(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モータの回転駆動力をスロットル弁の回動軸に伝達するギヤ機構と、上記モータへの通電を停止したときに上記スロットル弁を全閉位置と全開位置との間に設定された中間開度位置に付勢して保持する機構とを備えた電子制御スロットル装置であって、
エンジン停止後、上記モータを非通電として上記スロットル弁を上記中間開度位置に戻した状態から上記モータに通電して上記スロットル弁を開側から閉側或いは閉側から開側に回動させて上記ギヤ機構の当たり面が変わるとき、上記モータの回転速度をエンジン運転中の通常制御時の速度よりも低速に制御する手段を備えたことを特徴とする電子制御スロットル装置。
【請求項２】
上記手段により低速に制御される期間は、上記スロットル弁を上記中間開度位置を越えて開側から閉側或いは閉側から開側に回動させるときの所定期間であることを特徴とする請求項１記載の電子制御スロットル装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータによりギヤ機構を介してスロットル弁を開閉駆動し、モータへの通電を停止したとき、スロットル弁を中間開度位置に付勢して保持する電子制御スロットル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アクセルペダルとスロットル弁とがケーブル等で機械的に連結された従来のエンジン制御系においては、アクセルペダルの踏み込み量に応じて定まるスロットル開度での吸入空気量或いは吸気管圧力を測定し、この吸入空気量或いは吸気管圧力に基づいて燃料噴射量や点火時期を設定することにより、燃料噴射制御や点火時期制御等のエンジン制御を行なうようになっている。
【０００３】
これに対し、最近では、車両の運転操作を電気的に検出して走行制御を行なう、いわゆるドライブバイワイヤの制御システムが開発されている。このドライブバイワイヤによるエンジン制御システムでは、モータの駆動力をギヤ機構を介してスロットル軸に伝達し、スロットル弁を電気的に開閉制御する電子制御スロットルを採用しており、この電子制御スロットルでは、特開平１１−１９０２３０号公報に開示されているように、モータへの通電を停止したとき、スロットル弁（絞り弁）が全閉位置より開き側の中間開度位置（いわゆるフェイルセーフ開度）にスプリングの付勢力によって戻るように構成されており、エンジン再始動や異常発生時の退避走行を可能としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上述の電子スロットルシステムでは、スロットル弁の開度を制御する上での基準となる全閉位置の学習、スプリングの折損やへたり等によりスロットル弁の戻り不良等の故障診断を実施することが必須であり、これらの全閉位置の学習や故障診断は、一般的に、イグニッションスイッチがＯＮからＯＦＦにされてエンジンが停止した後に実施される。
【０００５】
しかしながら、これらの学習や診断に際し、モータの通電を停止して中間開度位置に戻した後、モータに通電してスロットル弁を開側から閉側或いは閉側から開側に回動させる必要があることから、モータの駆動力を伝達するギヤの当たり歯面が変化し、バックラッシュ音が発生するばかりでなく、ギヤの耐久性低下を招く。特に、学習や診断に伴うギヤのバックラッシュ音は、エンジンが停止している状態で発生するため、運転者によっては気障りな異音となり、違和感を与える。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、エンジン停止後、スロットル弁をモータ非通電の停止位置である中間開度位置から開方向或いは閉方向に回動させる際に、ギヤ機構の異音発生を防止することのできる電子制御スロットル装置を提供することを目的としている。
