(57)【要約】【課題】スロットルバルブの応答性と制御精度を向上させると共に、ドライバビリティも向上させるようにした内燃機関の制御装置を提供する。【解決手段】実スロットル開度ＴＰＳとアクセラレータ開度ＡＰＳを検出し（Ｓ１４，Ｓ１６）、アクセラレータ開度に基づいてスロットルバルブの目標スロットル開度ＴＨｄを算出し（Ｓ１８）、実スロットル開度と目標スロットル開度の偏差（制御偏差ｄ）を算出する（Ｓ２０）と共に、電動モータをフルステップ角θｆで駆動させるフルステップ駆動制御と、電動モータをフルステップ角を分割してなるマイクロステップ角θｍで駆動させるマイクロステップ駆動制御と、電動モータを偏差に応じて変更されるステップ角θｖで駆動させる可変ステップ駆動制御のうちのいずれかを実行し、偏差が減少するように、電動モータの動作を制御する（Ｓ２４，Ｓ３０，Ｓ３４）。【選択図】図８
2009115003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気管に配置されたスロットルバルブを駆動する電動モータの動作を制御する内燃機関の制御装置において、
ａ．前記スロットルバルブの実スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段、
ｂ．前記内燃機関が搭載される車両に運転者の操作自在に設けられるアクセラレータのアクセラレータ開度を検出するアクセラレータ開度検出手段、
ｃ．少なくとも前記検出されたアクセラレータ開度に基づいて前記スロットルバルブの目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段、
ｄ．前記検出された実スロットル開度と前記算出された目標スロットル開度の偏差を算出するスロットル開度偏差算出手段、
および
ｅ．前記電動モータをフルステップ角で駆動させるフルステップ駆動制御と、前記電動モータを前記フルステップ角を分割してなるマイクロステップ角で駆動させるマイクロステップ駆動制御と、前記電動モータを前記算出された偏差に応じて変更されるステップ角で駆動させる可変ステップ駆動制御のうちのいずれかを実行し、前記算出された偏差が減少するように、前記電動モータの動作を制御する電動モータ制御手段、
を備えることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
ｆ．前記算出された偏差に応じて前記フルステップ駆動制御と前記マイクロステップ駆動制御と前記可変ステップ駆動制御のうちのいずれかを選択する制御選択手段、
を備えることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記電動モータ制御手段は、前記マイクロステップ駆動制御が選択されるとき、所定時間ごとに、前記マイクロステップ駆動制御を実行することを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記所定時間は、前記算出された偏差に応じて変更されることを特徴とする請求項３記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は内燃機関の制御装置に関し、より具体的には、自動二輪車などの車両に搭載される内燃機関の吸気管に配置されたスロットルバルブを駆動する電動モータの動作を制御する内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、スロットルバルブとアクセラレータとの機械的な接続を断ち、スロットルバルブを電動モータで駆動するようにした、ＤＢＷ（Drive By Wire）方式の内燃機関の制御装置が知られている。そのような装置においてスロットルバルブの応答性と制御精度を向上させる技術も提案されており、その例として下記の特許文献１記載の技術を挙げることができる。特許文献１記載の技術にあっては、スロットルバルブがオーバーシュートを生じるおそれが高い領域にあるときはスロットル開度の変化率を低減させる一方、目標スロットル開度への到達が遅延するおそれが高い領域にあるときは変化率を増加させるように構成される。
【特許文献１】特開平９−３１７５３８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、上記した電動モータが例えば３相ブラシレスＤＣモータである場合、その制御モードとしては、電動モータを２相励磁によりフルステップ角で駆動させるフルステップ駆動制御と、電動モータを３相励磁により、フルステップ角を分割してなるマイクロステップ角で駆動させるマイクロステップ駆動制御とがある。フルステップ駆動制御にあっては、電動モータを高速で駆動できて応答性が良い反面、制御精度が低いという特徴があり、マイクロステップ駆動制御にあっては、電動モータが低速で駆動するため、応答性はフルステップ駆動制御に比して低下するものの、制御精度が高いという特徴を有する。
【０００４】
そのため、スロットルバルブの制御精度が要求される運転状態、例えばアイドリング運転など内燃機関が無負荷状態のときはマイクロステップ駆動制御が実行される一方、応答性が要求される運転状態、即ち、無負荷状態ではない通常運転時にはフルステップ駆動制御が実行される。しかしながら、通常運転のときでもアクセラレータが運転者によって微小操作される際には制御精度が要求されるため、電動モータがフルステップ駆動制御で駆動されると、所望する制御精度を得ることができず、結果としてドライバビリティが低下するという不都合が生じていた。
【０００５】
従って、この発明の目的は上記した課題を解決し、スロットルバルブの応答性と制御精度を向上させると共に、ドライバビリティも向上させるようにした内燃機関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】
【０００６】
