(57)【要約】【課題】  電子制御スロットルにおいて通常使用時よりも電源電圧が高くなった場合、スロットルバルブ応答が速くなりスロットルバルブのオーバーシュートを招く、それにともない、エンジン回転のオーバーシュートや、スロットルバルブストッパにバルブが衝突することによる電子制御スロットル本体にダメージを与える虞れがある。【解決手段】  上記課題は、ＤＣモータとスロットルバルブ及びそれらを連結する手段とスロットルバルブ開度センサより成る電子制御スロットルにおいて、ＤＣモータに印加する電圧に対し電源電圧に基づく制限値と予め定める所定電圧に基づく制限値を設けたことを特徴とする電子制御スロットルの制御方法。【選択図】図９
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＤＣモータとスロットルバルブ及びそれらを連結する手段とスロットルバルブ開度センサより成る電子制御スロットルにおいて、ＤＣモータに印加する電圧に対し電源電圧に基づく制限値と予め定める所定電圧に基づく制限値を設けたことを特徴とする電子制御スロットルの制御方法。
【請求項２】
ＤＣモータとスロットルバルブ及びそれらを連結する手段と、スロットルバルブ開度センサより成る電子制御スロットルにおいて、ＤＣモータに印加する電流に対し電源電圧に基づく制限値と予め定める所定電流に基づく制限値を設けたことを特徴とする電子制御スロットルの制御方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の電子制御スロットル制御方法において、前記制限値による制限は、制御演算に内包される積分要素の制御項に飽和、もしくは増加防止手段を備えることを特徴とする電子制御スロットルの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御スロットルのスロットルバルブ位置制御方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１に電子制御スロットルの構造を示す。電子制御スロットルはスロットルバルブと
ＤＣモータを減速ギア、あるいはなんらかのリンク機構により連結しＤＣモータに電圧あるいは電流を与えることにより連結されたスロットルバルブを動かすものである。電子制御スロットルのスロットルバルブ位置制御方法としてはスロットルバルブ開度指令とスロットルバルブ現在開度の偏差を用いたＰＩＤ制御方式やモデルマッチング方式がある（例えば特許文献１参照）。いずれの方式においても制御演算部分においてはスロットルバルブ現在開度を任意のスロットルバルブ開度指令に一致させる為に必ず制御演算定数の調整が必要である。また電子制御スロットル駆動をするための電源電圧は、実際に電子制御スロットルが使用される電圧にて制御定数の調整を行う。
【０００３】
【特許文献１】特開平９−１５８７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
電源電圧の上限値の影響を避けるためには図５に示すように制御演算結果の上限値を電源電圧の上限値以下になるように制御定数を調整すれば良いが、このように制御定数を調整した場合、電源電圧の上限値を有効に使えないために同じく図５に示すように、十分なスロットルバルブの応答性を確保できない。よってスロットルバルブの応答性確保のために制御定数調整時は図６に示すように、制御演算内部での出力は電源電圧の上限値にかかわらないようし、制御演算出力に電源電圧のリミッタをかけ、制御量出力とするのが一般的である。しかし図６に示すような制御定数調整では電源電圧の上昇時のスロットルバルブ挙動について配慮がされておらず、図７に示すように制御定数調整時の電圧より電源電圧が上昇した場合、制御定数調整時よりも高い電圧がＤＣモータに印加されることになるため、電子制御スロットルのＤＣモータ発生トルクが上昇し、スロットルバルブの応答が速くなる。それに伴いバルブのオーバーシュートが発生することにより、エンジン回転数がオーバーシュートする。あるいはスロットルバルブがストッパに衝突し、スロットルバルブあるいはスロットルバルブとＤＣモータとの連結部分が欠損する可能性を有する等の問題があった。本発明は通常使用時よりも電源電圧が高くなった場合の電子制御スロットルの動作においても定常電圧時の動作と同等にすることを目的としており、さらに電子制御スロットル本体の保護機能を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の請求項１は、ＤＣモータに印加する電圧に所定の電圧に基づく制限値を設けたことを特徴とするものである。同様に本発明の請求項２は、ＤＣモータに印加する電流を所定の電流値に基づく制限値を設けたことを特徴とするものでもある。本発明の請求項３は、制御演算に積分演算機能を持つ場合、請求項１，請求項２にかかわる制限を受けた場合、積分演算の更新を停止することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、電子制御スロットルにおいて、電源電圧として所定の電圧よりも高い電圧が電子制御スロットルに駆動電圧として印加された場合において、所定の電圧時と同等のスロットルバルブの応答性を確保できるのでエンジン回転数のオーバーシュートやエンジントルクが急激に発生することによるトルクショック発生防止ができる効果がある。又、同様に電子制御スロットルにおいて、所定の電圧よりも高い電圧が電子制御スロットルに駆動電圧として印加された場合において、スロットルバルブのオーバーシュートを押さえることにより、スロットルバルブストッパへの衝突を防ぐことが出来、電子制御スロットル本体のダメージを抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図１に電子制御スロットルの構造を示す。電子制御スロットル５はスロットルバルブ４とＤＣモータ３を減速ギア２、あるいはなんらかのリンク機構により連結し、ＤＣモータに電圧あるいは電流を与えることにより連結されたスロットルバルブを動かすものである。