JP2000130229A - 内燃機関のアクチュエータ制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 トルクモータ（アクチュエータ）の応答遅れ
がなく追従安定性を向上すること。 【解決手段】 内燃機関１の運転状態を制御するトルク
モータ１９に対する要求電流に基づく要求ＤＵＴＹに応
じて実際に出力する出力ＤＵＴＹが設定される。このと
き、回路上の制約等に起因し要求ＤＵＴＹに応じた出力
ＤＵＴＹが設定されない場合に対処するため、出力ＤＵ
ＴＹに基づきトルクモータ１９に現在流れている電流及
びその変化が推定される。即ち、出力ＤＵＴＹが電源電
圧値と電流経路の抵抗値とに応じて出力電流に変換さ
れ、トルクモータ１９のコイルのインダクタンスに応じ
たなまし（平滑化）処理が施され推定電流として正しく
推定される。これにより、出力ＤＵＴＹを要求ＤＵＴＹ
に一致させることができ、トルクモータ１９の応答遅れ
が補償され追従安定性が向上される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、所定の制御量に応
じてアクチュエータを駆動し内燃機関の運転状態を制御
する内燃機関のアクチュエータ制御装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】近年、アクチュエータとしてのモータを
駆動しアクセル操作量等に応じて実スロットル開度を制
御する『電子スロットルシステム』と称する内燃機関の
アクチュエータ制御装置が採用されるようになってい
る。このような電子スロットルシステムにおいては、例
えば、アクセルペダルの踏込量を検出するアクセル開度
センサからのアクセル開度信号に応じてモータに電流を
流し、モータが駆動されることでスロットルバルブが開
閉され内燃機関に供給される空気量が制御される。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、スロットル
制御系におけるアクチュエータとしてのモータには、主
に各種センサ信号に基づき設定される目標スロットル開
度とスロットル開度センサからの実スロットル開度との
偏差・現在のスロットル速度に基づいて発生する『加減
速トルク』、スロットルバルブの回動軸とその軸受との
間、スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度
センサ、スロットルバルブを中間ストッパ位置に戻すた
めのバルブリターンスプリングや退避走行用スプリング
等の各部分にて発生する『摩擦トルク（摩擦力）』、ス
ロットルバルブを開方向に制御しようとすると内燃機関
の吸気通路に導入される空気量によりスロットルバルブ
を動きに逆らって閉方向に戻そうとする『流れのトル
ク』、スロットルバルブを中間ストッパ位置に戻すため
のバルブリターンスプリングや退避走行用スプリング等
の『ばねトルク』等が作用する。

【０００４】これら加減速トルク、摩擦トルク、流れの
トルク、ばねトルク等はモータ電流を算出する際に考慮
することで適宜、補正することができる。ところが、回
路上の制約等に起因しアクチュエータとしてのモータの
駆動に必要な電流が正確に出力されないことがあり、ス
ロットル開度の応答遅れにつながるという不具合があっ
た。

【０００５】そこで、この発明はかかる不具合を解決す
るためになされたもので、アクチュエータの応答遅れが
なく追従安定性が向上可能な内燃機関のアクチュエータ
制御装置の提供を課題としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の内燃機関のア
クチュエータ制御装置によれば、要求電流演算手段で内
燃機関の運転状態を制御するアクチュエータに対する要
求電流が算出され、デューティ値演算手段で要求電流に
対応する要求デューティ値が算出され、デューティ値設
定手段で要求デューティ値に応じてアクチュエータに実
際に出力される出力デューティ値が設定され、この出力
デューティ値に基づき電流推定手段でアクチュエータに
現在流れている電流が推定される。これにより、アクチ
ュエータに供給されている電流が正確に推定され、回路
上の制約等に起因し要求デューティ値に応じた出力デュ
ーティ値が設定されていない場合にも、出力デューティ
値を適切に補正することができ、アクチュエータの応答
遅れが補償され追従安定性が向上される。

【０００７】請求項２の内燃機関のアクチュエータ制御
装置によれば、出力デューティ値が変化したときには、
電流変化推定手段でアクチュエータのコイルのインダク
タンスに応じてアクチュエータに現在流れている電流の
変化が推定される。これにより、回路上の制約等に起因
し要求デューティ値に応じた出力デューティ値が設定さ
れていない場合にも、アクチュエータに供給されている
電流の変化が正確に推定されることで出力デューティ値
を適切に補正することができるため、アクチュエータの
応答遅れが補償され追従安定性が向上される。