上記の目的を解決するために、請求項１にあっては、内燃機関の吸気管に配置されたスロットルバルブを駆動する電動モータの動作を制御する内燃機関の制御装置において、前記スロットルバルブの実スロットル開度を検出するスロットル開度検出手段、前記内燃機関が搭載される車両に運転者の操作自在に設けられるアクセラレータのアクセラレータ開度を検出するアクセラレータ開度検出手段、少なくとも前記検出されたアクセラレータ開度に基づいて前記スロットルバルブの目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段、前記検出された実スロットル開度と前記算出された目標スロットル開度の偏差を算出するスロットル開度偏差算出手段、および前記電動モータをフルステップ角で駆動させるフルステップ駆動制御と、前記電動モータを前記フルステップ角を分割してなるマイクロステップ角で駆動させるマイクロステップ駆動制御と、前記電動モータを前記算出された偏差に応じて変更されるステップ角で駆動させる可変ステップ駆動制御のうちのいずれかを実行し、前記算出された偏差が減少するように、前記電動モータの動作を制御する電動モータ制御手段を備えるように構成した。
【０００７】
請求項２にあっては、前記算出された偏差に応じて前記フルステップ駆動制御と前記マイクロステップ駆動制御と前記可変ステップ駆動制御のうちのいずれかを選択する制御選択手段を備えるように構成した。
【０００８】
請求項３にあっては、前記電動モータ制御手段は、前記マイクロステップ駆動制御が選択されるとき、所定時間ごとに、前記マイクロステップ駆動制御を実行するように構成した。
【０００９】
請求項４にあっては、前記所定時間は、前記算出された偏差に応じて変更されるように構成した。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に係る内燃機関の制御装置にあっては、実スロットル開度とアクセラレータ開度を検出し、アクセラレータ開度に基づいてスロットルバルブの目標スロットル開度を算出し、実スロットル開度と目標スロットル開度の偏差を算出すると共に、電動モータをフルステップ角で駆動させるフルステップ駆動制御と、電動モータをフルステップ角を分割してなるマイクロステップ角で駆動させるマイクロステップ駆動制御と、電動モータを算出された偏差に応じて変更されるステップ角で駆動させる可変ステップ駆動制御のうちのいずれかを実行し、算出された偏差が減少するように、電動モータの動作を制御するように構成したので、スロットルバルブの応答性と制御精度を向上させると共に、ドライバビリティも向上させることができる。
【００１１】
具体的には、電動モータは、応答性に優れるフルステップ駆動制御と制御精度に優れるマイクロステップ駆動制御に加え、ステップ角が可変で応答性と制御精度の両方をある程度備える可変ステップ駆動制御によって動作が制御されるため、例えばアクセラレータが運転者によって微小操作される際にはマイクロステップ駆動制御を実行し、アクセラレータが急開されるときにはフルステップ駆動制御を実行すると共に、マイクロステップ駆動制御とフルステップ駆動制御が切り換わるようなときには可変ステップ駆動制御を実行するなど、運転状態に応じて３つの制御モードのうちのいずれかを選択して実行することが可能となり、よってスロットルバルブの応答性と制御精度を向上させると共に、ドライバビリティも向上させることができる。
【００１２】
請求項２に係る内燃機関の制御装置にあっては、偏差に応じてフルステップ駆動制御とマイクロステップ駆動制御と可変ステップ駆動制御のうちのいずれかを選択するように構成したので、上記した効果に加え、実スロットル開度と目標スロットル開度の偏差に応じた制御モード、換言すれば、現在の運転状態に適した制御モードを選択することができ、よってスロットルバルブの応答性と制御精度を一層向上させると共に、ドライバビリティも一層向上させることができる。
【００１３】
請求項３に係る内燃機関の制御装置にあっては、マイクロステップ駆動制御が選択されるとき、所定時間ごとに、マイクロステップ駆動制御を実行するように構成したので、請求項２で述べた効果に加え、マイクロステップ駆動制御が選択される運転状態、例えば制御精度が要求されるような運転状態における電動モータを低速で駆動、別言すれば、スロットルバルブを目標スロットル開度に徐々に近づくように動作させることができ、制御精度をより一層向上させることができる。
【００１４】
請求項４に係る内燃機関の制御装置にあっては、所定時間は、算出された偏差に応じて変更されるように構成したので、例えば偏差が少ないほど所定時間を長くする、換言すれば、マイクロステップ駆動制御が実行される時間間隔を長くして電動モータをより低速で駆動させることが可能となり、よって請求項３で述べた効果を確実に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、添付図面に即してこの発明に係る内燃機関の制御装置の最良の形態について説明する。
【実施例】
【００１６】
図１は、この発明の実施例に係る内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。
【００１７】
図１において、符号１０は鞍乗り型車両、具体的には自動二輪車を示す。自動二輪車１０には内燃機関（以下「エンジン」という）１２が搭載されると共に、前輪のテレスコピックフォーク（図示せず）の上方に取り付けられたハンドルバー１４などを備える。エンジン１２は４サイクル単気筒の水冷式で、排気量が例えば２５０ｃｃ程度のガソリン・エンジンからなる。
【００１８】
ハンドルバー１４の右側（運転者から見て）にはアクセラレータ１６、正確にはスロットルグリップからなるアクセラレータ１６が運転者の操作自在に設けられると共に、前輪ブレーキレバー２０も運転者の操作自在に設けられる。前輪ブレーキレバー２０は油圧シリンダを介して前輪ブレーキ（共に図示せず）に機械的に接続され、運転者によって操作（把持）されるとき、前輪ブレーキを作動させて前輪を制動する。尚、ハンドルバー１４の左側には運転者が把持自在なグリップとクラッチレバーが設けられるが、それらは本願の要旨と直接の関係を有しないので、図示および説明を省略する。
