JP2001073849A - 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
を改善し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吸気通
路に配設されたスロットルバルブ５を駆動するトルクモ
ータ１９に対して加減速トルク、ばねトルク、摩擦トル
ク等が考慮された要求電流だけでは、トルクモータ１９
を駆動するコイル、ワイヤハーネス、トランジスタ等か
らなる回路全体の抵抗値変化による応答遅れが発生す
る。この抵抗値変化が推定されることで要求電流が適切
に補正された制御量がモータ駆動回路２５を介してトル
クモータ１９に出力される。このように、トルクモータ
１９を駆動する回路全体の抵抗値が考慮され制御量が算
出されることで、トルクモータ１９は応答遅れが改善さ
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、アクセル操作量等に応じてアクチ
ュエータとしてのモータを駆動しスロットルバルブの開
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』、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）』等が作用する。

【０００４】これら加減速トルク、ばねトルク、摩擦ト
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、アクチュエータ
としてのモータを駆動する回路全体の抵抗変化等に起因
し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を
改善し追従安定性を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、実電流検出手段で内燃
機関の運転状態を制御するアクチュエータを駆動するた
めの回路全体に流れる実電流が検出され、電流推定手段
で回路全体に流れる電流またはこれに相当するパラメー
タが推定電流値として推定される。そして、抵抗推定手
段で実電流値と推定電流値とが比較されることにより回
路全体の抵抗が推定抵抗値として推定される。このよう
に、実電流値と推定電流値とが比較され回路全体の抵抗
変化に応じた推定抵抗値が適切に得られることで、この
推定抵抗値に基づきアクチュエータを駆動するために必
要な電流がより正確に供給できることとなり、アクチュ
エータは応答遅れが改善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、実電流検出手段で内燃機関の運転状態を
制御するアクチュエータを駆動するための回路全体に流
れる実電流が検出され、記憶手段に記憶された予め基準
状態における回路全体の抵抗である基準抵抗値に基づき
電流推定手段で回路全体を流れる電流が推定電流値とし
て推定される。そして、抵抗推定手段で実電流値と推定
電流値とが比較されることにより回路全体の抵抗が推定
抵抗値として推定される。このように、実電流値と予め
基準状態における基準抵抗値から求められた推定電流値
とが比較され回路全体の抵抗変化に応じた推定抵抗値が
適切に得られることで、この推定抵抗値に基づきアクチ
ュエータを駆動するために必要な電流がより正確に供給
できることとなり、アクチュエータは応答遅れが改善さ
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
装置では、抵抗推定手段によって実電流値と推定電流値
との比が抵抗値補正量とされ、この抵抗値補正量と基準
抵抗値とから推定抵抗値が推定される。このように、回
路全体の抵抗変化に応じた補正が実行されることで、推
定抵抗値をより適切に得ることができる。

【０００９】請求項４の内燃機関のアクチュエータ制御
装置では、内燃機関における温度パラメータによって基
準抵抗値が算出される。つまり、内燃機関における例え
ば、冷却水温、吸気温、シリンダ温度等の温度パラメー
タに応じた適切な基準抵抗値が設定されることで回路全
体の抵抗変化に応じた推定抵抗値をより適切に得ること
ができる。

【００１０】請求項５の内燃機関のアクチュエータ制御
装置では、推定抵抗値が電源投入時では内燃機関におけ
る温度パラメータに基づく基準抵抗値とされ、この後に
おける推定タイミング毎になまし（平滑化）処理が実施
され更新される。このように、推定抵抗値に対してイグ
ニッションスイッチがオンされた電源投入時の初期では
内燃機関における例えば、冷却水温、吸気温、シリンダ
温度等の温度パラメータに基づく基準抵抗値が設定さ
れ、その後においては推定タイミング毎のなまし処理が
行われることで、電源投入直後からその後までの推定抵
抗値の信頼性を向上することができる。

