(57)【要約】【課題】スロットルバルブの全閉ストッパへの突き当たりを精度良く検知することができる電子スロットル制御装置に関する。【解決手段】スロットルバルブの指令開度の時間に対する変化率（θ１）に対し、スロットルバルブの実開度の時間に対する変化率（θ２）の方が、小さい状態が所定時間以上継続するときスロットルバルブの全閉ストッパへの突き当たりと判定する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータにより開閉駆動されるスロットルバルブと、スロットルバルブの実開度を検出するスロットルセンサを備え、スロットルセンサにより検出されるスロットルバルブの実開度が指令開度となるようにモータを駆動してスロットルバルブの開度を制御する電子スロットル制御装置において、
前記スロットルバルブの指令開度の時間に対する変化率（θ１）に対し、スロットルバルブの実開度の時間に対する変化率（θ２）の方が、小さい状態が所定時間以上継続するとき、スロットルバルブの全閉ストッパへの突き当たりと判定することを特徴とする電子スロットル弁制御装置。
【請求項２】
指令開度の変化率（θ１）と実開度の変化率（θ２）の算出時間間隔を、スロットルバルブが全閉ストッパへの突き当たりと判断した後の方がスロットルバルブが全閉ストッパへの突き当たり前と比較して短くすることを特徴とする請求項１の電子スロットル弁制御装置。
【請求項３】
所定時間をモータを駆動するＤＵＴＹ比が３０％以上のときＴ１、又は、ＤＵＴＹ比が８０％以上のときＴ２の何れかであることを特徴とする請求項１または請求項２の電子スロットル弁制御装置。
【請求項４】
スロットルバルブの実開度がＳ１以下である請求項１から請求項３の何れか１項の電子スロットル弁制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関の吸入空気量を制御するための電子スロットル制御装置に関する。より詳細には、スロットルバルブの全閉ストッパへの突き当たりを精度良く検知することができる電子スロットル制御装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子スロットル制御装置においては、吸気通路を形成するスロットルボデーと、吸気通路を開閉可能なスロットルバルブと、スロットルバルブを駆動するモータと、スロットルバルブの実開度を検出するスロットルセンサとを備えている。そして、モータの回転を減速機構を介してスロットルバルブに伝達してスロットルバルブを駆動（開閉）し、スロットルセンサにより検出されるスロットルバルブの実開度が目標開度となるように制御している。
【０００３】
この種の電子スロットル制御装置では、例えば、スロットルバルブの全閉位置を基準位置として学習し、学習した全閉位置を基準としてスロットルバルブの開度を制御している。そして、全閉位置を学習する際に全閉ストッパへの突き当たり判定を行っている。
この突き当たり判定においては、ＤＵＴＹ比が予め設定したしきい値よりも大きい状態になったときに、スロットルバルブが全閉ストッパに突き当たったこと（全閉位置）を検知するようになっている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００５−１７１９１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記した電子スロットル制御装置では、スロットルバルブの全閉ストッパへの突き当たりを正確に検出することができないおそれがあった。
例えば、全閉突き当たり判定をＤＵＴＹ比が８０％以上で判定しているが、スロットル系を構成するギヤユニット等の材料が樹脂等で構成されている場合に、全閉突き当たり後も樹脂のしなりにより実開度の開度変化が発生し、ＤＵＴＹ比が８０％未満で目標開度（指令値）と実開度が一致し、全閉突き当たり判定をしないため、ストッパへの突き当たりを正確に検出することができないおそれがあった。このように、ギヤユニット等の材料が樹脂等で構成されていると、周囲の温度状況により全閉ストッパへの突き当て時に歪み量やその寸法自体も大きく変化してしまうため、ＤＵＴＹ比が予め設定されたしきい値よりも小さい状態であっても、スロットルバルブが全閉ストッパに突き当たった状態になっていることがあるからである。
【０００５】