スロットルバルブにはバルブ開度センサ１が取り付けられ、スロットルバルブの現在開度を検出する。またスロットルバルブは３６０度回転するわけではなく、最低空気量に調整できるように全閉点を設けてあり、その為のストッパがある。このストッパはスロットルバルブと電子スロットル本体とのクリアランスで実現される場合や、スロットルバルブシャフト、もしくはＤＣモータと、スロットルバルブの連結部分に設けられる。図２に示す電子制御スロットルのコントローラはＥＣＵあるいはアクセルペダルの情報を基に与えられるスロットルバルブ開度指令とスロットルバルブ現在開度を一致させるべくＤＣモータに電圧もしくは電流を印加する。電子制御スロットルの制御方法としては図３に示すような演算部分の設計がなされる。ここで図３は公知の方式として、電源電圧リミッタのみが設けられているものを示した。図４は本発明による所定電圧リミッタを設けた状態を示す実施例である。電源電圧が電子制御スロットルを通常使用する電圧以上の電圧となっている場合、ＤＣモータへ制御系調整時に意図していない電圧が印加されることとなる。これによりスロットルバルブは制御系調整時よりも高速な動きをすることになり、エンジン制御全体への影響（エンジン回転数のオーバーシュート等）を及ぼすこととなる。そこで図４に示すように所定電圧リミットを設ける。この所定電圧リミットは電源電圧が通常使用時よりも高電圧の状態（バッテリーの２ケ直列接続なども含む）においても、電源電圧によらず製品出荷のときなどの調整に用いる所定電圧（基準電圧）に基づく制限値を設けたものであり、ある値以上の電圧出力をしない様にしたものである。これを設けることにより、図８に示すように高電源電圧時において演算結果Ａが電源電圧リミッタ通過後においても所定電圧以上で実際には電子制御スロットルに演算結果Ａどうりの電圧を印加できる状態であっても、所定電圧リミッタ上限値までしか電圧を印加させないようにすることができる。これにより図６の制御定数調整時の制御量と同様の制御量演算結果が得られ、制御定数調整結果の意図に反した電圧の印加を防ぐことができる。それにより、スロットルバルブの応答も制御定数調整時と同様にできるものである。本発明の所定電圧リミットは電源電圧にかかわらないある一つの値としてもよいが、電源電圧に連動した何種類かの電圧を設定してもよい。また本発明の所定電圧リミットはＤＣモータに印加する電流値の所定値リミットとしても同様の効果が得られる。また所定電圧もしくは所定電流の制限はモータドライバによるハード的な機能で実現しても良い。図９に本発明の制御方式フローチャートを示す。代表的な演算例としてＰＩＤ制御方式を示す。スロットルバルブ目標と現在スロットルバルブ位置との偏差を求め、ステップ６の演算式に示す計算によりＰａ比例項分を演算する。同様にステップ７の演算式により、Ｐｄ微分項分を演算する。ステップ８の選択により前回制御量が各電圧制限の値に到達している場合はステップ１０の分岐へ移行し、積分項分の更新を行わないようにする。ステップ８の選択により前回制御量が各電圧制限の値に到達していない場合はステップ９へと移行し、ステップ９の演算式に従いＰｉ積分項分を演算する。演算されたＰａ比例項分，Ｐｄ微分項分，Ｐｉ積分項分を基にステップ１１の演算式により演算結果Ａを求める。次に求められた演算結果Ａをステップ１２の部分で電源電圧制限の値に到達していないか判定し、到達している場合はステップ１３のように演算結果Ａを求める。次に演算結果Ａをステップ１４部分での所定電圧制限の値に到達していないか判定する。到達している場合はステップ１５の演算式に従い演算結果Ａを求める。最終出力の制御量はステップ１６のようにここまでで求められた演算結果Ａとなる。ここではＰＩＤ制御方式を代表に取り図示してあるが、その他の制御方式であっても最終出力制御量に所定電圧もしくは所定電流による制限を設けることにより同様の効果が得られる。また演算方式にかかわらずモータドライバによるハード的な機能で実現しても同様の効果を得られる。本発明請求項３の実施例として図９フローチャートのステップ８に示すように制御量が各電圧上限値に制限されている場合は、積分項の増加を防止する仕組みとする。これは積分項がオーバーシュートすることによる、スロットルバルブ位置の収束性の悪化を防止するためである。本発明においては請求項３に示すように電源電圧上限値に制限されているときだけでなく、本発明において付加した、所定電圧リミッタによる制限を受けた場合にも積分項の増加防止策を付加することとする。これにより電源電圧が通常使用時よりも高い場合にも制御定数調整時と同等の応答を確保することができる。ここではＰＩＤ制御方式を代表に取って説明しているが、目標に対する偏差量をもとに演算されたある変数を積算してゆく積分項機能のある制御方式であれば同様の仕組みで本発明を適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】電子制御スロットルの構成を示す縦断面図である。
【図２】電子制御スロットルの制御システムの一例図である。
【図３】電子制御スロットルの制御演算ブロックの従来図である。
【図４】電子制御スロットルの制御演算ブロックの本発明図である。
【図５】電子制御スロットルの制御定数未調整時の動作図である。
【図６】電子制御スロットルの従来方式制御定数調整時の動作図である。
【図７】電子制御スロットルの従来方式制御定数調整時で、高電圧入力時の動作図である。
【図８】電子制御スロットルの本発明方式制御定数調整時で、高電圧入力時の動作図である。
【図９】本発明の一実施例のフローチャート図である。
【符号の説明】
【０００９】
１…バルブ開度センサ、２…減速ギヤ、３…ＤＣモータ、４…スロットルバルブ、５…電子制御スロットル。
【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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【図９】
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