【００１１】請求項６の内燃機関のアクチュエータ制御
装置では、アクチュエータを駆動するための制御量が安
定した出力状態であるとき推定抵抗値が推定されるた
め、推定抵抗値の信頼性を向上することができる。

【００１２】請求項７の内燃機関のアクチュエータ制御
装置では、内燃機関における温度パラメータによって推
定抵抗値に対する上下限ガードが行われる。つまり、内
燃機関における例えば、冷却水温、吸気温、シリンダ温
度等の温度パラメータにて推定抵抗値を制限する上限値
及び下限値が適切に設定されるため、更新される推定抵
抗値の信頼性をより向上することができる。

【００１３】請求項８の内燃機関のアクチュエータ制御
装置では、アクチュエータのコイルの温度が温度推定値
として推定抵抗値に基づき推定されるため、アクチュエ
ータのコイルの温度推定値における信頼性を向上するこ
とができる。

【００１４】請求項９の内燃機関のアクチュエータ制御
装置では、アクチュエータを駆動するための制御量が推
定抵抗値によって算出されるため、アクチュエータを駆
動するための制御量をより正確に得ることができる。

【００１５】請求項１０の内燃機関のアクチュエータ制
御装置によれば、更に、抵抗検出手段にて回路全体の実
際の抵抗が実抵抗値として検出され、この実抵抗値によ
ってアクチュエータのコイルの温度が温度推定値として
推定される。即ち、アクチュエータのコイルの温度が回
路全体の実抵抗値から温度推定値が推定されるためその
信頼性を向上することができる。

【００１６】請求項１１の内燃機関のアクチュエータ制
御装置では、アクチュエータの特性が温度推定値によっ
て補正される。つまり、アクチュエータの特性として例
えば、コイルの推定インダクタンスや推定磁束量、電流
と推定トルクとの関係等が温度推定値にて補正され、ア
クチュエータの特性上の各種パラメータの変化が適切に
補正されることで、そのパラメータに基づく変化量を適
切に得ることができる。

【００１７】

【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。

【００１８】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。

【００１９】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の駆動力により実際のスロットル
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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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
算出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からは算出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。

【００２６】また、モータ駆動回路２５は、後述のＣＰ
Ｕ２１による演算処理により、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算出された
出力ＤＵＴＹ（制御量）から出力電流ＤＵＴＹを形成し
てトルクモータ１９に出力する回路である。これによ
り、トルクモータ１９では出力電流ＤＵＴＹに対応した
駆動力が発生され、スロットル開度センサ１６で検出さ
れるスロットルバルブ５の実スロットル開度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。

【００２７】そして、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信号及びその他、水温センサ（図示略）から
の冷却水温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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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、退避走行用スプリング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４
７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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【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。

【００３４】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。

【００３５】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では退避走行用スプリング４５等は省略されて
いる。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】図６において、まず、目標スロットル開度
演算処理Ｓ１では、アクセル開度センサ１８からのアク
セル開度Ａｐ〔°〕に基づき目標スロットル開度ＴＴＰ
〔°〕が算出される。次の仮目標スロットル開度演算処
理Ｓ２では、目標スロットル開度演算処理Ｓ１で算出さ
れた目標スロットル開度ＴＴＰ〔°〕がなまし（平滑
化）処理され仮目標スロットル開度ＴＴＰsm〔°〕が算
出される。そして、加減速トルク演算処理Ｓ３では、仮
目標スロットル開度演算処理Ｓ２で算出された仮目標ス
ロットル開度ＴＴＰsm〔°〕とスロットル開度センサ１
６からの実スロットル開度ＴＡ〔°〕との偏差・現在の
スロットル速度である実スロットル速度ΔＴＡに基づき
スロットル制御系の加減速トルクＴg 〔Ｎ・ｍ〕が算出
される。

