(57)【要約】【課題】スロットル弁の開閉機構の歪みの影響を最小限に留めながら簡易な構成によってスロットル弁の全閉開度を学習できるスロットル弁の制御装置を提供すること。【解決手段】スロットル弁の制御装置は、スロットル弁の全閉開度を学習する機能を備える。スロットル弁の制御装置は、スロットル弁を開閉駆動するモータと、スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサと、スロットル弁の閉じ側への変位を所定の開度で制限するストッパ片と、モータを用いてスロットル弁を閉じ側へ所定時間にわたって駆動し続ける全閉手段と、全閉手段によってスロットル弁が閉じ側へ駆動されている間に、スロットル開度センサによって異なるタイミングで検出された複数回分のスロットル弁の開度を用いて、スロットル弁の開度の変化速度が急激に変化する屈曲点を特定し、この屈曲点における開度を前記スロットル弁の全閉開度として学習する学習手段と、を備える。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気通路に開閉可能に設けられたスロットル弁の全閉開度を学習するスロットル弁の制御装置であって、
当該スロットル弁を開き側又は閉じ側へ向けて駆動するアクチュエータと、
前記スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサと、
前記スロットル弁の閉じ側への変位を所定の開度で制限する制限手段と、
前記アクチュエータを用いて前記スロットル弁を閉じ側へ所定時間にわたって駆動し続ける全閉手段と、
前記全閉手段によって前記スロットル弁が閉じ側へ駆動されている間に、前記スロットル開度センサによって異なるタイミングで検出された複数回分の前記スロットル弁の開度を用いて、前記スロットル弁の開度の変化速度が急激に変化する屈曲点を特定し、当該屈曲点における開度を前記スロットル弁の全閉開度として学習する学習手段と、を備えることを特徴とするスロットル弁の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スロットル弁の制御装置に関する。より詳しくは、その変位が制限されている状態におけるスロットル弁の全閉開度を学習する機能を備えたスロットル弁の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、内燃機関の吸気通路に設けられるスロットル弁の全閉開度を学習する開度学習装置が示されている。この学習装置では、スロットル弁がストッパ片に当接する位置をスロットル弁の全閉位置と定義し、このときのスロットル弁の開度を全閉開度として学習する。この開度学習装置では、スロットル弁を駆動するモータへのデューティ比が所定値（例えば８５％）以上であるときには、スロットル弁がストッパ片に押し付けられた状態であり、スロットル弁は全閉位置にあると判断し、このときのスロットル弁の開度をセンサで検出し、これを全閉開度学習値として用いる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３３２１９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
以上のように、従来の学習装置では、スロットル弁をストッパ片に押し付けた上で全閉開度を学習する。しかしながらこのようなスロットル弁の押し付けを伴う学習方法では、スロットル弁の開閉機構（特に、ストッパ片）に歪みが生じてしまい、全閉開度学習値に誤差が生じてしまう。また開閉機構の歪みの大きさは、材質の相違、使用環境の相違、及び物ばらつき等によっても変化する。また、このような歪み分を予め考慮して学習することも考えられるが、この場合には車種ごとに異なる開閉機構のギアクリアランスや材質等に応じた細かな設定が必要となり、手間がかかる。
【０００５】
本発明は、スロットル弁の開閉機構の歪みの影響を最小限に留めながら簡易な構成によってスロットル弁の全閉開度を学習できるスロットル弁の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】
【０００６】