【０００８】請求項３の内燃機関のアクチュエータ制御
装置における電流変化推定手段では、出力デューティ値
が変換された出力電流に対してアクチュエータのコイル
のインダクタンスに応じた平滑化処理が施されアクチュ
エータに現在流れている電流の変化が推定される。この
ように、アクチュエータのコイルのインダクタンスに応
じた平滑化処理が施されることで、アクチュエータに供
給されている電流の変化が正確に推定されることで出力
デューティ値を適切に補正することができるため、アク
チュエータの応答遅れが補償され追従安定性が向上され
る。

【０００９】請求項４の内燃機関のアクチュエータ制御
装置における電流変化推定手段では、電源電圧値と電流
経路の抵抗値とに応じて出力デューティ値が出力電流に
変換される。このように、出力デューティ値を電流変換
する際、電源電圧値と電流経路としてのモータコイル抵
抗及び配線（ワイヤハーネス）抵抗等の抵抗値とが考慮
されることで正確な出力電流を得ることができる。

【００１０】請求項５の内燃機関のアクチュエータ制御
装置における電流推定手段では、実際にアクチュエータ
両端にかかっている電圧に応じてアクチュエータに現在
流れている電流が推定される。このように、出力デュー
ティ値を考慮する必要がなくアクチュエータ両端にかか
っている電圧がハードウェアを介して検出されるためソ
フトウェアの負荷を軽減することができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。

【００１２】図１は本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のアクチュエータ制御装置が適用された具
体的な、内燃機関のスロットル制御装置における内燃機
関及びその周辺機器を示す概略構成図である。

【００１３】図１において、内燃機関１の吸気通路２の
上流側にはエアクリーナ３が設けられ、エアクリーナ３
の下流側には吸気量（吸入空気量）を検出するエアフロ
ーメータ４が設置されている。また、吸気通路２のエア
フローメータ４より下流側にはスロットルバルブ５が設
けられ、このスロットルバルブ５の回動軸５ａに連結さ
れたトルクモータ１９の駆動力によりスロットルバルブ
５の開度である実スロットル開度ＴＡが制御され、内燃
機関１に供給される吸気量が調整される。このスロット
ルバルブ５の実スロットル開度ＴＡがスロットル開度セ
ンサ１６によって検出される。なお、アイドル時にあっ
ても、トルクモータ１９の駆動力によって実スロットル
開度ＴＡが制御され、これによって吸気量ＧＮが制御さ
れ機関回転数ＮＥが目標アイドル回転数に一致されるよ
うにフィードバック制御される。更に、吸気通路２はイ
ンテークマニホルド６を介して内燃機関１の各気筒に接
続され、吸気通路２からの吸入空気がインテークマニホ
ルド６内を経て各気筒に分配供給される。

【００１４】インテークマニホルド６には各気筒に対応
してインジェクタ７が設置され、各インジェクタ７から
噴射された燃料は、吸入空気と混合され各気筒に供給さ
れる。この混合気は吸気バルブ８の開閉に伴って各気筒
の燃焼室９内に導入され、点火プラグ１０の点火により
燃焼され、ピストン１１が押下げられクランクシャフト
１２にトルクが付与される。燃焼後の排気ガスは排気バ
ルブ１３の開閉に伴って排気通路１４を経て外部に排出
される。また、クランクシャフト１２の近接位置にはク
ランク角センサ１５が設置され、このクランク角センサ
１５からは３０°ＣＡ（Crank Angle:クランク角）毎に
パルス信号が出力される。

【００１５】２０はＥＣＵ（Electronic Control Unit:
電子制御ユニット）であり、ＥＣＵ２０はエアフローメ
ータ４によって検出された吸気量ＧＮ信号やクランク角
センサ１５によって検出された機関回転数ＮＥ信号に基
づいてインジェクタ７の駆動を制御すると共に、スロッ
トル開度センサ１６によって検出された実スロットル開
度ＴＡ信号やアクセルペダル１７の踏込量がアクセル開
度センサ１８によって検出されたアクセル開度Ａｐ信号
等に基づいてスロットルバルブ５を開閉制御するＣＰＵ
２１，ＲＯＭ２２，ＲＡＭ２３等からなるマイクロコン
ピュータを主体として構成されている。

