JPH11324761A - 内燃機関のスロットル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子スロットルシステムにおけるスロットル
バルブの開度の応答遅れがなく追従安定性を向上するこ
と。 【解決手段】 電子スロットルシステムにおいて、部品
点数が少なく機構が簡素化されると摩擦を小さくできる
が、特に、減速ギヤ列がなくなると吸気通路２を通過す
る吸気量によりスロットルバルブ５の開方向への制御に
逆らって閉方向に働く流れのトルクの発生状態に起因す
る挙動が即、実スロットル開度ＴＡの応答遅れにつなが
ることとなる。過渡時ではスロットルバルブの開方向へ
の急峻な挙動に対応して吸気量がオーバシュートするこ
とで流れのトルクも大きくなる。これに対処するため、
トルクモータ１９による発生トルクがスロットルバルブ
５の駆動系に関わる流れのトルクの発生状態に対応して
補正されることで、実スロットル開度ＴＡの応答遅れを
なくし安定性を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクセル操作量等
に応じてアクチュエータを駆動しスロットルバルブの開
度を制御する内燃機関のスロットル制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、アクセル操作量等に応じてアクチ
ュエータとしてのモータを駆動し実スロットル開度を制
御する『電子スロットルシステム』と称する内燃機関の
スロットル制御装置が採用されるようになっている。こ
のような電子スロットルシステムにおいては、例えば、
アクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度センサ
からのアクセル開度信号に応じてモータに電流を流し、
モータが駆動されることでスロットルバルブが開閉され
内燃機関に供給される空気量が制御される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スロットル
バルブを開方向に制御しようとするときには、内燃機関
の吸気通路に導入される空気量によって、スロットルバ
ルブを動きに逆らって閉方向に戻そうとするトルクとし
て『流れのトルク』が作用する。ここで、スロットルバ
ルブが目標スロットル開度（図１７（ａ）のタイムチャ
ートに示す二点鎖線）に追従して実スロットル開度（図
１７（ａ）のタイムチャートに示す実線）が遷移すると
き、定常時の吸気量は、図１７（ｂ）のタイムチャート
に破線にて示すように遷移される。これに対して、スロ
ットルバルブの開方向への急峻な制御となる過渡時に
は、図１７（ｂ）のタイムチャートに実線にて示すよう
に、内燃機関の吸気通路を通過する吸気量（空気量）が
オーバシュートすることで、それに連れて流れのトルク
も大きくなる。このため、流れのトルク分を考慮してモ
ータに対する制御量を決定しないと、スロットルバルブ
の応答遅れが発生するという不具合があった。

【０００４】特に、スロットルバルブ周辺の駆動機構を
簡素化し部品点数を減少させコストダウンを図る目的で
トルクモータを用いスロットルバルブの回動軸の前段に
減速ギヤ列がない電子スロットルシステムでは、減速ギ
ヤ列のギヤ比分にて吸収できないため、流れのトルクの
変化が即、スロットル開度の応答遅れにつながり正確な
スロットル制御をすることは無理であった。

【０００５】そこで、この発明はかかる不具合を解決す
るためになされたもので、電子スロットルシステムにお
けるスロットルバルブの開度の応答遅れがなく追従安定
性が向上できると共に、スロットルバルブ周辺の駆動機
構の簡素化も可能な内燃機関のスロットル制御装置の提
供を課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の内燃機関のス
ロットル制御装置によれば、スロットル制御手段で制御
される実スロットル開度を目標スロットル開度に一致さ
せるための制御量が制御量演算手段で算出される際、制
御量補正手段にて流れのトルクに対応する補正量が内燃
機関の運転状態に関連する各種パラメータに基づき算出
され、制御量に加算される。これにより、制御量による
発生トルクにこのときの流れのトルクに対応する補正量
が考慮されることとなり、実スロットル開度の応答遅れ
が防止され追従安定性を向上することができる。

【０００７】請求項２の内燃機関のスロットル制御装置
では、各種パラメータが実スロットル開度、実スロット
ル速度、吸気量、機関回転数、吸気圧のうち少なくとも
１つとされる。つまり、流れのトルクに対応する補正量
が内燃機関に配設されている各種センサからの信号にて
容易に算出されることとなる。これにより、流れのトル
クに対応する補正量を算出するのに、特別なセンサ類を
新設する必要がないため、本システム構成がコストアッ
プの要因になることがない。

【０００８】請求項３の内燃機関のスロットル制御装置
では、アクチュエータがトルクモータとされることで、
スロットルバルブがギヤボックス等を介することなく直
接作動される。このものでは、構成が簡単となるため耐
久信頼性を向上することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。

【００１０】図１は本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のスロットル制御装置が適用された内燃機
関及びその周辺機器を示す概略構成図である。

