じることになる。従って、最低開度励磁手段Ｃ
３の動作が確実に実施されたか否かを判断するためにこ
のステップモータＳＭに発生する税調を検出し、税調が
検出されるまでステップモータＳＭに励磁信号を出力し
続けるなどの構成を採用してもよい。

以下、本発明をより具体的に説明するために実施例を挙
げて説明する。

（実施例） 第２図は、実施例のスロットル弁制御装置を搭載したエ
ンジンの構成を示す図である。エンジン１の吸気量を制
御するスロットル弁２は、サージタンク３の上流側直前
に取り付けられ、エアクリーナ４に連通している吸気通
路の有効面積を変化させ、下流の吸気管５、吸気ボート
６を流れる空気の流量を増減調節している。吸気ボート
６には燃料噴射弁１２が設けられており、上記の如く調
量された吸気に対し所定量の燃料が噴射弁１２から噴射
供給されて、混合気が生成される。そしてこの吸気ボー
ト６で生成された混合気は、吸気弁８が開いたときに燃
焼室９に吸入される。一方、イグナイタ１４で発生され
た高圧は、ディストリビュータ１６により各気筒に備え
られる点火プラグ１８に分配され、点火プラグ１日がス
パークすることで前記混合気が着火されて、ピストン２
０を押し下げる機関トルクが発生する。燃焼後のガスは
ピストン２０の再上昇に同量して開弁される排気弁２２
の操作により排気管２４、触媒コンバータ２６を通って
排出される。

燃料噴射弁１２及びイグナイタ１４は電子制御装置５０
によって制御されている。この制御に必要な情報を得る
ために、吸入空気量をサージタンク３内の吸気管圧力で
推定するための圧力センサ２８、エアクリーナ４に取り
付けられ吸気温度を検出する吸気温センサ３０、スロッ
トル弁２のスロットルシャフトに取り付けられスロット
ル弁２の回転角度を検出するスロットル開度センサ３２
、排気管２４に取り付けられ排ガス中の酸素濃度を検出
する空燃比センサ３４、エンジン１の冷却水温を検出す
る水温センサ３６、イグナイタ１４の出力を分配するデ
ィストリビュータ２０に取り付けられた回転角センサ３
８などが備えられ、その検出信号が電子制御装置５０に
人力されている。

また、本実施例のスロットル弁２はステップモータ４０
により駆動される、いわゆるリンクレス・スロットルで
あり、ステップモータ４０に対する制御も電子制御装置
５０により実行される。この制御のため、上記各種セン
サの他にアクセル・ペダル４２に装着されたアクセルセ
ンサ４４から、アクセル・ペダル４２の踏み込み量に比
例したアナログ情報であるアクセル操作信号およびアク
セル・ペダル４２をなんら操作していないときに出力さ
れる全閉検出信号を人力している。

電子制御装置５０は、図示のごとくマイクロコンピュー
タを中心に構成され、その内部構成は演算処理を実行す
るＣＰＵ５２と、上記各センサ信号をＣ：ＰＵ５２で処
理可能な信号に変換処理する人力ポート５４と、各種の
制御プログラムを予め格納しているＲＯＭ５６と、−時
的な記憶手段としてのＲＡＭ５Ｂと、ＣＰＵ５２からの
制御信号をスロットルバルブ２の駆動用であるステップ
モータ４０や燃料噴射弁１２やイグナイタ１４などへの
駆動信号に変換処理する出力ポート５９とから構成され
ている。

第３図は、上記スロットル弁２付近の吸気管５の一部を
破断した構成説明図である。スロットル弁２は、ステッ
プモータ４０のロータ４０ａとネシ４０ｂによって固定
されているため、ステップモータ４０への励磁信号を制
御することで吸気管５の有効面積を所望の値に調節する
ことができる。

また、嵌合孔を有する環状のスロツトル開度センサ３２
は、その嵌合孔にロータ４０ａを嵌合してステップモー
タ４０の本体と一体に取り付けられており、ロータ４０
ａの回転角度、すなわちスロットル弁２の回転角度を検
出している。更に、スロットル開度センサ３２を貫通し
たロータ４０ａの端部には略楕円形状の回動阻止片２ａ
が着設されており、ロータ４０ａは回動阻止片２ａの一
方端とスロットル開度センサ３２のハウジングとの間に
設けられる戻りはね２ｂの弾性力により矢印入方向の回
動力を受け、回動阻止片２ａの他端がフロ・ントル開度
センサ３２のハウジングから突設される係止片２ｃに当
接する位置で停止している。

