(57)【要約】【課題】弁体駆動装置の異常検出を好適に行う弁体制御装置を提供する。【解決手段】電源装置１８では、バッテリ２９が整流回路２８を介してＡＣＧ２３に接続されている。そして、整流回路２８及びバッテリ２９が接続された電源ラインＬ１を通じて、ステッピングモータ１６へ電力が供給されるようになっている。ステッピングモータ１６は、サブスロットルバルブ１５のバタフライ弁体１７を駆動する弁体駆動装置である。このステッピングモータ１６は、入力電圧が、当該ステッピングモータ１６の定格電圧範囲に応じて決まる駆動許可電圧範囲内であることを条件に正常動作する。弁体制御装置としてのＥＣＵ１９は、電源ラインＬ１の電圧が、駆動許可電圧範囲内に含まれかつ当該駆動許可電圧範囲を狭めて設定された異常検出電圧範囲内である場合に、バタフライ弁体１５ａの挙動に基づいてステッピングモータ１６の異常を検出する。【選択図】図１
2009293473.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エンジンの運転に伴い交流電力を発生する交流発電手段と、前記交流発電手段により充電されるバッテリと、前記交流発電手段及び前記バッテリを接続された電源ラインを通じて給電される弁体駆動装置と、を備えるエンジンシステムに適用され、前記弁体駆動装置による弁体の駆動制御を実施する弁体制御装置において、
前記弁体駆動装置は、入力電圧が、当該弁体駆動装置の駆動定格電圧範囲に応じて決まる第１電圧範囲内であることを条件として正常動作するものであり、
前記電源ラインの電圧が、前記第１電圧範囲内に含まれかつ同第１電圧範囲を狭めて設定される第２電圧範囲内である場合に、前記弁体の挙動に基づいて前記弁体駆動装置の異常を検出する異常検出手段を備えていることを特徴とする弁体制御装置。
【請求項２】
エンジンの運転に伴い交流電力を発生する交流発電手段と、前記交流発電手段により充電されるバッテリと、前記交流発電手段及び前記バッテリに接続された電源ラインを通じて給電される弁体駆動装置と、を備えるエンジンシステムに適用され、前記弁体駆動装置による弁体の駆動制御を実施する弁体制御装置において、
前記電源ラインの電圧が所定の第１電圧範囲である場合に、前記弁体駆動装置による前記弁体の駆動を許可する駆動許可手段と、
前記電源ラインの電圧が、前記第１電圧範囲内に含まれかつ同第１電圧範囲を狭めて設定される第２電圧範囲内にある場合に、前記弁体の挙動に基づいて前記弁体駆動装置の異常を検出する異常検出手段を備えていることを特徴とする弁体制御装置。
【請求項３】
前記第１電圧範囲の下限圧と前記第２電圧範囲の下限圧との電位差、及び前記第１電圧範囲の上限圧と前記第２電圧範囲の上限圧との電位差の少なくともいずれか一方が、前記電源ラインの電圧波形の脈動幅に基づいて設定されている請求項１又は２に記載の弁体制御装置。
【請求項４】
都度の前記電源ラインの電圧波形の脈動幅を算出する脈動幅算出手段と、
前記脈動幅算出手段により算出された脈動幅に応じて、前記両電位差の少なくともいずれか一方を可変設定する電圧範囲設定手段を備えている請求項３に記載の弁体制御装置。
【請求項５】
前記脈動幅算出手段は、前記エンジンの回転速度に基づいて前記脈動幅を算出する請求項４に記載の弁体制御装置。
【請求項６】
前記電源ラインを通じて給電される電気負荷を備えるエンジンシステムに適用され、
前記脈動幅算出手段は、前記電気負荷による電力消費量又は前記電気負荷の稼働状況に基づいて前記脈動幅を算出する請求項４又は５に記載の弁体制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、弁体駆動装置による弁体の駆動制御を実施する弁体制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
エンジンシステムの吸気系には、エンジンへの吸気量を調整するスロットルバルブが設けられている。スロットルバルブとしては、弁体がステッピングモータに駆動される電動式のものがある。こうした電動式のスロットルバルブでは、ステッピングモータの異常がエンジンへの吸気量の異常、ひいてはエンジンの挙動の異常として現れる。そのため、ステッピングモータに異常がある旨が速やかに検出されることが好ましい。
【０００３】
そこで、上記ステッピングモータによる弁体の駆動制御を実施するとともに、当該ステッピングモータの異常を検出する各種の弁体制御装置が提案されている。例えば、特許文献１に記載の発明では、スロットルバルブの弁体の速度や加速度がこれらの正常範囲内に含まれるか否かに基づいて、ステッピングモータの異常を検出する。
