(57)【要約】【課題】制御装置の処理負荷を軽減し、比較的簡単な手法で精度の高い故障判定を行うことができるスロットル弁駆動装置の故障診断装置を提供する。【解決手段】スロットル弁が先ず下限開度ＤＣＣＭＤＭＩＮにフィードバック制御され、次いで所定中間開度ＤＣＣＭＤＲＩＰにフィードバック制御される。スロットル弁開度ＴＨが所定中間開度ＤＣＣＭＤＲＩＰに達した後、スロットル弁が第１所定チェック開度ＤＣＣＭＤＤＦＴにフィードバック制御される。第１所定チェック開度ＤＣＣＭＤＤＦＴへのフィードバック制御実行中において、スロットル弁開度ＴＨが第１所定チェック開度ＤＣＣＭＤＤＦＴを含む所定判定範囲内にある時間が所定時間より短いとき、故障と判定される。【選択図】　図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気系に設けられるスロットル弁を駆動する駆動手段と、前記スロットル弁を所定保持開度に付勢する付勢手段とを有するスロットル弁駆動装置の故障診断装置において、
前記スロットル弁がほぼ全閉となる開度にフィードバック制御する全閉制御手段と、
前記全閉制御手段により前記スロットル弁をほぼ全閉開度に制御した後に、第１の所定開度にフィードバック制御する第１制御手段と、
前記第１制御手段により前記スロットル弁が前記第１の所定開度に達した後に、前記スロットル弁を前記第１の所定開度よりも大きくかつ前記所定保持開度よりも小さな第２の所定開度にフィードバック制御する第２制御手段と、
該第２制御手段の作動中において、前記スロットル弁の開度が前記第２の所定開度を含む所定判定範囲内にある時間が所定時間より短いとき、故障と判定する判定手段とを備えることを特徴とするスロットル弁駆動装置の故障診断装置。
【請求項２】
前記所定保持開度は、前記駆動手段による前記スロットル弁の駆動を停止した場合においても、前記機関を運転可能な開度であることを特徴とする請求項１に記載のスロットル弁駆動装置の故障診断装置。
【請求項３】
前記スロットル弁を前記第２の所定開度にフィードバック制御する際には、前記駆動手段へ供給する制御量に制限を加えることを特徴とする請求項１に記載のスロットル弁駆動装置の故障診断装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、内燃機関の吸気系に設けられるスロットル弁を駆動するアクチュエータを有するスロットル弁駆動装置の故障診断装置に関し、特にスロットル弁をアクチュエータで駆動しないときに、スロットル弁の開度を所定保持開度に付勢する弾性部材を備えるスロットル弁駆動装置の故障診断装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スロットル弁をモータで駆動するとともに、モータへ電流を供給しないときは、スロットル弁を全閉開度に付勢するように構成されたスロットル弁駆動装置において、スロットル弁が正常に動作しない故障を検出する手法が、特許文献１に示されている。
【０００３】
この公報に示された手法によれば、モータへの電流供給を停止した状態で、スロットル弁開度センサにより検出されるスロットル弁開度が全閉開度近傍にないとき、故障と判定される。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２５３８７３１号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来の手法では、モータへの電流供給が停止された状態で故障判定が行われる。すなわち、スロットル弁開度の制御がなされていない状態で故障判定が行われるため、故障判定精度を高めるためには、スロットル弁やスロットル弁開度センサの特性ばらつきを考慮した判定閾値の設定が必要となる。そのため、スロットル弁駆動装置の制御装置が起動されるたびに、基準となる開度を学習する必要が生じ、故障判定のための処理負荷が増加するという問題がある。
【０００６】
本発明はこの点に着目してなされたものであり、制御装置の処理負荷を軽減し、比較的簡単な手法で精度の高い故障判定を行うことができる故障診断装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため請求項１に記載の発明は、内燃機関の吸気系に設けられるスロットル弁（３）を駆動する駆動手段（６）と、前記スロットル弁（３）を所定保持開度（ＴＨＤＥＦ）に付勢する付勢手段（４，５）とを有するスロットル弁駆動装置（１０）の故障診断装置において、前記スロットル弁がほぼ全閉となる開度（ＤＣＣＭＤＭＩＮ）にフィードバック制御する全閉制御手段と、前記全閉制御手段により前記スロットル弁をほぼ全閉開度に制御した後に、第１の所定開度（ＤＣＣＭＤＲＩＰ）にフィードバック制御する第１制御手段と、前記第１制御手段により前記スロットル弁が前記第１の所定開度（ＤＣＣＭＤＲＩＰ）に達した後に、前記スロットル弁を前記第１の所定開度（ＤＣＣＭＤＲＩＰ）よりも大きくかつ前記所定保持開度（ＴＨＤＥＦ）よりも小さな第２の所定開度（ＤＣＣＭＤＤＦＴ）にフィードバック制御する第２制御手段と、該第２制御手段の作動中において、前記スロットル弁の開度（ＴＨ）が前記第２の所定開度（ＤＣＣＭＤＤＦＴ）を含む所定判定範囲内にある時間が所定時間（ＣＤＦＴＣＨＫＯＫ）より短いとき、故障と判定する判定手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