（１）本発明のスロットル弁の制御装置（例えば、後述の制御装置２）は、内燃機関（例えば、後述のエンジン１）の吸気通路（例えば、後述の吸気管３）に開閉可能に設けられたスロットル弁（例えば、後述のスロットル弁５）の全閉開度を学習するものであって、当該スロットル弁を開き側又は閉じ側へ向けて駆動するアクチュエータ（例えば、後述のモータＭ）と、前記スロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサ（例えば、後述のスロットル開度センサ７）と、前記スロットル弁の閉じ側への変位を所定の開度で制限する制限手段（例えば、後述のストッパ片５ｃ）と、前記アクチュエータを用いて前記スロットル弁を閉じ側へ所定時間にわたって駆動し続ける全閉手段（例えば、後述のＥＣＵ６、及び図３のＳ１２の全閉制御の実行に係る手段）と、前記全閉手段によって前記スロットル弁が閉じ側へ駆動されている間に、前記スロットル開度センサによって異なるタイミングで検出された複数回分の前記スロットル弁の開度を用いて、前記スロットル弁の開度の変化速度が急激に変化する屈曲点を特定し、当該屈曲点における開度を前記スロットル弁の全閉開度として学習する学習手段（例えば、後述のＥＣＵ６及び図５の全閉学習値算出処理の実行に係る手段）と、を備える。
【発明の効果】
【０００７】
（１）本発明では、全閉手段によってスロットル弁を閉じ側へ所定時間にわたって駆動し続けるとともに、この間にスロットル開度センサによって異なるタイミングで検出された複数回分のスロットル弁の開度を用いて、スロットル弁の開度の変化速度が急激に変化する屈曲点を特定し、当該屈曲点における開度をスロットル弁の全閉開度として学習する。スロットル弁は、制限手段によってその変位が制限され始めた後も、制限手段の歪みや物ばらつきによって僅かながら変位する。これに対し本発明では、屈曲点を特定し、この屈曲点が生じる時刻をスロットル弁の変位が制限手段によって制限され始めた時刻とみなし、この時における開度を全閉開度として学習する。これにより、制限手段の歪みによる影響を物ばらつきの影響を無くして全閉開度を学習できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】エンジン及び本発明の一実施形態に係るスロットル弁の制御装置の構成を示す図である。
【図２】スロットル弁の構成を示す図である。
【図３】全閉学習処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図４】全閉制御を実行した時におけるスロットル開度センサの電圧値の変化を示す図である。
【図５】全閉学習値算出処理の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図６】全閉学習値算出処理を実行した時におけるスロットル開度センサの電圧値の変化を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、内燃機関（以下、「エンジン」という）１及びそのスロットル弁の制御装置２の構成を示す図である。
【００１０】
エンジン１の吸気管３内にはスロットル弁５が開閉可能に設けられている。スロットル弁５は、アクチュエータとしてのモータＭの駆動軸に接続されている。モータＭは、例えば直流モータである。スロットル弁５の開度は、図示しないバッテリからモータＭへ供給される駆動電流のデューティ比を、後述のＥＣＵ６によって制御することによって制御される。また、エンジン１に導入される空気の量は、スロットル弁５の開度を制御することによって調整される。
【００１１】
図２は、スロットル弁５の構成を示す図である。図２に示すように、スロットル弁５には、これを開き側及び閉じ側へそれぞれ付勢する開弁側スプリング５ａ及び閉弁側スプリング５ｂが取り付けられている。また、吸気管３には、スロットル弁５の閉じ側への変位を所定の開度で制限する制限手段としてのストッパ片５ｃが設けられている。なお以下では、スロットル弁５の閉じ側への変位がストッパ片５ｃによって制限されている状態におけるスロットル弁５の開度を、全閉開度と定義する。
【００１２】