【特許文献１】特開平６−２１３０４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一般に、上記ステッピングモータは、エンジンの運転に伴い交流電力を発生させる交流発電手段及びバッテリが接続された電源ラインを通じて給電されている。そのため、特許文献１に記載の発明では、バッテリ電圧の低下によってステッピングモータの駆動力が低下し、結果として弁体の速度や加速度が正常範囲外となった場合であっても、ステッピングモータに異常がある旨が検出されてしまう。この場合、警告灯などにステッピングモータに異常がある旨が表示され、バッテリを充電すれば足りるにも拘わらず、ステッピングモータの交換が行われることが懸念される。
【０００５】
このような問題は、スロットルバルブの弁体を駆動するステッピングモータに限られず、交流発電手段及びバッテリにより給電される弁体駆動装置であれば生じ得るものである。
【０００６】
本発明は上述の問題を解決するためになされたものであって、弁体駆動装置の異常検出を好適に行う弁体制御装置を提供することを主たる目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
以下、上記課題を解決するための手段、及びその作用効果について説明する。
【０００８】
本発明は、エンジンの運転に伴い交流電力を発生する交流発電手段と、交流発電手段により充電されるバッテリと、交流発電手段及びバッテリに接続された電源ラインを通じて給電される弁体駆動装置と、を備えるエンジンシステムに適用され、弁体駆動装置による弁体の駆動を制御する弁体制御装置である。
【０００９】
そして、請求項１に記載の発明では、上記弁体駆動装置は、入力電圧が、当該弁体駆動装置の駆動定格電圧範囲に応じて決まる第１電圧範囲内であることを条件として正常動作するものである。一方、請求項２に記載の発明では、電源ラインの電圧が所定の第１電圧範囲である場合に、弁体駆動装置による弁体の駆動を許可するようになっている。
【００１０】
かかる場合、電源ラインの電圧波形は、交流発電手段による給電の結果として脈動する。そして、バッテリ電圧によっては、電源ラインの電圧が、常に第１電圧範囲外となるのではなく、周期的に第１電圧範囲外となる。こうなると、弁体に挙動不良が生じ、バッテリ電圧に起因する弁体の挙動不良を弁体駆動装置の異常とする誤検出が懸念される。
【００１１】
例えば、電源ラインを通じて供給される電力量の増大等によってバッテリ電圧が第１電圧範囲の下限圧付近まで低下すると、電源ラインの電圧が周期的に第１電圧範囲の下限圧よりも低い電圧となる。これにより、請求項１に記載の発明においては、電源ラインの電圧が第１電圧範囲の下限圧よりも低い電圧となる期間に弁体制御装置が正常に動作せず、結果として弁体の挙動不良が生じる。請求項２に記載の発明においては、電源ラインの電圧が第１電圧範囲の下限圧よりも低い電圧となる期間に弁体駆動装置による弁体の駆動が停止され、結果として弁体の挙動不良が生じる。そのため、このバッテリ電圧の低下に起因する弁体の挙動不良を弁体駆動装置の異常とする誤検出が生じ得る。
【００１２】
そこで、請求項１に記載の発明及び請求項２に記載の発明では、特に、電源ラインの電圧が、第１電圧範囲内に含まれかつ同第１電圧範囲を狭めて設定される第２電圧範囲内にある場合に、弁体の挙動に基づいて弁体駆動装置の異常を検出する構成とした。そのため、弁体の挙動不良が生じた場合に、その不良が、バッテリ電圧の低下又は上昇に起因するものでなく、弁体駆動装置の故障に起因するものであることを判断することができる。これにより、弁体駆動装置の異常検出を好適に行うことができる。
【００１３】
なお、「交流発電手段」としては、エンジンにより駆動される交流発電機と、当該交流発電機に発生する交流電力を直流電力へ変換する整流回路と、を有する発電装置を採用することができる。また、「駆動定格電圧範囲」は、弁体駆動装置の動作を保証する電圧範囲を意味する。
【００１４】
ここで、請求項１、２に記載の発明では、第２電圧範囲の下限圧と第１電圧範囲の下限圧との電位差や、第２電圧範囲の上限圧と第１電圧範囲の上限圧との電位差を大きくするほど、上記バッテリ電圧の低下や上昇を弁体駆動装置の異常とする誤検出をより確実に抑制することが可能である。その反面、電源ラインの電圧が、第２電圧範囲の下限圧から第１電圧範囲の下限圧までの電圧範囲内である場合や、第２電圧範囲の上限圧から第１電圧範囲の上限圧までの電圧範囲内である場合には、弁体駆動装置に故障が発生したとしても、その弁体駆動装置の異常が検出されない。