【００１１】図１において、内燃機関１はＶ型６気筒の
４サイクルエンジンとして構成されている。内燃機関１
の吸気通路２の上流側にはエアクリーナ３が設けられ、
エアクリーナ３の下流側には吸気量（吸入空気量）を検
出するエアフローメータ４が設置されている。また、吸
気通路２のエアフローメータ４より下流側にはスロット
ルバルブ５が設けられ、このスロットルバルブ５の回動
軸５ａに連結されたトルクモータ１９の駆動力によりス
ロットルバルブ５の開度である実スロットル開度ＴＡが
制御され、内燃機関１に供給される吸気量が調整され
る。このスロットルバルブ５の実スロットル開度ＴＡが
スロットル開度センサ１６によって検出される。なお、
アイドル時にあっても、トルクモータ１９の駆動力によ
って実スロットル開度ＴＡが制御され、これによって吸
気量ＧＮが制御され機関回転数ＮＥが目標アイドル回転
数に一致されるようにフィードバック制御される。更
に、吸気通路２はインテークマニホルド６を介して内燃
機関１の各気筒に接続され、吸気通路２からの吸入空気
がインテークマニホルド６内を経て各気筒に分配供給さ
れる。

【００１２】インテークマニホルド６には各気筒に対応
してインジェクタ７が設置され、各インジェクタ７から
噴射された燃料は、吸入空気と混合され各気筒に供給さ
れる。この混合気は吸気バルブ８の開閉に伴って各気筒
の燃焼室９内に導入され、点火プラグ１０の点火により
燃焼され、ピストン１１が押下げられクランクシャフト
１２にトルクが付与される。燃焼後の排気ガスは排気バ
ルブ１３の開閉に伴って排気通路１４を経て外部に排出
される。また、クランクシャフト１２の近接位置にはク
ランク角センサ１５が設置され、このクランク角センサ
１５からは３０°ＣＡ（Crank Angle:クランク角）毎に
パルス信号が出力される。

【００１３】２０はＥＣＵ（Electronic Control Unit:
電子制御ユニット）であり、ＥＣＵ２０はエアフローメ
ータ４によって検出された吸気量ＧＮ信号やクランク角
センサ１５によって検出された機関回転数ＮＥ信号に基
づいてインジェクタ７の駆動を制御すると共に、スロッ
トル開度センサ１６によって検出された実スロットル開
度ＴＡ信号やアクセルペダル１７の踏込量がアクセル開
度センサ１８によって検出されたアクセル開度Ａｐ信号
等に基づいてスロットルバルブ５を開閉制御するＣＰＵ
２１，ＲＯＭ２２，ＲＡＭ２３等からなるマイクロコン
ピュータを主体として構成されている。

【００１４】次に、ＥＣＵ２０及びその周辺の構成につ
いて、図１を参照し更に詳しく説明する。

【００１５】ＥＣＵ２０において、ＣＰＵ２１は吸気量
ＧＮ信号や機関回転数ＮＥ信号、更には実スロットル開
度ＴＡ信号やアクセル開度Ａｐ信号等を読込み、内燃機
関１の運転状態に応じてその都度要求されるインジェク
タ７の燃料噴射量やトルクモータ１９によるスロットル
バルブ５の目標とする指令値である目標スロットル開度
ＴＴＰ等を演算する周知の中央処理装置である。

【００１６】また、ＲＯＭ２２は所謂プログラムメモリ
として、内燃機関１の運転状態を制御するための各種制
御プログラム、即ち、燃料噴射制御プログラムやスロッ
トル制御プログラム等が予め格納されたメモリである。
ＣＰＵ２１では、このＲＯＭ２２に格納されているプロ
グラムに従って各種の演算処理を実行する。また、ＲＡ
Ｍ２３は所謂データメモリとして、各種センサの入出力
データやＣＰＵ２１による演算処理データ等が一時的に
格納されるメモリである。

【００１７】インジェクタ駆動回路２４は、吸気量ＧＮ
信号や機関回転数ＮＥ信号に基づきＣＰＵ２１を通じて
演算される燃料噴射量に対応した所定パルス幅の信号を
形成してインジェクタ７を駆動する回路である。これに
より、インジェクタ７からは演算された燃料噴射量に対
応した量の燃料が内燃機関１の各気筒に対して噴射供給
されるようになる。また、Ａ／Ｄ変換回路２７は、読込
まれる吸気量ＧＮ信号、実スロットル開度ＴＡ信号、ア
クセル開度Ａｐ信号及び冷却水温ＴＨＷ信号等をＡ／Ｄ
（アナログ−ディジタル）変換してＣＰＵ２１に出力す
るための回路である。

【００１８】そして、ＣＰＵ２１では、後述の演算処理
により、トルクモータ１９によるスロットルバルブ５の
目標スロットル開度ＴＴＰとスロットル開度センサ１６
からの実スロットル開度ＴＡとの偏差に応じて、その偏
差を縮小するためＰＷＭ（パルス幅変調）変換されたデ
ューティ比信号としての制御ＤＵＴＹ（制御量）が算出
され、モータ駆動回路３０に出力される。すると、モー
タ駆動回路３０によってＰＷＭ変換された制御電流ＤＵ
ＴＹによりトルクモータ１９が駆動され、スロットル開
度センサ１６で検出される実スロットル開度ＴＡが最終
的に目標スロットル開度ＴＴＰに一致するように調整さ
れる。