この構成によれば、スロットル弁が先ずほぼ全閉開度にフィードバック制御され、次いで第１の所定開度にフィードバック制御され、さらに第２の所定開度にフィードバック制御される。第２の所定開度へのフィードバック制御実行中において、スロットル弁の開度が第２の所定開度を含む所定判定範囲内にある時間が所定時間より短いとき、故障と判定される。すなわち、スロットル弁開度のフィードバック制御を行いながら故障判定が行われるので、所定判定範囲を学習する必要がなく、比較的に簡便で精度の高い故障判定を行うことができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のスロットル弁駆動装置の故障診断装置において、前記所定保持開度（ＴＨＤＥＦ）は、前記駆動手段（６）による前記スロットル弁（３）の駆動を停止した場合においても、前記機関を運転可能な開度であることを特徴とする。
【００１０】
この構成によれば、駆動手段によってスロットル弁を駆動しないときは、スロットル弁開度は、機関を運転可能な所定保持開度となる。したがって、スロットル弁駆動装置の故障時においても、機関により駆動される車両の退避走行が可能となる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１に記載のスロットル弁駆動装置の故障診断装置において、前記スロットル弁（３）を前記第２の所定開度（ＤＣＣＭＤＤＦＴ）にフィードバック制御する際には、前記駆動手段（６）へ供給する制御量（ＤＵＴ）に制限を加えることを特徴とする。
【００１２】
この構成によれば、スロットル弁を第２の所定開度にフィードバック制御する際には、駆動手段へ供給する制御量に制限が加えられる。スロットル弁駆動装置が正常な場合には、制御量に制限を加えても、第２の所定開度へのフィードバック制御が可能であるが、故障が発生している場合に、第２の所定開度へのフィードバック制御が不可能となり、故障が発生したことを検出することが可能となる。また第１の所定開度へフィードバック制御する際には、前記制御量に制限が加えられないので、スロットル弁とスロットルボディ内壁との間にカーボンなどの付着物があってもスロットル弁を確実に駆動することができ、付着物に起因する誤判定（正常であるのに誤って故障していると判定すること）が防止される。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
図１は本発明の一実施形態にかかるスロットル弁駆動装置及びその制御装置の構成を示す図である。内燃機関（以下「エンジン」という）１の吸気通路２には、スロットル弁３が設けられている。スロットル弁３には、該スロットル弁３を閉弁方向に付勢するリターンスプリング４と、該スロットル弁３を開弁方向に付勢するデフォルトスプリング５とが取り付けられている。またスロットル弁３は、駆動手段としてのモータ６によりギヤ（図示せず）を介して駆動できるように構成されている。モータ６による駆動力がスロットル弁３に加えられない状態では、スロットル弁３の開度ＴＨは、リターンスプリング４の付勢力と、デフォルトスプリング５の付勢力とが釣り合うデフォルト開度ＴＨＤＥＦ（例えば７．５度）に保持される。デフォルト開度ＴＨＤＥＦは、スロットル弁駆動装置の故障時においても、エンジン１により駆動される車両の退避走行が可能となるように設定されている。
【００１４】
モータ６は、スロットル制御用の電子制御ユニット（以下「ＥＣＵ」という）７に接続されており、その作動がＥＣＵ７により制御される。スロットル弁３には、スロットル弁開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ８が設けられており、その検出信号は、ＥＣＵ７に供給される。
【００１５】
またＥＣＵ７には、エンジン１により駆動される車両の運転者の要求出力を示すアクセルペダルの踏み込み量ＡＣＣを検出するアクセルセンサ９が接続されており、その検出信号がＥＣＵ７に供給される。
ＥＣＵ７は、スロットル弁開度センサ８及びアクセルセンサ９の検出信号が供給される入力回路、入力信号をディジタル信号に変換するＡＤ変換回路、各種演算処理を実行する中央演算ユニット（ＣＰＵ）、ＣＰＵが実行するプログラムやプログラムで参照されるマップやテーブルなどを格納するＲＯＭと演算結果を格納するＲＡＭとからなるメモリ回路、及びモータ６に駆動電流を供給する出力回路を備えている。ＥＣＵ７は、アクセルペダルの踏み込み量ＡＣＣに応じてスロットル弁３の目標開度ＴＨＣＭＤを決定し、検出したスロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＣＭＤと一致するようにモータ６の制御デューティ（制御量）ＤＵＴを決定し、制御デューティＤＵＴに応じた電気信号をモータ６に供給する。すなわち、ＥＣＵ７は、スロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＣＭＤに一致するようにフィードバック制御を行う。このフィードバック制御は、例えば周知のＰＩＤ（比例積分微分）制御により行われる。
