(57)【要約】【課題】安価でスロットルバルブ開度の高分解能を得るようにした電子スロットルバルブの制御装置を提供する。【解決手段】エンジンの吸気通路に設けられるスロットルバルブ７をモータ６により開閉駆動させる電子スロットルバルブの制御装置において、スロットルバルブの目標スロットル開度を演算するための目標スロットル開度演算手段４と、スロットルバルブの実開度を検出する実スロットル開度検出手段１０と、実スロットル開度検出値を所定回数積算することにより、制御用実スロットル開度を演算する制御用実スロットル開度演算手段１１と、目標スロットル開度と制御用実スロットル開度との開度偏差に基づいてスロットルバルブ７を制御するスロットルバルブ制御手段５とを備える。【選択図】　　　　図１
2004028001.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの吸気通路に設けられるスロットルバルブをモータにより開閉駆動させる電子スロットルバルブの制御装置において、
前記スロットルバルブの目標スロットル開度を演算するための目標スロットル開度演算手段と、
前記スロットルバルブの実開度を検出する実スロットル開度検出手段と、
前記実スロットル開度検出手段により検出した実スロットル開度検出値を所定回数積算することにより、制御用実スロットル開度を演算する制御用実スロットル開度演算手段と、
前記目標スロットル開度と前記制御用実スロットル開度との開度偏差に基づいて前記スロットルバルブを制御するスロットルバルブ制御手段と
を備えたことを特徴とする電子スロットルバルブの制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の電子スロットルバルブの制御装置において、
前記制御用実スロットル開度演算手段は、前記実スロットル開度検出値を２のｎ乗回積算することにより制御用実スロットル開度を演算する
ことを特徴とする電子スロットルバルブの制御装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の電子スロットルバルブの制御装置において、
エンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段をさらに備え、
前記制御用実スロットル開度演算手段は、前記実スロットル開度を積算する回数を、前記エンジン運転状態検出手段によるエンジン運転状態によって変更する
ことを特徴とする電子スロットルバルブの制御装置。
【請求項４】
請求項３に記載の電子スロットルバルブの制御装置において、
前記エンジン運転状態検出手段として、エンジンのアイドル運転状態を検出するアイドル状態検出手段を備え、
前記制御用実スロットル開度演算手段は、前記アイドル状態検出手段によりエンジンのアイドル運転状態を検出した場合と、非アイドル運転状態を検出した場合とで、前記実スロットル開度を積算する回数を変更する
ことを特徴とする電子スロットルバルブの制御装置。
【請求項５】
請求項４に記載の電子スロットルバルブの制御装置において、
前記制御用実スロットル開度演算手段は、前記アイドル状態検出手段によりエンジンのアイドル運転状態を検出した場合のみ、前記実スロットル開度検出手段により検出した実スロットル開度検出値を所定回数積算することにより、制御用実スロットル開度を演算する
ことを特徴とする電子スロットルバルブの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジンの吸気通路に設けられるスロットルバルブをモータにより開閉駆動させる電子スロットルバルブの制御装置に関し、特に低開度のスロットル開度制御に好適な電子式スロットルの制御に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、定速走行制御や、トラクションコントロール制御、及び希薄燃焼（リーンバーン）制御を、スロットルバルブを電子制御することで実現する動きが盛んである。従来、ＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）制御は、スロットルバルブに高精度な位置決めが要求されるために専用のＩＳＣバルブを用いていたが、電子制御スロットルを用いることで、専用バルブを用いずに、ＩＳＣ制御を行う手法が考えられている。しかし、アイドル時の空気量は少ないため、スロットルバルブ開度が低開度で精密な制御を実施する必要がある。
【０００３】