【００１９】次に、図２及び図３に基づき内燃機関のス
ロットル制御装置の構成について説明する。

【００２０】図２及び図３において、アクセルペダル１
７にはアクセル開度センサ１８が配設され、アクセルペ
ダル１７はアクセルレバー４１に連結されている。この
アクセルレバー４１は、アクセルリターンスプリング４
２ａ，４２ｂによってアクセルペダル１７の戻り方向
（時計回り方向）に付勢されている。アクセルペダル１
７が操作されない状態（アクセルＯＦＦ）では、アクセ
ルレバー４１はアクセルリターンスプリング４２ａ，４
２ｂによってアクセル全閉ストッパ４３に当接した状態
に保持される。内燃機関１の運転中は、アクセルペダル
１７の操作量に基づくアクセルレバー４１の位置がアク
セル開度センサ１８によってアクセル開度Ａｐとして検
出される。

【００２１】一方、スロットルバルブ５の回動軸５ａに
はバルブレバー４４が連結され、このバルブレバー４４
が退避走行用スプリング４５によってスロットルバルブ
５の開方向（図２の上方向）に付勢されている。このた
め、図２（ｂ）に示すモータＯＦＦ（トルクモータ１９
への電源ＯＦＦ）時には、退避走行スプリング４５によ
ってバルブレバー４４が中間レバー４７に当接した中間
ストッパ位置に保持される。このとき、中間レバー４７
は、バルブリターンスプリング４８によってスロットル
バルブ５の閉方向（図２の下方）に付勢され、中間スト
ッパ４９に当接されている。

【００２２】つまり、バルブリターンスプリング４８の
引張力は退避走行用スプリング４５の引張力よりも大き
く設定されている。したがって、図２（ｂ）に示すモー
タＯＦＦ時には、バルブリターンスプリング４８の引張
力が退避走行用スプリング４５の引張力に打勝って、中
間レバー４７が中間ストッパ４９に当接し保持され、ス
ロットルバルブ５の実スロットル開度ＴＡが中間ストッ
パ４９で規制される中間ストッパ位置（実スロットル開
度ＴＡ＝約３°）に保持される。

【００２３】一方、図２（ａ）に示す通常制御時（モー
タＯＮ時）には、アクセルペダル１７の操作量に応じて
トルクモータ１９が正転または逆転されスロットルバル
ブ５の実スロットル開度ＴＡが調整され、そのときのス
ロットルバルブ５の実スロットル開度ＴＡがスロットル
開度センサ１６によって検出される。この際、実スロッ
トル開度ＴＡを大きくする場合には、トルクモータ１９
に正側のモータ電流が供給されトルクモータ１９が正転
されることで、図２（ａ）に示すようにバルブレバー４
４がバルブリターンスプリング４８の引張力に抗して中
間レバー４７が押上げられスロットルバルブ５が開方向
に駆動される。これとは逆に、実スロットル開度ＴＡを
小さくする場合には、トルクモータ１９に負側のモータ
電流が供給されトルクモータ１９が逆転されることで、
バルブレバー４４が下降されスロットルバルブ５が閉方
向に駆動される。そして、中間レバー４７が中間ストッ
パ４９に当接されたのちのスロットルバルブ５の閉方向
の駆動では、バルブレバー４４が退避走行用スプリング
４５の引張力に抗して下降されスロットルバルブ５が全
閉ストッパ位置（実スロットル開度ＴＡ＝０°）まで閉
じると、バルブレバー４４がスロットル全閉ストッパ４
６に当接され、それ以上の回動が阻止される。

【００２４】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のスロットル制御装置で用いられているス
ロットルバルブ５の回動軸５ａと連結されたトルクモー
タ１９の構成について図４及び図５を参照して説明す
る。なお、図５は図４のトルクモータ１９からカバー６
３を取去ってＡ方向から見た矢視図である。

【００２５】図４に示すように、吸気通路２途中に配設
されたスロットルボデー６０には軸受６１，６２を介し
てスロットルバルブ５が回動自在に支持されている。こ
のスロットルバルブ５は円板状に形成されており、回動
軸５ａにビス止めされ固定されている。そして、スロッ
トルバルブ５が回動軸５ａと共に回動されることによ
り、スロットルボデー６０の内壁により形成された吸気
流路６０ａの流路面積が調整され、吸気通路２を通過す
る吸気量が制御される。

【００２６】また、スロットルバルブ５の回動軸５ａの
一方の端部にはバルブレバー４４が圧入固定されてお
り、回動軸５ａと共に回動される。このバルブレバー４
４がスロットル全閉ストッパ４６に当接されることによ
りスロットルバルブ５の全閉位置が規定される。なお、
スロットル全閉ストッパ４６のねじ込量を変更すること
によりスロットルバルブ５の全閉位置が調整される。な
お、図４では退避走行スプリング４５等は省略されてい
る。

