JP2006322356A - スロットル制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】エンジン停止後に行われる診断機能の所要時間短縮と診断精度の向上、ボア内壁及びスロットルバルブへのデポジットの付着を抑える。
【解決手段】スロットルバルブ１１と、スロットルバルブ１１を開閉するスロットルバルブ駆動手段１３と、スロットルバルブ駆動手段１３を制御するスロットルバルブ開閉制御手段３０とを備え、スロットルバルブ開閉制御手段３０は、エンジン停止命令後にスロットルバルブ１１を閉じないでエンジンが実際に停止する前にエンジン停止命令直後のスロットルバルブ１１の開度よりも大きな所定の第１開度まで開く。
【選択図】図３

Description

本発明は、スロットル制御装置に関する。

電制スロットル装置は、スロットルバルブの開閉を制御するために実際のスロットルバルブの開度を測定する必要がある。しかし、スロットルバルブの開度を測定するセンサは、ばらつきを有するので、全開又は全閉状態に対応する基準位置を確定しなければならなかった。そこで、走行中にスロットルバルブの基準位置を学習し、その値を基にスロットルバルブの開閉を制御する方法が提案されていた。しかし、スロットルバルブが運転中に実際に全開又は全閉状態とならない限り基準位置を学習することができないため、適切な制御を行うことができない場合があった。

そこで、基準位置を学習するまではスロットルバルブの開閉をアクセル操作と連動させて機械的に制御を行い、スロットルバルブの開度の基準位置を学習した後に電子制御を行なう方法が提案されている（特許文献１参照）。
特開平０６−２２９２６２号公報

上述した従来のスロットル制御装置は、エンジン停止命令の後からエンジンが実際に停止するまでの間に電制スロットルの各機構の診断機能を実行していた。この従来装置は、まず、低開度で行なう診断機能（例えば、全閉学習値診断）を実行し、その後、スロットルバルブを開いて行なう診断機能（例えば、リターンスプリング診断）を実行していた。また、この従来装置はこれらの診断機能をエンジン停止命令後に実行するため、できるだけ短時間で完了する必要があった。

しかし、この従来装置はスロットルバルブを一旦閉じてから大きく開けるため効率的でなかった。さらに、この従来装置は診断機能の実行時間を短縮するためにスロットルバルブの開度を必要最低限にとどめており、機能診断の精度も十分ではなかった。

さらに、上述の従来装置は、エンジン停止命令の直後にスロットルバルブが全閉状態となるため、スロットルバルブ近傍の空気の流れが悪くなった。そのため、従来装置はエンジンからの吹返しガスがその場に留まって、ガスに含まれるデポジットがボア内壁及びスロットルバルブに付着してしまっていた。そして、従来装置は、この付着したデポジットによって吸気の流量が低下し、エンスト等の不具合やエンジンの非効率的な燃焼による燃費低下という問題点を生じさせるおそれがある。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされたものであり、診断機能の所要時間短縮と診断精度向上、ボア内壁及びスロットルバルブへのデポジットの付着を抑えるスロットル制御装置を提供することを目的としている。

本発明は以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。

本発明は、スロットルバルブ（１１）と、前記スロットルバルブ（１１）を開閉するスロットルバルブ駆動手段（１３）と、前記スロットルバルブ駆動手段（１３）を制御するスロットルバルブ開閉制御手段（３０）とを備え、前記スロットルバルブ開閉制御手段（３０）は、エンジン停止命令後に前記スロットルバルブ（１１）を閉じないでエンジンが実際に停止する前にエンジン停止命令直後の前記スロットルバルブ（１１）の開度よりも大きな所定の第１開度まで開くことを特徴とする。

本発明によれば、ボア内壁及びスロットルバルブにデポジットが付着することを防ぐことができる。したがって、デポジットの付着による吸気の流量低下を防ぐことでエンスト等の不具合の発生を防止し、燃費の低下を防止することができる。