【００４２】また、ばねトルク演算処理Ｓ４では、仮目
標スロットル開度演算処理Ｓ２で算出された仮目標スロ
ットル開度ＴＴＰsm〔°〕に応じてばねトルクＴs 〔Ｎ
・ｍ〕が算出される。ここで、仮目標スロットル開度Ｔ
ＴＰsmに応じてばねトルクＴs を算出するのに対して、
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に対応してばねトル
ク、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。

【００４３】また、摩擦トルク演算処理Ｓ５では、仮目
標スロットル開度ＴＴＰsm〔°〕、実スロットル開度Ｔ
Ａ〔°〕及び後段で算出される推定モータ温度Ｔm
〔℃〕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、前段で算出された加減速トルク
Ｔg 〔Ｎ・ｍ〕、ばねトルクＴs 〔Ｎ・ｍ〕及び摩擦ト
ルクＴf 〔Ｎ・ｍ〕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。

【００４４】モータ電流演算処理Ｓ６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。次の電流応答性補償処理Ｓ７では、前段で算出され
た要求電流ＩM 〔Ａ〕に対してトルクモータ１９に固有
のコイルや配線（ワイヤハーネス）等によるインダクタ
ンスや抵抗による遅れがあるため、その遅れ分を補償す
るよう後段で算出される推定電流Ｉa 〔Ａ〕、推定抵抗
Ｒsm〔Ω〕及び推定モータ温度Ｔm 〔℃〕が考慮され算
出される補正電流（補償値）〔Ａ〕と元の要求電流ＩM
〔Ａ〕とが加算され出力電流Ｉo 〔Ａ〕が算出される。

【００４５】そして、逆起電圧演算処理Ｓ８では、前段
で算出された出力電流Ｉo 〔Ａ〕、後段で算出される推
定モータ温度Ｔm 〔℃〕、実スロットル開度ＴＡ〔°〕
及び仮目標スロットル開度ＴＴＰsm〔°〕とに応じて逆
起電圧Ｖe 〔Ｖ〕が算出される。更に、出力ＤＵＴＹ演
算処理Ｓ９では、前段で算出された出力電流Ｉo 〔Ａ〕
に対して逆起電圧Ｖe 〔Ｖ〕が考慮された電流値が加算
され、かつ後段で算出される推定抵抗Ｒsm〔Ω〕及びバ
ッテリ電圧ＶB 〔Ｖ〕が考慮され、トルクモータ１９に
実際に出力可能な出力ＤＵＴＹが算出される。更に、モ
ータ駆動回路２５では、出力ＤＵＴＹ演算処理Ｓ９から
の出力ＤＵＴＹに基づきトルクモータ１９に出力するた
めの出力電流ＤＵＴＹが形成される。

【００４６】ここで、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ＤＵＴＹ範囲である。この出力ＤＵ
ＴＹがモータ駆動回路２５に出力され出力電流ＤＵＴＹ
が形成されトルクモータ１９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。

【００４７】次に、図６の電流推定演算処理Ｓ１０で算
出される推定電流Ｉa 〔Ａ〕について説明する。

【００４８】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２５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。

【００４９】このように、要求ＤＵＴＹと出力ＤＵＴＹ
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。このため、電
流推定演算処理Ｓ１０では、出力ＤＵＴＹ演算処理Ｓ９
からの出力ＤＵＴＹ、バッテリ電圧ＶB 〔Ｖ〕及び後段
で算出される推定抵抗Ｒsm〔Ω〕とから推定電流Ｉa
〔Ａ〕が算出される。

【００５０】次に、図６の抵抗推定演算処理Ｓ１１で算
出される推定抵抗Ｒsm〔Ω〕について図７に示す説明図
を参照して説明する。なお、抵抗推定演算処理Ｓ１１は
モータ電流が安定状態であるとき実施される。

