JP2003214198A - 電子制御スロットルの診断装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子制御スロットルのアクチュエータ非作動
時のフェイルセーフ開度が正規の仕様に適合した開度か
否かを診断し、万一の場合の退避走行性能を確保する。 【解決手段】 モータ非作動時のスロットルセンサの出
力値に基づく始動時開度ＴＨＯＰＮとモータを駆動して
全閉位置に突き当てたときのスロットルセンサの出力に
基づく全閉開度ＴＨＣＬＳとの差が予め車両の仕様に応
じて設定された基準範囲内にあるか否かを調べる（Ｓ
６）。そして、基準範囲内の場合には、スロットル系が
機械的に正常であると判定し（Ｓ７）、基準範囲外の場
合には、スロットル系が機械的に異常であると判定する
（Ｓ８）。これにより、正規の仕様と異なるフェイルセ
ーフ開度のスロットルボディが誤組付けされていても、
確実に誤組付けを検出することができ、万一の退避走行
性能を確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクチュエータを
介してスロットル弁を開閉駆動し、アクチュエータが非
作動状態のとき、予め設定されたフェイルセーフ開度に
戻す機構を備えた電子制御スロットルの診断装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】アクセルペダルとスロットル弁とがケー
ブル等で機械的に連結された従来のエンジン制御系にお
いては、アクセルペダルの踏み込み量に応じて定まるス
ロットル開度での吸入空気量或いは吸気管圧力を測定
し、この吸入空気量或いは吸気管圧力に基づいて燃料噴
射量や点火時期を設定することにより、燃料噴射制御や
点火時期制御等のエンジン制御を行なうようになってい
る。

【０００３】これに対し、最近では、車両の運転操作を
電気的に検出して走行制御を行なう、いわゆるドライブ
バイワイヤの制御システムが開発されている。このドラ
イブバイワイヤによるエンジン制御システムでは、モー
タ等のアクチュエータを介して電気的に開閉制御される
電子制御スロットルを採用しており、この電子制御スロ
ットルでは、特開平１１−１９０２３０号公報に開示さ
れているように、アクチュエータが非作動の状態ではス
ロットル弁（絞り弁）が全閉位置より開き状態（いわゆ
るフェイルセーフ開度）になるように構成されており、
エンジン再始動や異常発生時の退避走行を可能としてい
る。

【０００４】この電子制御スロットルの機械的な装置本
体は、通常、エンジン排気量や駆動形式等が異なる車両
に対して共通して用いることでコスト低減を図るように
しており、機械的な全閉位置を調整した後、エンジン排
気量や駆動形式等の車両の仕様に応じてフェイルセーフ
開度を調整するようにしている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電子制
御スロットルの機械的な装置本体が同じであることは、
正規の仕様と異なるフェイルセーフ開度の装置が組付け
られてしまう誤組付けが発生する可能性があることを意
味し、例えば排気量が比較的小さいエンジンに、相対的
に排気量の大きいエンジン用のスロットル装置が組付け
られると、適切なフェイルセーフ開度よりも小さいフェ
イルセーフ開度となり、万一の場合にエンジン出力が不
足して所望の退避走行性能が得られない虞がある。

【０００６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、電子制御スロットルのアクチュエータ非作動時のフ
ェイルセーフ開度が正規の仕様に適合した開度か否かを
診断し、万一の場合の退避走行性能を確保することので
きる電子制御スロットルの診断装置を提供することを目
的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１記載の発明は、アクチュエータを介してス
ロットル弁を開閉駆動し、上記アクチュエータが非作動
状態のとき、予め設定されたフェイルセーフ開度に戻す
機構を備えた電子制御スロットルの診断装置であって、
上記スロットル弁の開度を検出するスロットルセンサの
上記アクチュエータを非作動状態としたときの出力値
と、上記アクチュエータを作動させて上記スロットル弁
を全閉位置に保持したときの上記スロットルセンサの出
力値との出力差を算出する手段と、上記スロットルセン
サの出力差が予め車両の仕様に応じて設定された基準範
囲内にあるか否かを調べ、上記出力差が上記基準範囲外
のとき、不良と判定する手段とを備えたことを特徴とす
る。

【０００８】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明において、上記スロットル弁のフェイルセーフ開度
を、上記スロットルセンサの出力値が上記スロットル弁
を機械的な全閉位置に調整したときの出力値に車両の仕
様に応じたフェイルセーフ開度を与える出力値を加算し
た値となるよう予め調整しておき、上記フェイルセーフ
開度を与える出力値の管理範囲を上記基準範囲とするこ
とを特徴とする。