スロットルバルブ開度の位置情報を得るためのスロットルバルブ開度センサは、０〜５Ｖの出力で全閉から全開までの情報を表示することが一般的である。そのため、スロットルバルブ開度の制御分解能を向上するには、マイコンのＡ／Ｄ変換器の精度、または、スロットルバルブ開度センサの特性、スロットルバルブ開度センサ入力回路を変更することが考案されている。
【０００４】
例えば、特開平５−２６３７０３号公報で記載されているように、スロットルバルブ開度を検出するために２つのＡ／Ｄ変換器を用い、１つはスロットルバルブ開度センサをそのまま入力し、もう１つは、スロットルバルブ開度センサの出力に対し増幅器で増幅した信号を入力している。ＩＳＣ制御等の低開度制御で精度が必要な場合は、増幅されたスロットルバルブ開度センサ入力を使用し、高開度で精度があまり必要でない場合は、そのまま入力されたスロットルバルブ開度センサ入力を使用することにより、ＩＳＣ制御を実現している。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
スロットルバルブ開度制御精度向上のためには、上記システムのように、スロットルバルブ開度センサの入力回路とＡ／Ｄ変換器が２つ必要となり、さらに信号増幅回路も必要となるため、コストアップとなる問題点がある。
【０００６】
この発明は上述した点に鑑みてなされたもので、安価でスロットルバルブ開度の高分解能を得るようにした電子スロットルバルブの制御装置を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明に係る電子スロットルバルブの制御装置は、エンジンの吸気通路に設けられるスロットルバルブをモータにより開閉駆動させる電子スロットルバルブの制御装置において、前記スロットルバルブの目標スロットル開度を演算するための目標スロットル開度演算手段と、前記スロットルバルブの実開度を検出する実スロットル開度検出手段と、前記実スロットル開度検出手段により検出した実スロットル開度検出値を所定回数積算することにより、制御用実スロットル開度を演算する制御用実スロットル開度演算手段と、前記目標スロットル開度と前記制御用実スロットル開度との開度偏差に基づいて前記スロットルバルブを制御するスロットルバルブ制御手段とを備えたことを特徴とするものである。
【０００８】
また、前記制御用実スロットル開度演算手段は、前記実スロットル開度検出値を２のｎ乗回積算することにより制御用実スロットル開度を演算することを特徴とするものである。
【０００９】
また、エンジンの運転状態を検出するエンジン運転状態検出手段をさらに備え、前記制御用実スロットル開度演算手段は、前記実スロットル開度を積算する回数を、前記エンジン運転状態検出手段によるエンジン運転状態によって変更することを特徴とするものである。
【００１０】
また、前記エンジン運転状態検出手段として、エンジンのアイドル運転状態を検出するアイドル状態検出手段を備え、前記制御用実スロットル開度演算手段は、前記アイドル状態検出手段によりエンジンのアイドル運転状態を検出した場合と、非アイドル運転状態を検出した場合とで、前記実スロットル開度を積算する回数を変更することを特徴とするものである。
【００１１】
さらに、前記制御用実スロットル開度演算手段は、前記アイドル状態検出手段によりエンジンのアイドル運転状態を検出した場合のみ、前記実スロットル開度検出手段により検出した実スロットル開度検出値を所定回数積算することにより、制御用実スロットル開度を演算することを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図１は、この発明の実施の形態に係る電子スロットルバルブの制御装置を示すブロック図である。電子スロットルバルブは、モータ６とスロットルバルブ７及びスロットルバルブ７の開度を検出する実スロットル開度センサ８より構成される。この電子スロットルバルブの目標開度を演算する目標スロットル開度演算手段４には、運転者のアクセル操作を示すアクセル開度信号１と、エンジン回転速度を示すエンジン回転速度検出信号２、及びエンジンの状態を表す各種センサ信号３が入力される。目標スロットル開度演算手段４は、入力される各種信号に基づき電子スロットルバルブの目標スロットル開度を演算する。
【００１３】
実スロットル開度検出手段１０は、Ａ／Ｄ変換器９に入力される実スロットル開度センサ８の信号入力を所定時間毎にＡ／Ｄ変換し、実スロットル開度を演算する。さらに、制御用実スロットル開度演算手段１１は、実スロットル開度演算手段１０で演算された実スロットル開度を所定時間毎に所定回数積算することにより、制御用実スロットル開度を演算する。
【００１４】