【００１６】
スロットル弁３、リターンスプリング４、デフォルトスプリング５及びモータ６により、スロットル弁駆動装置１０が構成される。
ＥＣＵ７は、エンジン１に供給する燃料量やエンジン１の点火時期を制御するエンジン制御ＥＣＵ１１に接続されている。エンジン制御ＥＣＵ１１は、スロットル制御ＥＣＵ７に、故障診断の実行要求を行うとともに、スロットル弁が凍結している可能性があるときは、後述するスロットル弁駆動装置の故障診断を実行しないようにする故障診断の非実行要求を行う。
【００１７】
以下図２から図９を参照して、ＥＣＵ７のＣＰＵで実行されるスロットル弁駆動装置１０の故障診断処理を説明する。この故障診断処理は所定時間（例えば０．２ミリ秒）毎に実行される。図２〜図８は、故障診断処理にかかるフローチャートであり、図９は、デフォルトスプリング５の故障診断を説明するためのタイムチャート（同図（ａ））、及びリターンスプリング４の故障診断を説明するためのタイムチャート（同図（ｂ））を示す。図９を合わせて参照しつつ、図２〜図８の処理を説明する。
【００１８】
図２は、故障診断に使用される各種フラグの設定を行う処理のフローチャートである。
ステップＳ１１では、故障診断要求フラグＦＲＥＱＣＨＫが「１」であるか否かを判別する。故障診断要求フラグＦＲＥＱＣＨＫは、エンジン制御ＥＣＵ１１から故障診断要求が入力されると、「１」に設定される。本実施形態では、イグニッションスイッチがオフされると、故障診断要求がＥＣＵ７に入力される。
【００１９】
ステップＳ１１でＦＲＥＱＣＨＫ＝０であるときは、第１チェックフラグＦＣＬＳＴＨが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ２０）。第１チェックフラグＦＣＬＳＴＨは、デフォルトスプリング５のチェックを実行しているとき「１」に設定される。通常は、ＦＣＬＳＴＨ＝０であるので、さらに第２チェックフラグＦＯＰＮＴＨが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ２１）。第２チェックフラグＦＯＰＮＴＨは、リターンスプリング４のチェックを実行しているとき「１」に設定される。通常はこの答も否定（ＮＯ）となるので、ステップＳ１３で参照されるダウンカウントタイマＴＳＰＯＦＣＨＫを所定時間ＴＭＳＰＯＦＣＨＫ（例えば１０秒）にセットしてスタートさせる（ステップＳ２２）。
【００２０】
何らかの異常があって、ステップＳ２０またはステップＳ２１の答が肯定（ＹＥＳ）となったときは、ステップＳ２３に進んで各種フラグの初期化を行う。すなわち、第１チェック終了フラグＦＤＦＴＣＨＫＥＮＤ、第２チェック終了フラグＦＳＰＲＧＣＨＫＥＮＤ、第１チェックフラグＦＣＬＳＴＨ、第２チェックフラグＦＯＰＮＴＨ、第１目標開度変更フラグＦＲＩＰＣＭＤ、第２目標開度変更フラグＦＤＦＴＣＭＤ、第３目標開度変更フラグＦＲＥＴＣＭＤ、第１リミット変更フラグＦＣＬＳＴＨＬＭＴ、及び第２リミット変更フラグＦＯＰＮＴＨＬＭＴをいずれも「０」に設定する。
【００２１】
故障診断要求が入力され、故障診断要求フラグＦＲＥＱＣＨＫが「１」となると、ステップＳ１１からステップＳ１２に進み、非実行要求フラグＦＺＲＤＴＨが「１」であるか否かを判別する。非実行要求フラグＦＺＲＤＴＨは、例えばエンジン制御ＥＣＵ１１に接続されているエンジン冷却水温センサ（図示せず）により検出されるエンジン冷却水温あるいは、吸気温センサ（図示せず）により検出される吸気温が非常に低く、スロットル弁３が凍結している可能性があるとき、「１」に設定される。ステップＳ１２の答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、前記ステップＳ２３に進み、故障診断は実行されない。
【００２２】
ＦＺＲＤＴＨ＝０であって非実行要求が入力されていないときは、前記ステップＳ２２でスタートしたタイマＴＳＰＯＦＣＨＫの値が「０」であるか否かを判別する（ステップＳ１３）。この答が否定（ＮＯ）である間は、ステップＳ１４以下の処理を実行する。先ず、第１チェック終了フラグＦＤＦＴＣＨＫＥＮＤが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１４）。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、第１チェックフラグＦＣＬＳＴＨを「１」に設定する（図９（ａ），時刻ｔ０参照）。
【００２３】
その後、デフォルトスプリング５のチェックが終了して第１チェック終了フラグＦＤＦＴＣＨＫＥＮＤが「１」に設定されると（図９（ａ），時刻ｔ４参照）、ステップＳ１４からステップＳ１６に進み、第１チェックフラグＦＣＬＳＴＨを「０」に戻し、第２チェック終了フラグＦＳＰＲＧＣＨＫＥＮＤが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１７）。最初はＦＳＰＲＧＣＨＫＥＮＤ＝０であるので、第２チェックフラグＦＯＰＮＴＨを「１」に設定する（ステップＳ１８）（図９（ｂ）、時刻ｔ１０参照）。その後リターンスプリング４のチェックが終了して第２チェック終了フラグＦＳＰＲＧＣＨＫＥＮＤが「１」に設定されると（図９（ｂ）、時刻ｔ１３参照）、第２チェックフラグＦＯＰＮＴＨを「０」に戻す（ステップＳ１９）。
