JP2018017158A

JP2018017158A - 電子制御スロットル装置

Info

Publication number: JP2018017158A
Application number: JP2016147199A
Authority: JP
Inventors: 溝口　哲也; Tetsuya Mizoguchi; 哲也溝口
Original assignee: Keihin Corp
Current assignee: Keihin Corp
Priority date: 2016-07-27
Filing date: 2016-07-27
Publication date: 2018-02-01
Anticipated expiration: 2036-07-27
Also published as: JP6684678B2

Abstract

【課題】スロットルバルブが全閉位置側ストッパ部材に過大な速度で衝突することを抑制しながら、全閉開度基準値を精度よく更新できる電子制御スロットル装置を提供する。
【解決手段】制御部８３が、全閉開度基準値を更新するため、スロットルバルブ２１の開度を所定開度範囲内に収束させるために、クローズドループ制御を行なう第１駆動制御処理と、第１駆動制御処理中に開度が所定開度範囲内に収束した収束期間中の基準デューティ比を算出するデューティ算出処理と、収束期間の経過後に、スロットルバルブ２１が全閉前目標開度よりも閉開度側にオープンループ制御で閉動作するように、更新デューティ比を算出し、閉動作が停止した場合には、更に閉開度側に閉動作するよう、更新デューティ比を更新する第２駆動制御処理と、を実行すると共に、第２駆動制御処理の実行中に更新デューティ比に関連する更新値が所定閾値に達した場合に、全閉開度基準値を更新する。
【選択図】図１

Description

本発明は、電子制御スロットル装置に関し、特に、アクチュエータを介してスロットルバルブをデューティ駆動する際に、スロットルバルブの開度をその全閉開度基準値に基づいて制御する電子制御スロットル装置に関する。

近年、電子制御スロットル装置としては、スロットルバルブを駆動しないときに、デフォルトスプリングにより全閉位置からの所定の開度域でスロットルバルブを開方向に付勢するデフォルト機構を備えたものが知られている。かかる電子制御スロットル装置では、スロットルバルブを開閉駆動するアクチュエータと、スロットルバルブを閉方向に付勢するリターンスプリングと、スロットルバルブを開方向に付勢するデフォルトスプリングと、を有し、リターンスプリング及びデフォルトスプリングの付勢力に対しアクチュエータの駆動力が抗するようにアクチュエータを駆動することによって、スロットルバルブの開度を制御する。

近年、自動二輪車等の車両には電子制御スロットル装置が搭載されるようになっているが、かかる電子制御スロットル装置では、スロットルバルブが全閉位置にあるときのスロットル開度センサの出力値に基づく全閉開度基準値やスロットルバルブが全開位置にあるときのスロットル開度センサの出力値に基づく全開開度基準値を基準にして、スロットルバルブをデューティ駆動して、その開度をフィードバック制御している。従って、スロットルバルブの開度を精度よくフィードバック制御するためには、スロットル開度センサの全閉開度基準値や全開開度基準値を正確に把握しておく必要がある。

このような背景から、特許文献１は、スロットルバルブ制御装置に関し、スロットルバルブ、直流モータ、開度検出手段、及びスロットル開度の基準位置を更新する基準位置更新手段を備え、基準位置更新手段が、ストッパに接近した位置に設定された接近位置まで、スロットルバルブを所定の作動速度で作動させてスロットルバルブやそのリンケージをストッパに接近させ、その後、接近位置からスロットルバルブの作動速度を低下させてスロットルバルブやそのリンケージをストッパに緩やかに突き当てる構成を開示する。

特開平９−３０３１８６号公報

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１の構成においては、スロットル開度の基準位置の更新に際して、スロットルバルブをストッパに緩やかに突き当ててスロットルバルブの保護を図ろうとした構成が採用されているものではあるが、スロットルバルブがストッパに当接する前に停止することが考えられ、その際のスロットルバルブの開度を基準位置として学習することによって、正確なスロットル開度の基準位置を得ることができない可能性や、その不正確なスロットル開度の基準位置の影響を受けて、スロットル開度の基準位置を更新する際等にスロットルバルブがストッパに過度な角速度で突き当たる可能性が考えられる。

また、本発明者の検討によれば、特許文献１の構成においては、スロットルバルブの回動にオーバーシュートが発生し、それに起因してスロットルバルブの回動挙動にハンチングが発生することが考えられその際のスロットルバルブの開度を基準位置として学習することによって、正確なスロットル開度の基準位置を得ることができない可能性や、その不正確なスロットル開度の基準位置の影響を受けて、スロットル開度の基準位置を更新する際等にスロットルバルブがストッパに過度な角速度で突き当たる可能性が考えられる。