【００１５】
そこで、請求項３に記載の発明では、請求項１又は請求項２において、第１電圧範囲の下限圧と第２電圧範囲の下限圧との電位差、及び第１電圧範囲の上限圧と第２電圧範囲の上限圧との電位差の少なくともいずれか一方を、電源ラインの電圧波形の脈動幅に基づいて設定するようにした。
【００１６】
これにより、バッテリ電圧の低下又は上昇に起因する弁体の挙動不良を弁体駆動装置の異常とする誤検出を効果的に抑制しつつも、バッテリ電圧が第１電圧範囲の下限圧又は上限圧の近傍である場合に発生した弁体駆動装置の故障を、その弁体駆動装置の異常として好適に検出することができる。
【００１７】
ところで、電源ラインの電圧波形の脈動幅は時間経過に伴って変化する。この原因としては、エンジン回転速度の変化に伴って交流発電手段において発生する交流電力の振幅が変化することが考えられる。さらに、電源ラインを通じて給電される電気負荷が弁体駆動装置とは別に設けられている場合には、当該電気負荷による電力消費量が変化することも考えられる。なお、電気負荷としては、例えば、エンジンを冷却するためのラジエータファンや、エンジンシステムが車両に搭載されるものである場合にはヘッドライト等、弁体駆動装置とは別の電気機器が考えられる。
【００１８】
そこで、請求項４から６に記載の発明では、請求項３に記載の発明において、第１電圧範囲の下限圧と第２電圧範囲の下限圧との電位差、及び第１電圧範囲の上限圧と第２電圧範囲の上限圧との電位差の少なくともいずれか一方を、電源ラインの電圧波形の脈動幅に応じて可変設定するようにした。
【００１９】
そして、請求項５に記載の発明では、特に、第１電圧範囲の下限圧と第２電圧範囲の下限圧との電位差、及び第１電圧範囲の上限圧と第２電圧範囲の上限圧との電位差の少なくともいずれか一方を、エンジンの回転速度に基づいて可変設定するようにした。
【００２０】
また、請求項６に記載の発明では、特に、電源ラインを通じて給電される電気負荷を備えるエンジンシステムに適用される場合において、第１電圧範囲の下限圧と第２電圧範囲の下限圧との電位差、及び第１電圧範囲の上限圧と第２電圧範囲の上限圧との電位差の少なくともいずれか一方を、電気負荷による電力消費量又は電気負荷の稼働状況に基づいて可変設定するようにした。
【００２１】
このように電源ラインの電圧波形の脈動幅に応じて第２電圧範囲を可変設定することにより、弁体駆動装置の異常検出を一層好適に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本実施形態は、車両（特に二輪車）用のエンジンシステムとして本発明を具体化しており、その詳細な構成を以下に説明する。
【００２３】
はじめに、エンジンシステムの概略構成について、図１を参照しつつ説明する。
【００２４】
エンジン１０の吸気管１１には、当該エンジン１０への吸気流量を調整するスロットルアクチュエータ１３が設けられている。スロットルアクチュエータ１３は、機械式のメインスロットル１４及び電動式のサブスロットルバルブ１５を有している。
【００２５】
メインスロットル１４は、ワイヤなどを介してアクセルグリップ１２に接続されており、そのバタフライ弁体１４ａはアクセルグリップ１２の操作に連動するようになっている。
【００２６】
サブスロットルバルブ１５は、ステッピングモータ１６がリターンスプリング１７の付勢力に抗してバタフライ弁体１５ａを駆動することにより、その開度が変化するようになっている。ステッピングモータ１６は、電源装置１８により給電されて、ＥＣＵ１９による操作量（例えば、駆動制御信号のデューティ）に応じた駆動力で、バタフライ弁体１５ａを駆動する。
【００２７】
なお、本実施形態では、サブスロットルバルブ１５において、バタフライ弁体１５ａがリターンスプリング１７により開弁側へ付勢されていることを想定している。この場合、ステッピングモータ１６によるバタフライ弁体１５ａの駆動が停止されると、リターンスプリング１７の付勢力によりその開度が開弁側へ戻され、ひいては全開開度となる。これにより、ステッピングモータ１６が故障により停止した場合であっても、エンジン１０への吸気は継続され、車両の退避走行（リンプホーム）が可能とされている。
【００２８】
エンジン１０のシリンダブロックには、エンジン１０の所定クランク角毎に（例えば３０°ＣＡ周期で）パルス信号を出力するクランク角センサ２０が取り付けられている。アクセルグリップ１２の近傍には、アクセル操作量を検出するアクセル操作量センサ２１が設けられている。サブスロットルバルブ１５には、その開度を検出する開度センサ２２が設けられている。これらのセンサ（クランク角センサ２０、アクセル操作量センサ２１及び開度センサ２２）はＥＣＵ１９に接続されている。