スロットルバルブ制御手段５は、目標スロットル開度演算手段４で演算した目標スロットル開度と、制御用実スロットル開度演算手段１１にて演算した制御用実スロットル開度により、目標スロットル開度と実スロットル開度を一致させるようスロットルバルブ開度への制御量（例えばＤＵＴＹ）をＰＩＤ制御等により演算し、この制御量によりモータ６を制御しスロットルバルブ７を駆動する。
【００１５】
図２は、制御用実スロットル開度演算手段１１による演算処理の動作を示すフローチャートである。このフローチャートでは、実スロットル開度演算手段１０にて演算された実スロットル開度をｎ回積算することにより制御用実スロットル開度を演算する例を示している。制御用実スロットル開度演算処理を示すステップ１０１は、例えば１ｍｓ毎に実行される。
【００１６】
制御用実スロットル開度演算処理では、図３の３０１に示すように、制御用実スロットル開度演算処理のために実スロットル開度積算回数に相当するｎ個の演算用バッファ（１）〜（ｎ）を用意する。また、実スロットル開度積算回数をカウント出来る積算カウンタを用意し、ＣＰＵリセット時には、まず、各演算用バッファと積算カウンタを０にクリアしておく。
【００１７】
図２のフローチャートでは、ステップ１０２において、各演算用バッファ（１）〜（ｎ）すべてに対し、実スロットル開度演算処理にて演算された実スロットル開度を積算する。図３の３０２にも同様の図を示している。
【００１８】
次に、ステップ１０３において、積算カウンタに１を積算し、ｎまで積算されるが、積算回数ｎでクリップされる。この処理により、実スロットル開度積算回数を示す積算カウンタは、ＣＰＵリセット時の０から本制御用スロットル開度演算処理実施毎にカウントされ、ｎでクリップされることになる。
【００１９】
次に、ステップ１０４に進み、実スロットル開度積算回数を積算する積算カウンタがｎより小さいかどうか判定し、小さい場合は、ステップ１０５に進み、実スロットル開度演算処理にて演算された実スロットル開度をｎ倍したものを制御用実スロットル開度として格納する。ステップ１０４にて積算カウンタがｎ以上であった場合は、ステップ１０６にて演算用バッファ（１）を制御用実スロットル開度として格納する。
【００２０】
次に、ステップ１０７にて、まず、演算用バッファ（２）を演算用バッファ（１）にコピーし、次に、演算用バッファ（３）を演算用バッファ（２）にコピーし、・・・、最後に演算用バッファ（ｎ＋１）を演算用バッファ（ｎ）にコピーし、その後、演算用バッファ（ｎ）を０クリアする。図３の３０３でも同様の図を示している。
【００２１】
この制御用実スロットル開度演算処理では、ＣＰＵリセット以降、実スロットル開度積算回数がｎに満たない場合は、実スロットル開度の積算値を使用せず、今回実スロットル開度演算処理にて演算された実スロットル開度をｎ倍したものを制御用実スロットル開度としている。
【００２２】
これは、実スロットル開度がｎ回の積算回数を考慮された形で目標スロットル開度を演算している為、ＬＳＢの不一致なくモータの制御量を演算する為である。また、実スロットル開度積算回数がｎ回に達してから以降は、演算用バッファ（１）は常に実スロットル開度をｎ回積算した値を示しており、この演算用バッファ（１）を制御用実スロットル開度とする。
【００２３】
図４は、制御用実スロットル開度演算手段１１にて実スロットル開度の積算回数を４に設定した場合の、制御用実スロットル開度演算値のデータを示す。Ａ／Ｄ変換器９の分解能を８ｂｉｔとし、積算回数１回目の実スロットル開度を８０ｈとし、以降２〜４回目は８１ｈとしている。
【００２４】
４０１では図２の制御用実スロットル開度演算処理のフローチャートに示したように、演算用バッファ（１）から（４）に実スロットル開度の８０ｈを積算して、演算用バッファ（２）から（１）に、（３）から（２）に、（４）から（３）にコピーし、最後に演算用バッファ（４）を０クリアしている各演算用バッファの状態を示している。
【００２５】
４０２では、１ｍｓ後に４０１の演算用バッファの状態に対し、フローチャートと同様に、実スロットル開度の８１ｈを積算し、演算用バッファ（２）から（１）に、（３）から（２）に、（４）から（３）にコピーし、最後に演算用バッファ（４）を０クリアした各演算用バッファの状態を示している。
【００２６】
４０３では、さらに１ｍｓ後の積算回数３回目の処理で、実スロットル開度を８１ｈ、４０４は積算回数４回目の処理で、実スロットル開度が８１ｈでの各演算用バッファの状態を示している。４０４で示す４回目の実スロットル開度積算結果より制御用実スロットル開度は、演算用バッファ（１）の２０３ｈという１０ｂｉｔ長の演算値が得られることとなる。
【００２７】