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、スロットルバルブが全閉位置側ストッパ部材に過大な角速度で突き当たることを抑制可能であると共に、スロットルバルブを全閉位置側ストッパ部材に確実に突き当てることが可能であって、全閉開度基準値を精度よく更新することが可能な電子制御スロットル装置を提供することを目的とする。

以上の目的を達成するべく、本発明は、スロットルバルブの全閉開度基準値に基づき、アクチュエータのデューティ駆動によって、スロットルバルブの開閉動作を制御するために、前記デューティ駆動のデューティ比を算出する制御部を有すると共に、前記スロットルバルブが全閉位置にあるときに、前記制御部が、前記全閉開度基準値を取得するものである電子制御スロットル装置において、前記制御部は、前記全閉開度基準値を更新するために、前記スロットルバルブの開度を前記全閉開度基準値より開いた全閉前目標開度を含む所定開度範囲内に収束させるために、クローズドループ制御を行なう第１駆動制御処理と、前記第１駆動制御処理中に前記開度が前記所定開度範囲内に収束した収束期間中の前記デューティ比を基準デューティ比として算出するデューティ算出処理と、前記収束期間の経過後に、前記スロットルバルブが前記全閉前目標開度よりも閉開度側にオープンループ制御で閉動作するように、前記基準デューティ比を所定値で補正して更新デューティ比を算出すると共に、前記閉動作が停止した場合には、更に閉開度側に閉動作するように、前記更新デューティ比を更新するオープンループ制御を行なう第２駆動制御処理と、を実行すると共に、前記第２駆動制御処理の実行中に前記更新デューティ比に関連する更新値が所定閾値に達した場合に、前記全閉開度基準値を更新することを第１の局面とする。

本発明は、第１の局面に加えて、前記制御部は、前記更新値を、前記第２駆動制御処理において前記更新デューティ比を更新するたびにカウントするカウント値とすると共に、前記所定閾値を、所定のカウント閾値とし、前記スロットルバルブが閉動作した場合には、前記カウント値をリセットすると共に、前記カウント値が前記所定のカウント閾値に達した場合には、前記全閉開度基準値を更新することを第２の局面とする。

本発明は、第１又は第２の局面に加えて、前記制御部は、前記基準デューティ比として、前記収束期間中の前記アクチュエータの出力が最小となり得るデューティ比を適用することを第３の局面とする。

本発明は、第１から第３のいずれかの局面に加えて、前記制御部は、前記アクチュエータの出力が過大とならないように前記更新デューティ比を制限することを第４の局面とする。

本発明は、第１から第４のいずれかの局面に加えて、前記制御部は、前記第１駆動処理において、初期開度を初期値とする目標開度を設定し、前記目標開度を前記全閉前目標開度に一致するように漸次変更することを第５の局面とする。

以上の本発明の第１の局面にかかる電子制御スロットル装置によれば、制御部が、全閉開度基準値を更新するために、スロットルバルブの開度を全閉開度基準値より開いた全閉前目標開度を含む所定開度範囲内に収束させるために、クローズドループ制御を行なう第１駆動制御処理と、第１駆動制御処理中に開度が所定開度範囲内に収束した収束期間中のデューティ比を基準デューティ比として算出するデューティ算出処理と、収束期間の経過後に、スロットルバルブが全閉前目標開度よりも閉開度側にオープンループ制御で閉動作するように、基準デューティ比を所定値で補正して更新デューティ比を算出すると共に、閉動作が停止した場合には、更に閉開度側に閉動作するように、更新デューティ比を更新するオープンループ制御を行なう第２駆動制御処理と、を実行すると共に、第２駆動制御処理の実行中に更新デューティ比に関連する更新値が所定閾値に達した場合に、全閉開度基準値を更新するものであるため、スロットルバルブが全閉位置側ストッパ部材に不要に大きな角速度で突き当たることを抑制することができる。また、最初に設定した更新デューティ比ではスロットルバルブを全閉位置側ストッパ部材に突き当てることができないことを考慮して、最初の更新デューティ比でスロットルバルブを閉側に動かした後に、再度デューティ比の絶対値を大きくして更にスロットルバルブを閉側に動かすことができ、スロットルバルブを全閉位置側ストッパ部材に確実に突き当てることができて、全閉開度基準値を精度よく更新することができる。