【００２４】
タイマＴＳＰＯＦＣＨＫの値が「０」となったときは、第２チェック終了フラグＦＳＰＲＧＣＨＫＥＮＤが「１」となっていない場合でも、ステップＳ１３からステップＳ２３に進み、故障診断を終了する。
【００２５】
図３は、デフォルトスプリング５及びリターンスプリング４の故障を診断する処理のフローチャートである。
ステップＳ３１では、図５から図７に示す開始位置判定処理を実行する。図５のステップＳ７１では、第１チェック終了フラグＦＤＦＴＣＨＫＥＮＤが「１」であるか否かを判別する。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、第１チェックフラグＦＣＬＳＴＨが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ７２）。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、ステップＳ７８に進み、ダウンカウントタイマＴＤＦＴＳＴＢを所定時間ＴＭＤＦＴＳＴＢ（例えば０．２秒）にセットしてスタートさせる。
【００２６】
第１チェックフラグＦＣＬＳＴＨが「１」に設定されると（図２，ステップＳ１５参照）、第１目標開度変更フラグＦＲＩＰＣＭＤが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ７３）。最初は、ＦＲＩＰＣＭＤ＝０であるので、ステップＳ７４に進み、目標開度ＴＨＣＭＤを下限開度ＤＣＣＭＤＭＩＮ（例えば０度（全閉開度））に設定する。これにより、下限開度ＤＣＣＭＤＭＩＮへのフィードバック制御が行われ、スロットル弁３は、下限開度ＤＣＣＭＤＭＩＮに向かって駆動される。
【００２７】
ステップＳ７５では、スロットル弁開度センサにより検出されるスロットル弁開度ＴＨが下限開度（全閉開度）近傍に達したか（例えば０．６度以下か）否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）である間は、前記ステップＳ７８に進む。そして、スロットル弁開度ＴＨが下限開度近傍に達したときは（図９（ａ），時刻ｔ１参照）、安定フラグＦＴＨＳＴＢが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ７７）。安定フラグＦＴＨＳＴＢは、スロットル弁開度変化量ＤＴＨ（＝ＴＨ（ｋ）−ＴＨ（ｋ−１）、ｋはサンプリング周期に対応するサンプリング時刻）の絶対値が所定変化量ＤＴＨＬ以下であって、スロットル弁開度ＴＨが安定したことが検出されたとき「１」に設定される。ＦＴＨＳＴＢ＝０であるときは、前記ステップＳ７８に進み、ＦＴＨＳＴＢ＝１であってスロットル弁開度ＴＨが安定したときは、ステップＳ７８でスタートしたタイマＴＤＦＴＳＴＢの値が「０」であるか否かを判別する（ステップＳ７９）。この答が否定（ＮＯ）である間は、直ちにステップＳ９１（図６）に進み、肯定（ＹＥＳ）となると（図９（ａ），時刻ｔ２参照）、第１目標開度変更フラグＦＲＩＰＣＭＤを「１」に設定する（ステップＳ８０）。次いで、所定中間開度ＤＣＣＭＤＲＩＰを、そのときの検出スロットル弁開度ＴＨに所定加算開度ＤＲＩＰＣＭＤ（例えば２度）を加算することにより算出する（ステップＳ８１）。
【００２８】
第１目標開度変更フラグＦＲＩＰＣＭＤが「１」に設定されると、ステップＳ７３からステップＳ７８を経て、図６のステップＳ９１に進む。
ステップＳ９１及びＳ９２では、図５のステップＳ７１及びＳ７２と同一の判別を行う。第１チェックフラグＣＬＳＴＨが「１」であるときは、ステップＳ９２からステップＳ９３に進み、第２目標開度変更フラグＦＤＦＴＣＭＤが「１」であるか否かを判別する。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、さらに第１目標開度変更フラグＦＲＩＰＣＭＤが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ９４）。
【００２９】
ＦＲＩＰＣＭＤ＝０であるときは、直ちに図７のステップＳ１０１に進み、ＦＲＩＰＣＭＤ＝１であるときは、目標開度ＴＨＣＭＤを前記所定中間開度ＤＣＣＭＤＲＩＰに設定する（ステップＳ９５）。これにより、所定中間開度ＤＣＣＭＤＲＩＰへのフィードバック制御が行われ、スロットル弁３は全閉開度ＤＣＣＭＤＭＩＮから所定中間開度ＤＣＣＭＤＲＩＰへ向かって駆動される。
【００３０】
ステップＳ９６では、スロットル弁開度ＴＨが所定中間開度ＤＣＣＭＤＲＩＰ付近に所定時間ＴＭＤＦＴＭＤ（例えば２００ミリ秒）留まったか否かを判別する。具体的には、スロットル弁開度ＴＨが所定中間開度ＤＣＣＭＤＲＩＰを中心とする所定範囲（所定中間開度ＤＣＣＭＤＲＩＰより所定小開度ＤＣＣＭＤＤＦ（例えば０．２度）だけ小さい開度（ＤＣＣＭＤＲＩＰ−ＤＣＣＭＤＤＦ）から、所定中間開度ＤＣＣＭＤＲＩＰより所定小開度ＤＣＣＭＤＤＦだけ大きい開度（ＤＣＣＭＤＲＩＰ＋ＤＣＣＭＤＤＦ）までの範囲）に、所定時間ＴＭＤＦＴＭＤ留まったか否かを判別する。
【００３１】