次に、図５は、Ａ／Ｄ変換器９の分解能が８ｂｉｔの場合、実スロットル開度演算手段１０にてＡ／Ｄ変換され演算された実スロットル開度が８０ｈであるときの実スロットル開度が存在する範囲を示している。一点鎖線で示した線が、８ｂｉｔ分解能で上から８１ｈ、８０ｈ、７Ｆｈの線を表しており、点線が、Ａ／Ｄ変換値が８０ｈの場合に、実スロットル開度が存在する範囲を示しており、Ａ／Ｄ変換器の特性上、±１／２ＬＳＢに判定値を持っている。この点線で囲まれた範囲のどこに実スロットル開度が存在するか確認する為には、通常さらに細かい分解能のＡ／Ｄ変換器９が必要となる。
【００２８】
しかし、図４で示される実スロットル開度データの場合は、実スロットル開度演算値を積算することにより、８ｂｉｔ分解能で示された一点鎖線より細かいレベルで実スロットル開度がどこに存在するか推定することが可能となる。図４で示した実スロットル開度から、実スロットル開度の推定位置を図６の実線に示す。
【００２９】
図６では、一点鎖線が８ｂｉｔ分解能で上から８１ｈ、８０ｈ、７Ｆｈの位置を示す線で、点線が８１ｈと８０ｈの境界線（１／２ＬＳＢ）を示す。図の右側には、８ｂｉｔ分解能をさらに４分割した１０ｂｉｔの分解能で表された値を示している。上から２０４ｈ、２０３ｈ、２０２ｈ、２０１ｈ、２００ｈで、２０４ｈが８ｂｉｔ分解能の８１ｈ、２００ｈが８ｂｉｔ分解能の８０ｈと同値となる。実線で示された実スロットル開度を実スロットル開度演算手段１０が１ｍｓ毎に演算したあるタイミングの結果を下に示してある。実スロットル開度が８１ｈと８０ｈの境界線を越えていた場合、実スロットル開度演算手段１０による実スロットル演算値は８１ｈとなり、境界線を超えていない場合は８０ｈとなる。
【００３０】
実スロットル開度演算値が、図４と同様に、８０ｈ、８１ｈ、８１ｈ、８１ｈとなり、積算した値が２０３ｈとなっている。本状態では、実スロットル開度の中心（平均）が１０ｂｉｔ分解能で２０３ｈに存在することが分かる。目標スロットル開度が８ｂｉｔ分解能で８０ｈ、１０ｂｉｔ分解能で２００ｈとした場合、モータ制御量を演算する為の制御用実スロットル開度演算値を、８ｂｉｔデータである実スロットル開度演算値８０ｈ、８１ｈ、８１ｈ、８１ｈを使用するより、実スロットル開度位置を推定した制御用実スロットル開度２０３ｈを使用して演算するため、より正確なモータ制御量を演算することが出来る。また、積算回数が多いほど、実スロットル開度の状態を把握でき、推定精度が良くなる。
【００３１】
以上、実スロットル開度演算値を積算することにより、分解能が向上し、スロットルバルブ制御精度を向上することができる。また、ＣＰＵ内の演算は、２進数で行われる為、制御用実スロットル開度演算手段１０にて、実スロットル開度の積算回数を２のｎ乗回とすることにより、単純にＡ／Ｄ変換器９の分解能＋ｎｂｉｔ分の分解能が得られることとなり、目標スロットル開度のＬＳＢの設定、制御用実スロットル開度の演算、スロットルバルブ制御量の演算が簡素化できる。
【００３２】
例えば、本実施の形態に示す、制御用実スロットル開度演算手段１１での実スロットル開度の積算回数が４回の場合は、２ｂｉｔ分の分解能が向上し、制御用実スロットル開度が１０ｂｉｔ分解能で算出され、目標スロットル開度を１０ｂｉｔ分解能で設定できる。さらに、実スロットル開度の積算回数を８回とすると、３ｂｉｔ分の分解能が向上し、制御用実スロットル開度が１１ｂｉｔ分解能で算出され、目標スロットル開度を１１ｂｉｔ分解能で設定可能となる。
【００３３】
次に、制御用実スロットル開度演算手段１１において、実スロットル開度積算回数をエンジン運転状態によって変更する処理について説明する。図７に、電子スロットルバルブの制御装置を示す。エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段７０１には、運転者のアクセル操作を示すアクセル開度信号１と、エンジン回転速度を示すエンジン回転速度検出信号２、及びエンジンの状態を表す各種センサ信号３が入力される。
【００３４】
運転状態検出手段７０１は、入力される各種信号に基づきエンジンの運転状態を検出する。実スロットル開度の積算回数を決定する積算回数演算手段７０２は、運転状態検出手段７０１によって検出されたエンジンの運転状態に基づいて積算回数を決定する。制御用実スロットル開度演算手段１１は、実スロットル開度演算手段１０で演算された実スロットル開度を、所定時間毎に積算回数演算手段７０２によって決定された積算回数積算することにより、制御用実スロットル開度を演算する。
【００３５】
