(57)【要約】【課題】  エンジン回転数の制御の精度が悪化することを抑制させることである。【解決手段】本発明に係る弁装置の制御装置は、モータの回転に伴い回転する回転体と、当該回転体に設けられた回転子と、当該回転子の回転角を検出する検出器と、前記回転体の回転に伴い回転する弁体と、前記弁体をデフォルト位置に付勢するデフォルト機構と、を備える弁装置の制御装置であって、  前記モータを駆動させて前記弁体を閉じ方向又は開き方向に回転させたあとに、前記デフォルト機構により付勢された位置で前記検出器により検出された値から、前記回転体に対する前記回転子の固定状態を判定する。  【選択図】図１
2018204586.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転に伴い回転する回転体と、当該回転体に設けられた回転子と、当該回転子の回転角を検出する検出器と、前記回転体の回転に伴い回転する弁体と、前記弁体をデフォルト位置に付勢するデフォルト機構と、を備える弁装置の制御装置であって、
前記モータを駆動させて前記弁体を閉じ方向又は開き方向に回転させたあとに、前記デフォルト機構により付勢された位置で前記検出器により検出された値から、前記回転体に対する前記回転子の固定状態を判定する弁装置の制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の弁装置の制御装置であって、
前記弁体を閉じ方向に回転させたあとに前記デフォルト機構により付勢された位置で前記検出器により検出された値と、前記弁体を開き方向に回転させたあとに前記デフォルト機構により付勢された位置で前記検出器により検出された値とから、前前記回転体に対する前記回転子の固定状態を判定する弁装置の制御装置。
【請求項３】
請求項１に記載の弁装置の制御装置であって、
前記回転子は、前記回転体と同軸に回転する弁装置の制御装置。
【請求項４】
モータの回転に伴い回転する回転体と、当該回転体に設けられた回転子と、当該回転子の回転角を検出する検出器と、前記回転体の回転に伴い回転する弁体と、を備える弁装置の制御装置であって、
前記モータを駆動させて前記弁体を閉じ方向又は開き方向に回転させた後に駆動を停止させた位置で前記検出器により検出された値から、前記回転体に対する前記回転子の固定状態を判定する弁装置の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は車載用エンジンの吸入空気量を電気的に制御する電子制御スロットルの制御装置に関するものである。あるいは、燃料電池の水素濃度を制御するための負圧制御スロットルバルブとして用いられる電子制御スロットル装置の制御装置としても適用できる。
【背景技術】
【０００２】
車載用の電子制御スロットル装置としては、吸気通路を形成するボディに回転可能に取り付けられたスロットルシャフトに固定されたスロットルバルブを駆動用モータにより開閉するバタフライ弁式がよく知られているが、その弁開度を検出するためにスロットルバルブと一体となって回転するスロットルシャフトの先端にスロットルセンサの回転子を配し、それに対向してボディに固定されているカバー（ギアカバー）側にセンサの検出器を配設し、スロットルバルブの開度をスロットルセンサの電気信号として検出し、制御に用いるのが一般的である。
【０００３】
また、スロットルセンサの回転子をスロットルシャフト先端に圧入により固定する構造も知られている。スロットルセンサ出力は、センサの回転子の回転角（位置）に対応して変化するため、スロットルシャフトと回転子の締結に問題（緩みなど）が生じた場合、相対的な角度のズレや回転運動を生じてしまいバルブ開度に対して異なったセンサ出力を発生することになり、エンジン回転数の制御の精度が悪化する等を引き起こすおそれがある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１０−１５１５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来技術では、スロットルセンサの回転子をシャフトに対し圧入及び回転防止の形状により、シャフトの回転角度に対し相対的にずれる事を予防する策を採用しているが、もしそれらの固定及び回転防止形状が緩んでしまった場合、回転子の固定の異常を直接検出する手段はなく、それゆえ回転子が緩んでしまった際、相対的な角度のずれや回転運動を生じてしまいバルブ開度に対して異なったセンサ出力を発生することになる。