JP2003206759A

JP2003206759A - 電子制御スロットルバルブの故障検出装置

Info

Publication number: JP2003206759A
Application number: JP2002005611A
Authority: JP
Inventors: Shintaro Takenaka; 中伸太郎竹
Original assignee: Mikuni Corp
Current assignee: Mikuni Corp
Priority date: 2002-01-15
Filing date: 2002-01-15
Publication date: 2003-07-25

Abstract

(57)【要約】【課題】電子制御スロットルバルブを用いたシステムに
おいて、バルブをデフォルト開度に戻す戻しスプリング
の折損等を検出する。【解決手段】吸気通路１ａを開閉するバルブ１１、バル
ブ１１を駆動するＤＣモータ１６、ＤＣモータ１６が非
作動時にバルブ１１をデフォルト開度に戻す戻しスプリ
ング１７とを備えたシステムにおいて、ＤＣモータ１６
が非作動時におけるバルブ１１の実スロットル開度をス
ロットル開度センサ２０で検出し、その検出情報に基づ
きバルブ１１がデフォルト開度にあるか否かを制御部１
１０が判断し、デフォルト開度にない場合に、警告器１
７０が警告信号を発する。これにより、運転者は故障し
ていると認識でき、修理等所望の対策を行なえる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、内燃機関（以下、
エンジンと称す）の吸気系に配置されて吸入空気量を制
御する電子制御スロットルバルブの故障検出装置に関
し、特に、休止時にバルブを所定の開度に戻すためのス
プリングを備えた電子制御スロットルバルブの故障検出
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】車両に搭載されたエンジンの吸入空気量
を制御する電子制御スロットルバルブとしては、吸気通
路内に配置されたバルブを、スロットルシャフト及び歯
車列を介してＤＣモータにより駆動し、一方、ＤＣモー
タへの非通電時には、戻しスプリングの付勢力により、
例えば、車両の故障時等に退避走行が可能な空気量を確
保する所定開度（以下、デフォルト開度と称す）に復帰
させるものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、デフォルト
開度へのバルブの復帰動作は、戻しスプリングの付勢力
により行なわれるため、仮に戻しスプリングが折損した
状態で、デフォルト開度から離れた位置にバルブを作動
させた後にＤＣモータの駆動がオフとされると、バルブ
はデフォルト開度に戻らず、ＤＣモータの駆動がオフと
された時点での開度に保持されることになる。その結
果、バルブの開度によっては、例えば、再始動、あるい
は、その他の車両故障等が発生した際に退避走行等を行
なうことができなくなる。

【０００４】本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みて
成されたものであり、その目的とするところは、バルブ
を所定開度（例えば、デフォルト開度）に戻すための戻
しスプリングに異常が発生した場合は、その異常を検出
して、ユーザに警告し修理を促すと共に、その他の車両
故障等の際に退避走行等を確実に行なえるような電子制
御スロットルバルブの故障検出装置を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明の電子制御スロッ
トルバルブの故障検出装置は、内燃機関の吸気通路を開
閉するバルブと、バルブを駆動する駆動モータと、駆動
モータが非作動時にバルブを所定開度に戻す戻しスプリ
ングとを備えた電子制御スロットルバルブの故障検出装
置であって、上記駆動モータが非作動時におけるバルブ
の開度を検出する開度検出手段と、開度検出手段の検出
情報に基づきバルブが所定開度にあるか否かを判断する
判断手段と、所定開度にないと判断手段が判断した場合
に故障を警告する警告手段と、を有することを特徴とし
ている。

【０００６】この構成によれば、駆動モータが非作動の
状態で、開度検出手段がバルブの開度を検出し、この検
出情報に基づき、判断手段が所定開度にバルブがあるか
否かを判断する。ここで、例えば、戻しスプリングが折
損して付勢力を及ぼさなくなっていると、バルブは所定
開度から逸脱した位置に留まる。したがって、このと
き、判断手段は所定位置にバルブがないと判断し、警告
手段が故障を警告する。これにより、運転者は故障して
いると認識でき、早急に所望の対策を講じることができ
る。

【０００７】また、本発明の電子制御スロットルバルブ
の故障検出装置は、内燃機関の吸気通路を開閉するバル
ブと、バルブを駆動する駆動モータと、駆動モータが非
作動時にバルブを所定開度に戻す戻しスプリングとを備
えた電子制御スロットルバルブの故障検出装置であっ
て、上記駆動モータが非作動時におけるバルブの開度を
検出する開度検出手段と、開度検出手段の検出情報に基
づきバルブが所定開度にあるか否かを判断する判断手段
と、所定開度にないと判断手段が判断した場合に駆動モ
ータの駆動範囲を所定の範囲に制限するように駆動制御
する制御手段と、を有することを特徴としている。

