(57)【要約】【課題】スロットルバルブにどのようなトルク変化があっても、短時間にハンチングの発生を検出し、スロットルバルブの挙動を安定化すること。 【解決手段】少なくともスロットルバルブの目標開度と実開度との偏差を積分する機能を含むフィードバック制御により操作量１７を求め、該操作量に応じてスロットルバルブの開度を制御するスロットルバルブ駆動手段１３と、スロットルバルブの実開度が変化せず一定で、かつ、積分する機能の出力値、又は、操作量が増加のみ又は減少のみすることが、所定時間継続する場合をハンチング状態と判定するバルブ挙動判定手段１９を備え、スロットルバルブ駆動手段には、バルブ挙動判定手段でハンチング状態と判定されると、スロットルバルブがハンチングしないように、積分する機能の出力値、又は、操作量を補正する出力補正手段２０を備えたもの。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルバルブの目標開度と実開度との偏差に基づいてモータを駆動制御し、スロットルバルブの実開度を目標開度へフィードバック制御する内燃機関のスロットル制御装置において、
前記目標開度と前記実開度との差である偏差を算出する偏差演算手段と、少なくとも前記偏差を積分する機能を含むフィードバック制御により操作量を求め、該操作量に応じて前記モータを駆動し、スロットルバルブの開度を制御するスロットルバルブ駆動手段と、前記スロットルバルブの実開度が変化せず一定で、かつ、前記積分する機能の出力値、又は、前記操作量が増加のみ又は減少のみすることが、所定時間継続する場合をハンチング状態と判定するバルブ挙動判定手段とを備え、前記スロットルバルブ駆動手段には、前記バルブ挙動判定手段でハンチング状態と判定されると、前記スロットルバルブがハンチングしないように、前記積分する機能の出力値、又は、前記操作量を補正する出力補正手段を有することを特徴とする内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項２】
スロットルバルブの目標開度と実開度との偏差に基づいてモータを駆動制御し、スロットルバルブの実開度を目標開度へフィードバック制御する内燃機関のスロットル制御装置において、
前記目標開度と実開度との差である偏差を算出する偏差演算手段と、少なくとも前記偏差を積分する機能を含むフィードバック制御により操作量を求め、該操作量に応じて前記モータを駆動し、スロットルバルブの開度を制御するスロットルバルブ駆動手段と、前記積分する機能の出力値、又は、前記操作量の、前記実開度が一定になった時の値と現在の値との差が所定値を超え、かつ、前記実開度が変化せず一定の所定時間継続する場合を、ハンチング状態と判定するバルブ挙動判定手段とを備え、前記スロットルバルブ駆動手段には、前記バルブ挙動判定手段でハンチング状態と判定されると、前記スロットルバルブがハンチングしないように、前記積分する機能の出力値、又は、前記操作量を補正する出力補正手段を有することを特徴とする内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項３】
前記出力補正手段による補正は、前記偏差を積分する機能の出力値、又は、前記操作量を、小さくする、又は、更新を停止させるものであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項４】
前記積分する機能の出力値、又は、前記操作量が、増加から減少、または、減少から増加に反転したときは、前記バルブ挙動判定手段において、所定の時間は前回判定を継続することを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項５】
前記バルブ挙動判定手段は、前記積分する機能の出力値、又は、前記操作量をフィルタ処理し、フィルタ処理後の値で判定することを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載の内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項６】
前記バルブ挙動判定手段は、前記実開度に関する判定を、前記実開度にフィルタ処理を行った値で判定することを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載の内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項７】
前記積分する機能の出力値の変化量が、前記操作量の変化量と一致するように、前記バルブ挙動判定手段に、前記スロットルバルブの目標開度、および該目標開度と実開度との偏差、に基づく判定条件が付加されたことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の内燃機関のスロットル制御装置。
