JP2001090561A - 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）を定常保持
されている現在位置から微小量だけ駆動するときの挙動
安定性を向上すること。 【解決手段】 トルクモータ１９を定常保持されている
現在位置から微小量だけ駆動するときには、定常保持に
必要な制御量に対して一度に大きく変化させると、それ
に連れてトルクモータ１９が大きく変動されオーバシュ
ート等を生じる可能性が大となる。これに対処するた
め、定常保持に必要な制御量に対して所定期間では所定
量が加算設定される。そして、元の制御量に戻された所
定期間でトルクモータ１９の挙動が逐次モニタされ、こ
の結果に基づき所定量が初期値から増加されたり、初期
値に戻されたり、「０」に設定される。これにより、ト
ルクモータ１９の微小角制御に際し、スロットルバルブ
５の開度がオーバシュート等を起こすことなく目標開度
に一致され挙動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を定常保
持されている現在の開度位置から微小開度（微小量）だ
け駆動しようとするとき、定常保持に必要な制御量に対
して所定量を与えても必ずしも目標開度になるとは限ら
ず摩擦（静摩擦）に打勝つことができず現在の開度位置
のままであったり、所定量が大き過ぎて目標開度から大
きくズレてオーバシュート等の発生につながるという不
具合があった。

【０００４】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、アクチュエータを定常保持さ
れている現在位置から微小量だけ駆動するときの挙動安
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。

【０００５】

【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、制御量出力手段で定常
保持に必要な制御量または目標位置と現在位置とに基づ
き算出されるＰＩＤ制御量に対して第１の所定期間では
所定量が加算または減算設定される。そして、制御量出
力手段によって第１の所定期間だけ加算または減算され
た所定量分が元に戻された第２の所定期間にて所定量設
定手段によりアクチュエータの挙動が逐次モニタされ、
この結果に基づき定常保持に必要な制御量に次回加算ま
たは減算される所定量が設定される。これにより、アク
チュエータがオーバシュート等を起こすことがなくなり
挙動安定性が向上される。

【０００６】請求項２の内燃機関のアクチュエータ制御
装置における所定量設定手段では、アクチュエータを定
常保持に必要な制御量に対して次回加算または減算され
る所定量が現在位置と目標位置との偏差に応じて設定さ
れる。このように、制御量に加算または減算される所定
量が従来のセンサ信号による適合等に基づき設定される
ことから構成の簡素化が達成される。

【０００７】請求項３の内燃機関のアクチュエータ制御
装置における所定量設定手段では、アクチュエータを定
常保持に必要な制御量に対して次回加算または減算され
る所定量が現在位置における静摩擦に応じて設定され
る。このように、制御量に加算または減算される所定量
が現在位置における静摩擦、即ち、固体特有のそのとき
の動き易さを考慮して設定されることによりアクチュエ
ータの挙動安定性が向上される。

【０００８】請求項４の内燃機関のアクチュエータ制御
装置における所定量設定手段では、定常保持に必要な制
御量に所定量を加えてもアクチュエータが停止状態のま
まであるときには次回加算または減算する所定量が増加
される。このように、所定量は初期値が小さく徐々に大
きく設定されるため、アクチュエータが静摩擦による如
何なる定常保持状態にあっても適切な所定量が加算また
は減算されることとなりアクチュエータの挙動安定性が
保証される。

【０００９】

【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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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に当接された後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４
５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４６
に当接され、それ以上の回動が阻止される。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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き、図７のマップを
参照して説明する。

【００３３】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。

【００３４】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に対応させる。また
は、仮目標スロットル開度ＴＴＰsmに替え実スロットル
開度、実スロットル速度、実スロットル加速度に基づく
予測スロットル開度に応じてばねトルクを算出するよう
にしてもよい。

【００３５】また、摩擦トルク演算処理Ｓ５では、後述
するように、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〔°〕、スロット
ル開度センサ１６からの実スロットル開度ＴＡ〔°〕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Ｔ
R 〔Ｎ・ｍ〕が算出される。

【００３６】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。

【００３７】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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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〕から推定電流Ｉa
〔Ａ〕が算出される。

【００４１】次の抵抗推定演算処理Ｓ１１では、電流推
定演算処理Ｓ１０からの推定電流Ｉa 〔Ａ〕、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〕とから算出
される瞬間的な真の抵抗になまし（平滑化）処理が実施
され推定抵抗Ｒsm〔Ω〕が算出される。そして、モータ
温度推定演算処理Ｓ１２では、抵抗推定演算処理Ｓ１１
からの推定抵抗Ｒsm〔Ω〕に基づき推定モータ温度Ｔm
〔℃〕が算出される。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。