ステップＳ９６の答が否定（ＮＯ）である間は、直ちにステップＳ１０１に進み、ステップＳ９６の答が肯定（ＹＥＳ）となると、第１リミット変更フラグＦＣＬＳＴＨＬＭＴを「１」に設定する（ステップＳ９７）。第１リミット変更フラグＦＣＬＳＴＨＬＭＴが「１」に設定されると、モータ６の制御デューティＤＵＴの上限値ＤＵＴＹＬＭＴＨが、通常の上限値ＤＵＴＹＭＡＸ（例えば９０％）が、所定診断用上限値ＤＣＬＳＬＭＴＨ（例えば−２．５％）に変更される（図８，ステップＳ１１１，Ｓ１１２参照）。ここで、負号は、モータ６を閉弁方向に駆動する制御信号であることを意味する。
【００３２】
続くステップＳ９８では、第１所定チェック開度ＤＣＣＭＤＤＦＴを、所定中間開度ＤＣＣＭＤＲＩＰに所定加算開度ＤＤＦＴＣＭＤ（例えば２度）を加算することにより算出する。次いで第２目標開度変更フラグＦＤＦＴＣＭＤを「１」に設定する（ステップＳ９９）。第２目標開度変更フラグＦＤＦＴＣＭＤが「１」に設定されると、ステップＳ９３から直ちにステップＳ１０１に進む。また、図３のステップＳ３６で、目標開度ＴＨＣＭＤが第１所定チェック開度ＤＣＣＭＤＤＦＴに変更される。
【００３３】
デフォルトスプリング５のチェックが終了し、第１チェック終了フラグＦＤＦＴＣＨＫＥＮＤが「１」に設定されると、ステップＳ７１からステップＳ７８及びＳ９１を経てステップＳ１０１に進む。
【００３４】
図７のステップＳ１０１では、第２チェック終了フラグＦＳＰＲＧＣＨＫＥＮＤが「１」であるか否かを判別する。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、第２チェックフラグＦＯＰＮＴＨが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１０２）。最初はこの答は否定（ＮＯ）であるので、ステップＳ１０８に進み、ダウンカウントタイマＴＲＥＴＳＴＢを所定時間ＴＭＲＥＴＳＴＢ（例えば０．２秒）にセットしてスタートさせる。
【００３５】
第２チェックフラグＦＯＰＮＴＨが「１」に設定されると（図２，ステップＳ１８参照）、第３目標開度変更フラグＦＲＥＴＣＭＤが「１」であるか否かを判別する（ステップＳ１０３）。最初はＦＲＥＴＣＭＤ＝０であるので、ステップＳ１０４に進み、目標開度ＴＨＣＭＤを上限開度ＤＣＣＭＤＲＴＸ（例えば２０度）に設定する。これにより、上限開度ＤＣＣＭＤＲＴＸへのフィードバック制御が行われ、スロットル弁３は、上限開度ＤＣＣＭＤＲＴＸに向かって駆動される。
【００３６】
ステップＳ１０５では、スロットル弁開度センサにより検出されるスロットル弁開度ＴＨが上限開度（例えば２０度）近傍に達したか否かを判別し、その答が否定（ＮＯ）である間は、前記ステップＳ１０８に進む。そして、スロットル弁開度ＴＨが上限開度近傍に達したときは（図９（ｂ），時刻ｔ１１参照）、第２リミット変更フラグＦＯＰＮＴＨＬＭＴを「１」に設定する（ステップＳ１０６）。第２リミット変更フラグＦＯＰＮＴＨＬＭＴが「１」に設定されると、モータ６の制御デューティＤＵＴの下限値ＤＵＴＹＬＭＴＬが、通常の下限値ＤＵＴＹＭＩＮ（例えば−９０％）が、所定診断用下限値ＤＯＰＮＬＭＴＬ（例えば２．５％）に変更される（図８，ステップＳ１１４，Ｓ１１５参照）。
【００３７】
続くステップＳ１０７では、安定フラグＦＴＨＳＴＢが「１」であるか否かを判別する。ＦＴＨＳＴＢ＝０であるときは、前記ステップＳ１０８に進み、ＦＴＨＳＴＢ＝１であってスロットル弁開度ＴＨが安定したときは、ステップＳ１０８でスタートしたタイマＴＲＥＴＳＴＢの値が「０」であるか否かを判別する（ステップＳ１０９）。この答が否定（ＮＯ）である間は、直ちに本処理を終了し、肯定（ＹＥＳ）となると（図９（ｂ），時刻ｔ１２参照）、第３目標開度変更フラグＦＲＥＴＣＭＤを「１」に設定する（ステップＳ１１０）。第３目標開度変更フラグＦＲＥＴＣＭＤが「１」に設定されると、ステップＳ１０３からステップＳ１０８を経て本処理を終了し、図４のステップＳ５６で、目標開度ＴＨＣＭＤが第２所定チェック開度ＤＣＣＭＤＲＥＴ（例えば１４度）に変更される。リターンスプリング４のチェックが終了し、第２チェック終了フラグＦＳＰＲＧＣＨＫＥＮＤが「１」に設定されると、ステップＳ１０１からステップＳ１０８を経て本処理を終了する。
【００３８】
図３に戻り、ステップＳ３２では、第１チェック終了フラグＦＤＦＴＣＨＫＥＮＤが「１」であるか否かを判別する。最初は、ＦＤＦＴＣＨＫＥＮＤ＝０であるので、ステップＳ３３に進んで、第１チェックフラグＦＣＬＳＴＨが「１」であるか否かを判別する。ＦＣＬＳＴＨ＝０であるときは、ダウンカウントタイマＴＤＦＴＣＨＫを所定時間ＴＭＤＦＴＣＨＫ（例えば２．５秒）にセットしてスタートさせ（ステップＳ３５）、図４のステップＳ５２に進む。
【００３９】
第１チェックフラグＦＣＬＳＴＨが「１」に設定されると、ステップＳ３４に進み、第２目標開度変更フラグＦＤＦＴＣＭＤが「１」であるか否かを判別する。ＦＤＦＴＣＭＤ＝０である間は、前記ステップＳ３５に進み、ＦＤＦＴＣＭＤ＝１となると（図９（ａ），時刻ｔ３参照）、目標開度ＴＨＣＭＤを第１所定チェック開度ＤＣＣＭＤＤＦＴに設定する（ステップＳ３６）。これにより、第１所定チェック開度ＤＣＣＭＤＤＦＴへのフィードバック制御が開始される。
【００４０】