また近年、燃費向上等の目的からアイドル回転数が低めに設定される傾向にあり、スロットルバルブが全閉ストッパに突き当たるまでスロットルバルブの開度制御を実施したいという要請がある。このため、スロットルバルブの全閉ストッパへの突き当たりを正確に検知する必要性が高まっている。なぜなら、全閉ストッパへの突き当たりを正確に検知することができないと、全閉ストッパに突き当たっているにもかかわらず、スロットルバルブを閉じるためにモータが駆動され続けられる結果、モータに過大な負荷がかかるので、モータの性能が劣化したり、あるいモータが焼損したりするおそれがあるからである。
【０００６】
そこで、本発明は上記した問題点を解決するためになされたものであり、スロットルバルブの全閉ストッパへの突き当たりを精度良く判定することができる電子スロットル制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１の電子スロットル制御装置は、モータにより開閉駆動されるスロットルバルブと、スロットルバルブの実開度を検出するスロットルセンサを備え、スロットルセンサにより検出されるスロットルバルブの実開度が指令開度となるようにモータを駆動してスロットルバルブの開度を制御する。
そして、スロットルバルブの指令開度の時間に対する変化率（θ１）に対し、スロットルバルブの実開度の時間に対する変化率（θ２）の方が、小さい状態が所定時間以上継続するとき、スロットルバルブの全閉ストッパへの突き当たりと判定することによって、誤判定が発生しない。
【０００８】
又、請求項２の電子スロットル制御装置は、指令開度の変化率（θ１）と実開度の変化率（θ２）の算出時間間隔を、スロットルバルブが全閉ストッパへの突き当たりと判断した後の方がスロットルバルブが全閉ストッパへの突き当たり前と比較して短くすることによって、より精度の向上を図ることができる。
又、請求項３の電子スロットル弁制御装置は、所定時間をモータを駆動するＤＵＴＹ比が３０％以上のときＴ１、又は、ＤＵＴＹ比が８０％以上のときＴ２の何れかである。この様に、ＤＵＴＹ比によって所定時間を選定することによって、安定した制御ができる。
請求項４の電子スロットル弁制御装置は、スロットルバルブの実開度がＳ１以下であることによって、異物の噛み込みによる誤判定防止となる。
【発明の効果】
【０００９】
請求項１の発明は、変化率（θ１）と変化率（θ２）を比較して判定するため、誤判定が発生しない。
又、請求項２の発明は、変化率（θ１）と変化率（θ２）を比較するに当たって、スロットルバルブが全閉ストッパへの突き当たりと判断した後の方が時間間隔を短くすることによって、より精度の向上を図ることができる。
又、請求項３の発明は、所定時間をＤＵＴＹ比との関連で選定することによって、安定した制御ができる。
請求項４の発明は、スロットルバルブの実開度がＳ１以下であることによって、異物の噛み込みによる誤判定防止となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の電子スロットル制御装置を具体化した最も好適な実施の形態について図面に基づいて詳細に説明する。
そこで、本願発明に係る電子スロットル制御装置について、図１〜図３を参照しながら説明する。尚、図１は電子スロットル制御装置を示す概略構成図であり、図２は電子スロットルを示す概念構成図である。又、図３は、スロットルバルブの動作を示す説明図である。
【００１１】
電子スロットル制御装置は、図１に示すように、電子スロットル１と、それを制御するための電子制御装置（ＥＣＵ）２とを備えている。
電子スロットル１は、自動車用エンジン（図示略）の出力を調節するために使用されるものであり、電子スロットル１は、エンジンの吸気通路（スロットルボディ）３に設けられたスロットルバルブ４をアクチュエータとしてのモータ５により開閉駆動させると共に、そのバルブ４の実際の開度（実開度）Ｖａをスロットルセンサ６により検出するようになっている。
【００１２】
スロットルバルブ４は、アクセルペダル７の操作に機械的に連動しないリンクレスタイプのものである。すなわち、スロットルバルブ４は、アクセルセンサ８により検出されるアクセルペダル７の操作量に基づいてＥＣＵ２が制御するモータ５の駆動力を受けて動作するようになっている。
【００１３】
スロットルバルブ４は、ボア３ａを貫通するスロットルシャフト９によりスロットルボディ３に回動可能に支持されている。スロットルシャフト９の一端には、減速装置１０を介してモータ５が連結され、その他端にはオープナ機構１１を介してスロットルセンサ６が連結されている。モータ５の出力軸は、減速装置１０を構成する複数のギア１２等を介してスロットルシャフト９に連結されている。そして、本実施の形態では、軽量化などを図るために樹脂製のギア１２が使用されている。