【００１９】
エンジン１２の吸気管２２（図１で部分的に示す）にはスロットルバルブ２４が配置され、吸気管２２を通って流れる空気の量を調整する。吸気管２２においてスロットルバルブ２４の下流には図示しないインジェクタが配置され、スロットルバルブ２４で調整された吸入空気にガソリン燃料を噴射する。噴射された燃料は吸入空気と混合して混合気を形成し、混合気は、吸気バルブ２６が開弁するとき、燃焼室３０に流入する。
【００２０】
燃焼室３０に流入した混合気は、図示しない点火コイルから供給された高電圧で点火プラグ３２から火花放電により点火されて燃焼し、ピストン３４を図１において下方に駆動してクランクシャフト３６を回転させる。燃焼によって生じた排ガスは、排気バルブ４０が開弁するとき、排気管や排ガス中の有害成分を除去する触媒装置（いずれも図示せず）などを介してエンジン１２の外部に排出される。
【００２１】
スロットルバルブ２４は、図１に示す如く、アクセラレータ（スロットルグリップ）１６との機械的な連結が断たれる。即ち、スロットルバルブ２４は減速ギヤ機構４２を介して電動モータ（アクチュエータ）４４に接続され、電動モータ４４の動作によって駆動（開閉）させられる。電動モータ４４は、具体的には回転子（ロータ）と固定子（ステータ）などを備える３相ブラシレスＤＣモータからなる。このようにスロットルバルブ２４は、電動モータ４４によって駆動されるＤＢＷ方式とされる。
【００２２】
電動モータ４４には、回転子の近傍に取り付けられたホール素子（後述）を有するホールセンサ（以下「回転子位置センサ」ともいう）５０が設けられ、電動モータ４４の回転子の位置に応じた信号を出力する。また、スロットルバルブ２４の付近にはポテンシオメータからなるスロットル開度センサ（スロットル開度検出手段）５２が設けられ、スロットルバルブ２４の０度付近から９０度付近までの間の実開度（以下「実スロットル開度」という）を示す出力を生じる。
【００２３】
アクセラレータ１６の付近には同様にポテンシオメータからなるアクセラレータ開度センサ（アクセラレータ開度検出手段）５４が設けられ、アクセラレータ１６の開度（具体的には、スロットルグリップの回転量）に応じた出力を生じる。尚、アクセラレータ１６の開度は初期位置がスロットル開度０度付近に相当すると共に、最大限回転されたときがスロットル開度９０度付近に相当するように設定される。
【００２４】
吸気管２２の適宜位置には吸気圧センサ（絶対圧センサ）５６が設けられ、吸気管内絶対圧（エンジン負荷）を示す出力を生じる。また、エンジン１２のシリンダブロックの冷却水通路（図示せず）には水温センサ６０が取り付けられ、エンジンの冷却水の温度に応じた出力を生じる。エンジン１２のクランクシャフト３６の付近にはクランク角センサ６２が取り付けられ、所定クランク角度ごとにパルス信号を出力する。
【００２５】
自動二輪車１０はさらに、エンジン１２の燃料噴射などを制御するエンジンコントローラ６４と、スロットルバルブ２４（正確には、電動モータ４４）の動作を制御するスロットルバルブコントローラ６６を備える。それらのコントローラ６４，６６はイグニッションスイッチ７０を介してバッテリ７２に接続され、動作電源を供給される。
【００２６】
エンジンコントローラ６４は、前記したアクセラレータ開度センサ５４などに電気的に接続されてセンサ出力を検出する複数個の検出回路と、前記検出回路で検出されたセンサ出力に基づいてインジェクタの動作を制御する信号などを出力するマイクロプロセッサ（microprocessor。以下「ＭＰＵ」という）６４ａを備える。
【００２７】
具体的に説明すると、図１に示す如く、ＭＰＵ６４ａには、アクセラレータ開度センサ５４の出力がアクセラレータ開度センサ出力検出回路６４ｂを介して入力されてＡ／Ｄ変換され、Ａ／Ｄ変換値は適宜な特性に従ってスロットル開度において０度付近から９０度付近の値に相当する値、即ち、アクセラレータ開度ＡＰＳに変換される（アクセラレータ開度ＡＰＳが算出（検出）される）。
【００２８】
ＭＰＵ６４ａには、スロットル開度センサ５２の出力がスロットル開度センサ出力検出回路６４ｃを介して入力され、Ａ／Ｄ変換されると共に、Ａ／Ｄ変換値は適宜な特性に従ってスロットルバルブ２４の０度付近から９０度付近までの間の値、即ち、実スロットル開度ＴＰＳに変換される（実スロットル開度ＴＰＳが算出（検出）される）。
【００２９】
さらにＭＰＵ６４ａには、吸気圧センサ５６の出力が吸気圧センサ出力検出回路６４ｄを介して入力されると共に、水温センサ６０の出力が水温センサ出力検出回路６４ｅを介して入力され、それぞれＡ／Ｄ変換されて吸気圧ＰＢＡと水温（エンジン温度）ＴＷに変換される（算出される）。また、ＭＰＵ６４ａには、クランク角センサ６２の出力がクランク角センサ出力検出回路６４ｆを介して入力され、その出力をカウントしてエンジン回転数ＮＥが算出される。
【００３０】
前記したバッテリ７２は、イグニッションスイッチ７０が運転者によってオンされるとき、ＭＰＵ６４ａに動作電源を供給する電源回路６４ｇを介してバッテリ電圧検出回路６４ｈに接続される。バッテリ電圧検出回路６４ｈの出力もＭＰＵ６４ａに入力される。ＭＰＵ６４ａは、バッテリ電圧検出回路６４ｈの出力などに基づき、バッテリ７２が電動モータ４４を駆動させることができるか否か（例えば、バッテリ７２の電圧が所定値以上あるか否か）を判断し、電動モータ４４を駆動可能と判断されるとき、許可信号を出力する。
【００３１】