そこで、本発明の課題は、エンジン回転数の制御の精度が悪化する等を抑制させることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する為に、本発明に係る弁装置の制御装置は、モータの回転に伴い回転する回転体と、当該回転体に設けられた回転子と、当該回転子の回転角を検出する検出器と、前記回転体の回転に伴い回転する弁体と、前記弁体をデフォルト位置に付勢するデフォルト機構と、を備える弁装置の制御装置であって、
前記モータを駆動させて前記弁体を閉じ方向又は開き方向に回転させたあとに、前記デフォルト機構により付勢された位置で前記検出器により検出された値から、前記回転体に対する前記回転子の固定状態を判定する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明では、万が一センサの回転子の圧入固定がスロットルシャフトから緩んでしまった場合、それを検出しエンジンコントロールユニットにスロットルセンサの異常診断として知らせる事を可能にする。これにより回転子に緩みなどの異常が発生した場合、車両側で検出し、電子制御スロットル装置を交換する等の車両の修理対応を速やかに行い、エンジン制御が不安定になるといった不具合を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本実施形態に係る制御装置の作動時のフローチャートである。
【図２】電子制御スロットルのスロットルシャフト２の縦断面図である。
【図３】非接触式スロットルセンサの回転子１５の取付け状態を示す全体斜視図である。
【図４】センサの回転子１５がスロットルシャフト２に対しずれた状態を示す部分斜視図である。
【図５】デフォルト位置を基準にスロットルバルブ３の位置を説明する電子制御スロットルの横断面図である。
【図６】スロットル開度に対するセンサ出力グラフである。
【図７】本実施形態に係る電子制御スロットルの平面断面図である。
【図８】電子制御スロットルの分解斜視図である。
【図９】ギアカバー１９を取り除いた電子制御スロットルの検出器２１側の平面図である。
【図１０】本実施形態に係る電子制御スロットルを含むハードウェアシステム構成図である。
【図１１】モータ１４の電流と回転子１５の回転角の行程グラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下図面に基づいて本発明の実施例を説明する。
【００１０】
図１ないし図１１に基づき本実施形態に係る制御装置の一実施例を説明する。
【００１１】
図１は、本実施形態に係る制御装置の作動時のフローチャートである。
【００１２】
図１に示すエンジンキーオフ時のフローチャートのように、エンジンキーオフ（Ｓ１０１）後に電子制御スロットル装置は全閉学習（Ｓ１０２）を行う。
【００１３】
図２は、電子制御スロットルのスロットルシャフト２の縦断面図である。図３は、非接触式スロットルセンサの回転子１５の取付け状態を示す全体斜視図である。図４は、センサの回転子１５がスロットルシャフト２に対しずれた状態を示す部分斜視図である。図６は、スロットル開度に対するセンサ出力グラフである。図７は、本実施形態に係る電子制御スロットルの平面断面図である。図８は、電子制御スロットルの分解斜視図である。図９は、ギアカバー１９を取り除いた電子制御スロットルの検出器２１側の平面図である。図１０は、本実施形態に係る電子制御スロットルを含むハードウェアシステム構成図である。図１１は、モータ１４の電流と回転子１５の回転角の行程グラフである。
【００１４】
図１のＳ１０２における全閉学習は、図７に示されるモータ１４による駆動によりスロットルバルブ３を閉じ方向に回転させ、バルブ開度が機械的に最小となる位置で止まり、その位置でのスロットルセンサ出力を、図１０及び図１１に示されるエンジンコントロールユニット３１に記憶する一連の動作である。
【００１５】