【００５１】図７において、前回の推定抵抗Ｒsmi-1 に
対して上述の電流推定演算処理Ｓ１０で算出された推定
電流Ｉa 〔Ａ〕とそのときトルクモータ１９に流れる実
際の電流がＥＣＵ２０内のハード回路にて検出された実
電流ＩH 〔Ａ〕とから瞬間的な真の抵抗ＲH 〔Ω〕が次
式（１）にて算出される。なお、推定抵抗Ｒsmの初期値
は、基準状態においてトルクモータ１９を駆動するため
の基準抵抗Ｒsmo 〔Ω〕として冷却水温ＴＨＷをパラメ
ータとして予めメモリに格納されている。

【００５２】

【数１】 ＲHi＝Ｒsmi-1 ×（Ｉai／ＩHi） ・・・（１）

【００５３】この真の抵抗ＲH 〔Ω〕に対して次式
（２）によるなまし（平滑化）処理が実施され推定抵抗
Ｒsm〔Ω〕が算出される。ここで、Ｎはなまし率であ
る。

【００５４】

【数２】 Ｒsmi ＝Ｒsmi-1 ＋（ＲHi−Ｒsmi-1 ）／Ｎ ・・・（２）

【００５５】次に、図６のモータ温度推定演算処理Ｓ１
２で算出される推定モータ温度Ｔm〔℃〕について図８
に示す説明図を参照して説明する。

【００５６】図８において、上述の抵抗推定演算処理Ｓ
１１で算出された推定抵抗Ｒsm〔Ω〕（実測値でもよ
い）に基づき予めメモリに格納されているマップから推
定モータ温度Ｔm 〔℃〕が算出される。なお、上記実測
値としては現在の電圧と電流とから求めることができ
る。これにより、モータ温度変化によるモータトルク変
化、磁束密度変化、摩擦トルク変化等が補正されモータ
駆動回路２５に出力するための適切な出力ＤＵＴＹが得
られることとなる。

【００５７】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を駆動するための回路全体に流れる実際の電流を
実電流ＩH 値として検出するＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１
にて達成される実電流検出手段と、回路全体に流れる電
流またはこれに相当するパラメータを推定電流Ｉa 値と
して推定するＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される
電流推定手段と、実電流ＩH 値と推定電流Ｉa値とを比
較することにより回路全体の抵抗を推定抵抗Ｒsm値とし
て推定するＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される抵
抗推定手段とを具備するものである。つまり、実電流Ｉ
H 値と推定電流Ｉa 値とが比較されトルクモータ１９を
駆動するためのコイル、ワイヤハーネス、トランジスタ
（図示略）等からなる回路全体の抵抗変化に応じた推定
抵抗Ｒsm値が適切に得られることで、この推定抵抗Ｒsm
値に基づきトルクモータ１９を駆動する回路全体に流れ
る実電流ＩH 値と演算による推定電流Ｉa 値とが一致、
即ち、必要な電流がより正確に供給できることとなり、
トルクモータ１９は応答遅れが改善され追従安定性が向
上される。

【００５８】また、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
を駆動するための回路全体に流れる実際の電流を実電流
ＩH 値として検出するＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達
成される実電流検出手段と、予め基準状態として例え
ば、所定の冷却水温で非通電状態における回路全体の抵
抗を基準抵抗Ｒsmo 値として記憶するＥＣＵ２０内のＲ
ＯＭ２２からなる記憶手段と、基準抵抗Ｒsmo 値に基づ
き回路全体に流れる電流を推定電流Ｉa 値として推定す
るＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される電流推定手
段と、実電流ＩH 値と推定電流Ｉa 値とを比較すること
により回路全体の抵抗を推定抵抗Ｒsm値として推定する
ＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される抵抗推定手段
とを具備するものである。つまり、実電流Ｉa 値と予め
基準状態における基準抵抗Ｒsmo 値から求められた推定
電流Ｉa 値とが比較され回路全体の抵抗変化に応じた推
定抵抗Ｒsm値が適切に得られることで、この推定抵抗Ｒ
sm値に基づきトルクモータ１９を駆動する回路全体に流
れる実電流ＩH 値と演算による推定電流Ｉa 値とが一
致、即ち、必要な電流がより正確に供給できることとな
り、トルクモータ１９は応答遅れが改善され追従安定性
が向上される。

