(57)【要約】【課題】スロットル弁の故障の誤判定を抑制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】モータでスロットル弁を開閉させる開閉手段と、スロットル弁開度を検出するスロットル開度センサと、スロットル弁開度を最小開度としたときにスロットル開度センサにより検出された開度値を全閉開度として学習する全閉学習手段と、平地で燃料カット運転を実行しているときのスロットル弁の目標開度を第１目標開度に設定し、高地で燃料カット運転を実行しているときのスロットル弁５の目標開度を第１目標開度よりも小さい第２目標開度に設定する目標開度設定手段と、スロットル開度センサにより検出された開度値、若しくは、スロットル弁の目標開度が、第１目標開度以下でかつ第２目標開度以上に設定された所定の故障判定実行閾値以下のときは、スロットル弁の故障判定を実行しない故障判定手段と、を備えるスロットル弁の制御装置である。【選択図】図５
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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設けられたスロットル弁の開度を制御するスロットル弁の制御装置であって、
アクチュエータにより前記スロットル弁を開閉させる開閉手段と、
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、
前記開閉手段により前記スロットル弁の開度を最小開度に制御したときに前記スロットル開度センサにより検出された前記スロットル弁の開度値を全閉開度として学習する全閉学習手段と、
平地において前記内燃機関への燃料供給を一時的に停止する燃料カット運転を実行しているときの前記スロットル弁の目標開度を第１目標開度に設定し、前記平地よりも標高が高い高地において前記燃料カット運転を実行しているときの前記スロットル弁の目標開度を前記第１目標開度よりも小さい第２目標開度に設定する目標開度設定手段と、
前記スロットル開度センサにより検出された前記スロットル弁の開度値、若しくは、前記スロットル弁の目標開度が、前記第１目標開度以下でかつ前記第２目標開度以上に設定された所定の開度以下のときは、前記スロットル弁の故障判定を実行しない故障判定手段と、を備え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。
【背景技術】
【０００２】
従来、内燃機関の吸気通路に設けられるスロットル弁の開度を検出するスロットル開度センサについて、通常はその開度全域に亘って故障判定が行われているところ、その故障の誤判定を防止するべく、スロットル信号の電源の電圧値が設定値未満である場合には故障判定を実行しない技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この技術によれば、例えばイグニッション電源の電圧低下やキーオフに起因するスロットル開度センサの故障の誤判定を防止でき、スロットル弁の故障判定精度を向上できるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−２９４１２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、スロットル弁の全閉開度は、スロットル弁がストッパに当接しているときの開度として学習される。しかしながら、その学習値は、スロットル弁が当接したときのストッパの歪に起因する誤差の他、半導体で構成されるスロットル開度センサの温度変化に起因する検出誤差、ＥＣＵに組み込まれたＣＰＵの読み込み誤差、スロットル弁を開閉する駆動ギヤに起因する誤差等の種々の学習誤差を含む。そのため、実際の開度（実開度）に対して閉じ側にずれて全閉開度を学習してしまった場合には、スロットル弁の開度を全閉開度付近に制御しようとしても、スロットル弁がストッパに突き当たって目標開度に制御上達することができず、故障と誤判定されるおそれがあった。
【０００５】
特に、内燃機関への燃料供給を一時的に停止する燃料カット運転を実行する場合には、スロットル弁の目標開度は全閉開度付近に設定される。そのため、燃料カット運転を実行する度に、上述のようなストッパへの突き当たりによるスロットル弁の故障の誤判定が生じるおそれがあった。しかも高地では、平地と比べて大気圧が低く、スロットル弁の前後で大きな差圧が発生し難いため、スロットル弁の目標開度はより全閉開度側に設定される。そのため、高地において燃料カット運転を実行した場合にあっては、上述のようなストッパへの突き当たりによるスロットル弁の故障の誤判定が生じる可能性が高まるおそれがあった。
【０００６】