【００２７】そして、スロットル開度センサ１６はバル
ブレバー４４よりも更に回動軸５ａの端側に配設され、
コンタクト部１６ａ、抵抗体を塗布した基板１６ｂ及び
ハウジング１６ｃによって構成されている。コンタクト
部１６ａは回動軸５ａに圧入されており、回動軸５ａと
共に回動される。基板１６ｂはハウジング１６ｃに固定
されており、基板１６ｂに塗布された抵抗体上をコンタ
クト部１６ａが摺動される。基板１６ｂに塗布された抵
抗体には５〔Ｖ〕の一定電圧が印加されており、この抵
抗体とコンタクト部１６ａとの摺動位置がスロットルバ
ルブ５の開度に応じて変化され出力電圧値が変動され
る。このスロットル開度センサ１６からの出力電圧値が
ＥＣＵ２０に入力されスロットルバルブ５の実スロット
ル開度ＴＡが検出される。

【００２８】更に、図４及び図５に示すように、トルク
モータ１９は回転子６５、コア６９、一対のソレノイド
部７０，７５により回動軸５ａの他方の端部に連結され
ている。トルクモータ１９の端部はカバー６３により覆
われている。回転子６５は、回動軸５ａに圧入固定され
た鉄心６６及び永久磁石６７，６８により構成され、コ
ア６９の内壁により形成された収容孔６９ａに回動自在
に収容されている。鉄心６６は円筒状に形成されてお
り、回動軸５ａの他方の端部に圧入固定されている。永
久磁石６７，６８は円弧状に形成されており、鉄心６６
の外周に等間隔をあけて接着固定されている。スロット
ルバルブ５の回動範囲は通常９０°以下であるから、永
久磁石６７，６８の円弧長はスロットルバルブ５の回動
範囲内で回転子６５を回動可能なトルクが働く長さがあ
ればよい。なお、永久磁石６７，６８はネオジウム系、
サマリウム−コバルト系等の高い磁力を発生する所謂、
希土類磁石が採用されている。

【００２９】コア６９は磁性体からなる薄板が回動軸５
ａの軸方向に積層され形成されており、収容孔６９ａに
回転子６５を回動自在に収容している。コア６９は回転
子６５を取囲む周上において切目のないスロットレスに
構成されている。ソレノイド部７０，７５はそれぞれ鉄
心７１，７６にコイル７２，７７が巻回され形成されて
おり、コア６９に圧入固定されている。コイル７２，７
７にはコネクタ８０に埋設されたピン８１から制御電流
が供給される。また、バルブリターンスプリング４８
は、一方の端部が鉄心６６に固定され、他方の端部がね
じ６４に固定されており、このバルブリターンスプリン
グ４８によりスロットルバルブ５が閉側に付勢されてい
る。

【００３０】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥ
ＣＵ２０内のＣＰＵ２１におけるスロットル制御の処理
手順を示す図６のブロック図に基づいて説明する。

【００３１】図６において、まず、目標スロットル速度
演算処理Ｓ１では、各種センサ信号に基づき設定される
目標スロットル開度ＴＴＰとスロットル開度センサ１６
からの実スロットル開度ＴＡとの偏差に基づいて目標ス
ロットル速度ΔＴＴＰが算出される。同時に、実スロッ
トル速度演算処理Ｓ２では、スロットル開度センサ１６
からの実スロットル開度ＴＡが微分され実スロットル速
度ΔＴＡが算出される。次に、加速トルク演算処理Ｓ３
では、前段で算出された目標スロットル速度ΔＴＴＰと
実スロットル速度ΔＴＡとの偏差にスロットル制御系の
慣性Ｊが乗算され加速トルク〔Ｎ・ｍ〕が算出される。

【００３２】また、摩擦トルク演算処理Ｓ４では、目標
スロットル開度ＴＴＰと実スロットル開度ＴＡとからそ
のときの摩擦状態に応じて軸受６１，６２等によるスロ
ットル制御系の摩擦トルクＴf 〔Ｎ・ｍ〕が算出され
る。そして、流れのトルク演算処理Ｓ５では、後述する
ように、実スロットル開度ＴＡ〔°〕、本実施例の所謂
『Ｌ−Ｊetronic 』である電子制御式燃料噴射システム
においてはエアフローメータ４による吸気量ＧＮ〔ｇ／
ｒｅｖ〕、機関回転数ＮＥ〔ｒｐｍ〕、所謂『Ｄ−Ｊet
ronic 』においては吸気圧センサによる吸気圧ＰＭ〔ｍ
ｍＨｇ〕等に基づきスロットルバルブ５に作用する流れ
のトルク〔Ｎ・ｍ〕が算出される。また、ばねトルク演
算処理Ｓ６では、実スロットル開度ＴＡが中間ストッパ
位置より大きい開側ではバルブリターンスプリング４８
に対応し、また、実スロットル開度ＴＡが中間ストッパ
位置より小さい閉側では退避走行用スプリング４５に対
応するスロットル制御系のばねトルク〔Ｎ・ｍ〕が算出
される。ここで、実スロットル開度ＴＡに応じてばねト
ルクを算出するのに対して、更に応答性を向上させるた
めに、目標スロットル開度ＴＴＰまたは予測スロットル
開度（＝実スロットル開度＋実スロットル速度×所定時
間）に応じてばねトルクを算出するようにしてもよい。
そして、前段で算出された加速トルク、摩擦トルク、流
れのトルク及びばねトルクが加算されトルクモータ１９
の要求トルクＴR 〔Ｎ・ｍ〕が算出される。