一方、スロットルバルブコントローラ６６は、回転子位置センサ５０の出力などに基づいて電動モータ４４の動作を制御する信号などを出力するＭＰＵ６６ａを備える。このＭＰＵ６６ａは、図示の如く、エンジンコントローラ６４のＭＰＵ６４ａにＣＡＮ（Controller Area Network）通信を介して相互に通信自在に接続される、具体的には、算出されたアクセラレータ開度ＡＰＳや実スロットル開度ＴＰＳなどに応じた信号が通信自在となるように接続される。
【００３２】
ＭＰＵ６６ａには、回転子位置センサ５０の出力（具体的には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相のホールセンサ出力）が回転子位置センサ出力検出回路６６ｂを介して入力される。ＭＰＵ６６ａは、回転子位置センサ出力検出回路６６ｂの出力やＭＰＵ６４ａから送信されるアクセラレータ開度ＡＰＳなどに基づき、電動モータ４４の動作を制御する信号（具体的には、Ｕ，Ｖ，Ｗ相出力）をモータ駆動回路６６ｃに出力する。
【００３３】
スロットルバルブコントローラ６６はさらに、イグニッションスイッチ７０がオンされるとき、バッテリ７２からの動作電源をＭＰＵ６６ａと電動モータ４４に供給する電源回路６６ｄと、電源回路６６ｄに接続されてバッテリ７２の電圧を検出するバッテリ電圧検出回路６６ｅを備える。バッテリ電圧検出回路６６ｅの出力はＭＰＵ６６ａに入力されると共に、ＭＰＵ６６ａは、その出力などに基づき、バッテリ７２が電動モータ４４を駆動させることができるか否か（例えば、バッテリ７２の電圧が所定値以上あるか否か）を判断し、電動モータ４４を駆動可能と判断されるとき、許可信号を出力する。
【００３４】
ＭＰＵ６６ａから出力される許可信号と、前述したＭＰＵ６４ａから出力される許可信号は共に、ＡＮＤ回路６６ｆに送られる。ＡＮＤ回路６６ｆは、２つの許可信号が入力されたとき、換言すれば、各ＭＰＵ６４ａ，６６ａにおいてバッテリ７２が電動モータ４４を駆動させることができると判断されるとき、Ｈｉレベル信号を出力して許可リレー６６ｇを閉じ、電源回路６６ｄからのモータ駆動電圧をモータ駆動回路６６ｃに供給する。
【００３５】
モータ駆動回路６６ｃは、電源回路６６ｄからのモータ駆動電圧が供給されるとき（許可リレー６６ｇが閉じているとき）、ＭＰＵ６６ａからの出力に基づいて電動モータ４４のコイル（Ｕ，Ｖ，Ｗ相）に出力する。尚、モータ駆動回路６６ｃの動作については、後に詳説する。
【００３６】
次いで電動モータ４４の構成およびスロットルバルブ２４との接続関係について、図２，３を参照して詳しく説明する。
【００３７】
図２は、電動モータ４４をエンジン１２のスロットル装置に装着して示す断面図であり、図３は、電動モータ４４の構成をモータ駆動回路６６ｃを含めて模式的に示す回路図である。
【００３８】
図２において、符号７４はエンジン１２のスロットル装置（スロットルボディ）を示す。スロットル装置７４には、スロットルバルブ２４、電動モータ４４や減速ギヤ機構（具体的には、減速機（減速ギヤ））４２などが一体的に装着される。
【００３９】
電動モータ４４は、前述した如く、ロータ８０とステータ８２などを備える３相ブラシレスＤＣモータからなる。ロータ８０は、図３に良く示すように、略円筒状を呈すると共に、その外周面にはＮ極とＳ極の磁極８４が交互に複数個形成（着磁）される。ロータ８０の極対数は例えば６とされ、よってロータ８０の磁極の数は１２個（２×６＝１２）とされる（図３においては、図の簡略化のため、ロータ８０の磁極の数を４個にして示す）。ロータ８０の中心部には、出力軸８６が取り付けられる。また、ロータ８０の外方には、それを取り囲むようにステータ８２が配置される。即ち、電動モータ４４は、ステータの内部にロータが収容されたインナーロータ型の電動モータである。
【００４０】
ステータ８２は複数個（具体的には９個）の駆動コイルを備える。尚、図においては、理解の便宜のため、駆動コイルを３個にして示し、符号９０Ｕ，９０Ｖ，９０Ｗを付す。駆動コイル９０Ｕ，９０Ｖ，９０Ｗは、相互に１２０度の間隔をおいて配設される。駆動コイル９０Ｕ，９０Ｖ，９０Ｗは、Ｕ相、Ｖ相およびＷ相の３相からなり、各相を形成するコイルはそれぞれスター（Ｙ）結線によって接続される。尚、図３において、各駆動コイル９０Ｕ，９０Ｖ，９０Ｗの端部に丸印（符号Ｕ，Ｕ´，Ｖ，Ｖ´，Ｗ，Ｗ´で示す）を付したが、これらは、後述する如く、そこを流れる電流の向きを模式的に表すためのものである。
【００４１】
ロータ８０の外周の近傍には３個のホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷが配置され、それらは、相互に１２０度の間隔をおいて位置させられる。ホール素子ＨＵ，ＨＶ，ＨＷは、ロータ８０に形成された磁極８４の極性（Ｎ極あるいはＳ極）に応じた信号（具体的には、Ｎ極が通過するときにＨｉレベル信号、Ｓ極が通過するときにＬｏレベル信号）をそれぞれ出力する。
【００４２】
ステータ８２（正確には、駆動コイル９０Ｕ，９０Ｖ，９０Ｗ）は、モータ駆動回路６６ｃに接続される。モータ駆動回路６６ｃは６個のＮＰＮ型のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６を備えると共に、トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６は３相ブリッジ接続される。具体的には、上段のトランジスタＴｒ１，Ｔｒ２，Ｔｒ３のコレクタ端子は、前述した電源回路６６ｄに接続されると共に、エミッタ端子は対応する下段のトランジスタＴｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６のコレクタ端子に接続される。
【００４３】