本発明は上記に鑑みてなされたものであり、その目的は、スロットル弁の故障の誤判定を抑制できるスロットル弁の制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため本発明は、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１１）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）の開度を制御するスロットル弁の制御装置（例えば、後述の制御装置２）であって、アクチュエータ（例えば、後述のモータ７）により前記スロットル弁を開閉させる開閉手段（例えば、後述の開閉機構８，ＥＣＵ６）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９）と、前記開閉手段により前記スロットル弁の開度を最小開度に制御したときに前記スロットル開度センサにより検出された前記スロットル弁の開度値を全閉開度として学習する全閉学習手段（例えば、後述のＥＣＵ６及び図３の全閉学習処理の実行に係る手段）と、平地において前記内燃機関への燃料供給を一時的に停止する燃料カット運転を実行しているときの前記スロットル弁の目標開度を第１目標開度（例えば、後述の第１目標開度）に設定し、前記平地よりも標高が高い高地において前記燃料カット運転を実行しているときの前記スロットル弁の目標開度を前記第１目標開度よりも小さい第２目標開度（例えば、後述の第２目標開度）に設定する目標開度設定手段（例えば、後述のＥＣＵ６及び後述の目標開度設定処理の実行に係る手段）と、前記スロットル開度センサにより検出された前記スロットル弁の開度値、若しくは、前記スロットル弁の目標開度が、前記第１目標開度以下でかつ前記第２目標開度以上に設定された所定の開度（例えば、後述の故障判定実行閾値）以下のときは、前記スロットル弁の故障判定を実行しない故障判定手段（例えば、後述のＥＣＵ６及び図４の故障判定処理の実行に係る手段）と、を備えるスロットル弁の制御装置を提供する。
【０００８】
本発明では、スロットル弁の全閉開度を学習する機能を有するスロットル弁の制御装置において、スロットル開度センサにより検出されたスロットル弁の開度値、若しくは、スロットル弁の目標開度が、第１目標開度（平地において燃料カット運転を実行しているときのスロットル弁の目標開度）以下でかつ第２目標開度（高地において燃料カット運転を実行しているときのスロットル弁の目標開度）以上に設定された所定の開度以下のときは、スロットル弁の故障判定を実行しない構成とする。これにより、スロットル弁の開度を、高地の燃料カット運転時等に好ましい最小の値に設定できるとともに、上述のようなストッパへの突き当たりによるスロットル弁の故障の誤判定を抑制できる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スロットル弁の故障の誤判定を抑制できるスロットル弁の制御装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態に係るエンジン及びそ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】上記実施形態に係るスロットル弁の全閉学習処理の手順を示すフローチャートである。
【図４】スロットル弁のセンサ開度値、目標開度及び実開度の関係を示す図である。
【図５】上記実施形態に係るスロットル弁の故障判定処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
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及びその制御装置２の構成を示す図である。
【００１２】
図１に示すように、エンジン１には、吸気が流れる吸気管１１が設けられている。吸気管１１は、図示しない吸気マニホールドの複数の分岐部を介してエンジン１の各シリンダの吸気ポートに接続されている。
【００１３】
エンジン１の吸気管１１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、開閉機構８を介して、アクチュエータとしてのモータ７の出力軸に接続されている。開閉機構８は、複数のギヤを噛み合わせて構成され、モータ７で発生した駆動力をスロットル弁５の支軸に伝達し、吸気管１１内でスロットル弁５を開閉する。モータ７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７へ供給される駆動電流のデューティ比を、ＥＣＵ６で調整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。
【００１４】
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。これら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７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。