ステップモータ４０に励磁信号を人力すると、口１−タ
４０ａは戻りはね２ｂの弾性力に抗して矢印Ｂ方向に回
転を行い、スロットル弁２の開度が上昇する。第４図が
、ステップモータ４０の回転ステップ数とスロットル弁
２の開度との対応を示した説明図である。図示のように
、ステップモータ４０に励磁信号を人力することなくロ
ータ４０ａが回転駆動されていない状態（第３図の状態
）でスロットル弁２は全閉状態であり、ステップモータ
４０を２５６ステツプ駆動したときスロットル弁２が全
開状態となる。

以上のように構成されるエンジンシステムにおいて、ス
ロットル弁２はＲＯＭ５６に記憶されているスロワＩ・
ル弁制御プログラムをＣＰＵ５２により適宜実行するこ
とで次のように駆動制御される。第５図がスロットル弁
制御プログラムのフローチャートであり、以下このフロ
ーチャートに沿ってスロットル弁２の駆動制御について
説明する。

ＣＰＵ５２は内蔵タイマにより１０ｍＳ　ｅ　ｃの時間
経過を観測する毎にＲＯＭ５６に記憶されているスロッ
トル弁制御プログラムを読み出し、処理を開始する。処
理が開始されると、まずアクセルセンサ４４の検出信号
の読み込みを行い（ステップ１００）、エンジン１の運
転者が希望しテいるスロットル弁２の開度を検出する。

次に、エンジン１の運転状態を空燃比センサ３４、回転
角センサ３８等の検出信号から読み込み（ステップ１１
０）、エンジン１の運転状態を検出する。こうしてエン
ジン１の現在の運転状態および運転者のアクセル・ペダ
ル４２操作量が判明すると、それらに基ついてスロット
ル弁２の目標開度ＣＭＤが演算される（ステップ１２０
）。続いて、現在のスロットル弁２の開度ＴＡがスロッ
トル開度センサ３２の検出信号から読み込まれ（ステッ
プ１３０）、その検出信号が、スロットル弁２の全閉状
態から全開状態までの範囲内にあることを示す信号であ
って、スロットル開度センサ３２に対する通電系がオー
ブンあるいはショートしていないかが判定される（ステ
ップ１４０）。この判定によりスロツトル開度センサ３
２が正常に作動していると判断されたときには、目標開
度ＣＭＤと前回本ルーチンで求められＲＡＭ５Ｂ内に記
憶されていた前回の目標開度ＣＭＤ［］、すなわち現在
のスロットル開度を示す開度データとからステップモー
タ４０に出力する励磁信号の作成および出力が実行され
る（ステップ１５０）。これにより、ステ・ンブモータ
４０のロータ４０ａは励磁信号に応じた回転角度だけ回
転してスロットル弁２の開度が調節される。そして、そ
の後でこの回転状況を判断するため再度スロツトル開度
センサ３２の検出信号が読み込まれ（ステップ１６０）
、現実の開度ＴＡが目標開度ＣＭＤを中心とする所定開
度内にあるかが判定される（ステ・ンブ１７０）。目標
開度ＣＭＤと現実の開度ＴＡが目標開度ＣＭＤを中心と
した所定開度内にあれは、ステップ１９０で今回の処理
で求められた目標開度ＣＭＤを次回の処理のためにＣＭ
　Ｄ　ａとして記憶してから本プログラムの処理を終了
する。また所定開度内になければステップモータ４０に
税調が発生したと判断して所定の税調処理（ステップ１
８０）を実行した後に本プログラムを終了する。ここで
所定の税調処理とは、例えは記憶される開度データＣＭ
Ｄａの初期化（ＣＭ　Ｄ　Ｇ←０）、運転者への報知な
どである。

一方、上記ステップ１４０の判定においてスロットル開
度センサ３２に異常が発生していると判開度を制御する
ことが要求されるため、まずスロットル開度センサ３２
の異常を他のプログラム、例えは故障警報ルーチンにフ
ェイル状態であることを伝達するためにフラグＰＴＡを
セットする（ステップ２００）。次に、目標開度ＣＭＤ
が「０」の全閉状態であるか否かの判定を行い（ステッ
プ２１０）、目標開度ＣＭＤが「０」であると判断され
たときに限り目標開度ＣＭＤを「−１」に再設定する処
理（ステップ２２０）が−旦実行された後に、ステップ
１５０と同じ処理によりスロットル弁２の開度を目標開
度ＣＭＤに一致させるために必要な励磁信号がステップ
モータ４０に出力される（ステップ２３０）。こうして
ステップモータ４０の制御、すなわちスロットル弁２の
開度制御が完了すると、目標開度ＣＭＤが「−１」に設
定されているか否かを判定しくステップ２４０）、目標
開度ＣＭＤが「−１」の場合には再度「０」に設定し直
して（ステップ２５０）、ステップ１９０に進み、ステ
ップ１９０の処理を実行後に本プログラムを終了する。