【請求項８】
前記バルブ挙動判定手段は、ハンチング状態の検出領域をデフォルト開度付近に限定して行うことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の内燃機関のスロットル制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、アクセルペダルの踏込量に応じて、例えば、モータを駆動しスロットルバルブの開度を制御する内燃機関のスロットル制御装置に関するものである。 
【背景技術】
【０００２】
従来より、アクセルペダルの踏込量に応じてモータを駆動し、スロットルバルブの開度を制御する『電子スロットルシステム』と称する内燃機関のスロットル制御装置が知られている。 
この内燃機関のスロットル制御装置においては、アクセルペダルの踏込量に対応するアクセル開度を検出するアクセル開度センサからの信号、またはマイクロコンピュータの内部演算により求めたスロットルバルブの目標開度に一致するようにモータに電流を流し、モータが駆動されることでスロットル弁が開閉され吸入空気量が制御される。 
【０００３】
図１０は、例えば、特開２００４−１１５６４号公報に示される従来のスロットル制御装置の一例を示す構成図である。
図１０において、吸気管１に設けられたスロットル弁２はバタフライ弁であり、減速ギア３を介してモータ４により駆動される。スロットル弁２は図示しないエアクリーナから流入する空気を適当に調整し、やはり図示しないエンジンに供給する。
スロットル弁２の回転軸に取り付けられたばね５は、モータ４がトルクを発生しなければスロットル弁２が一定の開度に戻るように設定されている。これによりエンジン制御ユニット（以下、ＥＣＵと称す。）６が異常を検出してモータ駆動回路７をオフにした場合も、所定の空気量を確保して、エンジンが停止したり回転数が異常に高くなったりせず、最寄りの修理工場などまでは走行できるフェールセーフ機能を実現している。
また、スロットル弁２の回転軸には、その開度を検出するための位置センサ８が取り付けられており、ＥＣＵ６へ接続されている。ＥＣＵ６は、位置センサ８の信号をＡ／Ｄ変換することで、スロットル弁２の現在の開度を検出することができる。また、ＥＣＵ６は、接続されたアクセルペダルの位置センサ９の信号をＡ／Ｄ変換し、目標とする開度の演算に使用する。
【０００４】
続いて、ＥＣＵ６での処理をブロック図で示すと図１１のようになる。
ＥＣＵ６内のマイクロコンピュータでは、所定の処理タイミングになると、まず、アクセルペダルの位置センサ９と、スロットル弁の位置センサ８の信号をＡ／Ｄ変換する。
次に、エンジンの運転状態に応じて目標となるスロットル弁２の開度を求め、目標開度１０とする。先にＡ／Ｄ変換したスロットル弁の位置センサ８の信号を、実開度１１とすると、偏差演算手段１２にて、目標開度１０から実開度１１を引いた値を求め、これを偏差とする。
次のスロットルバルブ駆動手段１３では、偏差が少なくなるように、ＰＩＤ制御に従い、比例項（Ｐ項）１４、積分項（Ｉ項）１５、微分項（Ｄ項）１６の各種演算を行い、それらの結果を加算して操作量１７を求め、ＰＷＭ変換部１８で、駆動回路７に与えるべきＰＷＭ信号を生成する。ＰＷＭ信号はＥＣＵ６から駆動回路７に伝えられ、駆動回路７はこのＰＷＭ信号を増幅しモータ４を駆動する。
【０００５】
前記ＰＩＤ制御の一例を図１２に示す。  
目標開度１０から実開度１１を引いた偏差を、それぞれ比例項１４、積分項１５、微分項１６へ入れる。それぞれの項には、制御定数であるＰ項ゲインＫＰ、Ｉ項ゲインＫＩ 、Ｄ項ゲインＫＤ、があり、比例項１４では、偏差とＰ項ゲインを積算し、積分項１５では、偏差にＩ項ゲインをかけた値を積算し、微分項１６では、偏差から、前時刻の偏差を引いた結果に、Ｄ項ゲインをかけ、それぞれを、各項の出力とする。これら比例項１４、積分項１５、微分項１６の出力を加算して操作量１７とする。
【０００６】
スロットル弁２の応答性は、前記ＰＩＤ制御の各ゲインによって定められる。
これらの値は、走行時は運転者に加減速の違和感を感じさせないようにメカ式のスロットル弁と同程度の高速な応答性を実現するように定め、逆に、アイドル時は、スロットル弁を用いて従来のアイドル回転数制御用のバイパス弁と同等の精度で空気量を調整する精度が得られるよう、定められる。よって、前記ＰＩＤ制御では、これらの要求が満足されるよう、目標開度と実開度の僅かの差もフィードバックで制御する必要があり、かつ、その制御ゲインは大きな値に設定し、機敏に操作量を変化させている。
【０００７】
また、これらのゲインは、スロットルバルブの全体的なトルク特性に従い設定される。
このトルク特性を決める大きな要素は、スロットル弁の回転軸に取り付けられたばね５の特性である。図１３にその一例を示す。