以下では図面等を参照して本発明の実施の形態についてさらに詳しく説明する。

図１は、本発明による電制スロットル制御装置１０を装備した吸気系システムの構成を示す図である。

吸気系システム１は、電制スロットル制御装置１０と、吸気コレクタ５と、吸気マニホールド４とを備える。電制スロットル制御装置１０は、内部にスロットルバルブ１１を備える。スロットルバルブ１１は、スロットル軸１２を軸として回転して吸入空気量を調節し、適切な吸気量をエンジン１に供給する。吸気コレクタ５は、電制スロットル制御装置１０に連設される。吸気コレクタ５は、吸気を一旦貯蔵して吸気脈動を抑制する。吸気マニホールド４は、吸気コレクタ５とエンジン１の吸気ポート３を接続する。吸気ポート３には、エンジン１に空気を供給するタイミングを制御する吸気バルブ２が配置される。また、６は排気バルブ、７は燃料をエンジン１に供給する燃料噴射弁、８は点火プラグである。

図２は、本発明の電制スロットル制御装置１０を示す詳細構成図である。

スロットルバルブ１１は、円板形状である。スロットルバルブ１１は、スロットル軸１２に固定されている。スロットルバルブ１１は、スロットル軸１２が回転することによって、電制スロットル制御装置１０を通過する空気量を調節する。スロットル軸１２は、ギヤ機構１８を介してスロットルモータ１３と連結してスロットルバルブ１１を電気的に駆動する。スロットルモータ１３は、ＤＣモータである。また、スロットル軸１２には、スロットルポジションセンサ１７（以下「ＴＰＳ」という）が連結されている。ＴＰＳ１７は、スロットルバルブ１１の開度θを検出する。

リターンスプリング１４は、スロットル軸１２と同軸に挿通している。リターンスプリング１４は、スロットルバルブ１１を閉方向に付勢する。デフォルトスプリング１５も、スロットル軸１２と同軸に挿通している。デフォルトスプリング１５は、スロットルバルブ１１を開方向に付勢する。デフォルトレバー１６は、リターンスプリング１４とデフォルトスプリング１５とを保持し、これらが付勢する力をスロットル軸１２に伝達する。リターンスプリング１４とデフォルトスプリング１５は、スロットルモータ１３に通電することなくスロットルバルブ１１を既定の基準開度θDに設定する。このように機械的にスロットルバルブ１１を基準開度θDに設定する機構をデフォルト機構とする。

図３は、本発明による電制スロットル制御装置１０のシステム構成図である。ここでは、制御系の構成について説明する。

本発明による制御では、コントロールユニット（以下「ＥＣＵ」という）３０の指令によりスロットルモータ１３を駆動してスロットルバルブ１１の開閉制御を行う。この開閉制御によって矢印Ａの方向からエンジン１に吸入される空気量を調節する。ＴＰＳ１７は、検出したスロットルバルブ１１の開度θをＥＣＵ３０に入力する。

アクセルワークユニット２０は、アクセルペダル２１とアクセルポジションセンサ２２（以下「ＡＰＳ」という）とを有する。アクセルペダル２１の踏み込み量は、ＡＰＳ２２に検知されてＥＣＵ３０に入力される。

このようにしてＥＣＵ３０の入力ポートには、車両及びエンジン１の運転状態を検知する各種センサの信号が入力される。ＥＣＵ３０は、ＡＰＳ２２から入力されたアクセルペダル２１の踏み込み量を電気信号に変換し、スロットルモータ１３を作動させてスロットルバルブ１１の開閉制御を実行する。

続いて、本実施形態における電制スロットル制御装置１０の制御を図４のフローチャートに基づいて説明する。本ルーチンは、イグニッションスイッチがオフにされてエンジン停止命令後にＥＣＵ３０によって実行され、エンジン１が実際に停止する前に完了する。