【００１６】次に、ＥＣＵ２０及びその周辺の構成につ
いて、図１を参照し更に詳しく説明する。

【００１７】ＥＣＵ２０において、ＣＰＵ２１は吸気量
ＧＮ信号や機関回転数ＮＥ信号、更には実スロットル開
度ＴＡ信号やアクセル開度Ａｐ信号等を読込み、内燃機
関１の運転状態に応じてその都度要求されるインジェク
タ７の燃料噴射量やトルクモータ１９によるスロットル
バルブ５の目標とする指令値である目標スロットル開度
ＴＴＰ等を演算する周知の中央処理装置である。

【００１８】また、ＲＯＭ２２は所謂プログラムメモリ
として、内燃機関１の運転状態を制御するための各種制
御プログラム、即ち、燃料噴射制御プログラムやスロッ
トル制御プログラム等が予め格納されたメモリである。
ＣＰＵ２１では、このＲＯＭ２２に格納されているプロ
グラムに従って各種の演算処理を実行する。また、ＲＡ
Ｍ２３は所謂データメモリとして、各種センサの入出力
データやＣＰＵ２１による演算処理データ等が一時的に
格納されるメモリである。

【００１９】インジェクタ駆動回路２４は、吸気量ＧＮ
信号や機関回転数ＮＥ信号に基づきＣＰＵ２１を通じて
演算される燃料噴射量に対応した所定パルス幅の信号を
形成してインジェクタ７を駆動する回路である。これに
より、インジェクタ７からは演算された燃料噴射量に対
応した量の燃料が内燃機関１の各気筒に対して噴射供給
されるようになる。また、Ａ／Ｄ変換回路２７は、読込
まれる吸気量ＧＮ信号、実スロットル開度ＴＡ信号、ア
クセル開度Ａｐ信号及び冷却水温ＴＨＷ信号等をＡ／Ｄ
（アナログ−ディジタル）変換してＣＰＵ２１に出力す
るための回路である。

【００２０】そして、ＣＰＵ２１では、後述の演算処理
により、トルクモータ１９によるスロットルバルブ５の
目標スロットル開度ＴＴＰとスロットル開度センサ１６
からの実スロットル開度ＴＡとの偏差に応じて、その偏
差を縮小するためＰＷＭ（パルス幅変調）変換されたデ
ューティ比信号としての出力ＤＵＴＹ（制御量）が算出
され、モータ駆動回路３０に出力される。すると、モー
タ駆動回路３０によってＰＷＭ変換された出力電流ＤＵ
ＴＹによりトルクモータ１９が駆動され、スロットル開
度センサ１６で検出される実スロットル開度ＴＡが最終
的に目標スロットル開度ＴＴＰに一致するように調整さ
れる。

【００２１】次に、図２及び図３に基づき内燃機関のス
ロットル制御装置の構成について説明する。

【００２２】図２及び図３において、アクセルペダル１
７にはアクセル開度センサ１８が配設され、アクセルペ
ダル１７はアクセルレバー４１に連結されている。この
アクセルレバー４１は、アクセルリターンスプリング４
２ａ，４２ｂによってアクセルペダル１７の戻り方向
（時計回り方向）に付勢されている。アクセルペダル１
７が操作されない状態（アクセルＯＦＦ）では、アクセ
ルレバー４１はアクセルリターンスプリング４２ａ，４
２ｂによってアクセル全閉ストッパ４３に当接した状態
に保持される。内燃機関１の運転中は、アクセルペダル
１７の操作量に基づくアクセルレバー４１の位置がアク
セル開度センサ１８によってアクセル開度Ａｐとして検
出される。

【００２３】一方、スロットルバルブ５の回動軸５ａに
はバルブレバー４４が連結され、このバルブレバー４４
が退避走行用スプリング４５によってスロットルバルブ
５の開方向（図２の上方向）に付勢されている。このた
め、図２（ｂ）に示すモータＯＦＦ（トルクモータ１９
への電源ＯＦＦ）時には、退避走行スプリング４５によ
ってバルブレバー４４が中間レバー４７に当接した中間
ストッパ位置に保持される。このとき、中間レバー４７
は、バルブリターンスプリング４８によってスロットル
バルブ５の閉方向（図２の下方）に付勢され、中間スト
ッパ４９に当接されている。

【００２４】つまり、バルブリターンスプリング４８の
引張力は退避走行用スプリング４５の引張力よりも大き
く設定されている。したがって、図２（ｂ）に示すモー
タＯＦＦ時には、バルブリターンスプリング４８の引張
力が退避走行用スプリング４５の引張力に打勝って、中
間レバー４７が中間ストッパ４９に当接し保持され、ス
ロットルバルブ５の実スロットル開度ＴＡが中間ストッ
パ４９で規制される中間ストッパ位置（実スロットル開
度ＴＡ＝約３°）に保持される。