【００３３】モータ電流演算処理Ｓ７では、ＴR ＝ｆ
（ＴＡ，ＩM ）の逆モデル式を用いた実測値に基づき、
前段で算出された要求トルクＴR 〔Ｎ・ｍ〕をパラメー
タとし、各要求トルクの発生に必要なモータ電流ＩM
〔Ａ〕が実スロットル開度ＴＡ〔°〕に応じて算出され
る。また、電圧変換処理Ｓ８では、前段で算出されたモ
ータ電流ＩM 〔Ａ〕がトルクモータ１９に固有のモータ
コイル抵抗及び配線（ワイヤハーネス）抵抗等の抵抗値
によって変換された変換電圧が算出される。

【００３４】更に、逆起電圧演算処理Ｓ９では、前段で
算出されたモータ電流ＩM 〔Ａ〕及び実スロットル開度
ＴＡ〔°〕に応じて逆起電圧Ｖe が算出される。そし
て、前段で算出されたモータ電流ＩM の変換電圧と逆起
電圧Ｖe とが加算されてトルクモータ１９の要求電圧Ｖ
M 〔Ｖ〕が算出される。次に、要求ＤＵＴＹ演算処理Ｓ
１０では、前段で算出された要求電圧ＶM 〔Ｖ〕に（１
００／ＶB ）が乗算されＰＷＭ（パルス幅変調）変換さ
れたデューティ比信号としてのトルクモータ１９の要求
ＤＵＴＹが算出される。なお、ＶB はトルクモータ１９
の電源電圧である。

【００３５】更に、誤差補正量演算処理Ｓ１１では、モ
デルと実機との誤差を補正するための補正量が算出され
る。この補正量が前段で算出された要求ＤＵＴＹに加算
され制御ＤＵＴＹとされる。この制御ＤＵＴＹがモータ
駆動回路３０に出力されることでトルクモータ１９が駆
動され、スロットル開度センサ１６で検出された実スロ
ットル開度ＴＡが最終的に目標スロットル開度ＴＴＰに
一致するように調整される。

【００３６】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥ
ＣＵ２０のＣＰＵ２１における流れのトルク演算処理Ｓ
５の具体的な処理手順を示す図７のフローチャートに基
づいて説明する。なお、この流れのトルク演算ルーチン
は所定時間毎にＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて繰返し実
行される。

【００３７】図７において、まず、ステップＳ１０１で
は、実スロットル開度ＴＡと吸気量ＧＮとが読込まれ
る。次にステップＳ１０２に移行して、ステップＳ１０
１で読込まれた実スロットル開度ＴＡ及び吸気量ＧＮに
基づき流れのトルクが算出され、本ルーチンを終了す
る。

【００３８】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥ
ＣＵ２０のＣＰＵ２１における流れのトルク演算処理Ｓ
５の具体的な処理手順の第１の変形例を示す図８のフロ
ーチャートに基づき、図９を参照して説明する。ここ
で、図９は実スロットル開度〔°〕及び機関回転数〔ｒ
ｐｍ〕に基づき流れのトルク〔Ｎ・ｍ〕を算出するマッ
プである。なお、この流れのトルク演算ルーチンは所定
時間毎にＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて繰返し実行され
る。

【００３９】図８において、ステップＳ２０１では、実
スロットル開度ＴＡと機関回転数ＮＥとが読込まれる。
次にステップＳ２０２に移行して、目標スロットル開度
ＴＴＰと実スロットル開度ＴＡとの偏差が所定値以上で
あるかが判定される。ステップＳ２０２の判定条件が成
立、即ち、目標スロットル開度ＴＴＰと実スロットル開
度ＴＡとの偏差が所定値以上と大きいときには流れのト
ルクが大きく作用するためステップＳ２０３に移行し、
実スロットル開度ＴＡと機関回転数６０００〔ｒｐｍ〕
とから図９に示すマップにより流れのトルクが算出さ
れ、本ルーチンを終了する。

【００４０】一方、ステップＳ２０２の判定条件が成立
せず、即ち、目標スロットル開度ＴＴＰと実スロットル
開度ＴＡとの偏差が所定値未満と小さいときにはステッ
プＳ２０４に移行し、実スロットル開度ＴＡと機関回転
数ＮＥとから図９に示すマップにより流れのトルクが算
出され、本ルーチンを終了する。