【００１５】
また、吸気管１１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ストッパ５ｃが設けられている。なお以下では、スロットル弁５がストッパ５ｃに当接している状態、より詳しくは、スロットル弁５の閉じ側への変位がストッパ５ｃによって制限される状態におけるスロットル弁５の最小開度を、全閉開度と定義する。
【００１６】
図１に戻って、吸気管１１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９が設けられている。スロットル開度センサ９は、例えば半導体センサにより構成される。このスロットル弁５の開度又はスロットル弁５の開度に相当する開閉機構８におけるギヤの送り量等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９の出力電圧は、スロットル弁５が開くほど高くなる。ＥＣＵ６は、スロットル開度センサ９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。
【００１７】
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、いずれも後述する燃料噴射制御処理、目標開度設定処理、全閉学習処理、スロットル開度制御処理及び故障判定処理を実行する。
【００１８】
燃料噴射制御処理では、ＥＣＵ６は、エンジン１の燃料噴射弁１ａからの燃料噴射を制御する。例えばＥＣＵ６は、燃料カット運転時には、燃料噴射弁１ａからエンジン１への燃料供給を一時的に停止する。
【００１９】
目標開度設定処理では、ＥＣＵ６は、スロットル弁５の目標開度を設定する。例えばＥＣＵ６は、平地において燃料カット運転を実行しているときの目標開度を、第１目標開度に設定する。またＥＣＵ６は、平地よりも標高が高い高地において燃料カット運転を実行しているときのスロットル弁５の目標開度を、第２目標開度に設定する。このとき、第２目標開度を、第１目標開度よりも小さい値に設定する。
【００２０】
スロットル開度制御処理では、上述の目標開度設定処理によって設定されるスロットル弁５の目標開度及び後述する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７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７を駆動することによって、スロットル弁５の開度を目標開度へ向けて制御する。
【００２１】
次に、本実施形態に係るスロットル弁５の全閉学習処理について、図３を参照して詳しく説明する。図３は、本実施形態に係るスロットル弁５の全閉学習処理の手順を示すフローチャートである。図３の全閉学習処理は、イグニッション（ＩＧ）スイッチがオンにされてからオフにされるまでの間、ＥＣＵ６により所定の周期で繰り返し実行される。
【００２２】
ステップＳ１１では、スロットル弁５の全閉開度を、全閉学習値に更新済みであるか否かを判別する。この判別がＹＥＳであればステップＳ１２に移り、ＮＯであればステップＳ１４に移って、全閉開度を予め設定されてＥＣＵ６に格納されている初期値に設定し、本処理を終了する。即ち、本処理による全閉学習は、イグニッション（ＩＧ）スイッチがオンにされてからオフにされるまでの間のドライビングサイクルにおいて、１回のみ行われる。
【００２３】
ステップＳ１２では、全閉学習条件を満たしているか否かを判別する。この判別がＹＥＳであればステップＳ１３に移って全閉学習を実行する。一方、この判別がＮＯであれば全閉学習を実行せずに本処理を終了する。
【００２４】
具体的にステップＳ１２では、図示しない水温センサによるエンジン１の水温の検出値に基づいて、エンジン１の暖機が終了したか否かを判定する。また、エンジン１の始動から所定時間経過しているか否かを判定する。これらの判定がいずれもＹＥＳであれば全閉学習条件を満たしていると判別し、少なくとも一方がＮＯであれば全閉学習条件を満たしていないと判別する。
【００２５】
ステップＳ１３では、全閉学習を実行した後、本処理を終了する。具体的には、モータ７をスロットル弁５の閉じ側へ駆動することによって、スロットル弁５の変位がストッパ５ｃで制限されていない状態から、スロットル弁５の変位がストッパ５ｃで制限されている状態へ変化させる全閉制御を実行する。より具体的には、ＥＣＵ６は、スロットル弁５を全閉にすべくモータ７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５がスプリングの復元力に抗して閉じ側へ変位し、さらに開閉機構８やストッパ５ｃの歪みによる弾性力が作用する位置まで変位するように、十分に大きな値に設定される。
【００２６】