【００２５】一方、図２（ａ）に示す通常制御時（モー
タＯＮ時）には、アクセルペダル１７の操作量に応じて
トルクモータ１９が正転または逆転されスロットルバル
ブ５の実スロットル開度ＴＡが調整され、そのときのス
ロットルバルブ５の実スロットル開度ＴＡがスロットル
開度センサ１６によって検出される。この際、実スロッ
トル開度ＴＡを大きくする場合には、トルクモータ１９
に正側のモータ電流が供給されトルクモータ１９が正転
されることで、図２（ａ）に示すようにバルブレバー４
４がバルブリターンスプリング４８の引張力に抗して中
間レバー４７が押上げられスロットルバルブ５が開方向
に駆動される。これとは逆に、実スロットル開度ＴＡを
小さくする場合には、トルクモータ１９に負側のモータ
電流が供給されトルクモータ１９が逆転されることで、
バルブレバー４４が下降されスロットルバルブ５が閉方
向に駆動される。そして、中間レバー４７が中間ストッ
パ４９に当接されたのちのスロットルバルブ５の閉方向
の駆動では、バルブレバー４４が退避走行用スプリング
４５の引張力に抗して下降されスロットルバルブ５が全
閉ストッパ位置（実スロットル開度ＴＡ＝０°）まで閉
じると、バルブレバー４４がスロットル全閉ストッパ４
６に当接され、それ以上の回動が阻止される。

【００２６】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のスロットル制御装置で用いられているス
ロットルバルブ５の回動軸５ａと連結されたトルクモー
タ１９の構成について図４及び図５を参照して説明す
る。なお、図５は図４のトルクモータ１９からカバー６
３を取去ってＡ方向から見た矢視図である。

【００２７】図４に示すように、吸気通路２途中に配設
されたスロットルボデー６０には軸受６１，６２を介し
てスロットルバルブ５が回動自在に支持されている。こ
のスロットルバルブ５は円板状に形成されており、回動
軸５ａにビス止めされ固定されている。そして、スロッ
トルバルブ５が回動軸５ａと共に回動されることによ
り、スロットルボデー６０の内壁により形成された吸気
流路６０ａの流路面積が調整され、吸気通路２を通過す
る吸気量が制御される。

【００２８】また、スロットルバルブ５の回動軸５ａの
一方の端部にはバルブレバー４４が圧入固定されてお
り、回動軸５ａと共に回動される。このバルブレバー４
４がスロットル全閉ストッパ４６に当接されることによ
りスロットルバルブ５の全閉位置が規定される。なお、
スロットル全閉ストッパ４６のねじ込量を変更すること
によりスロットルバルブ５の全閉位置が調整される。な
お、図４では退避走行スプリング４５等は省略されてい
る。

【００２９】そして、スロットル開度センサ１６はバル
ブレバー４４よりも更に回動軸５ａの端側に配設され、
コンタクト部１６ａ、抵抗体を塗布した基板１６ｂ及び
ハウジング１６ｃによって構成されている。コンタクト
部１６ａは回動軸５ａに圧入されており、回動軸５ａと
共に回動される。基板１６ｂはハウジング１６ｃに固定
されており、基板１６ｂに塗布された抵抗体上をコンタ
クト部１６ａが摺動される。基板１６ｂに塗布された抵
抗体には５〔Ｖ〕の一定電圧が印加されており、この抵
抗体とコンタクト部１６ａとの摺動位置がスロットルバ
ルブ５の開度に応じて変化され出力電圧値が変動され
る。このスロットル開度センサ１６からの出力電圧値が
ＥＣＵ２０に入力されスロットルバルブ５の実スロット
ル開度ＴＡが検出される。

【００３０】更に、図４及び図５に示すように、トルク
モータ１９は回転子６５、コア６９、一対のソレノイド
部７０，７５により回動軸５ａの他方の端部に連結され
ている。トルクモータ１９の端部はカバー６３により覆
われている。回転子６５は、回動軸５ａに圧入固定され
た鉄心６６及び永久磁石６７，６８により構成され、コ
ア６９の内壁により形成された収容孔６９ａに回動自在
に収容されている。鉄心６６は円筒状に形成されてお
り、回動軸５ａの他方の端部に圧入固定されている。永
久磁石６７，６８は円弧状に形成されており、鉄心６６
の外周に等間隔をあけて接着固定されている。スロット
ルバルブ５の回動範囲は通常９０°以下であるから、永
久磁石６７，６８の円弧長はスロットルバルブ５の回動
範囲内で回転子６５を回動可能なトルクが働く長さがあ
ればよい。なお、永久磁石６７，６８はネオジウム系、
サマリウム−コバルト系等の高い磁力を発生する所謂、
希土類磁石が採用されている。