２つのスプリング５ａ，５ｂでは、閉弁側スプリング５ｂの付勢力の方が、開弁側スプリング５ａの付勢力よりも大きくなるように構成されている。したがって、モータＭが駆動されていない状態（デューティ比＝０［％］）では、スロットル弁５は、全閉開度から少し開いた状態になる。なお以下では、モータＭが駆動されておらず、かつ２つのスプリング５ａ，５ｂの付勢力が釣り合った状態におけるスロットル弁５の開度を、デフォルト開度と定義する。
【００１３】
図１に戻って、吸気管３には、スロットル弁５の開度を検出するスロットル開度センサ７が設けられている。スロットル開度センサ７は、スロットル弁５の開度に応じた電圧の検出信号を発生し、ＥＣＵ６に入力する。スロットル開度センサ７の出力電圧は、スロットル弁５開くほど高くなる。ＥＣＵ６は、スロットル開度センサ７の検出信号をＡ／Ｄ変換し、これによってスロットル弁５の開度を把握する。
【００１４】
ＥＣＵ６は、センサの検出信号をＡ／Ｄ変換するＩ／Ｏインターフェース、各種演算処理を実行するＣＰＵ、及び各種データを記憶するＲＡＭやＲＯＭ等で構成されるマイクロコンピュータである。ＥＣＵ６は、エンジン１の燃料噴射弁１ａからの燃料噴射制御を実行するとともに、図示しない処理によって定められるスロットル弁５の目標開度及び後述の全閉学習処理によって学習されるスロットル弁５の全閉開度に基づいてモータＭの駆動電流のデューティ比を決定し、決定したデューティ比の下でモータＭを駆動することによって、スロットル弁の開度を目標開度へ向けて制御する。
【００１５】
図３は、スロットル弁の全閉開度を学習する全閉学習処理の具体的な手順を示すフローチャートである。図３に示す処理は、全閉学習処理の実行が許可される所定のタイミングで、ＥＣＵにおいて全閉学習を実行するのに必要な時間（例えば、数百ｍｓｅｃ程度）にわたり所定の周期で繰り返し実行される。ここで、全閉学習処理の実行が許可されるタイミングとは、例えば、運転者が車両の走行を停止させるべくイグニッションスイッチをオンからオフにした直後や、エンジンの燃料噴射弁からの燃料噴射量を所定の期間にわたって０にする所謂フューエルカットの開始直後等である。
【００１６】
Ｓ１１では、ＥＣＵは、全閉学習終了フラグが“１”であるか否か、すなわち全閉学習が終了したか否かを判別する。この全閉学習終了フラグは、例えばイグニッションスイッチがオンにされたことに応じて“０”にセットされ、後に図５を参照して説明するように全閉学習が終了したことに応じて“１”にセットされる。Ｓ１１の判別がＹＥＳの場合には、以下の処理を行わずにこの処理を直ちに終了し、Ｓ１１の判別がＮＯの場合には、Ｓ１２に移る。
【００１７】
Ｓ１２では、ＥＣＵは、モータを用いてスロットル弁の閉じ側へ所定時間にわたって駆動し続ける全閉制御を実行し、Ｓ１３に移る。より具体的には、ＥＣＵは、スロットル弁を全閉にすべくモータの駆動電流のデューティ比を所定値ＤＵＴに設定する。ここで、全閉制御時におけるデューティ比ＤＵＴは、スロットル弁がスプリングの復元力に抗して閉じ側へ変位し、さらに確実にストッパ片に押圧されるように、十分に大きな値に設定される。
【００１８】
図４は、全閉制御を実行した時におけるスロットル開度センサの電圧値（スロットル弁の開度）の変化を示す図である。モータの駆動電流のデューティ比を所定値ＤＵＴとし、モータをスロットル弁の閉じ側へ駆動すると、スロットル弁はスプリングの復元力に抗して閉じ側へ変位し始める（図４の時刻ｔ０以降）。その後、スロットル弁は所定の時刻（図４における時刻ｔ１）においてストッパ片に接触し、その変位が制限される。このため、スロットル開度センサの電圧値の減少速度は、スロットル弁の変位がストッパ片によって制限され始めた時刻ｔ１以降では、急激に小さくなる。すなわち、図４において星印で示すように、センサの電圧値の減少速度が急激に小さくなる屈曲点が発生する。スロットル弁は、時刻ｔ１以降も僅かながら変位するものの、これはストッパ片の歪みに起因するものと考えられる。
【００１９】
図３に戻って、Ｓ１３では、ＥＣＵは、スロットル弁の全閉制御の下でのスロットル弁開度センサの出力を用いて全閉学習値を算出する全閉学習値算出処理を実行し、この処理を終了する。この全閉学習値算出処理の具体的な手順については、後に図５を参照して説明する。
【００２０】
図５は、全閉学習値算出処理の具体的な手順を示すフローチャートである。図５に示すように、全閉学習値算出処理は、全閉制御（図４）の下で所定時間にわたってスロットル開度センサの電圧値を取得するステップ（Ｓ３１〜Ｓ３３）と、取得したセンサ電圧値を用いて全閉学習値を算出するステップ（Ｓ３４〜Ｓ３７）とに分けられる。