全閉学習終了時におけるスロットルバルブ３は、ほぼ全閉開度（本実施例では４°）付近にあり、デフォルト開度（本実施例では３０°）よりも閉じ側の開度であり、この位置でモータ１４の電流をオフしてやると、デフォルトスプリング１２の復元力により、スロットルギア９及びスロットルシャフト２を介しスロットルバルブ３はデフォルト開度に向かって開き動作が行われ、やがて機械的に決まっているデフォルト開度付近で停止する。
【００１６】
この際、図３及び図７に示されるスロットルシャフト２の先端に圧入によって配設されたセンサの回転子１５は、スロットルシャフト２により反時計回りに回転され、スロットルシャフト２が回転を停止すると同時に同じく回転を停止する。
【００１７】
しかし、回転子１５のスロットルシャフト２の先端への圧入が緩んでいた場合、図３のように回転子１５はスロットルシャフト２の回転停止後も、さらに反時計方向に回転する。そして、図４に示されるように、回転子足部１５ａとスロットルシャフト２の平行部２ａが当接する位置まで回転して停止する。
【００１８】
この時、図６に示されるように、スロットルシャフト２と回転子１５の位置は、初期的に圧入により配設された位置に対しθ１だけずれを生じる。この時のセンサ出力電圧あるいはセンサ出力のデジタル値を(1)とし、エンジンコントロールユニット３１に一時的に記憶する（図１０、図１のＳ１０３及びＳ１０４）。
【００１９】
図１のフローチャートに従い、次にモータ１４に通電しスロットルバルブ３をデフォルト開度より開き側のある開度（本実施例では６０°）まで動作させ停止する。６０°にてスロットルバルブ停止の後、モータ電流を再度オフし（Ｓ１０５）、今度は図２及び図７に示されるリターンスプリング１１の復元力により、デフォルトレバー１３とスロットルギア９とスロットルシャフト２を介しスロットルバルブ３はデフォルト開度に向かって閉じ動作をし、やがてデフォルト開度付近で停止する。
【００２０】
この際、図２及び図７に示すスロットルシャフト２の先端に圧入によって配設された回転子１５は、スロットルシャフト２により時計回りに回転され、スロットルシャフト２が回転を停止すると同時に同じく回転を停止する。
【００２１】
しかしこの際も回転子１５のスロットルシャフト２先端への圧入が緩んでいた場合、回転子１５はスロットルシャフト２の回転停止後も、さらに時計回りに回転し、回転子足部１５ａとスロットルシャフト面平行部２ａが当接する位置まで回転し、停止する。
【００２２】
この時、図６に示されるように、スロットルシャフト２と回転子１５の位置は、初期的に圧入により配設された位置に対しθ２だけずれを生じる。この時のセンサ出力電圧あるいは、センサ出力のデジタル値を(2)とする（図１のＳ１０６）。ここでエンジンコントロールユニット３１に一時的に記憶しておいたセンサ出力と、図６に示されるように、の差分を次式（ｉ）により演算する。
【００２３】
｜(1)−(2)｜…（ｉ）
上記（ｉ）の値が予めエンジンコントロールユニット内に設定、記憶させておいた定数Ｘと比較し（図１のＳ１０７）、大きい場合センサ異常と診断しエンジンコントロールユニット３１は異常の発生を示す信号を出力し（図１のＳ１０８）、また図１０に示されるように車両のメーターパネル３２内のインジケーター３３に異常の発生を表示する。
【００２４】
上記（ｉ）の値がＸ以下の場合は、センサ正常と診断し、通常の制御を継続する（図１のＳ１０９）。本実施例の場合、エンジンキーオフ後のエンジン停止時に診断ロジックを適用した為、診断終了後は、エンジン停止時の処理動作に戻る。本実施例のように一度バルブ閉じ側から開き方向に動かした後、逆の開き側から閉じ方向に動かした場合のそれぞれのセンサ出力の値の差により診断する事で、回転子の緩みを検出する確度が高くなる。
【００２５】
図５は、デフォルト位置を基準にスロットルバルブ３の位置を説明する電子制御スロットルの横断面図である。
【００２６】
本実施例の診断ロジックを適用可能なのは、図５における全閉位置のスロットルバルブ３の開度と、全開位置のスロットルバルブ３の開度の間に、機械的に決定されるデフォルト開度を持つタイプの電子制御スロットル装置である。
【００２７】
