JP2711674B2 - スロットルバルブ開度制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、スロットルバルブを直流モータによって開
閉駆動するものにおける、スロットルバルブの開度制御
装置に関し、特に、そのフェールセーフ技術に関する。

〈従来の技術〉 近年、車輪のスリップ状態を検出してアクセルペダル
連動の主スロットルバルブとは別に設けた補助スロット
ルバルブをアクチュエータによって絞り制御するトラク
ション装置を備えたものが実用化されており、また、過
渡運転性能向上のため、アクセルペダルの位置を検出し
てスロットルバルブをアクチュエータによって開度制御
するものが提案されている。

前記アクチュエータとしては、ステップモータの他、
定周波パルスの制御電流のデューティ比（ON-OFF比）を
制御することによって駆動力が制御される電磁式の直流
モータが一般的に採用される。そして、前記直流モータ
駆動のものでは、バルブを所定の開度、例えば初期状態
（トラクション装置の補助スロットルバルブでは全開）
に復帰させるためのリターンスプリングが設けられてい
る。

このような直流モータを使用したものにおいて、スロ
ットルバルブを目標開度にフィードバック制御する場
合、スロットルセンサで検出された現在のバルブ開度と
目標開度とを比較してその偏差量に基づき目標開度に近
づけるよう制御電流のデューティ比を設定している。ま
た、例えばトラクション装置で開方向へ目標値が大きく
変更し現在のバルブ開度と目標値との偏差が大きくなっ
たときには、制御電流の電流方向を逆転させてリターン
スプリングのスプリング力にモータのトルクも加えるこ
とにより応答性を高めるようにしている。

ところで、かかるスロットルバルブ制御装置では、安
全性を確保するため、例えばスロットルセンサが異常に
なったときは、スロットルバルブを初期状態に戻すフェ
ールセーフ機能が備えられている。

従来のこの種のフェールセーフ装置では、スロットル
センサの自己診断においてNGと判定されると、その判定
時点におけるモータ駆動出力、即ち、制御電流のデュー
ティ比及び電流方向から、予め定めた一定割合でデュー
ティ比を徐々に零になるまで減少させるようにしてい
る。例えば、リターンスプリングのスプリング力と反対
方向にモータのトルクが作用しているときを＋のデュー
ティとし、制御電流の電流方向が前記＋のデューティの
ときと逆でリターンスプリングのスプリング力と同方向
にモータのトルクが作用しているときを−のデューティ
としたとき、第５図（Ａ）及び（Ｂ）のようにそのとき
のデューティから一定割合で減少させている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、従来のフェールセーフ制御方式では、
その時のスロットルバルブ制御方向によって、同じスロ
ットルバルブ開度でもその収束の仕方が異なってしま
う。即ち、＋のデューティのときにはモータのトルクが
常時スプリング力と反対の方向に作用した状態でスロッ
トルバルブが収束され、−のデューティのときにはモー
タのトルクが常時スプリング力と同方向に作用した状態
でスロットルバルブが収束される。

このため、前者の場合には、NG判定初期ではモータの
トルクがスプリング力より上回っていてスロットルバル
ブは閉方向に向かいその後に両トルクが釣り合った時点
（第５図（Ａ）のＡ点）から開方向に向かうように動作
するので比較的緩やかにスロットルバルブの収束が行わ
れるが、後者のときには、モータのトルクは徐々に減少
するもののモータとリターンスプリングのトルクがNG初
期から加わっているので、スロットルバルブの収束速度
が速くスロットルバルブ開度の急変化により運転状態が
急変するという不具合があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みなされたも
ので、異常発生時点でのモータ駆動出力値によってフェ
ールセーフ時のスロットルバルブ収束状態が異なること
なく、どのようなときも同じ収束挙動となるようにした
スロットルバルブの開度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〉 このため、本発明は第１図に示すように、内燃機関の
吸気通路に介装され非駆動時に所定の開度に復帰させる
リターンスプリングを備えたスロットルバルブを開閉駆
動する直流モータと、機関の要求トルクに応じて設定さ
れた目標開度とスロットルバルブ開度検出手段で検出さ
れた実際のバルブ開度とを比較してスロットルバルブ開
度を目標開度に近づけるように前記直流モータに出力す
る駆動出力値を設定する駆動出力値設定手段と、設定さ
れた駆動出力値を前記直流モータに出力する直流モータ
駆動手段とを備えてスロットルバルブ開度をフィードバ
ック制御するスロットルバルブ開度制御装置において、
前記スロットルバルブ開度検出手段が正常か否かを判定
する判定手段と、該判定手段が異常判定したとき当該判
定時における前記駆動出力値設定手段の設定駆動出力値
を当該判定時の目標開度に相当する駆動出力値に切換え
る駆動出力値切換手段と、該駆動出力値切換手段により
切換え設定された駆動出力値を一定の割合で零になるま
で減じる駆動出力値減少手段とを設けて構成した。

〈作用〉 かかる構成において、判定手段がスロットルバルブ開
度検出手段の異常判定をすると、駆動出力値切換手段に
よって、判定時の駆動出力値を当該判定時の目標値に相
当する値に切換え、その後徐々に零まで減少させる。こ
れにより、フェールセーフ時には常にモータのトルクが
リターンスプリングのスプリング力と反対方向となるの
で、スロットルバルブ開度の急変を防止できると共に、
一定の挙動で初期状態に戻すことができるようになる。