図６は、全閉学習値算出処理を実行した時におけるスロットル開度センサの電圧値（スロットル弁の開度）の変化を示す図である。
【００２１】
Ｓ３１では、ＥＣＵは、現在のスロットル開度センサの電圧値ＤＢＷＶを、ポインタ値ｎで指定されるバッファＤＢＷＶ＿Ｂ（ｎ）に記憶し、Ｓ３２に移る。Ｓ３２では、ＥＣＵは、このポインタ値ｎをインクリメントし、Ｓ３３に移る。
【００２２】
Ｓ３３では、ＥＣＵは、ポインタ値ｎが所定の整数値ｎＭＡＸ以上であるか否かを判別する。Ｓ３３の判別がＮＯである場合には、この処理を直ちに終了する。この所定値ｎＭＡＸは、センサ電圧値の取得が完了したことを判定するために、ポインタ値ｎに対して設定される閾値である。この所定値ｎＭＡＸは、時間に換算して、図３の全閉制御を開始してからスロットル弁がストッパ片に接触し、さらにスロットル弁がストッパ片に押し付けられた状態が所定時間（例えば、数百ｍｓｅｃ）維持されるような値に設定される。
【００２３】
図５の全閉学習値算出処理では、ポインタ値ｎが所定値ｎＭＡＸに達するまでＳ３１及びＳ３２の処理を繰り返し実行することにより、図３の全閉制御の下でのスロットル開度センサの電圧値の変化をバッファＤＢＷＶ＿Ｂ（０），…，ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｎＭＡＸ−１）に記憶する。また、上述のように所定値ｎＭＡＸを設定することにより、スロットル弁がストッパ片に接触する前と接触した後におけるスロットル開度センサの電圧値の変化を確実に取得することができる。
【００２４】
Ｓ３３の判別がＹＥＳである場合、すなわち全閉制御の下での所定時間にわたるセンサ電圧値の取り込みが完了した場合には、Ｓ３４に移る。Ｓ３４では、ＥＣＵは、全閉制御の下でスロットル開度センサの電圧値の減少速度が急激に減少する屈曲点が発生する時刻と特定する。より具体的には、バッファＤＢＷＶ＿Ｂ（０），…，ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｎＭＡＸ−１）に記憶されたセンサの電圧値を用いて、各時刻におけるセンサ電圧値の減少速度（ＤＢＷＶ＿Ｂ（０）−ＤＢＷＶ＿Ｂ（１），…ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｎＭＡＸ−２）−ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｎＭＡＸ−１））を算出し、減少速度が屈曲点を特定するために設定された所定の接触判定速度より遅くなった時におけるポインタ値ｍを特定する。このポインタ値ｍは、図３を参照して説明したように、スロットル弁がストッパ片に接触することによってセンサの電圧値に屈曲点が発生する時刻（以下、屈曲点発生時刻という）に相当する。
【００２５】
Ｓ３５では、ＥＣＵは、屈曲点発生時刻におけるセンサ電圧値（ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｍ））を全閉学習値とする。Ｓ３６では、ＥＣＵは、全閉学習が終了したことに応じて、全閉学習終了フラグを“１”にセットし、この処理を終了する。この処理によれば、全閉開度は、屈曲点発生時刻以降におけるストッパ片の歪みに起因すると考えられるセンサ電圧値のドリフトの影響を無視して学習される（図７参照）。
【００２６】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限るものではない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。
【符号の説明】
【００２７】
１…エンジン（内燃機関）
２…制御装置
３…吸気管（吸気通路）
５…スロットル弁
５ｃ…ストッパ片（制限手段）
６…ＥＣＵ（全閉手段、学習手段）
７…スロットル開度センサ
Ｍ…モータ（アクチュエータ）
【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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