【００１４】
スロットルセンサ６は、電子スロットル１（スロットルバルブ４）の実開度Ｖａを検出して出力するためのものである。なお、センサ６は、例えば、ポテンショメータやホール素子などにより構成されている。アクセルセンサ８は、スロットルバルブ４の目標開度ＲTを設定するために、運転者によるアクセルペダル７の操作量を目標開度ＲTとして検出し出力するためのものである。このセンサ８は、例えば、ポテンショメータより構成されている。
スロットルシャフト９の一端に設けられたオープナ機構１１は、モータ５に対する通電が停止されたときに、スロットルバルブ４を全閉状態から若干開いたオープナ開度に保持するためのものである。
【００１５】
図２に示すように、電子スロットル１とそのオープナ機構１１は、スロットルボディ３に一体的に設けられている。スロットルバルブ４はボア３ａに配置され、スロットルシャフト９を中心にスロットルボディ３に回動可能に支持されている。スロットルシャフト９の一端には、減速装置１０を介してモータ５が、シャフト９の他端には、オープナ機構１１と共にスロットルセンサ６がそれぞれ連結されている。ここで、スロットルバルブ４の開閉については、図３に示すように、その全閉位置Ｓから全開位置Ｆへ向かう方向を開方向とし、全開位置Ｆから全閉位置Ｓへ向かう方向を閉方向とする。
【００１６】
図２に示すように、スロットルシャフト９の他端に設けられたオープナ機構１１は、エンジンが停止されるモータ５の非通電時に、スロットルバルブ４を所定のオープナ開度位置Ｎ（図３参照）に保持するためのオープナレバー２１を備えている。オープナレバー２１には、リターンスプリング２２の一端が接続され、スプリング２２の他端はスロットルボディ３に固定されている。リターンスプリング２２はオープナレバー２１を介してスロットルバルブ４を閉方向へ付勢するものである。オープナレバー２１は所定の回動位置で全開ストッパ２３に係合して停止するようになっている。
【００１７】
スロットルボディ３には、スロットルバルブ４を全閉位置Ｓ（図３参照）に保持するための全閉ストッパ２４が設けられている。オープナレバー２１には、オープナスプリング２５の一端が接続されている。オープナスプリング２５の他端は、スロットルシャフト９に接続されている。オープナスプリング２５は、スロットルバルブ４を開方向へ付勢するものである。これらオープナレバー２１、リターンスプリング２２、全開ストッパ２３、全閉ストッパ２４、およびオープナスプリング２５等によりオープナ機構１１が構成されている。
【００１８】
ここで、スロットルバルブ４をオープナ開度位置Ｎから全開位置Ｆへ開くには、モータ５の駆動力がリターンスプリング２１の付勢力に抗してスロットルシャフト９に与えられ、オープナレバー２１が全開ストッパ２３に係合するまでスロットルシャフト９が回動される。一方、スロットルバルブ４をオープナ開度位置Ｎから全閉位置Ｓまで閉じるには、モータ５の駆動力がオープナスプリング２５の付勢力に抗してスロットルシャフト９に与えられ、スロットルシャフト９が全閉ストッパ２４に係合するまで回動される。
【００１９】
そして、エンジン運転時には、モータ５がアクセルペダル７の操作に基づいてＥＣＵ２により制御されることにより、スロットルバルブ４が所定の目標開度に開かれる。このとき、スロットルバルブ４の開度は、アクセルペダル７の操作量に応じて、図３に示すように全閉位置Ｓから全開位置Ｆまでの間の作動範囲内の中で決定される。全開位置Ｆでは、オープナレバー２１が全開ストッパ２３に係合することから、ボア３ａが最大限に開けられた状態でスロットルバルブ４が保持される。一方、全閉位置Ｓでは、スロットルシャフト９が全閉ストッパ２４に係合することから、ボア３ａが最大限に閉じられた状態でスロットルバルブ４が保持される。この状態を検知するのが、後述する突き当たり判定である。
【００２０】
この突き当たり判定の他、電子スロットル１を統括的に制御するＥＣＵ２は、図１に示すように、マイクロコンピュータ（マイコン）１５、入力回路１６ａ、１６ｂ、Ａ／Ｄコンバータ１７ａ、１７ｂ、および駆動回路１８を備えている。マイコン１５は、電子スロットル１の制御を司るものであり、本発明の突き当たり判定手段に相当する。マイコン１５は、周知のように中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し書き換えメモリ（ＲＡＭ）及び読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等を備えるものである。ＲＯＭには、電子スロットル１に関する制御プログラムや突き当たり判定プログラムなどが記憶されている。