またステップＳ１３では、ＥＣＵ６は、スロットル弁５の全閉制御の下でのスロットル開度センサ９の出力を用いて全閉学習値を算出し、全閉開度を算出された全閉学習値に更新することにより、本処理を終了する。
【００２７】
ここで、図４は、スロットル弁５のセンサ開度値、目標開度及び実開度の関係を示す図である。図４中、センサ開度値とは、スロットル開度センサ９の検出信号及び全閉学習処理により学習した全閉開度に基づいてＥＣＵ６が認識する開度を表している。また、目標開度とは、目標開度設定処理により設定されたスロットル弁５の目標開度を表し、実開度とは、スロットル弁５の実際の開度を表している。また、ストッパ位置全閉開度とは、ストッパ５ｃに当接した位置におけるスロットル弁５の開度、即ち実際のスロットル弁５の全閉開度を表している。
【００２８】
図４に示すように、センサ開度値と実開度との間にはずれが生じていることが分かる。これは、上述したように、全閉学習処理により学習される全閉学習値には、スロットル弁５が当接したときのストッパ５ｃの歪に起因する誤差の他、半導体で構成されるスロットル開度センサ９の温度変化に起因する検出誤差、ＥＣＵ６に組み込まれたＣＰＵの読み込み誤差、スロットル弁５を開閉する駆動ギヤに起因する誤差等の種々の学習誤差が含まれるからである。
【００２９】
従って、実開度に対して閉じ側にずれて全閉開度を学習してしまった場合において、図４に示すセンサ開度値を目標開度に向けて閉じ側に制御すると、実開度はよりストッパ位置全閉開度に近い（即ち、スロットル弁５はＥＣＵ６が認識しているよりも実際にはストッパ５ｃ位置に近い）ため、スロットル弁５がストッパ５ｃに突き当たって目標開度に制御上達することができず、従来の故障判定においては故障と誤判定されるおそれがあった。これに対して本実施形態に係るスロットル弁５の故障判定処理では、このような誤判定を抑制できるようになっている。
【００３０】
以下、本実施形態に係るスロットル弁５の故障判定処理について、図５を参照して詳しく説明する。図５は、本実施形態に係るスロットル弁５の故障判定処理の手順を示すフローチャートである。図５の故障判定処理は、上述の全閉学習が実行されて全閉開度が学習値に更新された後において、イグニッション（ＩＧ）スイッチがオンにされてからオフにされるまでの間、ＥＣＵ６により所定の周期で繰り返し実行される。
【００３１】
ステップＳ２１では、スロットル開度センサ９によるセンサ開度値が、所定の故障判定実行閾値以下であるか否かを判別する。この判別がＹＥＳであれば、故障判定を実行せずに本処理を終了する。一方、この判別がＮＯであれば、ステップＳ２２に移って故障判定を実行した後、本処理を終了する。
なお、本ステップでは、スロットル開度センサ９によるセンサ開度値を用いたが、上述の目標開度設定処理により設定されたスロットル弁５の目標開度を用いてもよい。
【００３２】
ここで、故障判定実行閾値は、予め設定されてＥＣＵ６に格納される。この故障判定実行閾値は、図４に示すように、極低開度付近の開度に設定される。より具体的には、この故障判定実行閾値は、第１目標開度（平地において燃料カット運転を実行しているときのスロットル弁５の目標開度）以下で、かつ第２目標開度（高地において燃料カット運転を実行しているときのスロットル弁５の目標開度）以上の所定の開度に設定される。
【００３３】
以上の通り、本実施形態に係る故障判定処理では、スロットル開度センサ９により検出されたスロットル弁５の開度値、若しくは、スロットル弁５の目標開度が、第１目標開度以下でかつ第２目標開度以上に設定された所定の故障判定実行閾値以下のときは、スロットル弁５の故障判定を実行しない。これにより、本実施形態に係る故障判定処理によれば、スロットル弁５の開度を、高地の燃料カット運転時等に好ましい最小の値に設定できるとともに、ストッパ５ｃへの突き当たりによるスロットル弁５の故障の誤判定を抑制できるようになっている。
【００３４】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良は本発明に含まれる。
例えば、上記実施形態に係るスロットル弁５の制御装置２を、ハイブリッド車両に適用してもよい。ハイブリッド車両は、発電機を備えているためオルタネーターを備えておらずエンジンフリクションが小さいため、スロットル弁５の開度がより小さい値に制御されることから、上述の効果がより顕著に発揮される。
【符号の説明】
【００３５】
１…エンジン（内燃機関）
２…制御装置
５…スロットル弁
５ｃ…ストッパ
６…ＥＣＵ（全閉学習手段、目標開度設定手段、故障判定手段）
７…モータ（アクチュエータ）
８…開閉機構（開閉手段）
９…スロットル開度センサ
１１…吸気管（吸気通路）
【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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