【０００９】請求項３記載の発明は、請求項１又は２記
載の発明において、イグニッションスイッチがオフから
オンにされたとき、上記スロットルセンサの出力差を算
出することを特徴とする。

【００１０】すなわち、請求項１記載の発明は、スロッ
トル弁の開度を検出するスロットルセンサに対し、アク
チュエータを非作動状態としたときの出力値とアクチュ
エータを作動させてスロットル弁を全閉位置に保持した
ときの出力値との出力差を算出し、この出力差が予め車
両の仕様に応じて設定された基準範囲外のとき、不良と
判定することで、正規の仕様に適合した適正なフェイル
セーフ開度であることを確認し、万一の場合の退避走行
性能を確保する。

【００１１】その際、請求項２記載の発明のように、ス
ロットル弁のフェイルセーフ開度を、スロットルセンサ
の出力値がスロットル弁を機械的な全閉位置に調整した
ときの出力値に車両の仕様に応じたフェイルセーフ開度
を与える出力値を加算した値となるよう予め調整してお
き、フェイルセーフ開度を与える出力値の管理範囲を基
準範囲とすることで、より精密な診断を可能とすること
ができる。また、請求項３記載の発明のように、イグニ
ッションスイッチがオフからオンにされたとき、スロッ
トルセンサの出力差を算出してフェイルセーフ開度が正
規の仕様に適合した適正な開度か否かの判定を行うこと
が望ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１〜図４は本発明の実施の一形
態に係わり、図１は電子制御スロットルシステムの概略
構成図、図２はモータ駆動回路の構成図、図３はスロッ
トル系診断ルーチンのフローチャート、図４は診断動作
のタイムチャートである。

【００１３】図１において、符号１はエンジンであり、
このエンジン１の吸気ポートにインジェクタ３が介装さ
れ、吸気ポートの上流側に、この吸気ポートに連通する
吸気通路２を形成するスロットルボディ４が配設されて
いる。スロットルボディ４には、スロットル弁５が介装
され、このスロットル弁５が電子制御ユニット（ＥＣ
Ｕ）１００によって駆動制御されるアクチュエータとし
てのモータ（本形態においては、直流モータ）６にギヤ
７を介して連設されている。また、スロットルボディ４
の上流側には、吸入空気量センサ８が介装されている。

【００１４】スロットル弁５は、モータ６が非通電のと
き、オープナストッパ９に当接するようにリターンスプ
リング１０ａによって付勢されており、オープナストッ
パ９でのスロットル開度が、エンジン再始動や万一の場
合の退避走行を可能とする開度（フェイルセーフ開度）
を与える。また、スロットル弁５がオープナスプリング
１０ｂの付勢力に抗してモータ６により閉側に制御され
たときの全閉位置は、全閉ストッパ１１によって規制さ
れる。尚、図においては、スロットル弁５の位置を、上
下方向の動きで模式的に示している。

【００１５】ＥＣＵ１００は、メイン及びサブの２つの
マイクロコンピュータ１０１，１０２（以下、メインマ
イコン１０１、サブマイコン１０２と記載する）を備え
ている。メインマイコン１０１とサブマイコン１０２と
は、互いの通信インターフェイスを介して双方向通信可
能であり、主としてメインマイコン１０１で燃料噴射制
御や点火時期制御等のエンジン制御を分担し、サブマイ
コン１０２でモータ６の駆動制御（スロットル制御）を
分担する。

【００１６】このため、メインマイコン１０１には、ア
クセルペダル１２の踏込み量を検出する２系統のアクセ
ルセンサ１３，１３、及びスロットル弁５の開度を検出
する２系統のスロットルセンサ１４，１４からの信号が
入力されると共に、吸入空気量センサ８、クランク角セ
ンサ１５、冷却水温センサ１６、イグニッションスイッ
チ（ＩＧスイッチ）１７、及びその他のエンジン運転状
態を検出するための図示しないセンサ・スイッチ類から
の信号が入力され、インジェクタ３からの燃料噴射量や
点火時期等のエンジン制御量を演算する。

【００１７】一方、サブマイコン１０２には、２系統の
アクセルセンサ１３，１３、及び２系統のスロットルセ
ンサ１４，１４からの信号が入力されると共に、メイン
マイコン１０１からのデータが入力され、目標スロット
ル開度と実スロットル開度との偏差に基づいて、モータ
駆動回路１０３によりモータ６をＰＷＭ制御するための
デューティ比を演算する。