【００５９】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にて達成される抵
抗推定手段は、実電流ＩH 値と推定電流Ｉa 値との比を
抵抗値補正量とし、その抵抗値補正量と基準抵抗Ｒsmo
値とから推定抵抗Ｒsm値を推定するものである。このよ
うに、回路全体の抵抗変化に応じた補正が実行されるこ
とで、推定抵抗Ｒsm値をより適切に得ることができる。
更に、本実施例の内燃機関のスロットル制御装置は、基
準抵抗Ｒsmo 値を内燃機関１における温度パラメータを
用いて算出するものである。つまり、内燃機関１におけ
る例えば、冷却水温、吸気温、シリンダ温度等の温度パ
ラメータに応じた適切な基準抵抗Ｒsmo値が設定される
ことで回路全体の抵抗変化に応じた推定抵抗Ｒsm値をよ
り適切に得ることができる。また、本実施例の内燃機関
のスロットル制御装置は、推定抵抗Ｒsm値を電源投入時
では内燃機関１における温度パラメータに基づく基準抵
抗Ｒsmo 値とし、この後における推定タイミング毎にな
まし（平滑化）処理を実施し更新するものである。この
ように、推定抵抗Ｒsm値に対してイグニッションスイッ
チがオンされた電源投入時の初期では内燃機関における
例えば、冷却水温、吸気温、シリンダ温度等の温度パラ
メータに基づく基準抵抗Ｒsmo 値が設定され、その後に
おいては推定タイミング毎のなまし処理が行われること
で、電源投入直後からその後までの推定抵抗Ｒsm値の信
頼性を向上することができる。

【００６０】そして、本実施例の内燃機関のスロットル
制御装置は、推定抵抗Ｒsm値をトルクモータ１９を駆動
するための制御量としての出力ＤＵＴＹが安定した出力
状態であるとき推定するものであり、推定抵抗Ｒsm値の
信頼性を向上することができる。また、本実施例の内燃
機関のスロットル制御装置は、推定抵抗Ｒsm値に対して
内燃機関１における温度パラメータに基づき上下限ガー
ドを行うものである。つまり、内燃機関１における例え
ば、冷却水温、吸気温、シリンダ温度等の温度パラメー
タにて推定抵抗Ｒsm値を制限する上限値及び下限値が適
切に設定されるため、更新される推定抵抗Ｒsm値の信頼
性をより向上することができる。加えて、本実施例の内
燃機関のスロットル制御装置は、推定抵抗Ｒsm値に基づ
きトルクモータ１９のコイルの温度を温度推定値である
推定モータ温度Ｔm として推定するものであり、トルク
モータ１９のコイルの推定モータ温度Ｔm における信頼
性を向上することができる。

【００６１】また、本実施例の内燃機関のスロットル制
御装置は、推定抵抗Ｒsm値に基づきトルクモータ１９を
駆動するための制御量を算出するものであり、トルクモ
ータ１９を駆動するための制御量をより正確に得ること
ができる。そして、本実施例の内燃機関のスロットル制
御装置は、トルクモータ１９の特性を温度推定値として
の推定モータ温度Ｔm に基づき補正するものである。つ
まり、トルクモータ１９の特性として例えば、コイルの
推定インダクタンスや推定磁束量、電流と推定トルクと
の関係等が温度推定値にて補正され、トルクモータ１９
の特性上の各種パラメータの変化が適切に補正されるこ
とで、そのパラメータに基づく変化量を適切に得ること
ができる。