ばね５にはプリロードが設定されており、デフォルト開度を境にスロットル弁に加えられるトルクの符号が反転する。デフォルト開度から離れるにしたがってトルクは大きくなるが、基本的にはプリロードのトルクがばねによるトルクのほとんどを占める。
【０００８】
よって、全体的には、上記要求が満足されるようにスロットルを駆動することができるが、一方、スロットルボデーは摩擦やヒステリシスまたはトルクリップルといった非線形なトルク変化をもつ。特に、デフォルト開度では、上記のようにモータの回転方向が逆転するため、トルクの変化は大きい。
このため、このような、トルクの非線形な変化で、スロットルバルブを一定のスロットル開度に保持しようとしても、低周波（１Ｈｚ〜数Ｈｚ）、微小角度（０．１°程度）で開閉してしまう、所謂ハンチングと呼ばれる現象が起こる場合がある。
特に、前記デフォルト開度では、そのトルク変化量が大きいため、ハンチングが発生しやすい。
【０００９】
ここで、ハンチング発生のメカニズムについて説明する。
制御ゲインは、スロットルバルブの全体的なトルク特性に適合するように設定されているため、実開度が目標開度にほとんど収束するが、開度によって異なる非線形なトルク変化のため、僅かの偏差が残ったまま実開度が停止する場合がある。
この時、偏差が小さいため、比例項は僅かな一定値となり、また、実開度が停止しているため微分項はゼロとなっている。このため、この偏差を修正するため、積分項が単調に増加（目標開度＜実開度の場合は減少）し、操作量を同じく単調に増加、又は減少させる。
バタフライが停止しているため、偏差をゼロとするように動かすためには、非線形なトルク変化量に加え、静摩擦によるトルク分に打ち勝つまで操作量が変化しなければならない。操作量がこの値を超えると、スロットル弁は動くが、静摩擦によるトルク分が過剰になり、また、変化した開度での非線形なトルク変化もあることから、目標開度を行き過ぎたところでスロットル弁が停止することになる。そして、今度は逆の方向に向かって、積分項が逆向きに単調に変化し、やがて、操作量が静摩擦を超えたところでスロットル弁を戻すように動くが、再び目標開度を越えたところまで動作してしまう。この繰り返しが、低周波のハンチングとして現れる。
【００１０】
このような非線形に変化するトルクによってハンチングが発生しないようにするために、従来から、この問題を解決するための発明がなされてきている。
それらの発明は、大きく能動型と受動型に分けられる。
能動型とは、ハンチングの発生しそうな状況をあらかじめ決めておき、その状況では、ハンチングの要因となる積分項演算を抑制する、などの手法によって、ハンチングの発生を防止するものである。
例えば、特開２００４‐１１５６４公報では、目標開度と実開度との偏差が小さくなると積分項演算を停止する。また、特開平９‐７２２３１公報では、特にデフォルト開度に検出を制限し、デフォルト開度ではゲイン低下させる、あるいは、フィードバック制御を禁止する、ことが提案されている。
【００１１】
一方、受動型とは、実際にハンチングの発生を検出してから、ハンチングの要因となる積分項演算を抑制する、などの手法によって、ハンチングがこれ以上継続することを防止するものである。例えば、特開平９‐１５１７６６公報では、目標開度と実開度との偏差の積分や、実開度の反転回数などから、ハンチングの発生を検出し、ＰＩＤ制御に付加されているオフセット制御量を減少する、ことが提案されている。
【００１２】
【特許文献１】特開２００４‐１１５６４公報
【特許文献２】特開平９‐７２２３１公報
【特許文献３】特開平９‐１５１７６６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
前述の能動型は、あらかじめ設計されたハンチング発生の可能性がある状況のみが対象であるため、設計時点で想定されなかった条件下でのハンチングを防ぐことができない。前記特許文献２では、中間開度以外にも存在するトルクの非線形な変化には対応しないため、これらの開度で発生しうるハンチングは防止できない。逆に、全ての可能性を対象とすると、ハンチングしない場合にまで抑制がかかり、収束性などに悪影響がでる。
前記特許文献１では、ハンチングしないかもしれない場合も、目標開度と実開度との偏差が小さい場合は無条件に積分項演算が停止し、結果、目標開度への収束性が悪化する。
また、いずれの例も、あらかじめ設計された変化についてのみ対応可能であるため、経年変化によって発生するトルクの変化には対応できない。
また、受動型においては、検出までの時間が長くなることが問題である。前記特許文献３では、ハンチングが少なくとも数回発生しないと検出できず、それまでの間、エンジン回転数が変動するなどの影響は避けられない。
【００１４】
この発明はこのような従来の問題を解決するためになされたもので、あらゆるハンチングを検出できるよう受動型とし、また、ハンチングの発生初期のフィードバック制御の挙動を検出することで、ハンチングが１回おきるまでに検出可能とし、検出時間の課題を解決することができる内燃機関のスロットル制御装置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】