【００３１】コア６９は磁性体からなる薄板が回動軸５
ａの軸方向に積層され形成されており、収容孔６９ａに
回転子６５を回動自在に収容している。コア６９は回転
子６５を取囲む周上において切目のないスロットレスに
構成されている。ソレノイド部７０，７５はそれぞれ鉄
心７１，７６にコイル７２，７７が巻回され形成されて
おり、コア６９に圧入固定されている。コイル７２，７
７にはコネクタ８０に埋設されたピン８１から制御電流
が供給される。また、バルブリターンスプリング４８
は、一方の端部が鉄心６６に固定され、他方の端部がね
じ６４に固定されており、このバルブリターンスプリン
グ４８によりスロットルバルブ５が閉側に付勢されてい
る。

【００３２】本実施例では、アクチュエータとしてトル
クモータ１９を用いた電子スロットルシステムへの応用
について述べているが、この他、モータを用いてＤＵＴ
Ｙ（デューティ比）制御する周知のＩＳＣＶ（Idle Spe
ed Control Valve：アイドル回転数制御バルブ）、ＥＧ
ＲＶ（Exhaust Gas Recirculation Valve:排気ガス再循
環バルブ）、ＳＣＶ（Swirl Control Valve:スワール制
御バルブ）等による制御システムにも同様に応用するこ
とができる。

【００３３】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥ
ＣＵ２０内のＣＰＵ２１におけるスロットル制御の処理
手順を示す図６のブロック図に基づいて説明する。

【００３４】図６において、まず、加減速トルク演算処
理Ｓ１では、各種センサ信号に基づき設定される目標ス
ロットル開度ＴＴＰとスロットル開度センサ１６からの
実スロットル開度ＴＡとの偏差・現在のスロットル速度
に基づいてスロットル制御系の加減速トルク〔Ｎ・ｍ〕
が算出される。

【００３５】また、摩擦トルク演算処理Ｓ２では、目標
スロットル開度ＴＴＰと実スロットル開度ＴＡとからそ
のときの摩擦状態に応じて軸受６１，６２等によるスロ
ットル制御系の摩擦トルクＴf 〔Ｎ・ｍ〕が算出され
る。そして、流れのトルク演算処理Ｓ３では、実スロッ
トル開度ＴＡ〔°〕、本実施例の所謂『Ｌ−Ｊetroni
c』である電子制御式燃料噴射システムにおいてはエア
フローメータ４による吸気量ＧＮ〔ｇ／ｒｅｖ〕、機関
回転数ＮＥ〔ｒｐｍ〕、所謂『Ｄ−Ｊetronic 』におい
ては吸気圧センサによる吸気圧ＰＭ〔ｍｍＨｇ〕等に基
づきスロットルバルブ５に作用する流れのトルク〔Ｎ・
ｍ〕が算出される。また、ばねトルク演算処理Ｓ４で
は、実スロットル開度ＴＡが中間ストッパ位置より大き
い開側ではバルブリターンスプリング４８に対応し、ま
た、実スロットル開度ＴＡが中間ストッパ位置より小さ
い閉側では退避走行用スプリング４５に対応するスロッ
トル制御系のばねトルク〔Ｎ・ｍ〕が算出される。ここ
で、実スロットル開度ＴＡに応じてばねトルクを算出す
るのに対して、更に応答性を向上させるために、目標ス
ロットル開度ＴＴＰまたは予測スロットル開度（＝実ス
ロットル開度＋実スロットル速度×所定時間）に応じて
ばねトルクを算出するようにしてもよい。そして、前段
で算出された加速トルク、摩擦トルク、流れのトルク及
びばねトルクが加算されトルクモータ１９の要求トルク
ＴR 〔Ｎ・ｍ〕が算出される。

【００３６】モータ電流演算処理Ｓ５では、ＴR ＝ｆ
（ＴＡ，ＩM ）の逆モデル式を用いた実測値に基づき、
前段で算出された要求トルクＴR 〔Ｎ・ｍ〕をパラメー
タとし、各要求トルクの発生に必要な要求電流ＩM
〔Ａ〕が実スロットル開度ＴＡ〔°〕に応じて算出され
る。次に、電圧変換処理Ｓ６では、前段で算出された要
求電流ＩM 〔Ａ〕がトルクモータ１９に固有のモータコ
イル抵抗及び配線（ワイヤハーネス）抵抗等の抵抗値に
よって変換された変換電圧が算出される。