また、本発明の第２の局面にかかる電子制御スロットル装置によれば、制御部が、更新値を、第２駆動制御処理において更新デューティ比を更新するたびにカウントするカウント値とすると共に、所定閾値を、所定のカウント閾値とし、スロットルバルブが閉動作した場合には、カウント値をリセットすると共に、カウント値が所定のカウント閾値に達した場合には、全閉開度基準値を更新するものであるため、簡便かつ確実な構成で、スロットルバルブの閉動作が停止した際に、その際のデューティ比に所定カウント分のデューティ比を加算して閉動作に十分なデューティ比を加算することができ、スロットルバルブがストッパ部材に突き当たっていなければどの閉動作を再開することができ、一方で、所定カウント分のデューティ比を加算してもスロットルバルブが閉動作を再開しなければ、それが全閉位置側ストッパ部材に突き当たっていると判断できるため、その際の開度やそれに相当するスロットル開度センサの出力値を全閉開度基準値として取得することができる。

また、本発明の第３の局面にかかる電子制御スロットル装置によれば、制御部が、基準デューティ比として、収束期間中のアクチュエータの出力が最小となり得るデューティ比を適用するものであるため、過度な角速度でスロットルバルブが全閉位置側ストッパ部材に突き当たることを抑制することができる。

また、本発明の第４の局面にかかる電子制御スロットル装置によれば、制御部が、アクチュエータの出力が過大とならないように更新デューティ比を制限するものであるため、更新デューティ比を更新し続けることによる過剰なアクチュエータ出力によってスロットルバルブ機構が受ける負荷を低減することができる。

また、本発明の第５の局面にかかる電子制御スロットル装置によれば、制御部が、第１駆動処理において、初期開度を初期値とする目標開度を設定し、目標開度を全閉前目標開度に一致するように漸次変更するものであるため、第１駆動処理時にスロットルバルブの開度を所定開度範囲内へ収束させるときに、目標開度が全閉前目標開度に向かってステップ入力的に急激に変更された場合に発生するスロットルバルブの回動時のオーバーシュートに起因して、スロットルバルブの回動挙動に発生するハンチングを抑制することができる。

図１は、本発明の実施形態における電子制御スロットル装置の構成を示すブロック図である。図２は、本実施形態における電子制御スロットル装置が実行する全閉開度基準値更新処理の流れを示すフローチャートである。図３は、本実施形態における電子制御スロットル装置が実行する全閉開度基準値更新処理の流れを説明するためのタイミングチャートであり、図３（ａ）は、スロットルバルブの開度及び目標開度、モータのデューティ比、タイマの計時、並びにカウンタのカウント値の経時変化の一例を示し、また、図３（ｂ）は、所定の処理周期とスロットルバルブの開度の所定変動幅との関係の一例を拡大して示す図である。

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における電子制御スロットル装置につき、詳細に説明する。

〔構成〕
まず、図１を参照して、本実施形態における電子制御スロットル装置の構成について説明する。

図１は、本実施形態における電子制御スロットル装置の構成を示すブロック図である。

図１に示すように、本実施形態における電子制御スロットル装置１は、図示を省略する車両、典型的には自動二輪車に搭載され、スロットルバルブ機構２、スロットル開度センサ３、アクセル開度センサ４、及びＥＣＵ（ＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＣｏｎｔｒｏｌＵｎｉｔ）８を備えている。

スロットルバルブ機構２は、車両の図示を省略する内燃機関であるエンジンの吸気系に配設されて、エンジン内部への空気の流入量を調整するスロットルバルブ２１をギア２２を介して開閉駆動するモータ（電動モータ）２３と、スロットルバルブ２１を閉方向に付勢するリターンスプリング２４と、リターンスプリング２４の付勢力よりも大きい付勢力でスロットルバルブ２１を開方向に付勢するデフォルトスプリング２５と、を備えている。ギア２２及びモータ２３は、スロットルバルブ２１を駆動するアクチュエータとして機能する。

スロットルバルブ機構２は、スロットルバルブ２１の開度（実開度）がデフォルト開度から閉方向に駆動される状態においてリターンスプリング２４がスロットルバルブ２１に対して付勢力を与えない構成を有し、スロットルバルブ２１がデフォルト開度から開方向に駆動する状態においてデフォルトスプリング２５がスロットルバルブ２１に対して付勢力を与えない構成を有していると共に、スロットルバルブ２１がデフォルト開度に収束した状態においてリターンスプリング２４及びデフォルトスプリング２５の両方がスロットルバルブ２１に対して付勢力を与える構成を有している。スロットルバルブ２１は、アクチュエータ駆動回路８２がバッテリＢから電力の供給を受けていない通電オフのときにはデフォルト開度の位置に停止している。スロットルバルブ２１は、図示しない全閉位置側ストッパ部材と図示しない全開位置側ストッパ部材との間で、モータ２３を含むアクチュエータにより駆動されて回動する。なお、スロットルバルブ２１には、図示しないリンケージが配設されていてもよく、かかる場合、全閉位置側ストッパ部材や全開位置側ストッパ部材には、スロットルバルブ２１やそのリンケージ等が突き当たり、対応して、スロットルバルブ２１の全閉位置や全開位置が規制されて規定されるものであるが、以下、説明の便宜上、スロットルバルブ２１自体が全閉位置側ストッパ部材や全開位置側ストッパ部材に突き当たるものとして説明する。