【００１５】
この発明は、アクセルペダルの踏込量などに応じて与えられるスロットルバルブの目標開度と実開度との偏差に基づいてモータを駆動制御し、スロットルバルブの実開度を目標開度へフィードバック制御する内燃機関のスロットル制御装置において、
前記目標開度と前記実開度との差である偏差を算出する偏差演算手段と、少なくとも前記偏差を積分する機能を含むフィードバック制御により操作量を求め、該操作量に応じて前記モータを駆動し、スロットルバルブの開度を制御するスロットルバルブ駆動手段と、前記スロットルバルブの実開度が変化せず一定で、かつ、前記積分する機能の出力値、又は、前記操作量が増加のみ又は減少のみすることが、所定時間継続する場合をハンチング状態と判定するバルブ挙動判定手段とを備え、前記スロットルバルブ駆動手段には、前記バルブ挙動判定手段でハンチング状態と判定されると、前記スロットルバルブがハンチングしないように、前記積分する機能の出力値、又は、前記操作量を補正する出力補正手段を有するよう構成したものである。
【００１６】
また、この発明は、アクセルペダルの踏込量などに応じて与えられるスロットルバルブの目標開度と実開度との偏差に基づいてモータを駆動制御し、スロットルバルブの実開度を目標開度へフィードバック制御する内燃機関のスロットル制御装置において、
前記目標開度と実開度との差である偏差を算出する偏差演算手段と、少なくとも前記偏差を積分する機能を含むフィードバック制御により操作量を求め、該操作量に応じて前記モータを駆動し、スロットルバルブの開度を制御するスロットルバルブ駆動手段と、前記積分する機能の出力値、又は、前記操作量の、前記実開度が一定になった時の値と現在の値との差が所定値を超え、かつ、前記実開度が変化せず一定の所定時間継続する場合を、ハンチング状態と判定するバルブ挙動判定手段とを備え、前記スロットルバルブ駆動手段には、前記バルブ挙動判定手段でハンチング状態と判定されると、前記スロットルバルブがハンチングしないように、前記積分する機能の出力値、又は、前記操作量を補正する出力補正手段を有するよう構成したものである。
【発明の効果】
【００１７】
この発明の内燃機関のスロットル制御装置によれば、積分する機能の出力値、又は、操作量が、ハンチングに至る手前の単調な増加、又は、減少の過程で、ハンチング状態を判定することができ、従来装置のように設計時点で想定された条件下のみならず、あらゆるハンチングを短時間に検出することができ、また、積分する機能の出力値、又は、操作量を補正して、速やかにハンチングを抑えることができる。
【００１８】
また、この発明の内燃機関のスロットル制御装置によれば、積分する機能の出力値、又は、操作量が、変動しながら増加又は減少する場合にもハンチング状態を判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１の内燃機関のスロットル制御装置について、図１〜図３を参照して説明する。なお、図中、従来技術を示す図１１との同一符号は、同一もしくは相当部分を示し、重複説明は省略する。
図１はこの発明の実施の形態１による内燃機関のスロットル制御装置の要部構成を示すブロック図である。この図１において、従来技術を示す図１１と異なるところは、バルブ挙動判定手段１９と、出力補正手段２０が追加されている点である。
【００２０】
実施の形態１のバルブ挙動判定手段１９では、スロットルバルブの実開度が変化していないにもかかわらず、操作量が単調に増加（目標開度＜実開度の場合は減少）していれば、ハンチング状態として判定する。なぜなら、前述の[背景技術]の欄で説明したように、ハンチングの発生メカニズムから、ハンチングが起きる場合は、積分項、すなわち、操作量の単調な増加、又は減少が起きているからである。
また、出力補正手段２０では、バルブ挙動判定手段１９でハンチング状態と判定された時は、操作量を補正する。具体的には、操作量を０に向かって減少させる、すなわち、絶対値を小さくするように補正する。又は、操作量を更新せず、あらかじめ保存しておいた前回値に戻す、ことを行う。
以下、実施の形態１の演算処理を、図２、図３のフローチャートに基づき説明する。
【００２１】
図２はバルブ挙動判定手段１９の演算処理を示すフローチャートである。
図２において、ＰＩＤ制御の演算を行い、それらの結果を加算して操作量を求めるまでは、従来と同様である。
操作量を求めた次に、バルブ挙動判定手段１９にてハンチングの判定を行う。
ステップＳ１０６で、前回計算した操作量の変化量を保存し、今の操作量の変化量を求める。
次のステップＳ１０７で、操作量の変化量の正負が、前回計算の変化量の正負と同じ、すなわち、同じ方向に操作量が変化しているか否か、を判定する。