【００１８】モータ駆動回路１０３は、４個のトランジ
スタをＨ形に接続した周知のＨブリッジ駆動回路であ
り、ブリッジ接続した４個のトランジスタを２個ずつの
ペアで交互に駆動し、モータ６を可逆運転する。すなわ
ち、図２に示すように、直列接続されるコレクタホロワ
形のトランジスタＴＲ１，ＴＲ２と、同じく直列接続さ
れるコレクタホロワ形のトランジスタＴＲ３，ＴＲ４と
が電源ＶBに対して並列に接続され、トランジスタＴＲ
１，ＴＲ２の接続点とトランジスタＴＲ３，ＴＲ４の接
続点との間にモータ６の両端子が接続されている。

【００１９】そして、サブマイコン１０２からモータ６
の電流をチョッパ制御して回転トルクを決定するデュー
ティ信号が、トランジスタＴＲ１，ＴＲ４への第１の系
統と、トランジスタＴＲ２，ＴＲ３への第２の系統との
２系統出力される。第１の系統は、トランジスタＴＲ
１，ＴＲ４をＯＮ，ＯＦＦさせてモータ６に一点鎖線で
示す方向に電流を流し、スロットル弁５を閉弁させる方
向に回転トルクを発生させるデューティ出力のラインで
あり、第２の系統は、トランジスタＴＲ２，ＴＲ３をＯ
Ｎ，ＯＦＦさせてモータ６に二点鎖線で示す方向に電流
を流し、スロットル弁５を開弁させる方向に回転トルク
を発生させるデューティ出力のラインである。以下、第
１の系統を論理的にマイナスのデューティ出力系統、第
２の系統を論理的にプラスのデューティ出力系統とす
る。

【００２０】また、２系統のアクセルセンサ１３，１
３、及び２系統のスロットルセンサ１４，１４からの信
号は、一方の系統が通常の制御に使用され、他方の系統
が自己診断に使用される。すなわち、アクセルペダル１
２の踏込み量を２重系のアクセルセンサ１３，１３で検
出してＥＣＵ１００内部に読込み、ＥＣＵ１００内部の
メインマイコン１０１とサブマイコン１０２とによる２
重系で処理した上で、モータ６を駆動して最適なスロッ
トル開度に制御すると共に、スロットル弁５の動きを２
重系のスロットルセンサ１４，１４で検出してＥＣＵ１
００内部に読込み、正常に動作しているか否かを監視す
る。

【００２１】ＥＣＵ１００内部のメインマイコン１０１
とサブマイコン１０２とによる２重系の出力は、一致回
路１０４を介してモータリレー１０５に出力される。そ
して、正常時には、この一致回路１０４の出力によって
モータリレー１０５が駆動され、バッテリ１０６からの
電源がモータリレー１０５からモータ駆動回路１０３を
介してモータ６に供給される。

【００２２】ここで、ＥＣＵ１００では、正規の仕様に
合致したスロットルボディ４が組付けられているか否か
の診断をエンジン始動時に実施し、エンジン排気量や駆
動方式等の車両の仕様に応じた適正なフェイルセーフ開
度であることを確認し、万一の場合の退避走行の安全を
確保する。以下、スロットル系の診断処理について、図
３のフローチャートを用いて説明する。

【００２３】図３のスロットル系診断ルーチンは、イグ
ニッションスイッチ１７がＯＦＦからＯＮにされ、シス
テムが起動してイニシャライズされた後に実行されるル
ーチンであり、このルーチンがスタートすると、先ず、
ステップＳ１で、スロットルセンサ１４の出力を始動時
開度ＴＨＯＰＮとしてメモリにストアする。この始動時
開度ＴＨＯＰＮは、モータ６が非通電の状態で、スロッ
トル弁５がオープナストッパ９によって機械的に係止さ
れる位置の開度である。

【００２４】次いで、ステップＳ２へ進み、モータリレ
ー１０５をＯＮしてモータ６の通電を開始すると、ステ
ップＳ３で、マイナスのデューティ信号をモータ駆動回
路１０３に出力してスロットル弁５をモータ６を介して
閉側に駆動し、ステップＳ４で、設定時間が経過したか
否かを調べてＮＯの場合にステップＳ３へ戻る待ちルー
プとなる。この待ちループの設定時間は、モータ６をマ
イナスのデューティ信号によってスロットル全閉方向に
駆動し、スロットル弁５が全閉ストッパ１１によって規
制される全閉位置に確実に突き当てられて保持される時
間を定めるものであり、この設定時間が経過したとき、
ステップＳ４からステップＳ５へ進み、そのときのスロ
ットルセンサ１４の出力を全閉開度ＴＨＣＬＳとしてメ
モリにストアする。