【０００８】この構成によれば、駆動モータが非作動の
状態で、開度検出手段がバルブの開度を検出し、この検
出情報に基づき、判断手段が所定開度にバルブがあるか
否かを判断する。ここで、例えば、戻しスプリングが折
損して付勢力を及ぼさなくなっていると、バルブは所定
開度から逸脱した位置に留まる。したがって、このと
き、判断手段は所定位置にバルブがないと判断し、制御
手段はその後の駆動モータの駆動範囲を所定の範囲に制
限するように駆動制御する。これにより、運転者は、そ
の他の車両故障等が発生した場合に、安全な速度で車両
の退避走行等を確実に行なうことができる。

【０００９】上記構成において、制御手段は、内燃機関
のアイドル開度以上かつ最大出力を抑える開度の範囲で
バルブを作動させるように、駆動モータの駆動範囲を制
限する、構成を採用できる。この構成によれば、制御手
段は、その後の駆動モータの駆動範囲を、バルブの作動
範囲がアイドル開度以上かつ最大出力を抑える開度範囲
に制限されるように駆動制御するため、エンジンのエン
スト等を防止でき、その他の車両故障等が発生した場合
にも、車両の退避走行等を安全な速度で確実に行なうこ
とができる。

【００１０】上記構成において、所定開度にないと判断
手段が判断した場合に故障を警告する警告手段を有す
る、構成を採用できる。この構成によれば、故障（戻し
スプリングの折損等）を警告する警告手段及び駆動モー
タの駆動範囲を所定の範囲に制限する制御手段を兼ね備
えるため、運転者は故障していると認識した上で、車両
の退避走行等を安全な速度で確実に行なうことができ、
その後、修理等を講じることができる。

【００１１】上記両発明の構成において、開度検出手段
は、内燃機関の停止後、駆動モータを作動させてバルブ
を全開させた後に駆動モータへの通電を停止し、所定時
間経過後におけるバルブの開度を検出する、構成を採用
できる。この構成によれば、エンジンの停止後、すなわ
ち、キースイッチをオフした後に、駆動モータを作動さ
せてイニシャライズ動作（学習動作）を行なう際に、故
障の有無を検出することができる。また、バルブを一旦
全開させた後、その挙動が安定するための所定時間経過
後にバルブの開度を検出するため、戻しスプリングに異
常がある場合に、その異常を確実に検出することができ
る。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、添付図面に基づき説明する。図１及び図２は、本発
明に係る電子制御スロットルバルブの故障検出装置の一
実施形態を示すものであり、図１は電子制御スロットル
バルブを備えたドライブバイワイヤシステムの概略図、
図２は電子制御スロットルバルブを示す断面図である。

【００１３】このシステムは、図１に示すように、エン
ジン１の吸気系に配置されて吸入空気量を制御する電子
制御スロットルバルブ１０、全体の制御を司る制御系１
００等により構成されている。電子制御スロットルバル
ブ１０は、図１及び図２に示すように、吸気通路１ａを
開閉するバタフライ式のバルブ１１、バルブ１１を回動
自在に支持するスロットルシャフト１２、スロットルシ
ャフト１２の端部に固着された歯車１３、歯車１３に噛
合する小歯車１４ａと大歯車１４ｂとが一体的に形成さ
れた二段歯車１４、大歯車１４ｂに噛合するピニオン１
５をもつ駆動モータとしてのＤＣモータ１６、バルブ１
１をデフォルト開度に戻すための戻しスプリング１７、
バルブ１１の開度（実スロットル開度）を検出する開度
検出手段としてのスロットル開度センサ２０等により形
成されている。

【００１４】ここで、スロットル開度センサ２０は、ホ
ール素子等の磁気センサを用いた非接触式センサである
が、接触式の機械式センサ等その他のセンサであっても
よい。また、戻しスプリング１７は、捩り変形により付
勢力を生じる捩り式のスプリングであるが、バルブ１１
をデフォルト開度に戻す付勢力を発生するものであれ
ば、その他のスプリングでもよい。