【００２９】
交流発電手段としての電源装置１８は、永久磁石同期式の交流発電機（ＡＣＧ）２３を備えている。ＡＣＧ２３の永久磁石２４は、クランク軸により回転駆動されるフライホイール２５の回転方向に配設されている。ＡＣＧ２３の電機子２６は、コイル２７を有して構成されている。このコイル２７は、クランク軸の回転に伴って形成される永久磁石２４による回転磁界の内側に配置されている。ＡＣＧ２３には、整流回路２８を介してバッテリ２９が接続されている。本実施形態では、整流回路２８としてダイオード２８ａにより構成した半波整流回路を採用している。
【００３０】
ＡＣＧ２３において、フライホイール２５がクランク軸に駆動され、電機子２６及び永久磁石２４が相対回転すると、コイル２７に交流の誘起起電力が発生する。この交流電力は、整流回路２８により直流電力に変換され、バッテリ２９の充電に供される。整流回路２８及びバッテリ２９に接続された電源ラインＬ１は、ステッピングモータ１６やＥＣＵ１９、その他の電気負荷（ヘッドライトやラジエータファン）３０に接続されており、これらの電気機器へ電力を供給している。
【００３１】
ＥＣＵ１９は、ＣＰＵ、メモリ等を備えた周知のマイクロコンピュータを主体とする電子制ユニットである。ＥＣＵ１９には、上記ＣＰＵやメモリの他、電源ラインＬ１の電圧を検出する電圧検出部１９ａが設けられている。電圧検出部１９ａは、電源ラインＬ１の電圧を分圧する回路（分圧回路）や、当該分圧回路の出力をディジタル化するＡ／Ｄ変換回路を有して構成される電気回路ある。ＥＣＵ１９は、メモリに格納されたプログラムを実行することにより、エンジンシステムの各部を制御する。
【００３２】
詳しくは、ＥＣＵ１９は、アクセル操作量センサ２１の検出信号に基づいてアクセル操作量を算出し、クランク角センサ２０のパルス信号に基づいてエンジン回転速度を算出する。そして、ＥＣＵ１９は、アクセル操作量やエンジン回転速度に基づいてサブスロットルバルブ１５の目標開度を算出し、算出した目標開度に応じたステッピングモータ１６に対する操作量を設定する。これにより、サブスロットルバルブ１５の開度は上記目標開度に調整される。こうしてアクセル操作量（メインスロットル１４の開度）により決まる暫定的な吸気流量を適宜制限することにより、車両のドライバビリティの向上が図られている。
【００３３】
また、ＥＣＵ１９は、電源ラインＬ１の電圧、すなわちステッピングモータ１６への入力電圧が予め設定された駆動許可電圧範囲外となった場合に、当該ステッピングモータ１６によるバタフライ弁体１５ａの駆動を停止させる。ここで、駆動許可電圧範囲は、ステッピングモータ１６の定格電圧範囲（最小定格電圧から最大定格電圧までの電圧範囲）に応じて、ステッピングモータ１６が正常に動作する電圧範囲として設定されている。駆動許可電圧範囲が「第１電圧範囲」に相当する。本実施形態では、駆動許可電圧範囲が６Ｖから１６Ｖまでの電圧範囲に設定されていることを想定している。これにより、ステッピングモータ１６の誤作動の抑制及び過電圧保護が図られている。以下、この制御を「モータ駆動停止制御」といい、電源ラインＬ１の電圧を「モータ駆動電圧」という。
【００３４】
さらに、ＥＣＵ１９は、モータ駆動電圧が予め設定された異常検出電圧範囲内である場合に、バタフライ弁体１５ａの挙動に基づいてステッピングモータ１６の異常検出を行う。ここで、異常検出電圧範囲は、駆動許可電圧範囲内に含まれかつ駆動許可電圧範囲を狭めて設定されている。異常検出電圧範囲が「第２電圧範囲」に相当する。本実施形態では、異常検出電圧範囲が８Ｖから１４Ｖまでの範囲に予め設定されていることを想定している。そして、ＥＣＵ１９は、バタフライ弁体１５ａの挙動としてサブスロットルバルブ１５の開度の変化を検出し、サブスロットルバルブ１５の実開度が所定時間（判定時間）内に目標開度に追従しない場合に、ステッピングモータ１６に異常がある旨を検出する。
【００３５】
このモータ異常検出においてステッピングモータ１６に異常があると判定した場合には、ＥＣＵ１９は、その旨を警告灯などに表示するとともに、その旨を故障診断データ（ダイアグデータ）としてメモリに格納する。
【００３６】
次に、上述したモータ駆動停止制御及びモータ異常検出について詳しく説明する。図２は、これらの駆動停止制御及び異常検出を実現するためのプログラム（モータ制御プログラム）の流れを示すフローチャートである。図２では、このモータ制御プログラムがＥＣＵ１９により所定周期（所定クランク角ごとに又は所定時間周期）で繰り返し実行されることを想定している。