トランジスタＴｒ１のエミッタ端子とトランジスタＴｒ４のコレクタ端子を接続する通電路の途中には、駆動コイル９０Ｕが接続される。同様に、トランジスタＴｒ２とトランジスタＴｒ５を接続する通電路の途中には駆動コイル９０Ｗが接続されると共に、トランジスタＴｒ３とトランジスタＴｒ６を接続する通電路の途中には駆動コイル９０Ｖが接続される。また、トランジスタＴｒ４，Ｔｒ５，Ｔｒ６のエミッタ端子は、電源回路６６ｄに接続される。各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のベース端子は図示しない制御回路に接続され、その制御回路からの信号（オン／オフ）によって駆動コイル９０Ｕ，９０Ｖ，９０Ｗへの電流の流れが切り替えられる。尚、図３に示すように、上段のトランジスタＴｒ１〜Ｔｒ３のベース端子の符号を「ＵＵ」「ＵＷ」「ＵＶ」、下段のトランジスタＴｒ４〜Ｔｒ６のベース端子の符号を「ＬＵ」「ＬＷ」「ＬＶ」とする。
【００４４】
ここで、図４以降を参照し、上記のように構成されたモータ駆動回路６６ｃによる電動モータ４４の動作の制御（制御モード）について説明する。この実施例に係る電動モータ４４の制御モードとしては、電動モータ４４を、２相励磁によりフルステップ角で駆動させるフルステップ駆動制御と、３相励磁によりフルステップ角を分割してなるマイクロステップ角で駆動させるマイクロステップ駆動制御と、３相励磁により実スロットル開度と目標スロットル開度の偏差に応じて変更されるステップ角で駆動させる可変ステップ駆動制御（バリアブルステップ駆動制御）がある。先ず、それらのうちのフルステップ駆動制御について説明する。
【００４５】
図４は、フルステップ駆動制御が実行されるとき、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のベース端子に入力される信号や駆動コイル９０Ｕ，９０Ｖ，９０Ｗを流れる電流の向きなどを示す説明図である。尚、図４（ａ）はロータ８０を（紙面において）時計回り方向に回転させる場合、図４（ｂ）は反時計回りに回転させる場合について示す。図５は、図４（ａ）のとき、即ち、ロータ８０を時計回り方向に回転させるときの電動モータ４４と各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の動作などを示すタイム・チャートである。図５においては、理解の便宜のため、ロータ８０の磁極の数を２個（Ｓ極、Ｎ極）にして示す。
【００４６】
図４（ａ）および図５の時点ｔ１１〜ｔ１２に示すように、例えばトランジスタＴｒ５とトランジスタＴｒ３が導通するようにベース端子（ＬＷ，ＵＶ）にオン信号が入力されると、電流が駆動コイル９０Ｖ（Ｖ相）から駆動コイル９０Ｗ（Ｗ相）に流れ、各駆動コイル９０Ｖ，９０Ｗは励磁状態となる。そのとき、駆動コイル９０Ｖの電流はＶ側において紙面奥方向に、Ｖ´側において紙面手前方向に流れる。他方、駆動コイル９０Ｗの電流はＷ側において紙面手前方向に、Ｗ´側において紙面奥方向に流れる。これにより、各駆動コイル９０Ｖ，９０Ｗに磁界が発生し、図５に示す如く、ロータ８０は時計回りに回転させられる。
【００４７】
ロータ８０を時計回りにさらに回転させる場合、図５の時点ｔ１２〜ｔ１３などに示すように、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ５が導通するようにベース端子（ＵＵ，ＬＷ）にオン信号が入力され、電流が駆動コイル９０Ｕから駆動コイル９０Ｗに流れ、各駆動コイル９０Ｕ，９０Ｗは励磁状態となる。そのとき、駆動コイル９０Ｕの電流はＵ側において紙面奥方向に、Ｕ´側において紙面手前方向に流れる。他方、駆動コイル９０Ｗの電流はＷ側において紙面手前方向に、Ｗ´側において紙面奥方向に流れる。これにより、各駆動コイル９０Ｕ，９０Ｗに磁界が発生し、ロータ８０は時計回りにさらに回転させられる。
【００４８】
同様に、図４（ａ）および図５の時点ｔ１３〜ｔ１７などに示す如く、各トランジスタのベース端子ＵＵ，ＵＷ，ＵＶ，ＬＵ，ＬＷ，ＬＶに入力される信号を制御することで、ロータ８０における時計回り方向の回転が制御される。尚、上記において、ロータ８０の時計回り方向の回転について説明したが、反時計回り方向の回転については、図４（ｂ）に示す如く、単に特性を逆にするだけであるため、説明を省略する。
【００４９】
このように、フルステップ駆動制御は、電流を駆動コイル９０Ｖから駆動コイル９０Ｗ、あるいは駆動コイル９０Ｕから駆動コイル９０Ｗに流す、即ち、駆動コイル９０Ｖ，９０Ｖ，９０Ｗによって形成されるＵ相、Ｖ相およびＷ相のうち、いずれか２相を励磁させる、いわゆる２相励磁駆動制御である。
【００５０】
ここで、フルステップ駆動制御が実行されるときの電動モータ４４の回転角（フルステップ角。進み角）θｆについて説明する。フルステップ角θｆは、ロータ８０側の分解能とステータ８２側の分解能に基づいて定義される。具体的には、前述したように、ロータ８０の極数が１２極（６対）、ステータ８２の極数が９極であるため、それぞれの分解能は以下の式により算出される。
ロータ側の分解能    ３６０［度］／１２［極］＝３０［度］
ステータ側の分解能  ３６０［度］／  ９［極］＝４０［度］
尚、上式において、単位の［度］は、機械角である。
【００５１】
以上から、フルステップ駆動制御が実行されるときの電動モータ４４の回転角（フルステップ角）θｆは、
θｆ＝４０−３０＝１０［度］
となる。
【００５２】
次いでこの実施例に係る電動モータ４４の３つの制御モードのうち、マイクロステップ駆動制御と可変ステップ駆動制御について、図６以降を参照して説明する。
【００５３】
図６は、マイクロステップ駆動制御あるいは可変ステップ駆動制御が実行されるとき、各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６のベース端子に入力される信号や駆動コイル９０Ｕ，９０Ｖ，９０Ｗを流れる電流の向きなどを示す、図４と同様な説明図である。尚、図６（ａ）はロータ８０を（紙面において）時計回り方向に回転させる場合、図６（ｂ）は反時計回りに回転させる場合について示す。図７は、図６（ａ）のとき、即ち、ロータ８０を時計回り方向に回転させるときの電動モータ４４と各トランジスタＴｒ１〜Ｔｒ６の動作などを示す、図５と同様なタイム・チャートである。