〈実施例〉 以下に本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第２図において、内燃機関の吸気通路１には、図示し
ない主スロットルバルブ下流に設けられトラクション制
御時に直流モータ２によって絞り制御される補助スロッ
トルバルブ３が介装されており、補助スロットルバルブ
３には、その開度を検出するスロットルセンサ４が連結
されている。また、直流モータ２のモータ軸周囲には、
補助スロットルバルブ３を初期状態である全開状態に復
帰させるためのリターンスプリング５が設けられてい
る。

更に、トラクション制御用にコントロールユニット６
には、前記スロットルセンサ４の信号の他、例えばトラ
ンスミッションの出力軸の回転によって車両の駆動軸の
回転数（車速に比例）を検出する駆動輪回転数センサ７
と、車両の従動輪の回転数を検出する従動輪回転数セン
サ８とからの信号が入力している。

そして、前記駆動輪回転数センサ７によって検出され
る駆動輪の回転数と、従動輪回転数センサ８によって検
出される従動輪の回転数とその差が所定値以上であると
きに、スリップを生じていると判断してコントロールユ
ニット６で演算される要求トルクに応じた補助スロット
ルバルブ３の制御開度に対応する駆動出力値を直流モー
タ２に出力して補助スロットルバルブ３を絞り制御し、
吸入空気量を自動的に減少させて、機関出力を低下させ
ることにより、スリップを抑制して走行性を安定させる
ようにしている。しかも、かかる制御において、スロッ
トルセンサ４からの信号に基づく現在のバルブ開度とそ
のとき設定された目標開度とを比較して、そのときのス
リップ状態に応じた最適な開閉速度が得られるようにフ
ィードバック制御を行っている。また、コントロールユ
ニット６では、スロットルセンサ４の自己診断も行って
いる。

次に、かかるコントロールユニット６による本実施例
のフェールセーフ制御を第３図に示したフローチャート
に従って説明する。

ステップ（図ではＳと記す）１では、スロットルセン
サ４が正常か否か自己診断する。診断結果がNGのときは
ステップ２に進む。このステップ１が判定手段に相当す
る。

ステップ２では、ステップ１のNG判定が初回か否かを
判定し、初回のときはステップ３に進む。

ステップ３では、目標開度と、リターンスプリング５
のトルクに抗してその目標開度に補助スロットルバルブ
３を保持するために必要とする制御電流のデューティと
の関係を示す第４図のマップに基づき、現在の直流モー
タ駆動出力値、言い換えれば、制御電流のデューティ及
び電流方向を、設定されている目標開度に対応するデュ
ーティ及び電流方向に切換え設定する。尚、NG判定時の
電流方向は常にリターンスプリング５のスプリング力に
抗する方向となることは言うまでもない。このステップ
３が駆動出力値切換手段に相当する。

ステップ６では、ステップ３で設定された直流モータ
駆動出力値を出力する。

そして、２回目からはステップ４に進み、ステップ３
で設定されたディーティを予め定めた一定の割合で零に
なるまで減少して補助スロットルバルブ３の開度を徐々
に開方向に変化させ初期状態の全開位置まで戻す。この
ステップ４が駆動出力値減少手段に相当する。

ステップ１の自己診断でOK判定されたときはステップ
５に進み、通常のトラクション制御が行われる。

このように、スロットルセンサ４等の異常時には、直
流モータの駆動出力値をそのときの目標開度に対応する
駆動出力値にして、そこから一定割合でデューティを減
少させることにより、常に同じような開度変化を持って
補助スロットルバルブ３を初期状態に戻すことができ
る。従って、従来のようにそのときの駆動出力値で挙動
が異なるということがなくフェールセーフ動作が安定し
安全性が向上する。

〈発明の効果〉 以上説明したように本発明によれば、異常発生により
スロットルバルブを初期状態に戻すフェールセーフ動作
時には、直流モータ駆動出力値を、その異常発生時点で
の目標開度に対応する駆動出力値から一定割合で零まで
減少させる構成としたので、フェールセーフ動作が安定
し安全性を向上できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例の構成を示す図、第３図は同上実施例の制
御動作を示すフローチャート、第４図は目標開度と直流
モータ駆動出力デューティとの関係を示す図、第５図
（Ａ），（Ｂ）は従来のフェールセーフ時の動作を説明
するための図である。 ２……直流モータ、３……補助スロットルバルブ、４…
…スロットルセンサ、５……リターンスプリング、６…
…コントロールユニット

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関の吸気通路に介装され非駆動時に
   所定の開度に復帰させるリターンスプリングを備えたス
   ロットルバルブを開閉駆動する直流モータと、機関の要
   求トルクに応じて設定された目標開度とスロットルバル
   ブ開度検出手段で検出された実際のバルブ開度とを比較
   してスロットルバルブ開度を目標開度に近づけるように
   前記直流モータに出力する駆動出力値を設定する駆動出
   力値設定手段と、設定された駆動出力値を前記直流モー
   タに出力する直流モータ駆動手段とを備えてスロットル
   バルブ開度をフィードバック制御するスロットルバルブ
   開度制御装置において、前記スロットルバルブ開度検出
   手段が正常か否かを判定する判定手段と、該判定手段が
   異常判定したとき当該判定時における前記駆動出力値設
   定手段の設定駆動出力値を当該判定時の目標開度に相当
   する駆動出力値に切換える駆動出力値切換手段と、該駆
   動出力値切換手段により切換え設定された駆動出力値を
   一定の割合で零になるまで減じる駆動出力値減少手段と
   を設けて構成したことを特徴とするスロットルバルブ開
   度制御装置。