本ルーチンの処理が実行されると、ステップＳ１でスロットルモータ１３を作動してスロットルバルブ１１を全開開度θMAXとし、一定時間維持する。

ステップＳ２は、リターンスプリング１４の診断機能の開始準備処理を行なう。この診断機能は、リターンスプリング１４の切損、異常を検出するものである。スロットルモータ１３を作動して所定の診断開始開度θR1にスロットルバルブ１１の開度を設定し、一定時間その開度を維持する。

ステップＳ３では、リターンスプリング１４の診断機能を実行する。スロットルモータ１３をオフとし、リターンスプリング１４の作用によってスロットルバルブ１１を診断終了開度θR2となるまで戻す。リターンスプリング１４の診断は、ＴＰＳ１７によって検出される診断開始開度θR1と診断終了開度θR2の差分と、スロットルバルブ１１の開度がθR1からθR2となるまでに要した時間によって判断する。したがって、診断開始開度θR1と診断終了開度θR2の値は厳密に指定する必要はなく、θR1とθR2の差分が一定であればよい。診断結果が正常であれば（ステップＳ３：ＯＫ）、ステップＳ４の全閉位置学習準備処理に移行する。異常の場合は（ステップＳ３：ＮＧ）、警告灯を点灯させて運転者に異常を知らせ、スロットルモータ１３によりスロットルバルブ１１が一定以上の開度とならないように制限した後にステップＳ４の全閉位置学習準備処理に移行する。

ステップＳ４の全閉位置学習準備処理は、スロットルモータ１３によりスロットルバルブ１１を段階的に閉じて全閉位置とする。ステップＳ５の全閉位置学習では、ＴＰＳ１７が検出したこの全閉位置をＥＣＵ３０に記憶する。ステップＳ６において、全閉位置学習が正常に行われていたかを診断し、正常に行われていた場合には（ステップＳ６：ＯＫ）、ステップＳ７に移行して学習した全閉位置そのものを診断する。学習した全閉位置があらかじめ設定された範囲内すなわち正常である場合には（ステップＳ７：ＯＫ）、ステップＳ８のデフォルト機構診断に移行する。全閉位置学習が正常に行われなかった場合（ステップＳ６：ＮＧ、ステップＳ７：ＮＧ）には、警告灯を点灯させて運転者に異常を知らせ、スロットルモータ１３の通電をオフとしてスロットルバルブ１１を基準開度θDに戻す（ステップＳ１１）。

全閉位置診断（ステップＳ５〜Ｓ７）の終了後、ステップＳ８に移行してデフォルト機構の診断を行う。デフォルト機構の診断は、スロットルモータ１３の通電をオフにした状態でデフォルトスプリング１５の作用によってスロットルバルブ１１が所定の基準開度θDに設定されるかを診断する。診断結果が正常の場合には（ステップＳ８：ＯＫ）、スロットルモータ１３の通電をオフとする（ステップＳ９）。診断結果が異常の場合には（ステップＳ８：ＮＧ）、警告灯を点灯させて運転者に異常を知らせ、スロットルバルブ１１を基準開度θD以下に制限して処理を継続し（ステップＳ１２）、スロットルモータ１３の通電をオフとする（ステップＳ９）。

図５は、本実施形態の電制スロットル制御装置１０における制御を示すタイムチャートである。縦軸はスロットルバルブ１１の開度θを表し、チャート上側ほど開度が大きくなる。また、横軸はエンジン停止命令からの時刻を表し、チャート右側に向けて時間が経過する。チャート上の実線は、スロットルモータ１３によってスロットルバルブ１１を電気的に開閉している期間を示している。一方、破線はリターンスプリング１４やデフォルトスプリング１５の弾性力によりスロットルバルブ１１を機械的に開閉する期間を示している。

イグニッションスイッチをオフにした後（時刻Ｔ1）、スロットルバルブ１１を開度θ2に一定時間維持する（時刻Ｔ1→Ｔ2）。その後、スロットルバルブ１１を全開開度θMAXに設定する（ステップＳ１、時刻Ｔ3）。スロットルバルブ１１の全開状態を一定時間維持し（時刻Ｔ3→Ｔ4）、リターンスプリング診断準備（ステップＳ２）に移行する。リターンスプリング診断準備は、スロットルモータ１３を制御してリターンスプリング診断開始開度θR1にする（時刻Ｔ4→Ｔ5）。その後、スロットルバルブ１１を開度θR1のまま一定時間維持し（時刻Ｔ5→Ｔ6）、リターンスプリング診断機能（ステップＳ３）を開始する（時刻Ｔ6）。