【００５４】
図６（ａ）と図７の時点ｔ２１〜ｔ２２に示すように、例えばトランジスタＴｒ１，Ｔｒ３，Ｔｒ５が導通するようにベース端子（ＵＵ，ＵＶ，ＬＷ）にオン信号が入力されると、電流が駆動コイル９０Ｕ，９０Ｖから駆動コイル９０Ｗに流れ、各駆動コイル９０Ｕ，９０Ｖ，９０Ｗは励磁状態となる。そのとき、駆動コイル９０Ｕの電流はＵ側において紙面奥方向に、Ｕ´側において紙面手前方向に流れる。駆動コイル９０Ｖの電流はＶ側において紙面奥方向に、Ｖ´側において紙面手前方向に流れる。他方、駆動コイル９０Ｗの電流はＷ側において紙面手前方向に、Ｗ´側において紙面奥方向に流れる。これにより、各駆動コイル９０Ｕ，９０Ｖ，９０Ｗに磁界が発生し、図７に示す如く、ロータ８０は時計回りに回転させられる。
【００５５】
ロータ８０を時計回りにさらに回転させる場合、図７の時点ｔ２２〜ｔ２３などに示すように、トランジスタＴｒ１，Ｔｒ５，Ｔｒ６が導通するように各ベース端子（ＵＵ，ＬＷ，ＬＶ）にオン信号が入力され、電流が駆動コイル９０Ｕから駆動コイル９０Ｖ，９０Ｗに流れ、各駆動コイル９０Ｕ，９０Ｖ，９０Ｗは励磁状態となる。そのとき、駆動コイル９０Ｕの電流はＵ側において紙面奥方向に、Ｕ´側において紙面手前方向に流れる。他方、駆動コイル９０Ｖの電流はＶ側において紙面手前方向に、Ｖ´側において奥手前方向に流れる。駆動コイル９０Ｗの電流はＷ側において紙面手前方向に、Ｗ´側において紙面奥方向に流れる。これにより、各駆動コイル９０Ｕ，９０Ｗに磁界が発生し、ロータ８０は時計回りにさらに回転させられる。
【００５６】
同様に、図６（ａ）や図７の時点ｔ２３〜ｔ２７などに示す如く、各トランジスタのベース端子ＵＵ，ＵＷ，ＵＶ，ＬＵ，ＬＷ，ＬＶに入力される信号を制御することで、ロータ８０における時計回り方向の回転が制御される。尚、上記において、ロータ８０の時計回り方向の回転について説明したが、反時計回り方向の回転については、図６（ｂ）に示す如く、単に特性を逆にするだけであるため、説明を省略する。
【００５７】
このように、前記したフルステップ駆動制御が２相励磁駆動制御であるのに対し、マイクロステップ駆動制御と可変ステップ駆動制御は、例えば電流を駆動コイル９０Ｕ，９０Ｖから駆動コイル９０Ｗに流す、即ち、駆動コイル９０Ｖ，９０Ｖ，９０Ｗによって形成されるＵ相、Ｖ相およびＷ相の全てを励磁させる、いわゆる３相励磁駆動制御である。このとき、駆動コイル９０Ｖ，９０Ｖ，９０Ｗの通電はそれぞれ独立してＰＷＭ制御され、ロータ８０の回転角が調整される。
【００５８】
ここで、マイクロステップ駆動制御と可変ステップ駆動制御の相違、具体的には、各制御モードが実行されるときの回転角（進み角）の違いについて説明する。先ずマイクロステップ駆動制御が実行されるときの電動モータ４４の回転角（マイクロステップ角。即ち、ロータ８０が停止可能な最小角度の間隔）θｍは、フルステップ角θｆを分割してなる値、例えばフルステップ角θｆ（１０［度］）を５分割してなる２［度］とされる。
【００５９】
可変ステップ駆動制御における回転角（ステップ角）θｖは、マイクロステップ角θｍ（２［度］）より大きく、かつフルステップ角θｆ（１０［度］）より小さい値、即ち、２〜１０［度］の間とされる。尚、この可変ステップ駆動制御が実行されるときのステップ角θｖの算出（変更）については、後述する。
【００６０】
図２の説明に戻ると、電動モータ１０のステータ８２は、スロットル装置７４に固定される一方、ロータ８０は、出力軸８６を介してスロットル装置５０に回転自在に支持される。また、ロータ８０は、出力軸８６と減速機４２を介してスロットルバルブ２４のシャフト９２に接続される。即ち、ロータ８０が回転することによってシャフト９２が回転し、よってスロットルバルブ２４が開閉される。
【００６１】
減速機４２の減速比は２０に設定される。上述した如く、フルステップ駆動制御が実行されているとき、電動モータ４４のフルステップ角θｆは１０［度］であることから、この実施例に係るスロットル装置７４にあっては、スロットル開度を０．５［度］（１０［度］／２０）単位で調整することができる。また、マイクロステップ駆動制御が実行されているときの電動モータ４４のマイクロステップ角θｍは２［度］であることから、スロットル装置７４はスロットル開度を０．１［度］（２［度］／２０）単位で調整でき、可変ステップ駆動制御が実行されているときのステップ角θｖは２〜１０［度］であることから、スロットル装置７４はスロットル開度を０．１〜０．５［度］単位で調整することが可能となる。
【００６２】
図８は、この実施例に係るエンジンの制御装置の動作を示すフロー・チャートである。図示のプログラムはスロットルバルブコントローラ６６などにおいて所定の周期（例えば１０ｍｓｅｃ）ごとに実行される。
【００６３】
以下説明すると、先ずＳ１０においてスロットル開度センサ５２が故障か否か判断する。Ｓ１０にあっては、スロットル開度センサ出力検出回路６４ｃなどの出力に基づいて判断する。Ｓ１０で肯定されるときは以降の処理をスキップする一方、否定されるときはＳ１２に進み、アクセラレータ開度センサ５４が故障か否か判断する。Ｓ１２の判断は、アクセラレータ開度センサ出力検出回路６４ｂなどの出力に基づいて行われ、肯定されるときは以降の処理をスキップする一方、否定されるときはＳ１４に進む。
【００６４】
Ｓ１４においてはスロットル開度センサ５２の出力を検出して実スロットル開度ＴＰＳを算出する。次いでＳ１６に進み、アクセラレータ開度センサ５４の出力を検出し、それに基づいてアクセラレータ開度ＡＰＳを算出し、Ｓ１８進み、算出されたアクセラレータ開度ＡＰＳに基づいて目標スロットル開度ＴＨｄを算出する。
【００６５】