図２に示されるように本実施例では、ボディ１は筒状の吸気通路１ａを備えており、スロットルシャフト２はボディ１の吸気通路１ａを貫通して配置され、ニードルベアリング４により一方の端部、ボールベアリング５によりもう一方の端部を支持されている。ニードルベアリング４及びボールベアリング５はそれぞれボディ１に設けられたベアリングポケット部１ｂ及び１ｃに圧入により配設されている。かくしてスロットルシャフト２はボディ１に対し回転可能に支持されている。スロットルシャフト２はボールベアリング５の内輪に圧入されているため、スロットルシャフト２の軸方向の移動は制限されている。
【００２８】
ボディ１の吸気通路１ａ内に配置されるスロットルバルブ３は金属材製の円盤で構成され、ねじ６及びねじ７によりスロットルシャフト２に固定されている。かくしてスロットルバルブ３は、吸気通路１ａ内の一定の位置でスロットルシャフト２の回転に伴って開閉可能に配置されている。
【００２９】
かくして、スロットルシャフト２が回転するとスロットルバルブ３が回転し、結果的に吸気通路の開口面積が変化してエンジンへの吸入空気流量が制御される。
【００３０】
図７及び図８に示されるように、モータハウジング１ｄはスロットルシャフト２とほぼ平行に形成されており、ブラシ式直流モータで構成されるモータ１４がモータハウジング１ｄ内に差込まれ、ボディ１の側壁１ｅにモータ１４のブラケット１４Ａのフランジ部をねじ２６及びねじ２７でねじ止めすることで固定されている。また、モータ１４の端部にはウェーブワッシャ２４が配置され、モータ１４を保持する。
【００３１】
モータ１４の回転軸端部には金属製のモータギア１６が固定されている。このモータギア１６が設けられた側のスロットルボディ側面部にはスロットルシャフト２を回転駆動するための減速歯車機構やばね機構が纏めて配置されている。そして、これら機構部は、スロットルボディ１の側面部に固定される図９に示す樹脂材製のカバー（以下ギアカバーと呼ぶ）１９で覆われている。そして、このギアカバー１９で覆われた、いわゆるギア収納室に回転子１５とそれに対面して配置される回路基板等で構成される検出器２１（図９参照）により構成されるインダクタンス式の非接触型スロットルセンサが構成され、スロットルシャフト２の回転角度を検出し、結果的にスロットルバルブ３の開度が検出される。
【００３２】
図２に示されるように、スロットルシャフト２のニードルベアリング４側の端部にはスロットルギア９が固定されている。スロットルギア９は金属プレート９ａと、この金属プレート９ａに樹脂で形成されたギア部９ｂとから構成されている。金属プレート９ａの外周部に樹脂成形によって樹脂材製のギア部９ｂがモールド成形されている。
【００３３】
金属プレート９ａは中央に孔を有する。スロットルシャフト２の先端部の周囲にはねじ溝が刻まれている。金属プレート９ａの孔にスロットルシャフト２の先端を差込み、ねじ部にナット１０を螺合することでスロットルシャフト２に金属プレート９ａを固定する。かくして、金属プレート９ａ及びそこに成形されたギア部９ｂはスロットルシャフト２と一体に回転する。
【００３４】
スロットルギア９の背面とデフォルトレバー１３の間にコイルばねで形成されたデフォルトスプリング１２が挟持されている。デフォルトレバー１３とボディ１の側面との間にコイルばねで形成されたリターンスプリング１１が挟持されている。
【００３５】
図７において、リターンスプリング１１は、その先端がボディ１に形成された切欠きに係止され、端部は回転方向には回転できないように構成されている。リターンスプリング１１の他端はデフォルトレバー１３の円筒形樹脂部を取巻き、その先端がデフォルトレバー１３に形成された孔に係止され、この端部はデフォルトレバー１３と一体となって回転するように構成されている。
【００３６】
またデフォルトレバー１３の外周部には、樹脂で形成された回転止め突起があり、この突起がボディ１に形成されたもう一つの切欠部との当接により、回転方向片側への回転を制限されており、同時にリターンスプリング１１により回転が制限された方向へ荷重を与えられている。
【００３７】
スロットルギア９の背面とデフォルトレバー１３のスロットルギア側の面は、それぞれが持つ突起形状により制限された範囲で回転可能に嵌合している。デフォルトスプリング１２は端部をデフォルトレバー１３に形成された孔に係止され、もう一方の端部はスロットルギア９の背面に形成された突起形状に係止されており、デフォルトスプリング１２によりスロットルギア９はデフォルトレバー１３に対し回転方向片側へ荷重を与えられている。
【００３８】