【００３７】
図２に示すステップＳ１１では、ＥＣＵ１９は、電圧検出部１９ａにおいてモータ駆動電圧を検出し、検出したモータ駆動電圧が駆動許可電圧範囲内か否かを判定する。そして、ＥＣＵ１９は、モータ駆動電圧が駆動許可電圧範囲内であると判定した場合には、ステップＳ１３〜Ｓ１９の処理に進む。一方、モータ駆動電圧が駆動許可電圧範囲外であると判定した場合には、ＥＣＵ１９は、ステップＳ１２においてステッピングモータ１６によるバタフライ弁体１５ａの駆動を停止させた上で、ステップＳ１８の処理に進む。
【００３８】
ステップＳ１３〜Ｓ１９では、ＥＣＵ１９は、サブスロットルバルブ１５の実開度が所定時間（判定時間）内に目標開度に追従しているか否かを判定する。そして、ＥＣＵ１９は、その判定結果に応じてステッピングモータ１６の異常を検出する。
【００３９】
詳しくは、ステップＳ１３において、ＥＣＵ１９は、ステップＳ１１で検出したモータ駆動電圧が異常検出電圧範囲内か否かを判定する。続くステップＳ１４では、ＥＣＵ１９は、開度センサ２２の検出信号に基づいて、サブスロットルバルブ１５の実開度が目標開度に達したか否かを判定する。そして、ＥＣＵ１９は、モータ駆動電圧が異常検出電圧範囲内であり、かつ、サブスロットルバルブ１５の実開度が目標開度に達していないと判定した場合には、ステップＳ１５の処理に進む。一方、モータ駆動電圧が異常検出電圧範囲外であると判定した場合、又は、サブスロットルバルブ１５の実開度が目標開度に達したと判定した場合には、ステップＳ１８の処理に進む。
【００４０】
ステップＳ１５では、ＥＣＵ１９は、モータ異常検出カウンタをカウントアップする。このモータ異常検出カウンタは、サブスロットルバルブ１５の目標開度設定からの経過時間を計時するためのカウンタである。続くステップＳ１６では、ＥＣＵ１９は、モータ異常検出カウンタの値が上記判定時間に対応する判定値以上であるか否かを判定する。
【００４１】
上記ステップＳ１６においてモータ異常検出カウンタの値が判定値以上であると判定した場合、すなわちサブスロットルバルブ１５の実開度が判定時間内に目標開度に追従していないと判定した場合には、ＥＣＵ１９は、ステップＳ１７においてモータ異常フラグＦ１をセットした上で（Ｆ１＝１）、今回のプログラムの実行を終了する。なお、ＥＣＵ１９は、モータ異常フラグＦ１に基づいて異常処理を実行する。これにより、ステッピングモータ１６に異常がある旨が、警告灯などに表示され、故障診断データとしてＥＣＵ１９のメモリなどに格納される。
【００４２】
一方、上記ステップＳ１６においてモータ異常検出カウンタの値が判定値未満であると判定した場合には、ＥＣＵ１９は、モータ異常フラグをセットすることなく、今回のプログラムの実行を終了する。
【００４３】
ステップＳ１８では、ＥＣＵ１９は、モータ異常検出カウンタをクリアし、その後、ステップＳ１９の処理に進む。ステップＳ１９では、ＥＣＵ１９は、モータ異常フラグＦ１をリセット（Ｆ１＝０）し、その後今回のプログラムの実行を終了する。
【００４４】
次に、上記モータ駆動停止制御及びモータ異常検出の態様について、図３，４を参照しつつ説明する。図３は、本発明の比較例として上記プログラムにおける異常検出電圧範囲の下限圧を駆動許可電圧範囲の下限圧（６Ｖ）に設定した場合の態様を示している。図４は、本発明の適用例として上記プログラムにおける異常検出電圧範囲の下限圧を駆動許可電圧範囲の下限圧（６Ｖ）よりも高い電圧（８Ｖ）に設定した場合の態様を示している。
【００４５】
図３，４において、（ａ）はモータ駆動電圧、（ｂ）はサブスロットルバルブ１５の開度、（ｃ）はモータ異常検出カウンタの値、（ｄ）はモータ異常フラグを示している。また、図３，４（ｂ）において、一点鎖線のグラフは目標開度を示し、実線のグラフは実開度を示している。
【００４６】
図３，４では、バッテリ電圧が駆動許可電圧範囲の下限圧（６Ｖ）付近まで低下したことを想定している。このような事態は、例えば、ヘッドライトの点灯がイグニッションスイッチに連動するようになっている場合において、エンジン１０を停止させ、かつ、イグニッションスイッチをオンさせた状態を長時間継続させた場合や、エンジン１０のアイドル運転状態を長時間継続させた場合に、ヘッドライトによる電力消費に起因して生じ得る。このバッテリ電圧の低下の結果、サブスロットルバルブ１５の実開度はその目標開度に追従しない。なお、図３，４（ｂ）において、二点鎖線で示すグラフは、上記バッテリ電圧の低下が生じていないと仮定した場合のサブスロットルバルブ１５の実開度、すなわち目標開度に追従している実開度の変化を示している。