次いでＳ２０に進み、目標スロットル開度ＴＨｄから実スロットル開度ＴＰＳを減算して得た差、即ち、制御偏差ｄ［度］を算出する。Ｓ２２に進み、制御偏差ｄの絶対値が第１の所定値ｄref1未満か否か判断する。第１の所定値ｄref1は、目標スロットル開度ＴＨｄと実スロットル開度ＴＰＳが近傍外の状態（比較的離れた状態）を示す値、具体的には、１［度］とされる。
【００６６】
Ｓ２２で否定、即ち、制御偏差ｄの絶対値が第１の所定値ｄref1以上であり、目標スロットル開度ＴＨｄと実スロットル開度ＴＰＳが比較的離れ、スロットルバルブにおいて制御精度よりも応答性が要求されるような運転状態のときはＳ２４に進み、フルステップ駆動制御（２相励磁駆動制御）を選択して実行する。具体的には、電動モータ４４をフルステップ角θｆで駆動させ、制御偏差ｄが減少するように、電動モータ４４の動作を制御する。これにより、電動モータ４４の回転角（フルステップ角θｆ）は１０［度］と比較的大きいことから、電動モータ４４を高速で駆動させることができ、よってスロットルバルブ２４を高速で開閉させることができる。
【００６７】
他方、Ｓ２２で肯定されるときはＳ２６に進んで制御偏差ｄの絶対値が第２の所定値ｄref2未満か否か判断する。第２の所定値ｄref2は、第１の所定値ｄref1に比して小さい値、具体的には、０．２［度］とされる。
【００６８】
Ｓ２６で否定、即ち、制御偏差ｄの絶対値が第２の所定値ｄref2以上、かつ第１の所定値ｄref1未満のとき、具体的には、目標スロットル開度ＴＨｄと実スロットル開度ＴＰＳが少し離れた状態であり、スロットルバルブにおいて応答性と制御精度の両方がある程度要求されるような運転状態のときはＳ２８に進み、可変ステップ駆動制御のステップ角θｖを算出、正確には、制御偏差ｄに応じてステップ角（駆動ステップ量）θｖを算出（変更）する。
【００６９】
より具体的には、ステップ角θｖの算出（変更）は、制御偏差ｄから図９にその特性を示すグラフ（マップ）を検索して行う。図９に示す如く、ステップ角θｖは、制御偏差ｄの絶対値に比例するような値、即ち、制御偏差ｄが絶対値において増加するに連れて増えるような値とされる。
【００７０】
次いでＳ３０に進み、可変ステップ駆動制御（３相励磁駆動制御）を選択して実行する。具体的には、電動モータ４４をステップ角θｖで駆動させ、制御偏差ｄが減少するように、電動モータ４４の動作を制御する。これにより、電動モータ４４の回転角は制御偏差ｄに応じて変更されるステップ角θｖであることから、電動モータ４４を制御偏差ｄに応じた速度（換言すれば、応答性と制御精度の両方をある程度備えるような速度）で駆動させることができ、よってスロットルバルブ２４を適宜な速度で開閉させることができる。
【００７１】
一方、Ｓ２６で肯定、即ち、目標スロットル開度ＴＨｄと実スロットル開度ＴＰＳが近傍した状態（僅かに離れたような状態）であり、スロットルバルブにおいて応答性よりも制御精度が要求されるような運転状態のときはＳ３２に進み、後述する遅延カウンタが零に達したか否か判断し、否定されるときは上記判断を繰り返す一方、肯定されるときはＳ３４に進み、マイクロステップ駆動制御（３相励磁駆動制御）を実行する。具体的には、電動モータ４４をマイクロステップ角θｍで駆動させ、制御偏差ｄが減少するように、電動モータ４４の動作を制御する。これにより、電動モータ４４の回転角（マイクロステップ角θｍ）は２［度］と比較的小さいことから、電動モータ４４を低速で駆動させることができ、よってスロットルバルブ２４を目標スロットル開度ＴＨｄとなるまで低速で開閉させることができる。
【００７２】
Ｓ３６に進み、上記した遅延カウンタ（ダウンカウンタ（初期値は零））にセットされる遅延カウンタ値を算出（変更）する。具体的には、遅延カウンタ値の算出（変更）は、制御偏差ｄから図１０にその特性を示すグラフ（マップ）を検索して行う。図１０に示す如く、遅延カウンタ値は、制御偏差ｄの絶対値に反比例するような値、より具体的には、制御偏差ｄが絶対値において減少するに連れて増加するような値とされる。
【００７３】
次いでＳ３８に進み、遅延カウンタにＳ３６で変更した遅延カウンタ値をセットし、時間計測を開始して一旦プログラムを終了する。Ｓ３６，Ｓ３８の処理により、次回以降のプログラムループにおいては、Ｓ３２で否定され、Ｓ３４におけるマイクロステップ駆動制御は実行されない。このように、マイクロステップ駆動制御が選択される場合、マイクロステップ駆動制御は、遅延カウンタが零に達するまで実行されない、逆に言えば、遅延カウンタが零になるごとに、即ち、所定時間ごとに実行される。
【００７４】
以上の如く、この発明の実施例にあっては、内燃機関（エンジン）１２の吸気管２２に配置されたスロットルバルブ２４を駆動する電動モータ４４の動作を制御する内燃機関の制御装置において、前記スロットルバルブの実スロットル開度ＴＰＳを検出するスロットル開度検出手段（スロットル開度センサ５２。エンジンコントローラ６４。Ｓ１４）、前記内燃機関が搭載される車両（自動二輪車）１０に運転者の操作自在に設けられるアクセラレータ１６のアクセラレータ開度ＡＰＳを検出するアクセラレータ開度検出手段（アクセラレータ開度センサ５４。エンジンコントローラ６４。Ｓ１６）、少なくとも前記検出されたアクセラレータ開度に基づいて前記スロットルバルブの目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段（スロットルバルブコントローラ６６。Ｓ１８）、前記検出された実スロットル開度と前記算出された目標スロットル開度の偏差（制御偏差ｄ）を算出するスロットル開度偏差算出手段（スロットルバルブコントローラ６６。Ｓ２０）、および前記電動モータをフルステップ角θｆで駆動させるフルステップ駆動制御と、前記電動モータを前記フルステップ角を分割してなるマイクロステップ角θｍで駆動させるマイクロステップ駆動制御と、前記電動モータを前記算出された偏差に応じて変更されるステップ角θｖで駆動させる可変ステップ駆動制御のうちのいずれかを実行し、前記算出された偏差が減少するように、前記電動モータの動作を制御する電動モータ制御手段（スロットルバルブコントローラ６６。Ｓ２４，Ｓ３０，Ｓ３４）を備えるように構成した。