【００４１】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥ
ＣＵ２０のＣＰＵ２１における流れのトルク演算処理Ｓ
５の具体的な処理手順の第２の変形例を示す図１０のフ
ローチャートに基づき、図９を参照して説明する。な
お、この流れのトルク演算ルーチンは所定時間毎にＥＣ
Ｕ２０内のＣＰＵ２１にて繰返し実行される。

【００４２】図１０において、ステップＳ３０１では、
実スロットル開度ＴＡとその単位時間当たりの変化量で
ある実スロットル速度ΔＴＡと機関回転数ＮＥとが読込
まれる。次にステップＳ３０２に移行して、実スロット
ル開度ＴＡ及び機関回転数ＮＥに基づき図９に示すマッ
プにより算出された値と実スロットル速度ΔＴＡに所定
値Ｋ1 が乗算された値とが加算され流れのトルクが算出
される。このように、実スロットル速度ΔＴＡに所定値
Ｋ1 が乗算された値が加算されることで過渡時の流れの
トルクアップ分が近似的に補償される。

【００４３】なお、所定値Ｋ1 を実スロットル開度Ｔ
Ａ、機関回転数ＮＥ、目標スロットル開度ＴＴＰが変化
してからの経過時間、実スロットル速度ΔＴＡが所定範
囲を越えてからの経過時間等によって変えるようにして
もよい。また、このときの傾向としては、実スロットル
開度ＴＡ、機関回転数ＮＥが小さいほど所定値Ｋ1 が大
きく、経過時間が短いほど所定値Ｋ1 が大きくされる。

【００４４】次にステップＳ３０３に移行して、ステッ
プＳ３０２で算出された流れのトルクに対して予め設定
された最小値Ｍinから最大値Ｍaxまでの範囲によるガー
ド処理が実行され、本ルーチンを終了する。このガード
処理では、流れのトルクの限界値または応答性確保に必
要な最大値が用いられる。

【００４５】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥ
ＣＵ２０のＣＰＵ２１における流れのトルク演算処理Ｓ
５の具体的な処理手順の第３の変形例を示す図１１のフ
ローチャートに基づき、図９を参照して説明する。な
お、この流れのトルク演算ルーチンは所定時間毎にＥＣ
Ｕ２０内のＣＰＵ２１にて繰返し実行される。

【００４６】図１１において、ステップＳ４０１では、
実スロットル開度ＴＡと機関回転数ＮＥとが読込まれ
る。次にステップＳ４０２に移行して、目標スロットル
開度ＴＴＰと実スロットル開度ＴＡとの偏差が所定値以
上であるかが判定される。ステップＳ４０２の判定条件
が成立、即ち、目標スロットル開度ＴＴＰと実スロット
ル開度ＴＡとの偏差が所定値以上と大きいときには流れ
のトルクが大きく作用するためステップＳ４０３に移行
し、実スロットル開度ＴＡ及び機関回転数６０００〔ｒ
ｐｍ〕に基づき図９に示すマップにより算出された値に
所定値Ｋ2 が乗算され流れのトルクが算出される。この
ように、流れのトルクに所定値Ｋ2 が乗算されることで
過渡時の流れのトルクアップ分が近似的に補償される。
また、所定値Ｋ2 を所定値Ｋ1 と同様のパラメータで変
えるようにしてもよい。

【００４７】次にステップＳ４０４に移行して、ステッ
プＳ４０３で算出された流れのトルクに対して予め設定
された最小値Ｍinから最大値Ｍaxまでの範囲によるガー
ド処理が実行され、本ルーチンを終了する。このガード
処理では、流れのトルクの限界値または応答性確保に必
要な最大値が用いられる。

【００４８】一方、ステップＳ４０２の判定条件が成立
せず、即ち、目標スロットル開度ＴＴＰと実スロットル
開度ＴＡとの偏差が所定値未満と小さいときにはステッ
プＳ４０５に移行し、実スロットル開度ＴＡ及び機関回
転数ＮＥに基づき図９に示すマップにより流れのトルク
が算出され、本ルーチンを終了する。

【００４９】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥ
ＣＵ２０のＣＰＵ２１における流れのトルク演算処理Ｓ
５の具体的な処理手順の第４の変形例を示す図１２及び
図１３のフローチャートに基づき、図１４、図１５及び
図１６を参照して説明する。ここで、図１４は機関回転
数ＮＥ〔ｒｐｍ〕及び吸気圧ＰＭ〔ｍｍＨｇ〕に基づき
定常時吸気量ＱA 〔ｇ／ｓｅｃ〕を算出するマップ、図
１５は実スロットル開度ＴＡ〔°〕及び吸気圧ＰＭ〔ｍ
ｍＨｇ〕に基づき過渡時吸気量ＱB 〔ｇ／ｓｅｃ〕を算
出するマップ、図１６は実スロットル開度ＴＡ〔°〕及
び吸気量Ｑ〔ｇ／ｓｅｃ〕に基づき流れのトルク〔Ｎ・
ｍ〕を算出するマップである。つまり、本変形例では
『Ｄ−Ｊetronic 』における流れのトルクの演算が実行
されている。なお、この流れのトルク演算ルーチンは所
定時間毎にＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて繰返し実行さ
れる。