【００１５】制御系１００は、種々の演算を行なうと共
に制御信号を出力するＣＰＵ等からなる制御部１１０、
スロットル開度センサ２０からの検出信号（検出情報）
を処理して制御部１１０に送る検出回路１２０、制御部
１１０から制御信号に基づいてＤＣモータ１６を駆動す
る駆動回路１３０、アクセルペダル２の踏込み量を検出
するペダルセンサ３からの検出信号を処理して制御部１
１０に送る検出回路１４０、エンジン１の始動及び停止
を行なうキースイッチ４のオン／オフ状態等を検出して
その検出情報を制御部１１０に送る検出回路１５０、エ
ンジン１の運転に関する制御マップあるいはＤＣモータ
１６の駆動マップ等が予め記憶された記憶部１６０、制
御部１１０から制御信号に基づき故障を警告する警告手
段としての警告器１７０等により形成されている。尚、
警告器１７０としては、視覚により警告を行なう警告ラ
ンプ、あるいは、聴覚により警告を行なう警告ブザー等
が挙げられる。

【００１６】ここで、制御部１１０は、スロットル開度
センサ２０の検出信号に基づきバルブ１１が所定開度
（ここでは、デフォルト開度）にあるか否かを判断する
判断手段と、バルブ１１が所定開度にない場合にＤＣモ
ータ１６の駆動範囲を所定の範囲に制限するように駆動
制御する制御手段との役割を兼ねるものである。

【００１７】制御系１００及び電子制御スロットルバル
ブ１０における制御及び動作について説明すると、先
ず、アクセルペダル２が踏み込まれると、ペダルセンサ
３がその踏込み量を検出し、検出回路１４０がその検出
信号を処理して制御部１１０に送る。制御部１１０は、
その検出情報と記憶部１６０に記憶された制御マップ等
に基づき、駆動回路１３０に対して制御信号を発する。
駆動回路１３０は、その制御信号に基づいてＤＣモータ
１６を適宜駆動制御する。

【００１８】すなわち、ＤＣモータ１６は、制御部１１
０からの制御信号及び駆動回路１３０により、戻しスプ
リング１７の付勢力に抗して、所望の方向及び角度位置
に回転制御される。そして、ＤＣモータ１６の回転によ
り、二段歯車１４及び歯車１３を介して、スロットルシ
ャフト１２が回転させられ、バルブ１１が所望の開度に
調整される。これにより、エンジン１の運転状態に応じ
て、吸気通路１ａの面積が適宜調整され、吸入空気量が
制御される。

【００１９】一方、キースイッチ４がオフとされた状態
において、ＤＣモータ１６が非作動の状態となった場合
は、ＤＣモータ１６の回転トルクは発生しないため、戻
しスプリング１７の付勢力により、スロットルシャフト
１２が所定の角度位置まで回転させられて、バルブ１１
が所定開度、すなわち、デフォルト開度に位置付けられ
る。ここで、デフォルト開度は、エンジン１がアイドル
運転状態にあるときの開度（アイドル開度）よりも大き
い値であり、エンジン１がエンストしないで車両が走行
できるような吸入空気量が確保される開度である。

【００２０】次に、上記電子制御スロットルバルブ１０
及び制御系１００における故障の検出動作について、図
３及び図４を参照しつつ説明する。ドライブバイワイヤ
システムを採用した制御系においては、キースイッチ４
がオフ（ＯＦＦ）とされてエンジン１が停止した直後
に、イニシャライズ動作と呼ばれるセンサの学習動作が
行なわれる。したがって、故障の検出動作は、この学習
動作に併せて行なわれるようになっている。

【００２１】例えば、図３に示すようにエンジン１がア
イドル運転状態におる場合に、キースイッチ４がオフと
されると（図４中のステップＳ１）、そのオフ状態を検
出回路１４０が検出し、制御部１１０が、駆動回路１３
０に向けて所定の目標スロットル開度制御信号を発す
る。これにより、ＤＣモータ１６は、バルブ１１がアイ
ドル開度→若干大きめの開度→全閉→全開を辿るよう
に、回転駆動する。

【００２２】そして、バルブ１１が全開に達してスロッ
トルバブル全開信号が発せられ（図４中のステップＳ
２）から、バルブ１１の挙動が安定する程度の時間Ｔ１
を経た後、制御部１１０はＤＣモータ１６をオフ（ＯＦ
Ｆ）にして（図４中のステップＳ３）、非作動の状態に
する。これにより、ＤＣモータ１６の回転トルクは消滅
する。

【００２３】したがって、戻しスプリング１７が正常な
場合は、図３中の二点鎖線（実スロットル開度）で示す
ように、バルブ１１はその付勢力によりデフォルト開度
に戻る。一方、戻しスプリング１７に異常（折損等）が
ある場合は、その付勢力は作用しないため、図３中の実
線（実スロットル開度）で示すように、バルブ１１はＤ
Ｃモータ１６が停止した位置に対応する全開の状態に留
まる。