【００７５】
これにより、スロットルバルブ２４の応答性と制御精度を向上させると共に、ドライバビリティも向上させることができる。具体的には、電動モータ４４は、応答性に優れるフルステップ駆動制御と制御精度に優れるマイクロステップ駆動制御に加え、ステップ角θｖが可変で応答性と制御精度の両方をある程度備える可変ステップ駆動制御によって動作が制御されるため、例えばアクセラレータ１６が運転者によって微小操作される際にはマイクロステップ駆動制御を実行し、アクセラレータ１６が急開されるときにはフルステップ駆動制御を実行すると共に、マイクロステップ駆動制御とフルステップ駆動制御が切り換わるようなときには可変ステップ駆動制御を実行するなど、運転状態に応じて３つの制御モードのうちのいずれかを選択して実行することが可能となり、よってスロットルバルブ２４の応答性と制御精度を向上させると共に、ドライバビリティも向上させることができる。
【００７６】
また、前記算出された偏差に応じて前記フルステップ駆動制御と前記マイクロステップ駆動制御と前記可変ステップ駆動制御のうちのいずれかを選択する制御選択手段（スロットルバルブコントローラ６６。Ｓ２２，Ｓ２６）を備えるように構成した。
【００７７】
これにより、実スロットル開度ＴＰＳと目標スロットル開度ＴＨｄの偏差に応じた制御モード、換言すれば、現在の運転状態に適した制御モードを選択することができ、よってスロットルバルブ２４の応答性と制御精度を一層向上させると共に、ドライバビリティも一層向上させることができる。
【００７８】
また、前記電動モータ制御手段は、前記マイクロステップ駆動制御が選択されるとき、所定時間ごとに、前記マイクロステップ駆動制御を実行する（スロットルバルブコントローラ６６。Ｓ３２，Ｓ３４）ように構成した。
【００７９】
これにより、マイクロステップ駆動制御が選択される運転状態、例えば制御精度が要求されるような運転状態における電動モータ４４を低速で駆動、別言すれば、スロットルバルブ２４を目標スロットル開度ＴＨｄに徐々に近づくように動作させることができ、制御精度をより一層向上させることができる。
【００８０】
また、前記所定時間（遅延カウンタ値）は、前記算出された偏差に応じて変更される（スロットルバルブコントローラ６６。Ｓ３６）ように構成した。
【００８１】
これにより、例えば偏差が少ないほど所定時間を長くする（遅延カウンタ値を増加させる）、換言すれば、マイクロステップ駆動制御が実行される時間間隔を長くして電動モータ４４をより低速で駆動させることが可能となり、よって上記した効果を確実に得ることができる。
【００８２】
尚、上記において、目標スロットル開度ＴＨｄをアクセラレータ開度ＡＰＳに基づいて算出するように構成したが、それに加えてエンジン回転数ＮＥなどに基づいて算出するように構成しても良く、その意味から、請求項１において「少なくとも前記検出されたアクセラレータ開度に基づいて前記スロットルバルブの目標スロットル開度を算出する目標スロットル開度算出手段」と記載した。
【００８３】
また、エンジン１２が搭載される鞍乗り型車両として自動二輪車１０を例に挙げて説明したが、それに限られるものではなく、スクータ、ＡＴＶ（All Terrain Vehicle）など、運転者がシート（サドル）に跨って乗る鞍乗り型車両であっても良く、さらには他の車両であっても良い。
【００８４】
また、エンジン１２の排気量やロータ８０の磁極の数、電動モータ４４の回転角θｆ，θｍ，θｖなどを具体的に示したが、それらの数値は例示であって限定されるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】この発明の実施例に係る内燃機関の制御装置を全体的に示す概略図である。
【図２】図１に示す電動モータを内燃機関のスロットル装置に装着して示す断面図である。
【図３】図１に示す電動モータの構成をモータ駆動回路を含めて模式的に示す回路図である。
【図４】図３に示すトランジスタのベース端子に入力される信号などを示す説明図である。
【図５】図３に示す電動モータの動作などを示すタイム・チャートである。
【図６】図３に示すトランジスタのベース端子に入力される信号などを示す、図４と同様な説明図である。
【図７】図３に示す電動モータの動作などを示す、図５と同様なタイム・チャートである。
【図８】図１に示す内燃機関の制御装置の動作を示すフロー・チャートである。
【図９】図８フロー・チャートの処理で使用される、制御偏差に対するステップ角の特性を示すグラフである。
【図１０】図８フロー・チャートの処理で使用される、制御偏差に対する遅延カウンタ値の特性を示すグラフである。
【符号の説明】
【００８６】
１０  自動二輪車（車両）、１２  エンジン（内燃機関）、２２  吸気管、２４  スロットルバルブ、４４  電動モータ、５４  アクセラレータ開度センサ（アクセラレータ開度検出手段）、５２  スロットル開度センサ（スロットル開度検出手段）、６４  エンジンコントローラ、６６  スロットルバルブコントローラ
【図１】
2009115003.tif 000003
【図２】
2009115003.tif 000004
【図３】
2009115003.tif 000005
【図４】
2009115003.tif 000006
【図５】
2009115003.tif 000007
【図６】
2009115003.tif 000008
【図７】
2009115003.tif 000009
【図８】
2009115003.tif 000010
【図９】
2009115003.tif 000011
【図１０】
2009115003.tif 000012