ハンチングのメカニズムから、ゼロ、又は、方向反転したということは、スロットルの実開度が目標開度と同じか、目標開度を跨いだことを示し、すなわち、後述の時刻カウンタで設定された所定時間Ｋ５までにスロットルが駆動されたため、ハンチング状態ではない、と判定する。この場合、判定Ｎとなり、ステップＳ１１３へ進み、ハンチング＝なし、
ステップＳ１１４で時刻カウンタを０に設定し、エンドへ抜けて、バルブ挙動判定手段の演算処理を終了する。
【００２２】
一方、ステップＳ１０７において、操作量が同じ方向に変化している場合、判定Ｙとなり、ステップＳ１０９へ進む。
ステップＳ１０９で実開度が変化していない場合、ステップＳ１１０で所定時間Ｋ５の経過を判定し、Ｋ５以上継続している場合、ハンチング＝あり、と判定し、エンドへ抜けて、バルブ挙動判定手段の演算処理を終了する。
ステップＳ１０９で実開度が変化している場合はＮ判定となり、ステップＳ１１３で、ハンチング＝なし、ステップＳ１１４で時刻カウンタを０に設定し、エンドへ抜ける。
ステップＳ１１０で所定時間Ｋ５を経過していない場合は、ステップＳ１１２で時刻カウンタを進め、エンドへ進み、バルブ挙動判定手段の演算処理を終了する。
【００２３】
次に出力補正手段２０の演算処理を、図３のフローチャートに示す。
図３において、ステップＳ２００で、ＰＩＤ制御で演算された操作量１７を、バッファｂｅｆに保存する。
次に、ステップＳ２０１で、バルブ挙動判定手段１９の結果を参照し、ハンチング状態でない場合は、Ｎ判定となり、エンドへ抜け、出力補正手段２０の演算処理を終了する。
この場合は、操作量１７に補正を行わず、ＰＩＤ制御で演算された値がそのままＰＷＭ変換部１８でＤＵＴＹに変換される。
ステップＳ２０１でハンチング＝あり、の場合、Ｙ判定となり、ステップＳ２０２へ進み、ここで操作量１７を補正する。
【００２４】
操作量の補正の方法として、ステップＳ２１０、ステップＳ２２０、ステップＳ２３０、の３つを例示している。これらは、ＰＩＤ制御の種類などによって、適当に選択される。
【００２５】
ステップＳ２０２として、ステップＳ２１０を選択した場合は、ステップＳ２０１からステップＳ２１１へ進み、ここでバッファｂｅｆに保存した操作量の正負を判定する。
操作量が正の場合、スロットル開度が図１３のデフォルト開度より開き側にあることを示しているため、この場合は、ステップＳ２１２へ進み、バッファｂｅｆから所定値Ｋ６を引き、図示しない負にならないようなガード処理を行った上で、バッファａｆｔを計算し、これをステップＳ２０３で補正された操作量として保存する。
操作量が負の場合は、デフォルト開度より閉じ側に実開度がある場合であるから、ステップＳ２１３にてバッファｂｅｆに所定値Ｋ６を加え、ガード処理を施し、バッファａｆｔを仲介にステップＳ２０３で補正された操作量として保存する。
【００２６】
また、ステップＳ２０２として、ステップＳ２２０を選択した場合は、１より小さい所定値Ｋ７をバッファｂｅｆに掛け、ステップＳ２０３にて補正された操作量として保存する。
【００２７】
さらに、ステップＳ２０２として、ステップＳ２３０を選択した場合は、あらかじめ保存しておいた前回の操作量をバッファａｆｔに代入し、ステップＳ２０３にて補正された操作量として保存する。すなわち、今回の操作量演算を無効にする。
【００２８】
このような操作量に対する補正を行った後、エンドへ抜け、出力補正手段の演算処理を終了する。
以降、従来同様、ＰＷＭ変換部１８へ進む。
【００２９】
なお、バルブ挙動判定手段１９の判定時間Ｋ５は、ハンチングの周期、例えば２００ｍｓより短く設定する必要がある。また、ハンチングではない場合、目標開度へ収束する時間は１００ｍｓ程度であるから、例えば判定時間Ｋ５を１５０ｍｓとなるように設定すれば、通常動作で誤判定することなく、ハンチングを検出できることになる。
【００３０】
以上のように、この発明の実施の形態１の内燃機関のスロットル制御装置によれば、積分する機能の出力値、又は、操作量が、単調増加又は減少、かつ、実開度一定、が所定の時間継続であれば、ハンチング状態と判定し、積分する機能の出力値、または、操作量を補正するので、従来装置のように設計時点で想定された特定の条件下のみならず、あらゆるハンチングを検出することができる。また、ハンチングに至る手前の単調な増加、又は、減少の過程で、ハンチング状態を判定することができるので、短時間にハンチングを検出して、速やかにハンチングを抑えることができる。
【００３１】
実施の形態２．
図４、図５はこの発明の実施の形態２の内燃機関のスロットル制御装置の要部構成を示すブロック図である。
実施の形態１では、操作量１７に対し、バルブ挙動判定手段１９と出力補正手段２０の演算処理を実施したが、前述のとおり、ハンチングが発生するような、目標開度と実開度との偏差が小さい場合は、操作量の変化量は積分項の変化量と等しくなる。