【００４２】次に、図６の摩擦トルク演算処理Ｓ５で、
まず、仮目標スロットル開度ＴＴＰsm〔°〕と実スロッ
トル開度ＴＡ〔°〕との偏差が所定値を越えるときに算
出される摩擦トルク〔Ｎ・ｍ〕について図７に示す説明
図を参照して説明する。

【００４３】仮目標スロットル開度ＴＴＰsm〔°〕と実
スロットル開度ＴＡ〔°〕との偏差が所定値を越え大き
いときには、図７に示すように、実スロットル開度ＴＡ
が微分された実スロットル速度ΔＴＡ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。なお、こ
のとき推定モータ温度Ｔm 〔℃〕も考慮される。

【００４４】一方、仮目標スロットル開度ＴＴＰsm
〔°〕と実スロットル開度ＴＡ〔°〕との偏差が所定値
以下と小さいときに出力される制御量が大きくなり過ぎ
ると仮目標スロットル開度ＴＴＰsm〔°〕から実スロッ
トル開度ＴＡ〔°〕が大きくズレてオーバシュート等の
発生につながる可能性があるため、以下のように算出さ
れる摩擦トルクＴf 〔Ｎ・ｍ〕に対応する微小角制御量
に基づく微小角制御が実施される。

【００４５】図８は仮目標スロットル開度ＴＴＰsm
〔°〕と実スロットル開度ＴＡ〔°〕との偏差が所定値
以下のときの微小角制御の処理手順を示すフローチャー
トであり、図９のタイムチャートを参照して説明する。
ここで、図９では設定される微小角制御量に基づき目標
スロットル開度ＴＴＰ〔°〕がなまし（平滑化）処理さ
れた仮目標スロットル開度ＴＴＰsm〔°〕に対応して変
移する実スロットル開度ＴＡの遷移状態を示す。なお、
この微小角制御ルーチンは２〔ｍｓ〕毎にＥＣＵ２０内
のＣＰＵ２１にて繰返し実行される。

【００４６】図８において、まず、ステップＳ１０１
で、トルクモータ１９に対する微小角制御実行可能タイ
ミングであるかが判定される。ここで、微小角制御実行
可能タイミングとは、仮目標スロットル開度ＴＴＰsm
〔°〕と実スロットル開度ＴＡ〔°〕との偏差が所定値
以下と小さく、かつ周期的な実行スケジュールを満たし
ているときをいう。ステップＳ１０１の判定条件が成立
せず、即ち、微小角制御実行可能タイミングでないとき
には何もすることなく（図９に示すＭ期間）、本ルーチ
ンを終了する。なお、このＭ期間はスロットルバルブ５
の挙動（実スロットル開度ＴＡの変化）をモニタ（観
察）するため例えば、６〔ｍｓ〕に設定されている。

【００４７】一方、ステップＳ１０１の判定条件が成
立、即ち、微小角制御実行可能タイミングであるときに
はステップＳ１０２に移行し、前回の微小角制御の実施
後にスロットルバルブ５が作動されたかが判定される。
ステップＳ１０２の判定条件が成立せず、即ち、前回の
微小角制御の実施後からスロットルバルブ５が停止状態
のままであるときにはステップＳ１０３に移行し、この
ときの静摩擦に打勝つよう前回の微小角制御量に対して
所定量が加算され大きくされた微小角制御量が設定され
（図９に示すＢ期間）、本ルーチンを終了する。なお、
この微小角制御開始時における微小角制御量としては初
期値が設定される（図９に示すＡ期間）。

【００４８】ここで、ステップＳ１０２の判定条件が成
立、即ち、前回の微小角制御の実施後にスロットルバル
ブ５が作動されているときにはステップＳ１０４に移行
し、現在スロットルバルブ５が作動中であるかが判定さ
れる。ステップＳ１０４の判定条件が成立せず、即ち、
現在スロットルバルブ５が作動中でないときにはステッ
プＳ１０５に移行し、微小角制御量が微小角制御開始時
の初期値に戻され（図９に示すＡ期間）、本ルーチンを
終了する。

【００４９】一方、ステップＳ１０４の判定条件が成
立、即ち、現在スロットルバルブ５が作動中であるとき
にはステップＳ１０６に移行し、静摩擦から動摩擦に移
行し摩擦係数が小さくなって、このとき設定されている
微小角制御量が大き過ぎであることが考えられるため、
実スロットル開度ＴＡの挙動変化を暫しモニタするよう
微小角制御量が「０（零）」とされ（図９に示すＣ期
間）、本ルーチンを終了する。