【００２５】続くステップＳ６では、始動時開度ＴＨＯ
ＰＮと全閉開度ＴＨＣＬＳとの差を算出し、この開度差
（ＴＨＯＰＮ−ＴＨＣＬＳ）が予め車両の仕様に応じて
設定された基準範囲内にあるか否かを調べる。開度差
（ＴＨＯＰＮ−ＴＨＣＬＳ）は、万一の異常が発生した
場合の退避走行を可能するフェイルセーフ開度を与える
ものであり、このフェールセーフ開度が車種毎に異なる
エンジン排気量や駆動方式等に応じて予め設定されてい
る下限値ＴＨＬと上限値ＴＨＨとの基準範囲内にあるか
否かを調べる。

【００２６】この場合、判定の精度を上げるためには、
生産段階でのスロットル弁５のフェイルセーフ開度を精
度良く調整しておくことが重要であり、フェイルセーフ
開度の調整を、スロットル全閉位置でのスロットルセン
サ１４の出力値と、フェイルセーフ開度でのスロットル
センサ１４の出力値とを個別に管理して調整するより
も、スロットル全閉位置からの相対値で管理してフェイ
ルセーフ開度を調整することが望ましい。

【００２７】一般に、生産段階でのスロットル調整にお
いては、先ず、全閉ストッパ１１によって規制されるス
ロットル弁５の全閉位置の機械的開度を、スロットル弁
５からの空気の漏れ量計測や治具を用いた位置決め等に
より決定し、そのときのセンサ出力値が許容範囲内に収
まるよう、スロットルセンサ１４を調整する。その後、
スロットルセンサ１４の出力値が車両の仕様毎に定めら
れた値となるよう、オープナストッパ９によってスロッ
トル弁５の機械的開度を決定し、フェールセーフ開度と
する。

【００２８】このとき、スロットル弁５の機械的な全閉
位置でのスロットルセンサ１４の出力電圧を、例えば、
Ｏ．５Ｖ±０．０５Ｖに調整し、フェイルセーフ開度を
決定するスロットルセンサ１４の出力電圧の管理範囲
を、１．０Ｖ±０．０５Ｖとすると、スロットルセンサ
１４の全閉からフェイルセーフ開度までの出力電圧の変
化は、０．５Ｖ±０．１Ｖとなり、公差の累積分だけば
らつきが拡大することになる。

【００２９】すなわち、出荷後のスロットル弁５の全閉
からフェールセーフ開度までの実際の機械的な開度変化
は、スロットルセンサ１４の出力電圧が全閉で０．４５
Ｖのときに１．０５Ｖでフェイルセーフ開度を調整した
ものと、スロットルセンサ１４の出力電圧が全閉で０．
５５Ｖのときに０．９５Ｖでフェイルセーフ開度を調整
したものとでは、全閉とフェイルセーフ開度とを同じ精
度で調整したにも拘らず、公差の累積分だけ実際の機械
的開度の差が大きくなり、フェイル走行時の空気量のば
らつき、すなわちエンジン出力のばらつきを生じてしま
う。

【００３０】従って、本実施の形態においては、スロッ
トル弁５の機械的な全閉位置でスロットルセンサ１４の
出力電圧を調整した後、全閉時のスロットルセンサ１４
の電圧に、フェイルセーフ開度を与える電圧値を加算し
てフェイルセーフ開度を決定する。すなわち、全閉時の
スロットルセンサ１４の出力電圧がＯ．５Ｖ±０．０５
Ｖに調整されているとき、全閉時のスロットルセンサ１
４の電圧に、フェイルセーフ開度を与える電圧値として
０．５Ｖ±０．０５Ｖを加算した値でフェイルセーフ開
度の機械的な位置を決定することにより、出荷後の実際
のスロットル弁５の全閉からフェールセーフ開度までの
機械的な開度変化を、スロットルセンサ１４の電圧変化
分（０．５Ｖ±０．０５Ｖ）に対応した範囲に限定して
ばらつきを抑える。