次いで、スロットル弁開度ＴＨが第１所定チェック開度ＤＣＣＭＤＤＦＴに上側範囲設定値ＤＦＴＳＰＧＯＫＨ（例えば１度）を加算した値以下か否かを判別し（ステップＳ３７）、この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、さらにスロットル弁開度ＴＨが第１所定チェック開度ＤＣＣＭＤＤＦＴから下側範囲設定値ＤＦＴＳＰＧＯＫＬ（例えば１度）を減算した値以上か否かを判別する（ステップＳ３８）。
【００４１】
ステップＳ３７またはＳ３８の答が否定（ＮＯ）であるときは、第１チェックカウンタＣＤＦＴＣＨＫの値を「０」にリセットして（ステップＳ４０）、ステップＳ４２に進む。一方ステップＳ３７及びＳ３８の答がともに肯定（ＹＥＳ）であるときは、第１チェックカウンタＣＤＦＴＣＨＫを「１」だけインクリメントし（ステップＳ３９）、この第１チェックカウンタＣＤＦＴＣＨＫの値が第１所定カウント値ＣＤＦＴＣＨＫＯＫ（例えば１００）以上か否かを判別する（ステップＳ４１）。最初は、この答が否定（ＮＯ）であるので、ステップＳ４２に進んで、ステップＳ３５でスタートしたタイマＴＤＦＴＣＨＫの値が「０」より大きいか否かを判別する。最初はこの答は肯定（ＹＥＳ）であるので、直ちにステップＳ５２（図４）に進む。
【００４２】
ステップＳ４１でＣＤＦＴＣＨＫ≧ＣＤＦＴＣＨＫＯＫとなると、デフォルトスプリング５は正常と判定して、ステップＳ４４に進み、第１チェック終了フラグＦＤＦＴＣＨＫＥＮＤを「１」に設定するとともに、第１目標開度変更フラグＦＲＩＰＣＭＤ、第２目標開度変更フラグＦＤＦＴＣＭＤ及び第１リミット変更フラグＦＣＬＳＴＨＬＭＴを「０」に戻して、ステップＳ５２に進む。第１チェック終了フラグＦＤＦＴＣＨＫＥＮＤが「１」に設定されるとステップＳ３２から直ちにステップＳ５２に進む。
【００４３】
ステップＳ４１の答が肯定（ＹＥＳ）となる前に、タイマＴＤＦＴＣＨＫの値が「０」となると（図９（ａ），時刻ｔ４参照）、デフォルトスプリング５が異常であると判定し、デフォルトスプリング異常判定フラグＦＤＦＴＳＰＲＧＮＧ及び故障検出フラグＦＦＳＤ４０Ｄをともに「１」に設定する（ステップＳ４３）。
【００４４】
図４のステップＳ５２では、第２チェック終了フラグＦＳＰＲＧＣＨＫＥＮＤが「１」であるか否かを判別する。最初は、ＦＳＰＲＧＣＨＫＥＮＤ＝０であるので、ステップＳ５３に進んで、第２チェックフラグＦＯＰＮＴＨが「１」であるか否かを判別する。ＦＯＰＮＴＨ＝０であるときは、ダウンカウントタイマＴＲＥＴＣＨＫを所定時間ＴＭＲＥＴＣＨＫ（例えば２．５秒）にセットしてスタートさせ（ステップＳ５５）、本処理を終了する。
【００４５】
第２チェックフラグＦＯＰＮＴＨが「１」に設定されると、ステップＳ５４に進み、第３目標開度変更フラグＦＲＥＴＣＭＤが「１」であるか否かを判別する。ＦＲＥＴＣＭＤ＝０である間は、前記ステップＳ５５に進み、ＦＲＥＴＣＭＤ＝１となると（図９（ｂ）、時刻ｔ１２参照）、目標開度ＴＨＣＭＤを第２所定チェック開度ＤＣＣＭＤＲＥＴに設定する（ステップＳ５６）。これにより、第２所定チェック開度ＤＣＣＭＤＲＥＴへのフィードバック制御が開始される。
【００４６】
次いで、スロットル弁開度ＴＨが第２所定チェック開度ＤＣＣＭＤＲＥＴに上側範囲設定値ＲＥＴＳＰＧＯＫＨ（例えば３度）を加算した値以下か否かを判別し（ステップＳ５７）、この答が肯定（ＹＥＳ）であるときは、さらにスロットル弁開度ＴＨが第２所定チェック開度ＤＣＣＭＤＲＥＴから下側範囲設定値ＲＥＴＳＰＧＯＫＬ（例えば３度）を減算した値以上か否かを判別する（ステップＳ５８）。
【００４７】
ステップＳ５７またはＳ５８の答が否定（ＮＯ）であるときは、第２チェックカウンタＣＲＥＴＣＨＫの値を「０」にリセットして（ステップＳ６０）、ステップＳ６２に進む。一方ステップＳ５７及びＳ５８の答がともに肯定（ＹＥＳ）であるときは、第２チェックカウンタＣＲＥＴＣＨＫを「１」だけインクリメントし（ステップＳ５９）、この第２チェックカウンタＣＲＥＴＣＨＫの値が第２所定カウント値ＣＲＥＴＣＨＫＯＫ（例えば１００）以上か否かを判別する（ステップＳ６１）。最初は、この答が否定（ＮＯ）であるので、ステップＳ６２に進んで、ステップＳ５５でスタートしたタイマＴＲＥＴＣＨＫの値が「０」より大きいか否かを判別する。最初はこの答は肯定（ＹＥＳ）であるので、直ちに本処理を終了する。
【００４８】
ステップＳ６１でＣＲＥＴＣＨＫ≧ＣＲＥＴＣＨＫＯＫとなると、リターンスプリング４は正常と判定して、ステップＳ６４に進み、第２チェック終了フラグＦＲＥＴＣＨＫＥＮＤを「１」に設定するとともに、第３目標開度変更フラグＦＲＥＴＣＭＤ及び第２リミット変更フラグＦＯＰＮＴＨＬＭＴを「０」に戻して、本処理を終了する。第２チェック終了フラグＦＲＥＴＣＨＫＥＮＤが「１」に設定されるとステップＳ５２から直ちに本処理を終了する。
【００４９】
ステップＳ６１の答が肯定（ＹＥＳ）となる前に、タイマＴＲＥＴＣＨＫの値が「０」となると（図９（ｂ）、時刻ｔ１３参照）、リターンスプリング４が異常であると判定し、リターンスプリング異常判定フラグＦＲＥＴＳＰＲＧＮＧ及び故障検出フラグＦＦＳＤ４０Ｈをともに「１」に設定する（ステップＳ６３）。
【００５０】
図８は、モータ６に供給する制御信号の制御デューティＤＵＴの上限値ＤＵＴＹＬＭＴＨ及び下限値ＤＵＴＹＬＭＴＬを設定する処理のフローチャートである。