【００５０】図１２において、まず、ステップＳ５０１
では、実スロットル開度ＴＡと機関回転数ＮＥと吸気圧
ＰＭとが読込まれる。次にステップＳ５０２に移行し
て、ステップＳ５０１で読込まれた機関回転数ＮＥ及び
吸気圧ＰＭに基づき図１４に示すマップにより定常時吸
気量ＱA が算出される。次にステップＳ５０３に移行し
て、ステップＳ５０１で読込まれた実スロットル開度Ｔ
Ａ及び吸気圧ＰＭに基づき図１５に示すマップにより過
渡時吸気量ＱB が算出される。

【００５１】次にステップＳ５０４に移行して、後述の
過渡判定カウンタが所定値以下であるかが判定される。
ステップＳ５０４の判定条件が成立、即ち、過渡判定カ
ウンタが所定値以下と小さいときにはステップＳ５０５
に移行し、定常時吸気量ＱAと過渡時吸気量ＱB との偏
差の絶対値が所定値以下であるかが判定される。ステッ
プＳ５０５の判定条件が成立、即ち、定常時吸気量ＱA
と過渡時吸気量ＱB との偏差の絶対値が所定値以下と小
さいときには定常時であるとしてステップＳ５０６に移
行し、定常時吸気量ＱA が吸気量Ｑとされる。

【００５２】一方、ステップＳ５０４の判定条件が成立
せず、即ち、過渡判定カウンタが所定値を越え大きいと
き、またはステップＳ５０５の判定条件が成立せず、即
ち、定常時吸気量ＱA と過渡時吸気量ＱB との偏差の絶
対値が所定値を越え大きいときには過渡時であるとして
ステップＳ５０７に移行し、過渡時吸気量ＱB が吸気量
Ｑとされる。ステップＳ５０６またはステップＳ５０７
で吸気量Ｑが設定されたのちステップＳ５０８に移行
し、実スロットル開度ＴＡ及び吸気量Ｑに基づき図１６
に示すマップにより流れのトルクが算出され、本ルーチ
ンを終了する。

【００５３】次に、図１２における過渡判定カウンタの
処理手順について図１３のフローチャートに基づき説明
する。

【００５４】図１３において、ステップＳ６０１では、
実スロットル速度ΔＴＡが所定値以上であるかが判定さ
れる。ステップＳ６０１の判定条件が成立、即ち、実ス
ロットル速度ΔＴＡが所定値以上と大きいときには過渡
時であるとしてステップＳ６０２に移行し、過渡判定カ
ウンタがインクリメントされたのち本ルーチンを終了す
る。一方、ステップＳ６０１の判定条件が成立せず、即
ち、実スロットル速度ΔＴＡが所定値未満と小さいとき
には定常時であるとしてステップＳ６０３に移行し、過
渡判定カウンタがリセットされたのち本ルーチンを終了
する。

【００５５】このように、本実施例の内燃機関のスロッ
トル制御装置は、各種センサ信号に基づき設定されるス
ロットルバルブ５の目標とする目標スロットル開度ＴＴ
Ｐと実際のスロットルバルブ５の開度である実スロット
ル開度ＴＡとの偏差または実スロットル開度ＴＡの単位
時間当たりの変化量である実スロットル速度ΔＴＡに応
じて実スロットル開度ＴＡを目標スロットル開度ＴＴＰ
に一致させるための制御量としての制御ＤＵＴＹを算出
するＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される制御量演
算手段と、前記制御量演算手段で算出される制御ＤＵＴ
Ｙによりアクチュエータを駆動し、実スロットル開度Ｔ
Ａを制御するＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１及びモータ駆動
回路３０にて達成されるスロットル制御手段と、前記制
御量演算手段で制御ＤＵＴＹを算出する際、内燃機関１
の吸気通路２に導入される空気量によりスロットルバル
ブ５の開方向への制御に逆らって閉方向に働く流れのト
ルクに対応する補正量を内燃機関１の運転状態に関連す
る各種パラメータに基づき算出し制御ＤＵＴＹに加算す
るＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される制御量補正
手段とを具備するものである。また、本実施例の内燃機
関のスロットル制御装置は、アクチュエータをトルクモ
ータ１９とするものである。そして、本実施例の内燃機
関のスロットル制御装置は、各種パラメータを実スロッ
トル開度ＴＡ、実スロットル速度ΔＴＡ、吸気量ＧＮ、
機関回転数ＮＥ、吸気圧ＰＭのうち少なくとも１つとす
るものである。