リターンスプリング診断機能は、リターンスプリング１４の弾性力によって診断開始開度θR1から診断終了開度θR2までスロットルバルブ１１の開度θを減少させる（時刻Ｔ6→Ｔ7）。そこで、開度θがθR1からθR2となるまでに要した時間（Ｔ7−Ｔ6）とθR1とθR2の差分（θR1−θR2）からリターンスプリング１４の異常を検出する。診断結果が正常ならば、全閉位置学習準備（ステップＳ４）に移行し、異常が発見された場合には警告灯を点灯して運転者に知らせ、開度制限を行って処理を継続する（ステップＳ１０）。

全閉位置学習準備に移行すると、スロットルモータ１３を駆動させてスロットルバルブ１１を所定の開度θ1とし（Ｔ7→Ｔ8）、そのまま一定時間維持する（Ｔ8→Ｔ9）。その後、スロットルバルブ１１の開度θを低速で減少させて全閉状態にする（Ｔ9→Ｔ10）。さらに、そのまま全閉状態を維持して全閉位置学習を実行する（Ｔ10→Ｔ11，ステップＳ５）。全閉位置学習自体が不能である場合（ステップＳ６：ＮＧ）や、学習した全閉位置が異常である場合（ステップＳ７：ＮＧ）には、警告灯を点灯して運転者に知らせ、開度θを基準開度θDに設定し、スロットルモータ１３の通電をオフにして処理を終了する（ステップＳ１１）。

全閉位置の学習・診断機能（ステップＳ５〜７）の終了後、デフォルト機構診断に移行する（時刻Ｔ11，ステップＳ８）。このデフォルト機構診断は、スロットルバルブ１１をデフォルトスプリング１５の作用によって基準開度θDに設定（時刻Ｔ11→時刻Ｔ12）及び維持（時刻Ｔ12以降）できるかを診断する。診断結果が正常である場合には（ステップＳ８：ＯＫ）、スロットルモータ１３の通電をオフとする（ステップＳ９）。異常を検出した場合には、警告灯を点灯して運転者に知らせ、開度θの上限を基準開度θDとして処理を継続する（ステップＳ１２）。デフォルト機構診断の終了後、スロットルモータ１３の通電をオフにして（ステップＳ９）、イグニッションスイッチをオフにした時刻（時刻Ｔ1）から所定時間経過後の時刻Ｔ13にエンジンを停止する。

ここで、本発明の効果を一層明確にするために従来の電制スロットル制御装置による制御について説明する。図７は、従来の電制スロットル制御装置による制御の一例を示すタイムチャートである。チャートの縦軸及び横軸、実線及び破線については、図５と同様である。

イグニッションスイッチをオフにした後（時刻Ｔ21）、全閉位置学習・診断を実行する。全閉位置学習準備は、スロットルバルブ１１を開度θ22で一定時間維持した後（時刻Ｔ21→Ｔ22）、開度θ21となるまでスロットルバルブ１１を閉じる（時刻Ｔ22→Ｔ23）。さらに、そのままスロットルバルブ１１の開度θ21で一定時間維持した後（時刻Ｔ23→Ｔ24）、低速で開度を減少させて全閉状態にする（時刻Ｔ24→Ｔ25）。そのまま全閉状態を一定時間維持して、全閉位置学習を行う（時刻Ｔ25→Ｔ26）。このように段階的、低速でスロットルバルブ１１を開閉するのは、エンジン停止後に車内に伝わるスロットルモータ１３の作動音を極力抑えるためである。