【００３７】更に、逆起電圧演算処理Ｓ７では、後段で
算出される推定電流ＩMS〔Ａ〕及び実スロットル開度Ｔ
Ａ〔°〕に応じて逆起電圧Ｖe が算出される。そして、
前段で算出された要求電流ＩM の変換電圧と逆起電圧Ｖ
e とが加算されてトルクモータ１９の要求電圧ＶM
〔Ｖ〕が算出される。次に、要求ＤＵＴＹ演算処理Ｓ８
では、前段で算出された要求電圧ＶM 〔Ｖ〕に（１００
／ＶB ）が乗算されＰＷＭ（パルス幅変調）変換された
デューティ比信号としてのトルクモータ１９の要求ＤＵ
ＴＹが算出される。なお、ＶB はトルクモータ１９の電
源電圧である。

【００３８】次に、出力ＤＵＴＹ演算処理Ｓ９にて、実
際に出力可能な出力ＤＵＴＹが演算される。出力可能な
出力ＤＵＴＹとは、例えば、３〜９０〔％〕と１００
〔％〕である。なお、０〜３〔％〕、９０〜１００
〔％〕、１００〔％〕以上は回路上出力できないＤＵＴ
Ｙ範囲である。この出力ＤＵＴＹがモータ駆動回路３０
に出力されることでトルクモータ１９が駆動され、スロ
ットル開度センサ１６で検出された実スロットル開度Ｔ
Ａが最終的に目標スロットル開度ＴＴＰに一致するよう
に調整される。

【００３９】次に、出力ＤＵＴＹ演算処理Ｓ９からなま
し（平滑化）処理Ｓ１２で算出される推定電流ＩMSにつ
いて図６を参照して説明する。

【００４０】上述のように、出力ＤＵＴＹ演算処理Ｓ９
では、要求ＤＵＴＹに対してモータ駆動回路３０の作動
制約上、出力できない出力ＤＵＴＹが存在している。例
えば、０〜３〔％〕のＤＵＴＹ範囲は出力できないた
め、０〜３〔％〕が要求されたときには、出力ＤＵＴＹ
が３〔％〕とされる。３〜９０〔％〕のＤＵＴＹ範囲が
要求されたときには、その値に対応する出力ＤＵＴＹと
される。また、９０〜１００〔％〕のＤＵＴＹ範囲は出
力できないため、９０〜１００〔％〕のＤＵＴＹ範囲が
要求されたときには、９０〜９５〔％〕では９０
〔％〕、９５〜１００〔％〕では１００〔％〕とされ
る。そして、演算結果として１００〔％〕以上を要求さ
れたときにも出力不可のため出力ＤＵＴＹが１００
〔％〕とされる。このように、要求ＤＵＴＹと出力ＤＵ
ＴＹとが異なる場合が発生するため、実際に流れる電流
は、出力ＤＵＴＹを基準に推定する必要がある。

【００４１】図６に示すように、要求電圧演算処理Ｓ１
０では要求ＤＵＴＹ演算処理Ｓ８の逆で出力ＤＵＴＹが
要求電圧ＶM に変換される。次に、前段で算出された逆
起電圧Ｖe 分が減算され、実際のトルクモータ１９両端
の電圧が推定される。更に、電流変換処理Ｓ１１では、
電圧変換処理Ｓ６の逆で実際のトルクモータ１９両端の
推定された電圧がトルクモータ１９に固有のモータコイ
ル抵抗及び配線（ワイヤハーネス）抵抗等の電流経路に
おける抵抗値にて除算され推定電流ＩMSが算出される。
この際、なまし（平滑化）処理Ｓ１２にて、インダクタ
ンスＬに応じたなまし処理が実施され、過渡的な電流変
化時の応答遅れが考慮され実電流挙動が推定される。こ
の値が推定電流ＩMS〔Ａ〕とされ、上述の逆起電圧演算
処理Ｓ７等に用いられる。モータ電流演算処理Ｓ５で算
出された要求電流ＩM 〔Ａ〕に対し、推定電流ＩMS
〔Ａ〕は実際にトルクモータ１９に流れる実電流とな
る。