【００４７】
また、上述の如くバッテリ電圧の低下が生じている一方で、図３，４ではステッピングモータ１６は故障していないことを想定している。
【００４８】
ところで、モータ駆動電圧波形は、電源装置１８の給電により脈動する（図３，４（ａ）参照）。すなわち、ＡＣＧ２３の出力電圧波形は、エンジン回転速度に応じて変化する正弦波状である。そして、ＡＣＧ２３の出力電圧がバッテリ２９の電圧（バッテリ電圧）よりも高い場合には、当該ＡＣＧ２３からダイオード２８ａ（整流回路２８）を介してステッピングモータ１６や電気負荷３０へ電力が供給される。この際、ＡＣＧ２３から供給される電力はバッテリ２９の充電にも供され、結果として当該モータ駆動電圧が上昇する。一方、ＡＣＧ２３の出力電圧がバッテリ電圧よりも低い場合には、当該ＡＣＧ２３からダイオード２８ａを介してステッピングモータ１６や電気負荷３０へ供給されることはなく、バッテリ２９からステッピングモータ１６や電気負荷３０へ電力が供給される。その結果、バッテリ電圧は低下し、ひいてはモータ駆動電圧が低下する。こうした上昇と低下を繰り返すことにより、モータ駆動電圧波形は脈動する。特に、図３，４では、上記バッテリ電圧の低下を想定しているので、モータ駆動電圧波形は駆動許可電圧範囲の下限圧（６Ｖ）付近で脈動し、モータ駆動電圧は周期的に駆動許可電圧範囲の下限圧（６Ｖ）よりも低くなる。
【００４９】
なお、モータ駆動電圧波形の脈動周期はエンジン回転速度に応じて変化し、モータ駆動電圧波形の脈動幅はエンジン回転速度及び電気負荷３０による電力消費量に応じて変化する。但し、図３，４では、エンジン回転速度及び電気負荷３０による電力消費量が一定していることを想定している。そのため、モータ駆動電圧波形の脈動周期及び脈動幅は一定している。
【００５０】
さらに、図３，４では、モータ駆動電圧が駆動許可電圧範囲の下限圧（６Ｖ）以上となっているタイミング（図３のタイミングｔ２，ｔ５、図４のタイミングｔ１２，ｔ１５参照）において上記モータ制御プログラムが実行され、モータ駆動電圧が駆動許可電圧範囲の下限圧（６Ｖ）より低くなっているタイミングにおいては上記モータ制御プログラムが実施されないことを想定している。このような事態は、エンジン回転速度により、例えばモータ駆動電圧波形の脈動周期が上記モータ制御プログラムの実行周期の数分の一となった場合に生じ得る。
【００５１】
まず、上記比較例について図３を参照しつつ説明する。
【００５２】
図３に示すタイミングｔ１〜ｔ３では、モータ駆動電圧が駆動許可電圧範囲の下限圧（６Ｖ）以上となっている。そのため、タイミングｔ１において、サブスロットルバルブ１５の目標開度が閉弁側の開度θ１に設定されると、サブスロットルバルブ１５の実開度は目標開度θ１に向けて変化する。そして、タイミングｔ２では、モータ駆動電圧が駆動許可電圧範囲内であると判定されることにより、ステッピングモータ１６によるバタフライ弁体１５ａの駆動が継続される。また、モータ駆動電圧が異常検出電圧範囲内であり、かつ、サブスロットルバルブ１５の実開度が目標開度に達していないと判定されることにより、モータ異常検出カウンタがカウントアップされる。
【００５３】
タイミングｔ３〜ｔ４では、モータ駆動電圧が駆動許可電圧範囲の下限圧（６Ｖ）よりも低くなっている。そのため、ステッピングモータ１６によるバタフライ弁体１５ａの駆動が継続されているにも拘わらず、ステッピングモータ１６の駆動力が低下することにより、リターンスプリング１７の付勢力によりサブスロットルバルブ１５の開度が開弁側へ戻される。
【００５４】
その後、タイミングｔ４〜ｔ６では、再び、モータ駆動電圧が駆動許可電圧範囲の下限圧（６Ｖ）以上となる。そのため、サブスロットルバルブ１５の実開度は、再び、目標開度θ１に向けて変化する。但し、タイミングｔ３〜ｔ４においてサブスロットルバルブ１５の開度が開弁側に戻されたことにより、サブスロットルバルブ１５の実開度は目標開度に達しない。そのため、タイミングｔ５において、モータ異常検出カウンタがカウントアップされる。
【００５５】
そして、タイミングｔ６以降、タイミングｔ３〜ｔ４及びタイミングｔ４〜ｔ６の作動が繰り返されることにより、タイミングｔ７においてモータ異常検出カウンタの値が判定値以上となると、ステッピングモータ１６に異常がある旨が検出される。すなわち、バッテリ電圧の低下に起因してバタフライ弁体１５ａの挙動不良が生じているにも拘わらず、ステッピングモータ１６に異常がある旨が検出されてしまう。