全閉位置学習を終了すると、リターンスプリング診断準備に移行する（時刻Ｔ26）。リターンスプリング診断準備は、まず、低速で一定の開度θ23までスロットルバルブ１１を開ける（時刻Ｔ26→Ｔ27）。その後、スロットルバルブ１１を開ける速度を上げてリターンスプリング診断開始開度θR21とする（時刻Ｔ27→Ｔ28）。開度θR21に一定時間維持した後（時刻Ｔ28→Ｔ29）、リターンスプリング診断機能を実行する。

リターンスプリング診断機能は、θR21からθR22となるまでに要した時間と開度θR21とθR22との差分によってリターンスプリングの異常を検出する（時刻Ｔ29→Ｔ30）。その後、スロットルモータ１３の駆動力でスロットルバルブ１１を基準開度θDに設定して（時刻Ｔ30→Ｔ31）、デフォルト機構診断を実行する。デフォルト機構診断は、リターンスプリング１４及びデフォルトスプリング１５によってスロットルバルブ１１が基準開度θDに維持されるかを診断する。デフォルト機構診断終了後、スロットルモータ１３の通電をオフにして処理を終了し、時刻Ｔ32でエンジンが停止する。

次に、本実施形態による制御によるエンジン停止命令後のスロットルバルブ１１の動作について説明する。図６は、エンジン停止命令後の電制スロットル制御装置１０の断面図である。図６（Ａ）は、スロットルバルブ１１の全開前の状態を示す図であり、図６（Ｂ）は、スロットルバルブ１１の全開状態を示す図である。図の正面から見て左側にエンジン１が、右側にエアクリーナが配置される。

エンジン停止命令直後は、図６（Ａ）に示すようにスロットルバルブ１１は低開度である。また、エンジン停止後にエンジンからの吹き返しガスがエアクリーナ側（矢印Ａの方向）に流れる。しかしながら、スロットルバルブ１１が低開度であるため、スロットルバルブ近傍の空気が滞留してしまう。さらに、従来の制御方法では、図６（Ａ）に示す状態の後にスロットルバルブ１１を全閉状態としていたため、吹き返しガスに含まれるデポジット成分がスロットルバルブ１１に付着しやすい状態であった。

そこで、本実施形態では、図６（Ｂ）に示すように、エンジン停止命令後、スロットルバルブ１１を全開状態にする。したがって、吹き返しガスが矢印Ｂに示すようにエアクリーナー側まで流れることができ、スロットルバルブ近傍の空気が循環しやすくなる。

このように従来の制御方法では、エンジン停止命令の後に全閉位置学習機能を実行するためにスロットルバルブ１１が閉じられることから、スロットルバルブ近傍に吹き返しガスが滞留していた。したがって、スロットルバルブ近傍やボア内壁にデポジットが付着しやすく、付着したデポジットが吸気流量の低下を招くことによって、エンスト等の不具合やエンジンの効率的な燃焼を妨げて燃費が低下させていた。

本実施形態によれば、エンジン停止命令後にスロットルバルブ１１を全開にするため、スロットルバルブ近傍にエンジン１からの吹き返しガスが滞留せずに、エアクリーナー側に流れる。したがって、この吹き返しガスに含まれているデポジット成分がスロットルバルブ１１やボアの内壁に付着しにくくなる。

また、従来の制御方法では、全閉位置学習を行なった後にリターンスプリング診断を行なう。エンジン停止命令の後の作動時間はできるだけ短く抑える必要があるため、診断のためにスロットルバルブ１１の開度は必要最小限までしか開けていなかった。そのため、リターンスプリング１４の診断のために開度差分を大きくすることができずに診断性能に限界があった。

本実施形態によれば、リターンスプリング診断において、一旦全開位置までスロットルバルブ１１を開けるため、開始開度から終了開度までの開度差分を大きく取れ、診断精度を向上させることができる。

さらに、従来の制御方法では、リターンスプリング診断実行後にスロットルモータ１３の駆動力によって、スロットルバルブ１１を基準開度θDに設定する。したがって、デフォルトスプリング１５の弾性力によってスロットルバルブ１１が基準開度θDに設定されるかを診断することはできなかった。