【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記載の発明は、モータの回転駆動力をスロットル弁の回動軸に伝達するギヤ機構と、上記モータへの通電を停止したときに上記スロットル弁を全閉位置と全開位置との間に設定された中間開度位置に付勢して保持する機構とを備えた電子制御スロットル装置であって、エンジン停止後、上記モータを非通電として上記スロットル弁を上記中間開度位置に戻した状態から上記モータに通電して上記スロットル弁を開側から閉側或いは閉側から開側に回動させて上記ギヤ機構の当たり面が変わるとき、上記モータの回転速度をエンジン運転中の通常制御時の速度よりも低速に制御する手段を備えたことを特徴とする。
【０００８】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の発明において、上記手段により低速に制御される期間は、上記スロットル弁を上記中間開度位置を越えて開側から閉側或いは閉側から開側に回動させるときの所定期間であることを特徴とする。
【０００９】
すなわち、請求項１記載の発明は、エンジン停止後、モータ非通電の停止位置である中間開度位置からモータに通電して開側から閉側或いは閉側から開側にスロットル弁を回動させてギヤ機構の当たり面が変わるとき、モータの回転速度をエンジン運転中の通常制御時の速度よりも低速に制御することで、ギヤ機構の当たり歯面の急激な変化によるバックラッシュ音の発生を防止する。このモータの低速制御は、請求項２記載の発明のように、スロットル弁を中間開度位置を越えて開側から閉側或いは閉側から開側に回動させるときの所定期間で実行される。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図１〜図６は本発明の実施の一形態に係わり、図１は電子制御スロットルシステムの概略構成図、図２はスロットルボディの要部断面図、図３はロータを中間開度位置より閉側に回動させた状態を示す説明図、図４はロータを中間開度位置より開側に回動させた状態を示す説明図、図５はスロットル制御ルーチンのフローチャート、図６はイグニッションスイッチＯＦＦ後のエンジン回転数変化とスロットル開度変化を示すタイムチャートである。
【００１１】
図１において、符号１はエンジンであり、このエンジン１の吸気ポートにインジェクタ３が介装され、吸気ポートの上流側に、この吸気ポートに連通する吸気通路２を形成するスロットルボディ４が配設されている。スロットルボディ４には、略円板形状のスロットル弁５が介装され、このスロットル弁５が電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００によって駆動制御されるモータ（本形態においては、直流モータ）６にギヤ列７を介して連設されている。また、スロットルボディ４の上流側には、吸入空気量センサ８が介装されている。
【００１２】
スロットル弁５は、モータ６が非通電のとき、オープナストッパ９に当接するようにリターンスプリング１０ａによって付勢されており、オープナストッパ９でのスロットル開度が、エンジン再始動や万一の場合の退避走行を可能とする中間開度（フェイルセーフ開度）を与える。また、スロットル弁５がオープナスプリング１０ｂの付勢力に抗してモータ６により閉側に制御されたときの全閉位置は、全閉ストッパ１１によって規制される。尚、図においては、スロットル弁５の位置を、上下方向の動きで模式的に示している。
【００１３】
具体的には、図２に示すように、スロットル弁５は、スロットルボディ本体４ａの吸気通路２内に弁軸１２を介して回動自在に軸支されており、弁軸１２の一端がスラストベアリング１３を介してスロットルボディ本体４ａに支持され、弁軸１２の他端がボールベアリング１４を介してスロットルボディ本体４ａに支持されている。
【００１４】
弁軸１２のボールベアリング１４から突出する端部には、円弧状の樹脂製のロータギヤ１６を外周部にインサート成形したロータ１５が固設されている。ロータギヤ１６は、スロットルボディ本体４ａに固設された軸１７を回転中心とし、同軸上に形成された小径のギヤ１８ａと大径のギヤ１８ｂとからなる中間減速ギヤ１８の小径のギヤ１８ａに噛合し、大径のギヤ１８ｂにモータ６の出力軸先端に固設されたピニオンギヤ１９が噛合されている。
【００１５】