【００４２】次に、なまし（平滑化）処理Ｓ１２でのイ
ンダクタンスＬに応じたなまし処理について、図７を参
照して説明する。一般的に、モータコイルのインダクタ
ンスＬは、次式（１）にて算出されることが知られてい
る。ここで、ｎはコイル巻数、Ｓはコイル断面積、Ｂは
磁束、Ｉは電流である。

【００４３】

【数１】 Ｌ＝ｎ・Ｓ・（ｄＢ／ｄＩ） ・・・（１） したがって、単位電流当たりの磁束変化量としての（ｄ
Ｂ／ｄＩ）を算出する必要がある。トルクモータ１９
は、スロットルバルブ５の開度（即ち、モータのコアと
磁石との相対位置関係）によって発生磁束が異なるた
め、図７に示すように、電流Ｉと実スロットル開度ＴＡ
とをパラメータとする磁束マップから現在の推定電流Ｉ
MSi の前後（±０．５〔Ａ〕）の電流と現在の実スロッ
トル開度ＴＡi とにおける磁束Ｂを求めることで単位電
流当たりの磁束変化量（ｄＢ／ｄＩ）が算出される。こ
れに、コイル巻数ｎ、コイル断面積Ｓが乗算されインダ
クタンスＬが算出される。

【００４４】更に、なまし（平滑化）処理Ｓ１２でのイ
ンダクタンスＬに応じたなまし処理について、図８の変
形例を参照して説明する。図８に示すように、電流Ｉと
実スロットル開度ＴＡとをパラメータとするインダクタ
ンスＬを直接、メモリにインダクタンスマップとして予
め格納させておいて用いることもできる。このようにし
て、算出されたインダクタンスＬをなまし率Ｎに変換す
るため、近似式Ｎ＝Ｌ／（２〔ｍｓ〕）＋１が用いられ
る。なお、２〔ｍｓ〕はなまし処理周期である。インダ
クタンスＬに応じたなまし式は、従来から知られている
次式（２）に示す１次遅れ処理にて算出される。ここ
で、ＩMSi は現在の推定電流、ＩMSi-1 は前回の推定電
流、ＩL は供給電圧に応じた供給電流（実在せず）であ
る。

【００４５】

【数２】 ＩMSi ＝ＩMSi-1 ＋（ＩL −ＩMSi-1 ）／Ｎ ・・・（２） 更に、プログラム容量を低減するため、電流Ｉと実スロ
ットル開度ＴＡとに応じてなまし率Ｎを直接、メモリに
予め格納させておいてもよい。

【００４６】このように、本実施例の内燃機関のスロッ
トル制御装置は、各種センサ信号に基づき内燃機関１の
運転状態を制御するアクチュエータとしてのトルクモー
タ１９の駆動に必要な要求電流ＩM を算出するＥＣＵ２
０内のＣＰＵ２１にて達成される要求電流演算手段と、
前記要求電流演算手段で算出された要求電流ＩM に対応
する要求ＤＵＴＹ（要求デューティ値）を算出するＥＣ
Ｕ２０内のＣＰＵ２１にて達成されるデューティ値演算
手段と、前記デューティ値演算手段で算出された要求Ｄ
ＵＴＹに応じてトルクモータ１９に実際に出力する出力
ＤＵＴＹ（出力デューティ値）を設定するＥＣＵ２０内
のＣＰＵ２１にて達成されるデューティ値設定手段と、
前記デューティ値設定手段で設定された出力ＤＵＴＹに
基づきトルクモータ１９に現在流れている電流を推定す
るＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される電流推定手
段とを具備するものである。また、本実施例の内燃機関
のスロットル制御装置は、ＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１に
て達成されるデューティ値設定手段で設定された出力Ｄ
ＵＴＹが変化したときには、トルクモータ１９のコイル
のインダクタンスＬに応じてトルクモータ１９に現在流
れている電流の変化を推定するＥＣＵ２０内のＣＰＵ２
１にて達成される電流変化推定手段を具備するものであ
る。そして、本実施例の内燃機関のスロットル制御装置
のＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される電流変化推
定手段は、出力ＤＵＴＹを出力電流に変換し、その出力
電流に対してトルクモータ１９のコイルのインダクタン
スＬに応じたなまし（平滑化）処理を施しトルクモータ
１９に現在流れている電流の変化を推定するものであ
る。更に、本実施例の内燃機関のスロットル制御装置の
ＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される電流変化推定
手段は、電源電圧値と電流経路の抵抗値であるトルクモ
ータ１９に固有のモータコイル抵抗及び配線（ワイヤハ
ーネス）抵抗等とに応じて出力ＤＵＴＹを出力電流に変
換するものである。