以上のように構成、動作するスロットル弁制御装置によ
れば、スロットル弁２は次のように駆動されることが明
かである。

まず、スロットル開度センサ３２が正常に動作している
ときには、ステップモータ４０によって制御されたスロ
ットル弁２の開度が逐次確認されつつ従来同様にスロッ
トル弁２の開度は精度よく調節される。

また、スロットル開度センサ３２が故障している場合に
は該センサの検出信号に基ついてスロットル弁２の開度
を確認することはできず、所望とする開度とは全く異な
る開度にスロットル弁２が動かされる恐れを生じること
が考えられる。しかし、本実施例のスロットル弁制御装
置によれは、目標開度ＣＭＤがｒＯＪとなる全閉状態の
ときに必ず上記ステップ２００〜ステツプ２５０の処理
が実行され、スロットル弁２は目標開度ＣＭＤを「−１
」に置き換えられて駆動される。この様な独得の制御に
よりスロットル弁２は強制的に全開状態にまで駆動され
るだけではなく、更に回動しようとする大きなトルクが
作用し、ロータ４０ａが前述した係止片２Ｃに当接して
ステップモータ４０には税調が発生する。このため、ス
ロットル弁２は確実に開度「０」の全閉状態にまで駆動
され、ステップモータ４０のステップ数とスロットル開
度との整合が取られ、スロットル弁２の開度と目標開度
ＣＭＤとのずれが解消されることになる。

従って、たとえスロットル開度センサ３２が故障した場
合であっても、またスロットル弁２の全閉状態にあって
駆動トルクが大きくなったとしても制御の精度は良好に
維持され、最適状態を維持することができる。

なお、上記実施例ではスロットル弁２を全閉状態に制御
する際に、目標開度ＣＭＤを「−１」に設定する場合に
つき説明したが、ステップモータ４０に税調が発生する
ようにロータ４０ａが１系止片２ｃに当接しても更に回
動するような励磁信号を人力すれはよく、　「−１」よ
りも小さな負の数を目標開度ＣＭＤとして設定してもよ
い。また、スロットル開度センサ３２を搭載していない
システムに対し、スロットル弁２を全開状態に駆動する
際には常にステップモータ４０に脱調が発生するように
目標開度ＣＭＤを負の数とする励磁信号を出力する構成
としてもよい。

発明の効果 以上、実施例を挙げて詳述したように本発明によれは、
備えられたスロットル開度センサが異常となって正しい
開度が検出できなくなったとしても、あるいはスロット
ル開度センサが備えられないものであっても、最低開度
駆動状態が検出されれば、最低開度まで動かすよりも多
い移動量に相当する励磁信号をステップモータに与えて
いるので、スロットル弁は最低開度阻止手段により動き
が規制される最低開度にまで確実に駆動されるようにな
り、従って経年変化やばらつきが生じたとしても常に最
低開度を基準としてスロットル弁の開度が調整されるた
め、スロットル弁の開度を常に精度良く制御できるよう
になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のスロットル弁制御装置の基本的構成を
示す基本構成図、第２図は実施例のスロットル弁制御装
置を搭載したエンジンシステムの構成図、第３図は同実
施例のスロットル弁付近の構成図、第４図はステップモ
ータのステップ数とフロ・ントル開度との関係説明図、
第５図は同実施例で実行されるスロットル弁制御プログ
ラムのフローチャート、を示している。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　内燃機関の吸入空気量を調節するスロットル弁を開閉
   駆動するステップモータに対し、少なくとも前記内燃機
   関のアクセル操作部の操作量を含む運転状態を検出する
   運転状態検出手段の検出結果に応じた励磁信号を出力す
   るスロットル弁制御装置において、前記スロットル弁が
   最低開度にまで駆動されたとき、スロットル弁の駆動を
   阻止する最低開度阻止手段と、前記運転状態検出手段の
   検出結果により前記スロットル弁を最低開度にまで駆動
   させる最低開度駆動状態を検出する最低開度駆動検出手
   段と、該最低開度駆動検出手段が最低開度駆動状態を検
   出したとき、前記ステップモータに対して現在のスロッ
   トル弁の開度から最低開度まで駆動させるよりも多い移
   動量に相当する励磁信号を出力する最低開度励磁手段と
   、を備えることを特徴とするスロットル弁制御装置