したがって、図４に示すように、実施の形態１（図１）で利用した操作量に代えて、積分項の出力値を利用しても、同様の装置を構成することができる。
図４において、バルブ挙動判定手段１９と出力補正手段２０の詳細は、操作量を積分項の出力値に読み替えるだけで、実施の形態１と同等である。
【００３２】
また、バルブ挙動判定手段１９の演算処理に積分項を用いた場合は、出力補正手段２０の対象を積分項だけではなく、操作量について補正することも、操作量の変化量は積分項の変化量と等しいため、可能である。この場合は、図５のような構成となる。
この場合も、バルブ挙動判定手段１９と出力補正手段２０の詳細は、操作量を積分項の出力値に読み替えるだけで、実施の形態１と同等である。
【００３３】
なお、上記では、フィードバック制御を最も基本的なＰＩＤ制御の形態で示しているが、実際には、フィードバック制御には様々な形態があり、そのため、目標開度と実開度の偏差が小さい場合でも、積分項の変化量が、操作量の変化量と一致しないような形態がある。この場合、バルブ挙動判定手段１９において、操作量や積分項の変化の方向だけで判定していては、正しいハンチング状態を検出できない場合がある。したがって、この場合には、本発明を適用する前のフィードバック制御の特徴を分析し、バルブ挙動判定手段１９の入力と出力補正手段２０の挿入個所を、そのフィードバック制御で積分項のような働きをする制御項に変更する必要がある。これについては、後述の実施の形態６で改めて説明することとする。
【００３４】
以上のように、実施の形態２によっても実施の形態１と同様の効果を奏することができる。
【００３５】
実施の形態３．
実施の形態１では、バルブ挙動判定手段１９において、操作量が同じ方向に増加（又は減少）、且つ、実開度が一定、をハンチング状態の判定条件としている。しかし、スロットル弁の制御には、短い時間、例えば１０ｍｓ周期で絶えず目標開度を微小変化させ、バルブの制御分解能を向上させる仕組み（ディザ制御）を持つものもある。
このような場合、実開度が変化せず一定であっても、目標開度が実開度を跨いで変化する場合がある。例えば、図６に示すような場合である。この場合、実施の形態１では、判定時間Ｋ５＞ディザ制御周期のため、常にハンチング状態ではない、と判定されてしまう。
【００３６】
この発明の実施の形態３は、このような場合に対処するものであって、バルブ挙動判定手段１９において、所定時間はハンチング判定を継続するようにしたものである。
図７にバルブ挙動判定手段１９の演算処理のフローチャートを示す。
図７において、ステップＳ１０７までは図２と同様である。ステップＳ１０７で操作量が同じ方向に変化している場合、保持カウンタをステップＳ１２１でカウントアップし、それ以外は保持カウンタをステップＳ１２２でリセットする。
次にステップＳ１０９で実開度が変化しているか判定し、変化していれば、ステップＳ１３３で、ＵＰカウンタ、ＤＯＷＮカウンタいずれも０にリセットし、ステップＳ１２６でＮ判定となるため、ステップＳ１１３でハンチング＝なしと判定され、エンドへ抜ける。
ステップＳ１０９で、実開度が変化なければ、ステップＳ１２３へ進み、保持カウンタは所定値Ｋ８と比べられる。Ｋ８以上、すなわち、ハンチング判定を保持する時間以上になっている場合は、ステップＳ１２９へ進み、今の操作量の傾きがＵＰ方向であれば、ステップＳ１３０でＵＰカウンタをカウントアップし、ＤＯＷＮカウンタをリセットする。その後、ステップＳ１２６で所定値Ｋ５と比べ、ハンチング判定を行う。
【００３７】
今の操作量の傾きがＤＯＷＮ方向であれば、ステップＳ１２９でＮ判定、ステップＳ１３１でＹ判定となり、ステップＳ１３２でＤＯＷＮカウンタをカウントアップし、ＵＰカウンタをリセットする。その後、ステップＳ１２６で所定値Ｋ５と比べ、ハンチング判定を行う。もし、今の操作量の傾きが０であれば、ステップＳ１３１でＮ判定となり、ステップＳ１３３で、ＵＰカウンタ、ＤＯＷＮカウンタいずれも０にリセットし、ステップＳ１２６でＮ判定となるため、ステップＳ１１３でハンチング＝なしと判定され、エンドへ抜ける。すなわち、保持すべき時間が経過してしまった場合は、ＵＰカウンタ、ＤＯＷＮカウンタは、図２の時刻カウンタと同じ働きとなり、ハンチング判定を行うことになる。
【００３８】
一方、ステップＳ１２３で保持カウンタが所定値Ｋ８未満である、すなわち、ハンチング判定を保持する場合は、ステップＳ１２４へ進み、今の操作量の傾きを調べる。
今の操作量の傾きがＵＰ方向であれば、ステップＳ１２５でＵＰカウンタをカウントアップし、ＤＯＷＮカウンタはそのまま保持する。
今の操作量の傾きがＤＯＷＮ方向であれば、ステップＳ１２４でＮ判定、ステップＳ１２７でＹ判定となり、ステップＳ１２８でＤＯＷＮカウンタをカウントアップし、ＵＰカウンタはそのまま保持する。もし、今の操作量の傾きが０であれば、ステップＳ１２７でＮ判定となり、ＵＰカウンタ、ＤＯＷＮカウンタいずれも保持することになる。