【００２４】そこで、ＤＣモータ１６がオフとされてか
ら所定時間Ｔ２経過した後に、制御部１１０は、スロッ
トル開度センサ２０に、バルブ１１の実スロットル開度
（θ）を検出させる（図４中のステップＳ４）。ここ
で、所定時間Ｔ２とは、戻しスプリング１７が正常な場
合において、ＤＣモータ１６がオフとされてからバルブ
１１がデフォルト開度に戻り挙動が安定するまでに必要
な時間である。

【００２５】続いて、得られた実スロットル開度（θ）
の検出情報に基づき、制御部１１０は、その実スロット
ル開度（θ）が所定開度にあるか否か（ここでは、デフ
ォルト開度θｄ±Δα（許容範囲）の開度範囲にあるか
否か）を判断する（図４中のステップＳ５）。

【００２６】ここで、実スロットル開度（θ）が所定開
度から逸脱していると判断された場合は、制御部１１０
は「戻しスプリング１７が折損している（故障してい
る）」と判断し（図４中のステップＳ６）、警告器１７
０に向けて制御信号を発し、警告器１７０は故障を警告
する信号を発する（図４中のステップＳ７）。例えば、
警告ランプによる光の点滅あるいは警告ブザーによる発
音等が行なわれる。その後、故障の検出動作が終了す
る。

【００２７】これにより、運転者は、装置が故障してい
ることを認識でき、修理等を行なうことができる。一
方、ステップＳ５において、実スロットル開度（θ）が
所定開度にあると判断された場合は、制御部１１０は
「戻しスプリング１７は正常である」と判断し（図４中
のステップＳ８）、何ら警告のための信号等を発するこ
となく、検出動作が終了する。

【００２８】図５及び図６は、上記電子制御スロットル
バルブ１０及び制御系１００における故障検出動作の他
の実施形態を示すものである。この検出動作において
は、図５中のステップＳ７だけが前述の図４に示す動作
と異なるため、このステップＳ７についてのみ説明す
る。

【００２９】すなわち、ステップＳ６において、制御部
１１０は「戻しスプリング１６が折損している（故障し
ている）」と判断し、その後の運転動作において、予め
記憶部１６０に記憶された駆動マップに基づき、ＤＣモ
ータ１６の駆動範囲を所定の範囲に制限するように駆動
制御する。

【００３０】この駆動マップとしては、図６中の実線で
示すように、戻しスプリング１７が正常である場合の実
スロットル開度、すなわち、アイドル開度をθｏ、最大
出力を発生する最大出力開度をθｍａｘとすると、図６
中の二点鎖線で示すように、アイドル開度θｏよりも大
きくてエンストを生じない開度θ１から最大出力開度θ
ｍａｘよりも小さくて最大出力を抑える開度θ２の範囲
に制限して、バルブ１１を作動させるように、ＤＣモー
タ１６を駆動制御するものである。尚、ここでは、駆動
マップとして、アイドル開度θｏよりも大きい開度θ１
を下限としたが、アイドル開度θｏを下限（すなわちア
イドル開度θｏ以上の範囲）としてもよい。

【００３１】これにより、その他の車両故障等が発生し
て退避走行等を行なう場合に、エンストを防止でき、
又、安全な速度で、車両を確実に退避場所まで走行させ
ることができる。

【００３２】上記実施形態においては、制御部１１０が
「戻しスプリング１７に異常あり」と判断した場合の処
理動作として、警告器１７０により警告信号を発する
（警告手段を有する）場合、あるいは、制御部１１０が
ＤＣモータ１６の駆動範囲を所定の範囲に制限して駆動
制御する（ＤＣモータ１６の駆動を制限する制御手段を
有する）場合、をそれぞれ示したが、これに限定される
ものではなく、故障（戻しスプリングの折損等）を警告
する警告手段及び駆動モータの駆動範囲を所定の範囲に
制限する制御手段を兼ね備えた構成を採用してもよい。
この場合、運転者は、警告手段により故障していると認
識した上で、エンジン１を始動して車両の退避走行等を
確実の行なうことができる。

【００３３】また、上記実施形態においては、検出の対
象として、バルブ１１をデフォルト開度に戻すための戻
しスプリング１７の異常を検出する場合を示したが、こ
れに限定されるものではなく、ＤＣモータ１６が非作動
の状態で、バルブ１１をアイドル開度に戻す戻しスプリ
ングがある場合に、この戻しスプリングの異常を検出す
るのに適用してもよい。

【００３４】

【発明の効果】以上の述べたように、本発明に係る電子
制御スロットルバルブの故障検出装置によれば、駆動モ
ータが非作動時でのバルブの開度を検出し、この検出情
報に基づきバルブが所定開度にあるか否かを判断し、所
定開度にないと判断した場合に警告手段が故障を警告す
るようにしたことにより、戻しスプリングが折損して付
勢力を及ぼさなくなったような場合に、運転者は故障し
ていることを認識でき、早急に所望の対策を講じること
ができる。