【００３１】これにより、スロットル全閉位置とフェイ
ルセーフ開度とでスロットルセンサ１４の出力値を個別
に管理してフェイルセーフ開度を調整する場合に比較
し、スロットル全閉位置からの相対値を管理してフェイ
ルセーフ開度を調整する場合には、同じ調整精度であり
ながら、フェイル走行時の空気量のばらつきを抑えて適
正なエンジン出力とすることができるばかりでなく、ス
ロットルボディ４の誤組付けを判定するための基準範囲
をより厳密に設定することができ（例えば０．５Ｖ±
０．１Ｖに対して、０．５Ｖ±０．０５Ｖ）、より精密
な診断を可能とすることができる。

【００３２】そして、ステップＳ６において、ＴＨＬ≦
ＴＨＯＰＮ−ＴＨＣＬＳ≦ＴＨＨの場合には、ステップ
Ｓ７でスロットル系が機械的に正常であり、正規の仕様
に合致したフェイルセーフ開度のスロットルボディ４で
あると判定してルーチンを終了する。一方、ＴＨＯＰＮ
−ＴＨＣＬＳ＜ＴＨＬ或いはＴＨＯＰＮ−ＴＨＣＬＳ＞
ＴＨＨの場合には、ステップＳ８で、スロットル系が機
械的に異常であり、正規の仕様と異なるスロットルボデ
ィ４が誤組付けされている可能性があると判定してルー
チンを終了する。

【００３３】以上の動作を、図４のタイムチャートを用
いて説明すると、イグニッションスイッチがＯＮされ、
モータ６が非通電の状態でのスロットルセンサ１４の出
力が始動時開度ＴＨＯＰＮとして読込まれた後、モータ
リレー１０５がＯＮされてモータ６がマイナスのデュー
ティ出力によって駆動され、スロットル弁５が閉じられ
る。そして、この状態で設定時間、モータ６が駆動さ
れ、スロットル弁５が全閉位置に確実に突き当たった状
態でのスロットルセンサ１４の出力が全閉開度ＴＨＣＬ
Ｓとして読込まれる。そして、始動時開度ＴＨＯＰＮと
全閉開度ＴＨＣＬＳとの差に基づいてフェイルセーフ開
度が仕様に合致した適正な開度か否かを判定し、正常と
判定されたとき、通常制御に移行する。

【００３４】これにより、正規の仕様と異なるフェイル
セーフ開度のスロットルボディ４が誤組付けされていて
も、確実に誤組付けを検出することができ、万一の退避
走行性能を確保することができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子制御スロットルのアクチュエータ非作動時のフェイル
セーフ開度が正規の仕様に適合していない場合にも、確
実に異常を検出し、万一の場合の退避走行性能を確保す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】電子制御スロットルシステムの概略構成図

【図２】モータ駆動回路の構成図

【図３】スロットル系診断ルーチンのフローチャート

【図４】診断動作のタイムチャート

【符号の説明】

１ エンジン ４ スロットルボディ ５ スロットル弁 ６ モータ（アクチュエータ） １４ スロットルセンサ １７ イグニッションスイッチ １００ 電子制御ユニット ＴＨＣＬＳ 全閉開度 ＴＨＯＰＮ 始動時開度

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクチュエータを介してスロットル弁を
   開閉駆動し、上記アクチュエータが非作動状態のとき、
   予め設定されたフェイルセーフ開度に戻す機構を備えた
   電子制御スロットルの診断装置であって、 上記スロットル弁の開度を検出するスロットルセンサの
   上記アクチュエータを非作動状態としたときの出力値
   と、上記アクチュエータを作動させて上記スロットル弁
   を全閉位置に保持したときの上記スロットルセンサの出
   力値との出力差を算出する手段と、 上記スロットルセンサの出力差が予め車両の仕様に応じ
   て設定された基準範囲内にあるか否かを調べ、上記出力
   差が上記基準範囲外のとき、不良と判定する手段とを備
   えたことを特徴とする電子制御スロットルの診断装置。
2. 【請求項２】 上記スロットル弁のフェイルセーフ開度
   を、上記スロットルセンサの出力値が上記スロットル弁
   を機械的な全閉位置に調整したときの出力値に車両の仕
   様に応じたフェイルセーフ開度を与える出力値を加算し
   た値となるよう予め調整しておき、上記フェイルセーフ
   開度を与える出力値の管理範囲を上記基準範囲とするこ
   とを特徴とする請求項１記載の電子制御スロットルの診
   断装置。
3. 【請求項３】 イグニッションスイッチがオフからオン
   にされたとき、上記スロットルセンサの出力差を算出す
   ることを特徴とする請求項１又は２記載の電子制御スロ
   ットルの診断装置。