また、ロータ１５とボールベアリング１４との間には、弁軸１２に摺動自在に介装される略円筒状のスプリングホルダ２０が配設されている。スプリングホルダ２０の円筒外周側には、一端がスロットルボディ本体４ａに係止されると共に他端がスプリングホルダ２０に係止される捩りコイルバネからなるリターンスプリング１０ａが介装され、また、スプリングホルダ２０の円筒内周側には、一端がスプリングホルダ２０に係止されると共に他端がロータ１５の基部側に係止される捩りコイルバネからなるオープナスプリング１０ｂが介装されている。
【００１６】
尚、ロータ１５の先端部には、円筒状の永久磁石２１が内設されており、この円筒状の永久磁石２１の内部に、カバー４ｂの内面側から突出して２個のホール素子を内蔵する円筒部２２が挿入され、後述する２系統のスロットルセンサ３２，３２を構成している。
【００１７】
図３，図４に示すように、スプリングホルダ２０には、スロットルボディ本体４ａに設けられたオープナストッパ９に当接してスロットル弁５の中間開度位置を決定するための中間ストッパレバー２３が突設されている。また、ロータ１５には、中間ストッパレバー２３の基部に当接してスプリングホルダ２０とロータ１５とをスロットル全開位置と中間開度位置との間で一体的に回動させるためのピン２４が軸方向に立設されると共に、スロットルボディ本体４ａに設けられた全閉ストッパ１１に当接してスロットル弁５の全閉位置を決定するための全閉ストッパレバー２５が突設されている。
【００１８】
すなわち、スロットル全開位置から中間開度位置の間では、図４に示すように、オープナスプリング１０ｂの付勢力によってスプリングホルダ２０とロータ１５とが互いに引張られて中間ストッパレバー２３の基部にロータ１５のピン２４が当接し、モータ６の駆動力とリターンスプリング１０ａの付勢力とに応じてスプリングホルダ２０とロータ１５とがスロットル開方向或いは閉方向に一体的に回動する。また、中間開度位置から全閉位置までの間では、図３に示すように、リターンスプリング１０ａの付勢力によってスプリングホルダ２０の中間ストッパレバー２３がオープナストッパ９に当接した状態に保持されたまま、モータ６の駆動力によってロータ１５がオープナスプリング１０ｂの付勢力に抗してスプリングホルダ２０から離間し、全閉位置方向に回動する。
【００１９】
次に、ＥＣＵ１００は、図１に示すように、メイン及びサブの２つのマイクロコンピュータ１０１，１０２（以下、メインマイコン１０１、サブマイコン１０２と記載する）を備えている。メインマイコン１０１とサブマイコン１０２とは、互いの通信インターフェイスを介して双方向通信可能であり、主としてメインマイコン１０１で燃料噴射制御や点火時期制御等のエンジン制御を分担し、サブマイコン１０２でモータ６の駆動制御（スロットル制御）を分担する。
【００２０】
このため、メインマイコン１０１には、アクセルペダル３０の踏込み量を検出する２系統のアクセルセンサ３１，３１、及びスロットル弁５の開度を検出する２系統のスロットルセンサ３２，３２からの信号が入力されると共に、吸入空気量センサ８、クランク角センサ３３、冷却水温センサ３４、イグニッションスイッチ（ＩＧスイッチ）３５、及びその他のエンジン運転状態を検出するための図示しないセンサ・スイッチ類からの信号が入力され、インジェクタ３からの燃料噴射量や点火時期等のエンジン制御量を演算する。
【００２１】
また、サブマイコン１０２には、２系統のアクセルセンサ３１，３１、及び２系統のスロットルセンサ３２，３２からの信号が入力されると共に、メインマイコン１０１からのデータが入力され、目標スロットル開度と実スロットル開度との偏差に基づいて、モータ駆動回路１０３によりモータ６をＰＷＭ制御するためのデューティ比を演算する。
【００２２】
２系統のアクセルセンサ３１，３１、及び２系統のスロットルセンサ３２，３２からの信号は、一方の系統が通常の制御に使用され、他方の系統が自己診断に使用される。すなわち、アクセルペダル３０の踏込み量を２重系のアクセルセンサ３１，３１で検出してＥＣＵ１００内部に読込み、ＥＣＵ１００内部のメインマイコン１０１とサブマイコン１０２とによる２重系で処理した上で、モータ６を駆動して最適なスロットル開度に制御すると共に、スロットル弁５の動きを２重系のスロットルセンサ３２，３２で検出してＥＣＵ１００内部に読込み、正常に動作しているか否かを監視する。