【００３５】また、駆動モータが非作動時でのバルブの
開度を検出し、この検出情報に基づきバルブが所定開度
にあるか否かを判断し、所定開度にないと判断した場合
に、制御手段が駆動モータの駆動範囲を所定の範囲に制
限するように駆動制御するようにしたことにより、戻し
スプリングが折損して付勢力を及ぼさなくなった状態
で、さらにその他の車両故障等が発生した場合に、運転
者は、例えば車両を走行させて退避させることができ
る。特に、制御手段が、駆動モータの駆動範囲を制限し
て、アイドル開度以上かつ最大出力を抑える開度の範囲
でバルブを作動させるようにすることで、エンジンのエ
ンスト等を防止でき、車両の退避走行等を安全な速度で
確実に行なうことができる。

【００３６】さらに、バルブの開度を検出するタイミン
グを、エンジン停止後に駆動モータを作動させてバルブ
を全開させた後の所定時間経過後に設定することによ
り、エンジンの停止後のイニシャライズ動作（センサの
学習動作）に併せて故障の有無を検出することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る電子制御スロットルバルブの故障
検出装置を適用するシステムの概略構成図である。

【図２】電子制御スロットルバルブを示す断面図であ
る。

【図３】本発明に係る故障検出動作を行なう際のタイム
チャートである。

【図４】本発明に係る故障検出動作の一実施形態を示す
フローチャートである。

【図５】本発明に係る故障検出動作の他の実施形態を示
すフローチャートである。

【図６】図５に示す故障検出動作における駆動モータの
駆動範囲（スロットル開度）を示すグラフである。

【符号の説明】

１エンジン（内燃機関）１ａ吸気通路２アクセルペダル３ペダルセンサ４キースイッチ１０電子制御スロットルバルブ１１バルブ１２スロットルシャフト１３歯車１４二段歯車１５ピニオン１６ＤＣモータ（駆動モータ）１７戻しスプリング２０スロットル開度センサ（開度検出手段）１００制御系１１０制御部（制御手段、判断手段）１２０，１４０，１５０検出回路１３０駆動回路１６０記憶部１７０警告器（警告手段）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内燃機関の吸気通路を開閉するバルブ
と、前記バルブを駆動する駆動モータと、前記駆動モー
タが非作動時に前記バルブを所定開度に戻す戻しスプリ
ングと、を備えた電子制御スロットルバルブの故障検出
装置であって、前記駆動モータが非作動時における前記バルブの開度を
検出する開度検出手段と、前記開度検出手段の検出情報
に基づき前記バルブが前記所定開度にあるか否かを判断
する判断手段と、前記所定開度にないと前記判断手段が
判断した場合に故障を警告する警告手段と、を有する、
ことを特徴とする電子制御スロットルバルブの故障検出
装置。
【請求項２】内燃機関の吸気通路を開閉するバルブ
と、前記バルブを駆動する駆動モータと、前記駆動モー
タが非作動時に前記バルブを所定開度に戻す戻しスプリ
ングと、を備えた電子制御スロットルバルブの故障検出
装置であって、前記駆動モータが非作動時における前記バルブの開度を
検出する開度検出手段と、前記開度検出手段の検出情報
に基づき前記バルブが前記所定開度にあるか否かを判断
する判断手段と、前記所定開度にないと前記判断手段が
判断した場合に前記駆動モータの駆動範囲を所定の範囲
に制限するように駆動制御する制御手段と、を有する、
ことを特徴とする電子制御スロットルバルブの故障検出
装置。
【請求項３】前記制御手段は、内燃機関のアイドル開
度以上かつ最大出力を抑える開度の範囲で前記バルブを
作動させるように、前記駆動モータの駆動範囲を制限す
る、ことを特徴とする請求項２記載の電子制御スロット
ルバルブの故障検出装置。
【請求項４】前記所定開度にないと前記判断手段が判
断した場合に故障を警告する警告手段、を有する、こと
を特徴とする請求項２又は３に記載の電子制御スロット
ルバルブの故障検出装置。
【請求項５】前記開度検出手段は、前記内燃機関の停
止後、前記駆動モータを作動させて前記バルブを全開さ
せた後に前記駆動モータへの通電を停止し、所定時間経
過後における前記バルブの開度を検出する、ことを特徴
とする請求項１ないし４いずれかに記載の電子制御スロ
ットルバルブの故障検出装置。