かくして、デフォルトスプリング１２及びリターンスプリング１１の予荷重により、モータ１４が通電されていないとき、スロットルバルブ３がデフォルト位置を維持するように構成されている。
【００３９】
本実施例はガソリンエンジンの電子制御スロットル装置に関するため、スロットルバルブ３のデフォルト位置、つまりモータ１４の電源が切断されているときにスロットルバルブ３が初期位置として与えられている開度位置は全閉位置から約３０％開いた中間開度である。
【００４０】
実施例１に説示された制御装置に対して、以下の機能や構造を加えた形態を実施例２とする。
【００４１】
図３に示す回転子１５は、スロットルシャフト２と同軸に回転する。また、回転子１５はスロットルシャフト２に対する圧入固定が緩んだ場合スロットルシャフト２に対し回転可能となる構造となっており、回転子１５が緩んだ場合、スロットルシャフト２と同軸に回転可能な範囲が存在することで、検出器２１により検出角度の変化量が検出されるため、回転子の緩みの診断を精度良く行う事が出来る制御装置となる。
【００４２】
実施例１に説示された制御装置に対して、以下の機能や構造を加えた形態を実施例３とする。
【００４３】
エンジン停止後にスプリングの復元力により動作させる代りに、モータ１４によりスロットルシャフト２を回転させた後、停止させる事で、回転子１５をスロットルシャフト２に対し回転させることにより、検出器２１によりその回転角のずれを検出する。
【００４４】
本実施例の場合、スロットルシャフトを急停止させる際のスロットル開度は、予め角度の検出値がエンジンコントロールユニットに記憶されている位置でモータ１４及びスロットルシャフト２を停止させる。これにより、モータ１４の電流をオフする事なく、モータ１４の駆動によって、回転子１５の緩みを検出できる。
【００４５】
実施例１に説示された制御装置に対して、以下の機能や構造を加えた形態を実施例４とする。
【００４６】
回転子１５と検出器２１によって構成されるスロットルセンサを、回転子としての磁石と検出器としてのホール式センサ、あるいは回転子としての磁石と検出器としてのＭＲセンサ、あるいは回転子としてのブラシと検出器としての抵抗体基板から構成されるスロットルセンサに置き換えた場合にも適用できる。
上述した複数の実施例のそれぞれは、ガソリンエンジン車用電子制御スロットル装置について説明したが、ディーゼルエンジン車用のモータ駆動式の絞り弁制御装置あるいは、燃料電池の水素濃度を制御するための負圧制御スロットルバルブとして用いられる電子制御スロットル装置にも本発明を適用できる。
【符号の説明】
【００４７】
１…ボディ、１ａ…吸気通路、１ｂ…ベアリングポケット部、１ｃ…ベアリングポケット部、１ｄ…モータハウジング、１ｅ…側壁、２…スロットルシャフト、２ａ…スロットルシャフト面平行部、３…スロットルバルブ、４…ニードルベアリング、５…ボールベアリング、５ａ…ボールベアリングの内輪、５ｂ…ボールベアリングの外輪、６…ねじ、７…ねじ、８…キャップ、９…スロットルギア、９ａ…金属プレート、９ｂ…ギア部、１０…ナット、１１…リターンスプリング、１２…デフォルトスプリング、１３…デフォルトレバー、１４…モータ、１４Ａ…ブラケット、１５…回転子、１５ａ…回転子足部、１６…モータギア、１７…中間ギア、１７Ａ…中間ギアの大径歯車、１７Ｂ中間ギアの小径歯車、１８…ギアシャフト、１９…ギアカバー、２０…シール部材、２１…検出器、２２…励磁導体、２３…信号検出導体、２４…ウェーブワッシャ、２５…クリップ、２６…ねじ、２７…ねじ、３１…エンジンコントロールユニット、３２…メーターパネル、３３…インジケーター
【図１】
2018204586.tif 000003
【図２】
2018204586.tif 000004
【図３】
2018204586.tif 000005
【図４】
2018204586.tif 000006
【図５】
2018204586.tif 000007
【図６】
2018204586.tif 000008
【図７】
2018204586.tif 000009
【図８】
2018204586.tif 000010
【図９】
2018204586.tif 000011
【図１０】
2018204586.tif 000012
【図１１】
2018204586.tif 000013