ステップＳ１１１では、第１リミット変更フラグＦＣＬＳＴＨＬＭＴが「１」であるか否かを判別し、ＦＣＬＳＴＨＬＭＴ＝０であるときは、上限値ＤＵＴＹＬＭＴＨを最大値ＤＵＴＹＭＡＸ（例えば９０％）に設定する（ステップＳ１１３）。また図６のステップＳ９７で第１リミット変更フラグＦＣＬＳＴＨＬＭＴが「１」に設定されると、上限値ＤＵＴＹＬＭＴＨを所定診断用上限値ＤＣＬＳＬＭＴＨ（例えば−２．５％）に設定する（ステップＳ１１２）。
【００５１】
続くステップＳ１１４では、第２リミット変更フラグＦＯＰＮＴＨＬＭＴが「１」であるか否かを判別し、ＦＯＰＮＴＨＬＭＴ＝０であるときは、下限値ＤＵＴＹＬＭＴＬを最小値ＤＵＴＹＭＩＮ（例えば−９０％）に設定する（ステップＳ１１６）。また図７のステップＳ１０６で第２リミット変更フラグＦＯＰＮＴＨＬＭＴが「１」に設定されると、下限値ＤＵＴＹＬＭＴＬを所定診断用下限値ＤＯＰＮＬＭＴＬ（例えば２．５％）に設定する（ステップＳ１１５）。
【００５２】
以上のように本実施形態では、故障診断要求がＥＣＵ７に入力されると、図９（ａ）に示すように、先ず目標開度ＴＨＣＭＤが下限開度ＤＣＣＭＤＭＩＮに設定され（時刻ｔ０）、スロットル弁開度ＴＨをデフォルトスプリングチェック開始開度、すなわち下限開度（全閉位置）ＤＣＣＭＤＭＩＮにフィードバック制御し、スロットル弁開度ＴＨがこの下限開度ＤＣＣＭＤＭＩＮで安定するまで待機する。スロットル弁開度ＴＨが下限開度ＤＣＣＭＤＭＩＮで安定すると（時刻ｔ２）、目標開度ＴＨＣＭＤが所定中間開度ＤＣＣＭＤＲＩＰに変更される。そして、スロットル弁開度ＴＨが所定中間開度ＤＣＣＭＤＲＩＰに達したときは、スロットル弁３が全閉開度付近でカーボンなどの付着により駆動されにくい状態となっていたとしても、スロットル弁３がそのような状態から抜け出したことが確認される。
そこで、時刻ｔ３において、目標開度ＴＨＣＭＤが第１所定チェック開度ＤＣＣＭＤＤＦＴに変更されるとともに、モータ６の制御デューティＤＵＴの上限値ＤＵＴＹＬＭＴＨが、所定診断用上限値ＤＣＬＳＬＭＴＨに変更される。したがって、スロットル弁開度ＴＨは、制御デューティＤＵＴの上限値ＤＵＴＹＬＭＴＨが所定診断用上限値ＤＣＬＳＬＭＴＨに制限された状態で、第１所定チェック開度ＤＣＣＭＤＤＦＴへフィードバック制御される。デフォルトスプリング５が正常であれば、制御デューティＤＵＴの上限値が制限された状態でも、スロットル弁開度ＴＨを第１所定チェック開度ＤＣＣＭＤＤＦＴにフィードバック制御することができるが、デフォルトスプリング５が異常であってスロットル弁３を開弁方向に付勢する付勢力が加わらないときには、スロットル弁開度ＴＨを第１所定チェック開度ＤＣＣＭＤＤＦＴにフィードバック制御することができない。その結果、スロットル弁開度ＴＨが図９（ａ）に示す所定判定範囲内（（ＤＣＣＭＤＤＦＴ−ＤＦＴＳＰＧＯＫＬ）から（ＤＣＣＭＤＤＦＴ＋ＤＦＴＳＰＧＯＫＨ）までの範囲内）に所定時間以上留まることがなく（カウンタＣＤＦＴＣＨＫの値が第１所定カウント値ＣＤＦＴＣＨＫＯＫに達せず）、デフォルトスプリング５が異常と判定される（スロットル弁開度ＴＨは例えば同図（ａ）に破線で示すように所定中間開度ＤＣＣＭＤＲＩＰに留まる）。
【００５３】
なお、図９（ａ）おいて、時間Ｔ１，Ｔ２，及びＴ３は、それぞれ例えば０．５秒、０．２秒、及び２．５秒程度である。また時刻ｔ０からｔ１の間は、２ミリ秒当たり−０．４度程度の速度で、スロットル弁３が閉弁作動するようにフィードバック制御が行われる。
【００５４】
デフォルトスプリング５のチェックが終了すると、リターンスプリング４のチェックが開始される。図９（ｂ）に示すように、先ず目標開度ＴＨＣＭＤが上限開度ＤＣＣＭＤＲＴＸに設定され（ｔ１０）、スロットル弁開度ＴＨをリターンスプリングチェック開始開度、すなわち上限開度ＤＣＣＭＤＲＴＸにフィードバック制御し、スロットル弁開度ＴＨがこの上限開度ＤＣＣＭＤＲＴＸで安定するまで待機する。スロットル弁開度ＴＨが上限開度ＤＣＣＭＤＲＴＸで安定すると（ｔ１２）、目標開度ＴＨＣＭＤが第２所定チェック開度ＤＣＣＭＤＲＥＴに変更されるとともに、モータ６の制御デューティＤＵＴの下限値ＤＵＴＹＬＭＴＬが、所定診断用下限値ＤＯＰＮＬＭＴＬに変更される。したがって、スロットル弁開度ＴＨは、制御デューティＤＵＴの下限値ＤＵＴＹＬＭＴＬが所定診断用下限値ＤＯＰＮＬＭＴＬに制限された状態で、第２所定チェック開度ＤＣＣＭＤＲＥＴへフィードバック制御される。リターンスプリング４が正常であれば、制御デューティＤＵＴの下限値が制限された状態でも、スロットル弁開度ＴＨを第２所定チェック開度ＤＣＣＭＤＲＥＴにフィードバック制御することができるが、リターンスプリング４が異常であってスロットル弁３を閉弁方向に付勢する付勢力が加わらないときには、スロットル弁開度ＴＨを第２所定チェック開度ＤＣＣＭＤＲＥＴにフィードバック制御することができない。その結果、スロットル弁開度ＴＨが図９（ｂ）に示す所定判定範囲内（（ＤＣＣＭＤＲＥＴ−ＲＥＴＳＰＧＯＫＬ）から（ＤＣＣＭＤＲＥＴ＋ＲＥＴＳＰＧＯＫＨ）までの範囲内に所定時間以上留まることがなく（カウンタＣＲＥＴＣＨＫの値が第２所定カウント値ＣＲＥＴＣＨＫＯＫに達せず）、リターンスプリング４が異常と判定される（スロットル弁開度ＴＨは例えば同図（ｂ）に破線で示すように上限開度ＤＣＣＭＤＲＴＸに留まる）。