【００５０】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を有し、トルクモータ１９の駆動に必要な制御量
を出力し、その制御量に応じてトルクモータ１９を駆動
するものにおいて、トルクモータ１９を定常保持されて
いる現在位置から微小量だけ駆動するときには、定常保
持に必要な制御量または目標位置と現在位置とに基づき
算出されるＰＩＤ制御量に対して予め設定された所定量
を第１の所定期間であるＡ，Ｂ，Ｃ期間だけ加算し、こ
の後の第２の所定期間であるＭ期間では第１の所定期間
だけ加算した所定量分を元に戻し出力するＥＣＵ２０内
のＣＰＵ２１にて達成される制御量出力手段と、前記制
御量出力手段による所定量を含む制御量に基づくトルク
モータ１９の動きをモニタし、次回加算または減算する
所定量を設定するＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成さ
れる所定量設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のＥＣＵ２０内
のＣＰＵ２１にて達成される所定量設定手段は、トルク
モータ１９が停止状態のままであるときには、次回加算
する所定量を増加するものである。

【００５１】つまり、トルクモータ１９を定常保持され
ている現在位置から微小量だけ駆動するときには、定常
保持に必要な制御量に対して一度に大きく変化させる
と、それに連れてトルクモータ１９が大きく変動されオ
ーバシュート等を生じる可能性が大となる。これに対処
するため、定常保持に必要な制御量または目標位置と現
在位置とに基づき算出されるＰＩＤ制御量に対してＡ，
Ｂ，Ｃ期間では所定量が加算設定される。そして、所定
量分が元に戻されたＭ期間でトルクモータ１９の挙動が
逐次モニタされ、この結果に基づき所定量が初期値から
増加されたり、初期値に戻されたり、「０」に設定され
る。なお、定常保持に必要な制御量に所定量を加えても
トルクモータ１９が停止状態のままであるときには次回
加算する所定量が増加される。これにより、目標スロッ
トル開度ＴＴＰに対応する仮目標スロットル開度ＴＴＰ
smに対して実スロットル開度ＴＡがオーバシュート等を
起こすことなく一致され挙動安定性を向上することがで
きる。

【００５２】ところで、上記実施例では、スロットルバ
ルブ５が定常保持されている現在位置から微小量だけ駆
動するとき、定常保持に必要な制御量に対して所定量を
加算する微小量制御について述べたが、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、定常保持
に必要な制御量に対して所定量を減算する微小量制御に
ついても同様に説明できる。

【００５３】また、定常保持に必要な制御量に対して次
回加算または減算する所定量を、現在位置としての実ス
ロットル開度ＴＡと目標位置としての仮目標スロットル
開度ＴＴＰsmとの偏差に応じて設定するようにしてもよ
く、更に、現在位置としての実スロットル開度ＴＡにお
ける静摩擦に応じて設定するようにしてもよい。

【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の摩擦トルク演算処理でスロット
ル開度偏差が大きいときに実スロットル速度から摩擦ト
ルクを算出する説明図である。

【図８】 図８は図６の摩擦トルク演算処理でスロット
ル開度偏差が小さいときの摩擦トルクに対応する微小角
制御量を算出する微小角制御の処理手順を示すフローチ
ャートである。

【図９】 図９は図８の微小角制御におけるスロットル
開度と微小角制御量との関係を示すタイムチャートであ
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） 3G065 AA04 CA00 DA05 FA12 GA05 GA09 GA10 GA41 GA46 HA21 HA22 5H004 GA03 GB12 HA13 HB02 HB04 HB07 HB08 KA22 KA23 KA69 KB02 KB04 KB06 KB39 LA06 LA17 LB05

Claims (4)

【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有し、前記アクチュエ
   ータの駆動に必要な制御量を出力し、前記制御量に応じ
   て前記アクチュエータを駆動する内燃機関のアクチュエ
   ータ制御装置において、 前記アクチュエータを定常保持されている現在位置から
   微小量だけ駆動するときには、定常保持に必要な制御量
   または現在位置と目標位置とに基づき算出されるＰＩＤ
   制御量に対して予め設定された所定量を第１の所定期間
   だけ加算または減算して出力し、この後の第２の所定期
   間では前記第１の所定期間だけ加算または減算した所定
   量分を元に戻し出力する制御量出力手段と、 前記制御量出力手段による前記所定量を含む制御量に基
   づく前記アクチュエータの動きをモニタし、次回加算ま
   たは減算する所定量を設定する所定量設定手段とを具備
   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】 前記所定量設定手段は、次回加算または
   減算する所定量を現在位置と目標位置との偏差に応じて
   設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。
3. 【請求項３】 前記所定量設定手段は、次回加算または
   減算する所定量を現在位置における静摩擦に応じて設定
   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。
4. 【請求項４】 前記所定量設定手段は、前記アクチュエ
   ータが停止状態のままであるときには、次回加算または
   減算する所定量を増加することを特徴とする請求項１乃
   至請求項３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。