【００６２】ところで、上記実施例では、回路全体の抵
抗を推定抵抗値として推定しているが、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、回路全体
の実際の抵抗を実抵抗値として検出するためのシャント
抵抗等からなる抵抗検出手段を具備するものにおいて
は、検出される実抵抗値に基づきトルクモータ１９のコ
イルの温度を推定モータ温度Ｔm として推定することも
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の抵抗推定演算処理における推定
電流及び実電流から推定抵抗を算出する説明図である。

【図８】 図８は図６のモータ温度推定演算処理におけ
る推定抵抗から推定モータ温度を算出する説明図であ
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）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3G084 BA05 DA05 DA25 EB11 FA07 FA10 FA20 FA33 FA38 3G301 JA14 LA03 LC03 LC10 MA12 NB02 ND01 ND41 PA01Z PA11A PA11Z PE01Z PE03Z PE08Z PF03Z PG02Z 5H633 BB08 GG02 HH03 JA02 JA08 JB05

Claims (11)

【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を駆動する回路全体に流
   れる実際の電流を実電流値として検出する実電流検出手
   段と、 前記回路全体に流れる電流またはこれに相当するパラメ
   ータを推定電流値として推定する電流推定手段と、 前記実電流値と前記推定電流値とを比較することにより
   前記回路全体の抵抗を推定抵抗値として推定する抵抗推
   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】 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を駆動する回路全体に流
   れる実際の電流を実電流値として検出する実電流検出手
   段と、 予め基準状態における前記回路全体の抵抗を基準抵抗値
   として記憶する記憶手段と、 前記基準抵抗値に基づき前記回路全体に流れる電流を推
   定電流値として推定する電流推定手段と、 前記実電流値と前記推定電流値とを比較することにより
   前記回路全体の抵抗を推定抵抗値として推定する抵抗推
   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。
3. 【請求項３】 前記抵抗推定手段は、前記実電流値と前
   記推定電流値との比を抵抗値補正量とし、前記抵抗値補
   正量と前記基準抵抗値とから前記推定抵抗値を推定する
   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】 前記基準抵抗値は、前記内燃機関におけ
   る温度パラメータに基づき算出することを特徴とする請
   求項２または請求項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】 前記推定抵抗値は、電源投入時では前記
   内燃機関における温度パラメータに基づく前記基準抵抗
   値とし、この後における推定タイミング毎に平滑化処理
   を実施し更新することを特徴とする請求項２乃至請求項
   ４の何れか１つに記載の内燃機関のアクチュエータ制御
   装置。
6. 【請求項６】 前記推定抵抗値は、前記アクチュエータ
   を駆動するための制御量が安定した出力状態であるとき
   推定することを特徴とする請求項３または請求項５に記
   載の内燃機関のアクチュエータ制御装置。
7. 【請求項７】 前記推定抵抗値は、前記内燃機関におけ
   る温度パラメータに基づき上下限ガードを行うことを特
   徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の内
   燃機関のアクチュエータ制御装置。
8. 【請求項８】 前記推定抵抗値に基づき前記アクチュエ
   ータのコイルの温度を温度推定値として推定することを
   特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の
   内燃機関のアクチュエータ制御装置。
9. 【請求項９】 前記推定抵抗値に基づき前記アクチュエ
   ータを駆動するための制御量を算出することを特徴とす
   る請求項１乃至請求項６の何れか１つに記載の内燃機関
   のアクチュエータ制御装置。
10. 【請求項１０】 更に、前記回路全体の実際の抵抗を実
    抵抗値として検出する抵抗検出手段を具備し、 前記実抵抗値に基づき前記アクチュエータのコイルの温
    度を温度推定値として推定することを特徴とする請求項
    １乃至請求項６の何れか１つに記載の内燃機関のアクチ
    ュエータ制御装置。
11. 【請求項１１】 前記温度推定値に基づき前記アクチュ
    エータの特性を補正することを特徴とする請求項８また
    は請求項１０に記載の内燃機関のアクチュエータ制御装
    置。