【００５５】
なお、図９（ｂ）おいて、時間Ｔ４，Ｔ５，及びＴ６は、それぞれ例えば０．５秒、０．２秒、及び２．５秒程度である。また時刻ｔ１０からｔ１１の間は、２ミリ秒当たり０．４度程度の速度で、スロットル弁３が開弁作動するようにフィードバック制御が行われる。
【００５６】
本実施形態では、モータ６が駆動手段に相当し、リターンスプリング４及びデフォルトスプリング５が付勢手段に相当する。またＥＣＵ７が全閉制御手段、第１制御手段、第２制御手段、及び判定手段を構成する。より具体的には、図５のステップＳ７４及びＳ７５が全閉制御手段に相当し、図５のステップＳ８０，Ｓ８１及び図６のステップＳ９４〜Ｓ９６が第１制御手段に相当し、図３のステップＳ３３，Ｓ３４，及びＳ３６、並びに図６のステップＳ９７〜Ｓ９９が第２制御手段に相当し、図３のステップＳ３５，Ｓ３７〜Ｓ４３が判定手段に相当する。
【００５７】
なお上述した実施形態では、デフォルトスプリング５のチェックを行う際に、図６のステップＳ９６では、スロットル弁開度ＴＨが、所定中間開度ＤＣＣＭＤＲＩＰ近傍に、所定時間ＴＭＤＦＴＭＤ留まったか否かを判別するようにしたが、この所定時間ＴＭＤＦＴＭＤは「０」としてもよい。すなわち、ステップＳ９６では、スロットル弁開度ＴＨが所定中間開度ＤＣＣＭＤＲＩＰから所定小開度ＤＣＣＭＤＤＦを減算した開度を超えたか否かを判別し、スロットル弁開度ＴＨが（ＤＣＣＭＤＲＩＰ−ＤＣＣＭＤＤＦ）を超えたとき、ステップＳ９６からステップＳ９７に進むようにしてもよい。
またデフォルトスプリング５のチェックを行う際の下限開度を全閉開度としたが、全閉開度より僅かに大きな開度としてもよい。
また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンのスロットル弁駆動装置などの故障診断にも適用が可能である。
【００５８】
【発明の効果】
以上詳述したように請求項１に記載の発明によれば、スロットル弁が先ず第１の所定開度にフィードバック制御され、次いで第２の所定開度にフィードバック制御される。第２の所定開度へのフィードバック制御実行中においてスロットル弁の開度が第２の所定開度を含む所定判定範囲内にある時間が所定時間より短いとき、故障と判定される。すなわち、スロットル弁開度のフィードバック制御を行いながら故障判定が行われるので、所定判定範囲を学習する必要がなく、比較的に簡便で精度の高い故障判定を行うことができる。
【００５９】
請求項２に記載の発明によれば、駆動手段によってスロットル弁を駆動しないときは、スロットル弁開度は、機関を運転可能な所定保持開度となる。したがって、スロットル弁駆動装置の故障時においても、機関により駆動される車両の退避走行が可能となる。
【００６０】
請求項３に記載の発明によれば、スロットル弁を第２の所定開度にフィードバック制御する際には、駆動手段へ供給する制御量に制限が加えられる。スロットル弁駆動装置が正常な場合には、制御量に制限を加えても、第２の所定開度へのフィードバック制御が可能であるが、故障が発生している場合に、第２の所定開度へのフィードバック制御が不可能となり、故障が発生したことを検出することが可能となる。また第１の所定開度へフィードバック制御する際には、前記制御量に制限が加えられないので、スロットル弁とスロットルボディ内壁との間にカーボンなどの付着物があってもスロットル弁を確実に駆動することができ、付着物に起因する誤判定（正常であるのに誤って故障していると判定すること）が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態にかかるスロットル弁駆動装置及びその制御装置の構成を示す図である。
【図２】故障診断処理で使用される各種フラグの設定を行う処理である。
【図３】スロットル弁駆動装置の故障診断を行う処理のフローチャートである。
【図４】スロットル弁駆動装置の故障診断を行う処理のフローチャートである。
【図５】図３の処理で実行されるサブルーチンのフローチャートである。
【図６】図３の処理で実行されるサブルーチンのフローチャートである。
【図７】図３の処理で実行されるサブルーチンのフローチャートである。
【図８】モータに供給する制御量（ＤＵＴ）のリミット値を設定する処理のフローチャートである。
【図９】故障診断手法を説明するためのタイムチャートである。
【符号の説明】
１　内燃機関
２　吸気管
３　スロットル弁
４　リターンスプリング（付勢手段）
５　デフォルトスプリング（付勢手段）
６　モータ（駆動手段）
７　電子制御ユニット（全閉制御手段、第１制御手段、第２制御手段、判定手段）
【図１】
2004124886.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2004124886.tif 000007
【図６】
2004124886.tif 000008
【図７】
2004124886.tif 000009
【図８】
2004124886.tif 000010
【図９】
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