本実施形態によれば、デフォルト機構の診断において、デフォルトスプリング１５の弾性力により全閉位置から基準開度θDに移動させる。したがって、デフォルトスプリング１５がスロットルバルブ１１を開方向に付勢することについても診断可能であり、より診断精度を向上させることができる。

以上説明した実施形態に限定されることなく、その技術的思想の範囲内において種々の変形や変更が可能であり、それらも本発明と均等であることは明白である。

電制スロットル制御装置を装備した吸気系システムの構成を示す図である。 電制スロットル制御装置の構成図である。 本発明による電制スロットル制御装置のシステム構成図である。 本発明による電制スロットル制御装置の制御を示すフローチャートである。 本発明による電制スロットル制御装置の制御の一例を示すタイムチャートである。 本発明による電制スロットル制御装置によるエンジン停止命令後のスロットルバルブの様子を示す図である。 従来の電制スロットル制御装置の制御の一例を示すタイムチャートである。

符号の説明

１ エンジン
２ 吸気バルブ
３ 吸気ポート
４ 吸気マニホールド
５ 吸気コレクタ
１０ 電制スロットル制御装置（スロットル制御装置）
１１ スロットルバルブ
１２ スロットル軸
１３ スロットルモータ（スロットルバルブ駆動手段）
１４ リターンスプリング（基準開度設定手段，弾性体）
１５ デフォルトスプリング（基準開度設定手段，弾性体）
１６ デフォルトレバー（基準開度設定手段）
１７ スロットルポジションセンサ
３０ ＥＣＵ（スロットルバルブ開閉制御手段）
θD 基準開度（第２開度）
θR1 診断開始開度（第３開度）
θR2 診断終了開度
θMAX 最大開度（第１開度）

Claims (9)

1. スロットルバルブと、
   前記スロットルバルブを開閉するスロットルバルブ駆動手段と、
   前記スロットルバルブ駆動手段を制御するスロットルバルブ開閉制御手段と、
   を備え、
   前記スロットルバルブ開閉制御手段は、エンジン停止命令後に前記スロットルバルブを閉じないでエンジンが実際に停止する前にエンジン停止命令直後の前記スロットルバルブの開度よりも大きな所定の第１開度まで開く、
   ことを特徴とするスロットル制御装置。
2. 前記第１開度は、エンジン停止命令後に吹き返しガスをとどめることなく通流可能な角度である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスロットル制御装置。
3. 前記第１開度は、全開開度である、
   ことを特徴とする請求項１に記載のスロットル制御装置。
4. エンジンが実際に停止したか否かは、エンジン停止命令からの経過時間に基づいて判断する、
   ことを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のスロットル制御装置。
5. 前記スロットルバルブをエンジン停止後にあらかじめ定められた第１開度よりも小さい第２開度に設定する基準開度設定手段と、
   前記基準開度設定手段の異常の有無を診断する基準開度設定診断手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載のスロットル制御装置。
6. 前記基準開度設定診断手段は、前記スロットルバルブを前記第１開度に一定時間維持した後で実行する、
   ことを特徴とする請求項５に記載のスロットル制御装置。
7. 前記基準開度設定手段は、弾性体を備え、
   前記弾性体の弾性力によって前記駆動手段とは独立して前記スロットルバルブを開閉させて第２開度に設定する、
   ことを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のスロットル制御装置。
8. 前記基準開度設定診断手段は、前記スロットルバルブを前記第２開度よりも大きく前記第１開度よりも小さい第３開度に設定し、第３開度から開度を変化させて異常の有無を診断する、
   ことを特徴とする請求項７に記載のスロットル制御装置。
9. 前記基準開度設定診断手段は、前記スロットルバルブを全閉状態から開度を変化させて異常の有無を診断する、
   ことを特徴とする請求項７又は請求項８に記載のスロットル制御装置。

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