運転状態検出手段７０１は、例えば、エンジンのアイドル状態を検出するものである。図８のフローチャートに運転状態検出手段７０１がエンジンのアイドル状態を検出する場合の積算回数演算手段７０２の処理を記載する。積算回数演算処理（８０１）は、まず、ステップ８０２にて運転状態検出手段７０１によるエンジン運転状態がアイドル状態であるか判定する。エンジン運転状態がアイドル状態である場合は、ステップ８０３に進み、積算回数にアイドル状態用積算回数を格納する。ステップ８０２にて、エンジン運転状態がアイドル状態でなければ、ステップ８０４に進み、積算回数に非アイドル状態用積算回数を格納する。
【００３６】
以上のように、エンジンの運転状態により実スロットル開度の積算回数を変更することにより、アイドル状態のように精密なスロットルバルブ制御が必要な場合は、積算回数を多くし、制御精度を向上し、非アイドル状態のように、精密な制御が必要ないならば積算回数を少なくする、または０にすることにより、最新の実スロットル開度情報を使用し、応答性の良いモータ制御が実現でき、さらに制御用実スロットル開度演算処理負荷を軽減できる。
【００３７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、実スロットル開度検出手段により検出した実スロットル開度検出値を制御用実スロットル開度演算手段により所定回数積算することにより、コストアップとなるＡ／Ｄ変換器、センサ、入力回路等ハードウエアを変更することなく、安価に実スロットル開度を高分解能で検出することができ、スロットル開度制御精度が向上する。
【００３８】
また、実スロットル開度検出値を２のｎ乗回積算することにより制御用実スロットル開度を演算することで、ｎビットずつ分解能を増やすことが可能であり、目標スロットル開度の設定、スロットルバルブの制御量を求める演算が簡潔になる。
【００３９】
また、実スロットル開度積算回数をエンジン運転状態によって変更することにより、高分解能を得ることができ、演算負荷も減らすことが可能となる。
【００４０】
また、エンジンのアイドル運転状態を検出した場合と、非アイドル運転状態を検出した場合とで、実スロットル開度積算回数を変更することにより、高分解能を得たいエンジンのアイドル運転状態では、実スロットル開度積算回数を増やし、エンジンの非アイドル運転状態では、実スロットル開度積算回数を減らすことにより、最新の実スロットル開度情報を使用しスロットルバルブ制御を行うことができ、さらに演算負荷も減らすことが可能となる。
【００４１】
さらに、エンジンのアイドル運転状態を検出した場合のみ、実スロットル開度検出値を所定回数積算することにより、制御用実スロットル開度を演算することにより、高分解能を得ることができ、演算負荷も減らすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る電子スロットルバルブの制御装置を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る制御用実スロットル開度演算処理のフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態に係る制御用実スロットル開度演算処理のバッファデータ処理の説明図である。
【図４】この発明の実施の形態に係るもので、実スロットル開度データを４回積算した例を示す図である。
【図５】この発明の実施の形態に係るもので、８ｂｉｔ分解能で８０ｈの場合の実スロットル開度存在範囲の説明図である。
【図６】この発明の実施の形態に係るもので、図４の場合の、実スロットル開度推定位置の説明図である。
【図７】この発明の実施の形態に係るもので、図１の構成に対して運転状態検出手段と積算回数演算手段をさらに備えた電子スロットルバルブの制御装置を示す構成図である。
【図８】この発明の実施の形態に係るもので、積算回数演算処理のフローチャートである。
【符号の説明】
１　アクセル開度信号、２　エンジン回転速度検出信号、３　各種センサ信号、４　目標スロットル開度演算手段、５　スロットルバルブ制御手段、６　モータ、７　スロットルバルブ、８　実スロットル開度センサ、９　Ａ／Ｄ変換器、１０　実スロットル開度検出手段、１１　制御用実スロットル開度演算手段、７０１　運転状態検出手段、７０２　積算回数演算手段。
【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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【図７】
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【図８】
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