【００２１】
入力回路１６ａ、１６ｂは、入力される信号からノイズを除去するためのものである。Ａ／Ｄコンバータ１７ａ、１７ｂは、アナログ信号をデジタル信号に変換するためものである。駆動回路１８は、マイコン１５からの出力信号に応じた駆動電流をモータ５へ流すためものである。
【００２２】
そして、図１に示すように、スロットルセンサ６から出力される実開度Ｖａに関するアナログ信号は、入力回路１６ａを通りＡ／Ｄコンバータ１７ａにてデジタル信号に変換されてからマイコン１５に入力されるようになっている。アクセルセンサ８から出力される目標開度ＲTに関するアナログ信号も同様に、入力回路１６ｂを通りＡ／Ｄコンバータ１７ｂにてデジタル信号に変換されてからマイコン１５に入力されるようになっている。
【００２３】
マイコン１５は、実開度Ｖａ及び目標開度ＲTに関する入力信号をＰＩＤ制御の手法に従い処理することによりモータ５を制御するようになっている。すなわち、マイコン１５は、入力信号から目標開度ＲTに対する実開度Ｖａの開度偏差ＥRを算出し、その開度偏差ＥRの値に基づいて所定の計算式に従いＰＩＤ制御量ＶPを算出する。そして、マイコン１５は、その制御量ＶPの値に応じた駆動電流としてのＤＵＴＹ比を駆動回路１８を通じてモータ５へ出力する。これにより、モータ５の駆動量を制御してスロットルバルブ４の実開度Ｖａが目標開度ＲTに一致するように制御されるようになっている。
【００２４】
（第１の実施の形態）
本実施の形態に係る電子スロットル制御装置において、スロットルシャフト９が全閉ストッパ２４に係合したことを検知する突き当たり判定処理について、制御の概念図の図４、突き当たり判定処理の内容を示すフローチャート（図５）を参照しながら説明する。
尚、この突き当たり判定処理は、ΔＴ時間毎に実行され、例えば、エンジンのアイドリング運転中に回転数を下げる必要が生じた場合（ボア３ａの膨張により吸入空気量が増加した場合など）に実施される。
このような場合に回転数を低下させるためにスロットルバルブ４が閉じられる際、電子スロットル１の個体差（組み付けバラツキなど）により、スロットルシャフト９が全閉ストッパ２４に突き当たるおそれがあるからである。
【００２５】
このため突き当たり判定処理においては、まず、マイコン１５により、スロットルセンサ６で検出される実開度ＶａがＳ１（例えば、２ｄｅｇ）より小さいか否かを判断する（Ｓ１）。
この突き当たり判定処理は、実開度ＶａがＳ１より大きい場合には、異物がはさまった等の場合が考えられるし、アイドルスピードコントロールＩＳＣ制御中における処理であるので、この処理ルーチンを終了する。
反対に、実開度ＶａがＳ１以下である場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、マイコン１５により、ＤＵＴＹ比がＳ２（例えば、３０％）以上であるか否かを判断する（Ｓ２）。
このＳ２の処理において、マイコン１５により、ＤＵＴＹ比がＳ２より小さいと判断された場合には（Ｓ２：ＮＯ）、この処理ルーチンは終了する。
【００２６】
一方、マイコン１５により、ＤＵＴＹ比がＳ２以上であると判断された場合には（Ｓ２：ＹＥＳ）、指令値の変化量θ１がＳ３（例えば、０．１ｄｅｇ）以下であるかを判断する（Ｓ３）。この指令値の変化量θ１は、図４に示すように、スロットルバルブ４を順次、閉状態にする角度であり、指令値の変化量θ１＝（今回の指令値Ｃｎ−前回の指令値Ｃｎー１）／ΔＴである。
この指令値の変化量θ１が、Ｓ３より小さい場合には（Ｓ３：ＮＯ）、突き当たり処理をしないので、この処理ルーチンは終了する。
一方、指令値の変化量θ１が、Ｓ３以上の場合には（Ｓ３：ＹＥＳ）、次のＳ４に進み、実開度の変化量θ２がＳ４（例えば、０．１ｄｅｇ）以下であるかを判断する。
この実開度Ｖａは、スロットルセンサ６での測定値であり、実開度の変化量θ２＝（今回の実開度Ｖａｎ−前回の実開度Ｖａｎー１）／ΔＴである。
【００２７】
実開度の変化量θ２がＳ４より大きい場合には（Ｓ４：ＮＯ）、突き当たり処理ではないので、この処理ルーチンは終了する。
一方、実開度の変化量θ２がＳ４以下のときには（Ｓ４：ＹＥＳ）、指令値と実開値の差がＳ５（例えば、０．３ｄｅｇ）以上であるか否かを判断する（Ｓ５）。そして、この指令値と実開値の差がＳ５より小さいときには（Ｓ５：ＮＯ）、この処理ルーチンは終了する。
一方、この指令値と実開値の差がＳ５以上のときには、突き当たり検出カウンタＣ１のカウントアップをする（Ｓ６）。