【００２３】
ＥＣＵ１００内部のメインマイコン１０１とサブマイコン１０２とによる２重系の出力は、一致回路１０４を介してモータリレー１０５に出力される。そして、正常時には、この一致回路１０４の出力によってモータリレー１０５が駆動され、バッテリ１０６からの電源がモータリレー１０５からモータ駆動回路１０３を介してモータ６に供給される。
【００２４】
このようなＥＣＵ１００によるスロットル制御に際しては、スロットル弁５の開度を制御する上での基準となる全閉位置の学習、リターンスプリング１０ａ及びオープナスプリング１０ｂの折損やへたり等によりスロットル弁５の戻り不良を診断するスプリング系診断を実施する。この全閉位置の学習、スプリング系診断は、イグニッションスイッチ３５がＯＮからＯＦＦにされてエンジンが停止した後に実施されるが、このとき、モータ６の通電を停止してスロットル弁５を中間開度位置に戻した後、モータ６を駆動して開側から閉側或いは閉側から開側に回動させるため、ギヤ列７（ロータギヤ１６、中間減速ギヤ１８、ピニオンギヤ１９）の当たり歯面が変化する。
【００２５】
このため、通常制御時の速度でモータ６を回転させると、ギヤのバックラッシュにより異音が発生して運転者に違和感を与えるばかりでなく、ギヤ歯面の耐久性低下を招く虞がある。従って、ＥＣＵ１００では、エンジン停止後の全開位置の学習やスロットル系診断において、スロットル弁５を中間開度位置に対して開側から閉側或いは閉側から開側に回動させるとき、モータ６の回転速度をエンジン運転中の通常制御時の速度よりも低速に制御することで、各ギヤの当たり面を緩やかに切換え、異音発生及び耐久性低下を防止する。
【００２６】
尚、上述の低速制御は、ＥＣＵ１００に格納されている、予め決められている所定値を参照してモータ６を低速に回動させている。
【００２７】
以下、エンジン停止後のスロットル全閉位置の学習及びスロットル系の診断におけるモータ６の回転制御に係わる処理について、図５に示すスロットル制御ルーチンのフローチャートを用いて説明する。
【００２８】
図５のルーチンがスタートすると、先ず、ステップＳ１０１で、イグニッションスイッチ３５がＯＮか否かを調べる。そして、イグニッションスイッチ３５がＯＮである場合には、ステップＳ１０２で、通常のスロットル制御を実行し、イグニッションスイッチ３５がＯＮからＯＦＦにされたとき、ステップＳ１０３へ進む。
【００２９】
ステップＳ１０３では、モータ６を駆動してスロットル弁５を中間開度を越えて全閉位置まで回動させ、エンジンを停止させてスロットル弁５の全閉位置学習を実施する。この全閉位置の学習では、図６のタイムチャートに示すように、イグニッションスイッチ３５がＯＮからＯＦＦにされてエンジンが停止した後も、所定時間モータ６を駆動してスロットル弁５を確実に全閉位置に保持する。そして、そのときのスロットルセンサ３２の出力から基準位置を学習し、モータ６の通電をＯＦＦしてスロットル弁５を中間開度位置に戻す。
【００３０】
次に、ステップＳ１０４へ進み、オープナスプリング１０ｂの診断をスロットルセンサ３２の出力に基づいて実施する。このオープナスプリング診断では、図６のタイムチャートに示すように、スロットル弁５が中間開度位置に停止している状態からモータ６を駆動して全閉方向に回動させ、全閉近辺の所定位置で所定時間保持した後、モータ６の通電をＯＦＦすることで、スロットル弁５の弁軸摺動不良や固着、オープナスプリング１０ｂの折損等によるスロットル弁５の戻り不良を診断する。
【００３１】
そして、オープナスプリング診断を実施した後、ステップＳ１０５で、モータ６を、ＥＣＵ１００の予め決められている所定値を参照することで低速度で制御してスロットル弁５を中間開度位置から開側に緩やかに回動させ、その後、ステップＳ１０６で、モータ６を通常の速度で駆動してスロットル弁５を全開側の所定位置まで回動させて所定時間保持した後、モータ６の通電をＯＦＦし、スロットル弁５の弁軸摺動不良や固着、リターンスプリング１０ａの折損等によるスロットル弁５の戻り不良を診断するリターンスプリング診断をスロットルセンサ３２の出力に基づいて実施し、ステップＳ１０７でモータリレー１０５をＯＦＦしてモータ６への通電を停止し、処理を終了する。