いずれも、ステップＳ１２６で所定値Ｋ５と比べ、ハンチング判定を行う。
すなわち、保持すべき時間が経過していない場合は、本来、背反で動作するＵＰカウンタ、ＤＯＷＮカウンタを、リセットせず、保持する動作とする。
【００３９】
以上の理解を助けるため、カウンタ動作のタイミングチャートを図１４に示す。
操作量からＵＰカウンタ、ＤＯＷＮカウンタの動作を例示したものであるが、実開度の条件は簡単のため無視している。
【００４０】
なお、所定時間Ｋ８は、ディザ制御の目標開度の周期＋α程度に設定し、低周波ハンチングの周期より短く設定する必要がある。また、このフローチャートでは、図２での時刻カウンタを、ＵＰカウンタ、ＤＯＷＮカウンタ、と別に設定して、判定時間Ｋ５と保持時間Ｋ８を独立に設定可能としているが、例えば、ＵＰカウンタ、ＤＯＷＮカウンタ、を１つにまとめ、今の操作量の傾きがＵＰ方向であれば＋１、今の操作量の傾きがＤＯＷＮ方向であれば−１、とし、Ｋ５以上、又は、−Ｋ５以上でハンチング＝１とすることによっても、実現可能である。
【００４１】
以上のように、この発明の実施の形態３によれば、実開度が変化せず一定であっても、目標開度が実開度を跨いで変化するような場合、例えば、ディザ制御のような場合であっても、精度よくハンチングの検出を行うことができる。
【００４２】
実施の形態４．
この発明の実施の形態４は、操作量にフィルタ処理を施し、操作量の短時間の方向反転では影響されないようにするものである。ディザ制御では、１０ｍｓ程度が目標開度の周期であるため、判定時間Ｋ５に影響しないようなフィルタを設定することができる。
この場合は、図８のステップＳ１０５に示すように、操作量にフィルタ処理を施すステップを、ステップＳ１０６の手前に挿入すればよい。もちろん、操作量を用いる処理がステップＳ１０６よりも前にある場合には、その処理の前にフィルタ処理ステップを挿入するなど、どこでフィルタ処理すべきかは状況に応じて判断すればよい。
【００４３】
実施の形態５．
スロットルバルブの実開度は、ノイズやＡ／Ｄ変換誤差により、時に値が変化することがある。この発明の実施の形態５は、これによってバルブ挙動判定において、ハンチング状態ではない、と誤判定されることを防ぐものであって、実開度にフィルタ処理を施すものである。この場合は、図８のステップＳ１０８に示すように、実開度にフィルタ処理を施すステップを、例えばステップＳ１０９の手前に挿入すればよい。もちろん、実開度を用いる処理がステップＳ１０９よりも前にある場合には、その処理の前にフィルタ処理ステップを挿入するなど、どこでフィルタ処理すべきかは状況に応じて判断すればよい。
【００４４】
実施の形態６．
実施の形態１でも触れたように、フィードバック制御には様々な形態があり、目標開度と実開度の偏差が小さい場合でも、積分項の変化量が、操作量の変化量と一致しないような形態がある。この場合、バルブ挙動判定手段において、操作量や積分項の変化の方向だけで判定していては、正しいハンチング状態を検出できない場合がある。
この発明の実施の形態６は、このような場合に対処するもので、積分項の変化量＝操作量の変化量となるように、本発明を適用する前のＰＩＤ制御の特徴に従い、バルブ挙動判定手段に判定条件を追加することで、操作量や積分項の単調増加、又は減少、と実開度一定、によって判定が可能とするものである。
この追加条件とは、例えば図８において、ステップＳ１００、ステップＳ１０１、ステップＳ１０２に示すように、目標開度の変化速度が所定値Ｋ１以下（ステップＳ１００）、或いは、偏差の絶対値が所定値Ｋ２以下（ステップＳ１０１）、或いは、偏差の符号が前回の時刻の符号と同一または偏差が０（ステップＳ１０２）、或いはこれらを組み合わせた条件等であり、ステップＳ１０６の前に挿入すればよい。
【００４５】
この実施の形態６によれば、積分する機能の出力値、又は、操作量が偏差の積分機能の出力値となるように、制限をかけることで、誤判定や、判定漏れを防ぎ、精度を向上させることができる。
【００４６】
実施の形態７．
実施の形態１では、スロットル開度の全域において、バルブ挙動判定を実施し、ハンチング状態の検出を行うが、この発明の実施の形態７は、バルブ挙動判定において、検出領域をデフォルト開度付近に限定するものである。
この場合、検出領域が狭くなるため、各所定値をより厳密に設定することが可能となり、判定の信頼性や判定時間短縮など、性能を向上させることが可能となる。
例えば、図８のステップＳ１０３、ステップＳ１０４に示すように、目標開度とデフォルト開度との絶対差が所定値Ｋ３以下（ステップＳ１０３）、又は、デフォルト開度と実開度との絶対差が所定値Ｋ４以下（ステップＳ１０４）、或いは、これらを組み合わせた条件をステップＳ１０６の前に挿入すればよい。
【００４７】
実施の形態８．