【００５６】
そこで、本発明では、上記モータ制御プログラムの異常検出電圧範囲の下限圧を駆動許可電圧範囲の下限圧（６Ｖ）よりも高い電圧（８Ｖ）に設定している。異常検出電圧範囲の下限圧と駆動許可電圧範囲の下限圧との電位差（２Ｖ）は、モータ駆動電圧波形の脈動幅の最大値や平均値などに基づいて設定されている。以下、上記本発明の適用例について図４を参照しつつ説明する。図４において、タイミングｔ１１〜ｔ１７は、それぞれ上記比較例のタイミングｔ１〜ｔ７（図３参照）に対応する。
【００５７】
図４に示すタイミングｔ１２では、モータ駆動電圧が駆動許可電圧範囲内であると判定され、ステッピングモータ１６によるバタフライ弁体１５ａの駆動が継続される。これは上記比較例のタイミングｔ１（図３参照）における作動と同一である。但し、モータ駆動電圧が異常検出電圧範囲の下限圧（８Ｖ）よりも低くなっているので、モータ異常検出カウンタはカウントアップされない。
【００５８】
そして、タイミングｔ１２以降も、モータ異常検出カウンタの値が判定値以上となることはない。すなわち、バッテリ電圧の低下に起因するバタフライ弁体１５ａの挙動不良がステッピングモータ１６の異常として検出されることはない。
【００５９】
以上詳述した本実施形態によれば、以下の優れた効果が得られる。
【００６０】
駆動許可電圧範囲内に含まれかつ同駆動許可電圧範囲よりも狭い異常検出電圧範囲を設定した。そして、モータ駆動電圧が異常検出電圧範囲内である場合に、バタフライ弁体１５ａの挙動に基づいてステッピングモータ１６の異常を検出するようにした。
【００６１】
これにより、バタフライ弁体１５ａの挙動不良が生じた場合に、その不良が、バッテリ電圧の低下に起因するものでなく、ステッピングモータ１６の故障に起因するものであることを判断することができる。これにより、ステッピングモータ１６の異常検出を好適に行うことができる。また、バッテリ２９を充電すれば足りるにも拘わらず、ステッピングモータ１６が交換される事態を抑制することができる。
【００６２】
サブスロットルバルブ１５では、ステッピングモータ１６が故障すると、バタフライ弁体１５ａはリターンスプリング１７に付勢力により全開開度に戻される。その結果、車両のドライバビリティが低下する。この点、上述の如くステッピングモータ１６の異常を好適に検出し、その検出結果を警告灯などに表示するようにした。これにより、故障したステッピングモータ１６の交換を的確に促すことができる。
【００６３】
上記モータ異常検出では、駆動許可電圧範囲の下限圧と異常検出電圧範囲の下限圧との電位差を大きくするほど、バッテリ電圧の低下をステッピングモータ１６の異常とする誤検出をより確実に抑制することが可能である。その反面、駆動許可電圧範囲の下限圧から異常検出電圧範囲の下限圧までの電圧範囲においてステッピングモータ１６の故障が発生したとしても、ステッピングモータ１６に異常がある旨が検出されないこととなる。
【００６４】
この点、異常検出電圧範囲の下限圧と駆動許可電圧範囲の下限圧との電位差を、モータ駆動電圧波形の脈動幅に応じて設定した。これにより、バッテリ電圧の低下をステッピングモータ１６の異常とする誤検出を効果的に抑制しつつも、バッテリ電圧が駆動許可電圧範囲の下限圧近傍まで低下している場合に生じたステッピングモータ１６の故障を、その異常として好適に検出することができる。
【００６５】
（他の実施形態）
本発明は上記実施形態の記載内容に限定されず、例えば次のように実施されてもよい。
【００６６】
（１）ステッピングモータ１６への入力電圧が予め設定された駆動許可電圧範囲外となった場合に、当該ステッピングモータ１６によるバタフライ弁体１５ａの駆動を停止させる処理（モータ駆動停止制御に係る処理：図２のステップＳ１１，Ｓ１２参照）と、バタフライ弁体１５ａの挙動に基づいてステッピングモータ１６の異常検出を行う処理（モータ異常検出図２のステップＳ１３〜Ｓ１９参照）とを、異なるタイミングで実行する構成が考えられる。こうした構成では、モータ異常検出に係る処理が、上記実施形態と同様、モータ駆動電圧が駆動許可電圧範囲の下限圧（６Ｖ）以上となっているタイミング（例えば、図３のタイミングｔ２，ｔ５参照）において実行される一方で、モータ駆動停止制御に係る処理が、モータ駆動電圧が駆動許可電圧範囲の下限圧（６Ｖ）よりも低くなっているタイミング（例えば、図３のタイミングｔ２１，ｔ２２参照）において実行されることがあり得る。
【００６７】