【００３２】
すなわち、オープナスプリング診断では、スロットル弁５が中間開度位置から全閉側の所定位置までの間に位置するため、図３に示すように、ロータギヤ１６と中間減速ギヤ１８のギヤ１８ａとの当たり歯面には、モータ６の出力軸のピニオンギヤ１９から中間減速ギヤ１８（ギヤ１８ａ，１８ｂ）を介して伝達される駆動力と、この駆動力に対して逆向きのオープナスプリング１０ｂの付勢力とが作用する。
【００３３】
一方、リターンスプリング診断で、スロットル弁５を中間開度位置から開側に回動させるため、図４に示すように、ロータギヤ１６と中間減速ギヤ１８のギヤ１８ａとの当たり歯面が変わり、モータ６の出力軸のピニオンギヤ１９から中間減速ギヤ１８（ギヤ１８ａ，１８ｂ）を介して伝達される駆動力と、この駆動力に対して逆向きのリターンスプリング１０ａの付勢力とが作用する。
【００３４】
従って、オープナスプリング診断からリターンスプリング診断への移行に伴ってスロットル弁５を中間開度位置を越えて閉側から開側に回動させるとき、モータ６を通常の速度で回転させると、各ギヤの当たり歯面が急激に切換わると共に歯面に作用するトルクが急激に変化してバックラッシュ音が発生し、エンジン停止状態であるため、運転者に違和感を与える。
【００３５】
このため、オープナスプリング診断からリターンスプリング診断への移行に際してスロットル弁５を中間開度位置を越えて閉側から開側に回動させるとき、リターンスプリング１０ａ及びオープナスプリング１０ｂの付勢力、モータ６の駆動力、各ギヤの形状及び材質等を考慮して設定された低速度で回転させ、各ギヤの当たり歯面を緩やかに切換える。
【００３６】
これにより、エンジンが停止した状態での各ギヤのバックラッシュ音の発生を防止することができ、運転者に違和感を与えることがなく、また、ギヤの耐久性低下を防止することができる。
【００３７】
尚、本実施の形態においては、イグニッションスイッチ３５がＯＦＦされた後、全閉位置学習、オープナスプリング診断、リターンスプリング診断の順に実施する例について説明したが、リータンスプリング診断に次いでオープナスプリング診断或いは全閉位置学習を実施する場合も同様であり、スロットル弁５を中間開度位置を越えて開側から閉側に回動させる際に、モータ６を低速制御することで、各ギヤの当たり歯面を緩やかに切換えることで、異音発生を防止すると共に、ギヤの耐久性低下を防止することができる。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、エンジン停止後、モータ非通電の停止位置である中間開度位置からモータに通電して開側から閉側或いは閉側から開側にスロットル弁を回動させてギヤ機構の当たり面が変わるとき、モータの回転速度をエンジン運転中の通常制御時の速度よりも低速に制御するので、ギヤ機構の当たり歯面の急激な変化によるバックラッシュ音の発生を防止して運転者への違和感をなくすと共に、ギヤの耐久性低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電子制御スロットルシステムの概略構成図
【図２】スロットルボディの要部断面図
【図３】ロータを中間開度位置より閉側に回動させた状態を示す説明図
【図４】ロータを中間開度位置より開側に回動させた状態を示す説明図
【図５】スロットル制御ルーチンのフローチャート
【図６】イグニッションスイッチＯＦＦ後のエンジン回転数変化とスロットル開度変化を示すタイムチャート
【符号の説明】
１  エンジン
５  スロットル弁
６  モータ
１０ａ  リターンスプリング
１０ｂ  オープナスプリング
１６  ロータギヤ
１８  中間減速ギヤ
１９  ピニオンギヤ
１００  電子制御ユニット
【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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