実施の形態１では、操作量の方向反転の有無を利用してハンチングを検出するが、実施の形態３に示すようなディザ制御では判定できない。この発明の実施の形態８は、積分する機能の出力値、又は、操作量が、変動しながら増加又は減少する場合もハンチング状態の検出を可能とするものであって、スロットルバルブの実開度が変化しなくなってからの操作量の変化量が所定値以上ならば、ハンチング状態、とすることで、ハンチングを判定するものである。この実施の形態８のバルブ挙動判定手段１９の演算処理フローチャートは図９のようになる。
【００４８】
図９において、バルブ挙動判定手段１９では、まず、ステップＳ１１２で、時刻カウンタをカウントアップし、ステップＳ１０９にて、スロットルバルブの実開度が一定かどうかを判定する。
実開度が変化しなくなった時の操作量を操作量記録として保持しておくため、実開度が変化している場合、Ｎ判定となり、ステップＳ１１９で操作量を操作量記録に保持する。
そして、ステップＳ１１４で時刻カウンタを０に設定し、ステップＳ１１３でハンチング＝なし、としエンドへ抜ける。
【００４９】
実開度が変化してない場合、ステップＳ１０９はＹ判定となり、ステップＳ１２０で、操作量記録と今の操作量との絶対差を求める。この値が所定値Ｋ９より小さい場合は、ハンチング状態ではない、と判定し、ステップＳ１１３でハンチング＝なし、としエンドへ抜ける。
ステップＳ１２０でＹ判定された場合は、操作量の蓄積が多い、すなわち、ハンチング状態の可能性があるため、ステップＳ１１０で、実開度が変化しなくなってからの経過時間を判定し、所定値Ｋ５を経過していれば、ステップＳ１１１でハンチング＝あり、としエンドへ抜ける。
所定値Ｋ５を経過していなければ、ステップＳ１１３でハンチング＝なし、としエンドへ抜ける。
【００５０】
この実施の形態８によれば、実施の形態１に比べ、操作量の全体的な変化を捉えて判定するため、操作量の変動に影響されにくく、前記ディザ制御にも適用可能である。
但し、所定値Ｋ９が、操作量、すなわち、トルクの値であるため、スロットルバルブの非線形なトルク変化の特性に依存した判定値設定となる。このため、実施の形態１に比べ、判定値の設定が難しくなる。
なお、この実施の形態８には、前記実施の形態２から７を同様に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５１】
【図１】この発明の実施の形態１における内燃機関のスロットル制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図２】この発明の実施の形態１におけるバルブ挙動判定手段の演算処理を示すフローチャートである。
【図３】この発明の実施の形態１における出力補正手段の演算処理を示すフローチャートである。
【図４】この発明の実施の形態２における内燃機関のスロットル制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図５】この発明の実施の形態２における内燃機関のスロットル制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図６】内燃機関のスロットル制御装置で、スロットルバルブ駆動手段にディザ制御があった場合の、実開度と目標開度、操作量の挙動を示す一例図である。
【図７】この発明の実施の形態３におけるバルブ挙動判定手段の演算処理を示すフローチャートである。
【図８】この発明の実施の形態４〜７におけるはバルブ挙動判定手段の演算処理を示すフローチャートである。
【図９】この発明の実施の形態８におけるバルブ挙動判定手段の演算処理を示すフローチャートである。
【図１０】内燃機関のスロットル制御装置の全体構成を示す概略図である。
【図１１】従来の内燃機関のスロットル制御装置の要部構成を示すブロック図である。
【図１２】内燃機関のスロットル制御装置のＰＩＤ制御の演算式を示すブロック図である。
【図１３】内燃機関のスロットル制御装置のスロットルバルブの開度とばねのトルクの関係を示すグラフである。
【図１４】この発明の実施の形態３におけるカウンタ動作を示すタイミングチャートである。
【符号の説明】
【００５２】
１    吸気管
２    スロットル弁 
４    モータ 
６    ＥＣＵ
７    駆動回路
８    位置センサ
１０  目標開度
１１  実開度
１２  偏差手段
１３  スロットルバルブ駆動手段
１７  操作量
１８  ＰＷＭ変換部
１９  バルブ挙動判定手段
２０  出力補正手段
【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】
2007303304.tif 000008
【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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