この場合において、図３に示すように、異常検出電圧範囲の下限圧が駆動許可電圧範囲の下限圧（６Ｖ）に設定されていると、モータ駆動電圧が駆動許可電圧範囲の下限圧（６Ｖ）よりも低くなっている期間においてステッピングモータ１６によるバタフライ弁体１５ａの駆動が停止され、結果としてバタフライ弁体１５ａの挙動不良が生じる。これにより、上記バッテリ電圧の低下に起因するバタフライ弁体１５ａの挙動不良をステッピングモータ１６の異常とする誤検出が生じる。
【００６８】
そのため、モータ駆動停止制御に係る処理とモータ異常検出に係る処理とを異なるタイミングで実行する場合においても、上記実施形態と同様、異常検出電圧範囲の下限圧を駆動許可電圧範囲の下限圧（６Ｖ）よりも高い電圧に設定することが好ましい。これにより、上記実施形態と同様、バタフライ弁体１５ａの挙動不良が生じた場合に、その不良が、バッテリ電圧の低下に起因するものでなく、ステッピングモータ１６の故障に起因するものであることを判断することができる。
【００６９】
（２）他の実施形態（１）の構成では、バッテリ電圧がモータ駆動電圧範囲の上限圧付近まで上昇した場合にも、このバッテリ電圧の上昇をステッピングモータ１６の異常とする誤検出が生じる。
【００７０】
すなわち、モータ異常検出に係る処理が、モータ駆動電圧が駆動許可電圧範囲の上限圧以下となっているタイミングにおいて実行される一方で、モータ駆動停止制御に係る処理が、モータ駆動電圧が駆動許可電圧範囲の上限圧よりも高くなっているタイミングにおいて実行されることがあり得る。
【００７１】
この場合において、異常検出電圧範囲の上限圧が駆動許可電圧範囲の上限圧に設定されていると、モータ駆動電圧が駆動許可電圧範囲の上限圧よりも低くなっている期間においてステッピングモータ１６によるバタフライ弁体１５ａの駆動が停止され、結果としてバタフライ弁体１５ａの挙動不良が生じる。これにより、上記バッテリ電圧の上昇に起因するバタフライ弁体１５ａの挙動不良をステッピングモータ１６の異常とする誤検出が生じる。
【００７２】
そのため、他の実施形態（１）の構成においても、異常検出電圧範囲の上限圧を駆動許可電圧範囲の上限圧よりも低い電圧に設定することが好ましい。これにより、上記実施形態と同様、バタフライ弁体１５ａの挙動不良が生じた場合に、その不良が、バッテリ電圧の上昇に起因するものでなく、ステッピングモータ１６の故障に起因するものであることを判断することができる。
【００７３】
（３）上述の如くモータ駆動電圧波形の脈動幅は、エンジン回転速度及び電気負荷３０による電力消費量に応じて変化する。そのため、エンジン回転速度及び電気負荷３０による電力消費量に応じて、異常検出電圧範囲を可変設定することが好ましい。例えば、異常検出電圧範囲の下限圧と駆動許可電圧範囲の下限圧との電位差や、異常検出電圧範囲の上限圧と駆動許可電圧範囲の上限圧との電位差を、エンジン回転速度や電気負荷３０による電力消費量が大きくなるほど大きくする。これにより、バッテリ電圧の低下又は上昇に起因するバタフライ弁体１５ａの挙動不良をステッピングモータ１６の異常とする誤検出を効果的に抑制しつつも、バッテリ電圧が駆動許可電圧範囲の下限圧又は上限圧の近傍である場合に発生したステッピングモータ１６の故障を、その異常として好適に検出することができる。
【００７４】
（４）本発明は、サブスロットルバルブ１５に限られず、例えば、電動式のメインスロットルバルブやＥＧＲ弁の駆動装置にも適用することができる。また、閉弁方向にバタフライ弁体を付勢するリターンスプリングを備える電動式のスロットルバルブの駆動装置にも適用することができる。また、バタフライ弁体を付勢するリターンスプリングを備えない電動式のバルブ駆動装置にも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】エンジンシステムの概略構成を示す図。
【図２】モータ制御プログラムを示すフローチャート。
【図３】モータ異常検出の比較例を示すタイミングチャート。
【図４】モータ異常検出の一態様を示すタイミングチャート。
【符号の説明】
【００７６】
１０…エンジン、１１…吸気管、１５…ステッピングモータ（弁体駆動装置）、１７…バタフライ弁体（弁体）、１９…ＥＣＵ（弁体制御装置）２３…ＡＣＧ（交流発電手段）、２８…整流回路（交流発電手段）、２９…バッテリ、３０…電気負荷、Ｌ１…電源ライン。
【図１】
2009293473.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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