【００４７】つまり、内燃機関１の運転状態を制御する
トルクモータ１９に対する要求電流ＩM に基づく要求Ｄ
ＵＴＹに応じてトルクモータ１９に実際に出力する出力
ＤＵＴＹが設定される。このとき、回路上の制約等に起
因し要求ＤＵＴＹに応じた出力ＤＵＴＹが設定されない
場合に対処するため、出力ＤＵＴＹに基づきトルクモー
タ１９に現在流れている電流及びその変化が推定され
る。即ち、出力ＤＵＴＹが電源電圧値と電流経路の抵抗
値とに応じて出力電流に変換され、トルクモータ１９の
コイルのインダクタンスＬに応じたなまし（平滑化）処
理が施され推定電流ＩMSとして正しく推定される。これ
により、出力ＤＵＴＹを要求ＤＵＴＹに一致させること
ができ、トルクモータ１９の応答遅れが補償され追従安
定性が向上される。

【００４８】ところで、上記実施例では、ＥＣＵ２０内
のＣＰＵ２１にて達成される電流推定手段が出力ＤＵＴ
Ｙに応じてトルクモータ１９に現在流れている電流を推
定しているが、本発明を実施する場合には、これに限定
されるものではなく、実際にトルクモータ１９両端にか
かっている電圧に応じてトルクモータ１９に現在流れて
いる電流を推定してもよい。このように、トルクモータ
１９両端にかかる電圧がハードウェアを介して検出され
ることでソフトウェアの負荷を軽減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のアクチュエータ制御装置が適用された具体
的な、内燃機関のスロットル制御装置における内燃機関
及びその周辺機器を示す概略構成図である。

【図２】 図２は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置の要部構成を示す模式
図である。

【図３】 図３は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置の要部構成を示す斜視
図である。

【図４】 図４は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置で用いられているスロ
ットルバルブの回動軸と連結されたトルクモータの構成
を示す断面図である。

【図５】 図５は図４のトルクモータからカバーを取去
ってＡ方向から見た矢視図である。

【図６】 図６は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥＣ
Ｕ内のＣＰＵにおけるスロットル制御の処理手順を示す
ブロック図である。

【図７】 図７は図６におけるインダクタンスに応じた
推定電流のなまし処理を示す説明図である。

【図８】 図８は図６におけるインダクタンスに応じた
推定電流のなまし処理の変形例を示す説明図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ５ スロットルバルブ １６ スロットル開度センサ １８ アクセル開度センサ １９ トルクモータ（アクチュエータ） ２０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 各種センサ信号に基づき内燃機関の運転
   状態を制御するアクチュエータの駆動に必要な要求電流
   を算出する要求電流演算手段と、 前記要求電流演算手段で算出された前記要求電流に対応
   する要求デューティ値を算出するデューティ値演算手段
   と、 前記デューティ値演算手段で算出された前記要求デュー
   ティ値に応じて前記アクチュエータに実際に出力する出
   力デューティ値を設定するデューティ値設定手段と、 前記デューティ値設定手段で設定された前記出力デュー
   ティ値に基づき前記アクチュエータに現在流れている電
   流を推定する電流推定手段とを具備することを特徴とす
   る内燃機関のアクチュエータ制御装置。
2. 【請求項２】 更に、前記デューティ値設定手段で設定
   された前記出力デューティ値が変化したときには、前記
   アクチュエータのコイルのインダクタンスに応じて前記
   アクチュエータに現在流れている電流の変化を推定する
   電流変化推定手段を具備することを特徴とする請求項１
   に記載の内燃機関のアクチュエータ制御装置。
3. 【請求項３】 前記電流変化推定手段は、前記出力デュ
   ーティ値を出力電流に変換し、その出力電流に対して前
   記アクチュエータのコイルのインダクタンスに応じた平
   滑化処理を施し、前記アクチュエータに現在流れている
   電流の変化を推定することを特徴とする請求項２に記載
   の内燃機関のアクチュエータ制御装置。
4. 【請求項４】 前記電流変化推定手段は、電源電圧値と
   電流経路の抵抗値とに応じて前記出力デューティ値を出
   力電流に変換することを特徴とする請求項３に記載の内
   燃機関のアクチュエータ制御装置。
5. 【請求項５】 前記電流推定手段は、実際に前記アクチ
   ュエータ両端にかかっている電圧に応じて前記アクチュ
   エータに現在流れている電流を推定することを特徴とす
   る請求項１に記載の内燃機関のアクチュエータ制御装
   置。