即ち、前記Ｓ１〜Ｓ５に記載の条件を全て満たしたときの時間継続を突き当たり検出カウンタＣ１でカウントアップする。
次に、ＤＵＴＹ比が８０パーセント以上であるか否かを判断し（Ｓ７）、ＤＵＴＹ比が８０パーセントより小さいときには、この処理ルーチンは終了する。一方、ＤＵＴＹ比が８０パーセント以上のときには、前記Ｓ１〜Ｓ５に記載の条件を全て満たしたときの時間継続を突き当たり検出カウンタＣ２でカウントアップする（Ｓ８）。
【００２８】
次に、ＤＵＴＹ比が３０パーセントの突き当たり検出カウンタＣ１の値が予め設定のＴ１以上であるか、あるいは、ＤＵＴＹ比が８０パーセントの突き当たり検出カウンタＣ２の値が予め設定のＴ２以上の何れかであるか否かを判断する（Ｓ１０）。そして、何れでもないときには、この処理ルーチンは終了する。
一方、突き当たり検出カウンタＣ１がＴ１以上、或いは、突き当たり検出カウンタＣ２がＴ２以上であるときには、突き当たり状態が継続したので、突き当たりが確かに生じたと判断して、突き当たり判定フラグを「ＯＮ」にして終了する。
【００２９】
（第２の実施の形態）
本実施の形態は、突き当たり判定処理の時間間隔を途中で変更するものであり、指令値の変化量θ１と実開度の変化量θ２の算出において、スロットルバルブが突き当たる前には時間間隔ΔＴで、当たった後には時間間隔ΔＴ１で処理するものである。そして、ΔＴ≧ΔＴ１の条件で処理することにより、より決め細やかに突き当たり判定を行うことができる。
本実施の形態の突き当たり判定処理について、図６を参照して説明するが、図５に示す（第１の実施の形態）と同じ処理には同じステップ番号を付して説明を略す。
【００３０】
実開度ＶａがＳ１以下である場合には（Ｓ１：ＹＥＳ）、マイコン１５により、ＤＵＴＹ比がＳ２以上であるか否かを判断する（Ｓ２）。そして、ＤＵＴＹ比がＳ２以上であると判断され（Ｓ２：ＹＥＳ）、指令値の変化量θ１がＳ３以下であるかを判断する（Ｓ３）。
そして、実開度の変化量θ２がＳ４以下のときには（Ｓ４：ＹＥＳ）、スロットルバルブの実開度の、前回の開度（θｂ）と今回の開度（θ２）の変化量の割合「θ２／θｂ≦Ｒ」が成立するか、否かの判断を求める（Ｓ２０）。
尚、前記Ｒは、図４に示すように、実開度の変化量θ２が前回の変化量（θｂ）と異なり、突き当たり付近であり、樹脂等のしなり等が生ずる領域に到り、例えば、０．２にセットする。
【００３１】
この変化量の割合「θ２／θｂ≦Ｒ」が不成立のときには、今回求めた実開度の変化量θ２を変化量（θｂ）として記憶して（Ｓ２１）、Ｓ５に進む。
一方、変化量の割合「θ２／θｂ≦Ｒ」が成立のときには、ΔＴ＝ΔＴ１にセットする。即ち、これ以後、この突き当たり判定処理（Ｓ１〜Ｓ１０）は、ΔＴに替えて、ΔＴ１時間毎に処理する。
尚、ΔＴ≧ΔＴ１の条件にセットすると、突き当たり付近において、決め細やかな突き当たり判定を行うことができる。
【００３２】
なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本発明を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。また、上記した実施形態において提示の具体的な数値は単なる例示であることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】電子スロットル制御装置を示す概略構成図である。
【図２】電子スロットルを示す概念構成図である。
【図３】スロットルバルブの動作を示す説明図である。
【図４】スロットルバルブの指令と動作を示し、制御の概念を示す図である。
【図５】突き当たり判定処理の内容を示すフローチャートである。
【図６】突き当たり判定処理の内容を示す他のフローチャートである。
【符号の説明】
【００３４】
１ 電子スロットル
２ 電子制御装置（ＥＣＵ）
３ 吸気通路
４ スロットルバルブ
５ モータ
６ スロットルセンサ
７ アクセルペダル
８ アクセルセンサ
９ スロットルシャフト
１０ 減速装置
１１ オープナ機構
１２ ギア
１５ マイクロコンピュータ
１６ 入力回路
１７ Ａ／Ｄコンバータ
１８ 駆動回路
２１ オープナレバー
２２ リターンスプリング
２３ 全開ストッパ
２４ 全閉ストッパ
２５ オープナスプリング
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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