【００５６】つまり、実スロットル開度ＴＡを目標スロ
ットル開度ＴＴＰに一致させるための制御量としての制
御ＤＵＴＹを算出する際、流れのトルクに対応する補正
量が内燃機関１の運転状態に関連する実スロットル開度
ＴＡ、実スロットル速度ΔＴＡ、吸気量ＧＮ、機関回転
数ＮＥ、吸気圧ＰＭのうち少なくとも１つのパラメータ
に基づき算出され、制御ＤＵＴＹに加算される。これに
より、制御ＤＵＴＹによる発生トルクにこのときの流れ
のトルクに対応する補正量が考慮されることとなり、実
スロットル開度ＴＡの応答遅れが防止され追従安定性を
向上することができる。特に、本実施例に示すように部
品点数を少なくし機構の簡素化を目指しアクチュエータ
としてトルクモータ１９を用いた電子スロットルシステ
ムでは、減速ギヤ列が介在されておらず摩擦トルクの発
生状態に起因する挙動が減速ギヤ列のギヤ比分にて吸収
できなくて却って摩擦トルクの変化が即、実スロットル
開度ＴＡ精度の低下となるが、発生トルクにこのときの
流れのトルクに対する補正量が考慮されることで、実ス
ロットル開度ＴＡの応答遅れが防止され追従安定性を顕
著に向上することができる。

【００５７】ところで、上記実施例では、アクチュエー
タとしてトルクモータ１９を用いているが、本発明を実
施する場合には、これに限定されるものではなく、ＤＣ
モータ等を用いても構成できる。特に、本発明をトルク
モータを用いた電子スロットルシステムに適用するとス
ロットル開度に対する精度及び応答性が向上できるとい
う効果が顕著となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置が適用された内燃機関
及びその周辺機器を示す概略構成図である。

【図２】 図２は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置の要部構成を示す模式
図である。

【図３】 図３は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置の要部構成を示す斜視
図である。

【図４】 図４は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置で用いられているスロ
ットルバルブの回動軸と連結されたトルクモータの構成
を示す断面図である。

【図５】 図５は図４のトルクモータからカバーを取去
ってＡ方向から見た矢視図である。

【図６】 図６は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥＣ
Ｕ内のＣＰＵにおけるスロットル制御の処理手順を示す
ブロック図である。

【図７】 図７は図６における流れのトルク演算処理の
具体的な処理手順を示すフローチャートである。

【図８】 図８は図６における流れのトルク演算処理の
具体的な処理手順の第１の変形例を示すフローチャート
である。

【図９】 図９は図８における実スロットル開度及び機
関回転数に基づき流れのトルクを算出するマップであ
る。

【図１０】 図１０は図６における流れのトルク演算処
理の具体的な処理手順の第２の変形例を示すフローチャ
ートである。

【図１１】 図１１は図６における流れのトルク演算処
理の具体的な処理手順の第３の変形例を示すフローチャ
ートである。

【図１２】 図１２は図６における流れのトルク演算処
理の具体的な処理手順の第４の変形例を示すフローチャ
ートである。

【図１３】 図１３は図１２における過渡判定カウンタ
の処理手順を示すフローチャートである。

【図１４】 図１４は図１２における機関回転数及び吸
気圧に基づき定常時吸気量を算出するマップである。

【図１５】 図１５は図１２における実スロットル開度
及び吸気圧に基づき過渡時吸気量を算出するマップであ
る。

【図１６】 図１６は図１２における実スロットル開度
及び吸気量に基づき流れのトルクを算出するマップであ
る。

【図１７】 図１７は従来のスロットルバルブの目標ス
ロットル開度の過渡時における急峻な遷移に追従しよう
とする実スロットル開度とそれに伴う吸気量のオーバシ
ュート状態を示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ５ スロットルバルブ １６ スロットル開度センサ １８ アクセル開度センサ １９ トルクモータ（アクチュエータ） ２０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種センサ信号に基づき設定されるスロ
   ットルバルブの目標とする目標スロットル開度と実際の
   前記スロットルバルブの開度である実スロットル開度と
   の偏差または前記実スロットル開度の単位時間当たりの
   変化量である実スロットル速度に応じて前記実スロット
   ル開度を前記目標スロットル開度に一致させるための制
   御量を算出する制御量演算手段と、 前記制御量演算手段で算出される前記制御量によりアク
   チュエータを駆動し、前記実スロットル開度を制御する
   スロットル制御手段と、 前記制御量演算手段で前記制御量を算出する際、内燃機
   関の吸気通路に導入される空気量により前記スロットル
   バルブの開方向への制御に逆らって閉方向に働く流れの
   トルクに対応する補正量を前記内燃機関の運転状態に関
   連する各種パラメータに基づき算出し前記制御量に加算
   する制御量補正手段とを具備することを特徴とする内燃
   機関のスロットル制御装置。
2. 【請求項２】 前記各種パラメータは、前記実スロット
   ル開度、前記実スロットル速度、吸気量、機関回転数、
   吸気圧のうち少なくとも１つとすることを特徴とする請
   求項１に記載の内燃機関のスロットル制御装置。
3. 【請求項３】 前記アクチュエータは、トルクモータと
   することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の
   内燃機関のスロットル制御装置。