ＥＣＵ８は、車両に搭載されたバッテリＢから供給される電力を利用して動作し、車両の各種構成要素を制御自在な制御装置である。ＥＣＵ８は、リレー８１と、アクチュエータ駆動回路８２と、制御部８３と、データの記憶装置であるＲＡＭ（ＲａｎｄｏｍＡｃｃｅｓｓＭｅｍｏｒｙ）８４と、ＲＯＭ（ＲｅａｄＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）８５と、ＥＥＰＲＯＭ（ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌｌｙＥｒａｓａｂｌｅＰｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅＲｅａｄ−ＯｎｌｙＭｅｍｏｒｙ）８６と、タイマ８７と、を備えている。

アクチュエータ駆動回路８２は、バッテリＢから電力の供給を受けてモータ２３を駆動する。アクチュエータ駆動回路８２の動作は、制御部８３によって制御される。制御部８３は、リレー８１とアクチュエータ駆動回路８２との間の電圧値（バッテリ電圧）をモータ２３の駆動電圧として検出する。

制御部８３は、典型的にはＣＰＵ（ＣｅｎｔｒａｌＰｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇＵｕｎｉｔ）であり、ＲＯＭ８５に記憶されている所定の制御プログラムや制御データを読み出し、読み出した制御プログラム等をＲＡＭ８４に一時的に記憶させながら、読み出した制御プログラム等に従って動作する。

制御部８３は、運行前点検処理を行い、運行前点検処理の処理結果に応じて、エンジンの始動を許可又は禁止すると共に、エンジンの通常運転時においては、スロットル開度センサ３からのスロットルバルブ２１の開度に応じた出力値に基づいて、スロットルバルブ２１の開度（実開度）が目標開度となるように、アクチュエータ駆動回路８２を介してモータ２３をデューティ駆動する。

また、制御部８３は、リターンスプリング２４の異常を診断する診断処理において、又はそれとは独立して後述する全閉開度基準値更新処理を実行し、全閉開度基準値更新処理において、アクチュエータ駆動回路８２を介してスロットルバルブ２１を閉方向に回動して、それを全閉位置側ストッパ部材に突き当てる全閉突き当て処理を実行する。

ここで、全閉開度基準値更新処理は、全閉突き当て処理開始後のスロットル開度センサ３の出力値に基づいて、全閉開度基準値更新処理の所定の処理周期の期間におけるスロットルバルブ２１の開度の変動幅が所定変動幅未満である状態が所定期間継続した場合にスロットルバルブ２１が全閉位置側ストッパ部材に突き当たったとして、その際のスロットルバルブ２１の開度に応じたスロットル開度センサ３の出力値を、全閉開度基準値として取得する処理である。

制御部８３は、全閉開度基準値取得処理により全閉開度基準値を取得する毎に、取得した全閉開度基準値をＥＥＰＲＯＭ８６に更新して記録する。

ＲＡＭ８４は、揮発性の記憶装置によって構成され、制御部８３が実行している制御プログラムや制御データを一時的に記憶する等の制御部８３のワーキングエリアとして機能する。

ＲＯＭ８５は、不揮発性の記憶装置によって構成され、全閉開度基準値更新処理を含むスロットルバルブ機構２を制御するための各種制御プログラム及び制御データを予め記憶している。

ＥＥＰＲＯＭ８６は、書き込み可能な不揮発性の記憶装置によって構成され、全閉開度基準値更新処理用の等の制御データや学習値等、例えば制御部８３により更新された全閉開度基準値等の値を記憶する。

以上のような構成を有する電子制御スロットル装置１は、以下に示す全閉開度基準値更新処理を実行することによって、スロットルバルブ２１が全閉位置側ストッパ部材に大きな角速度で突き当たることを抑制すると共に、スロットルバルブ２１を全閉位置側ストッパ部材に確実に突き当てて、全閉開度基準位置を確実に更新して取得する。以下、更に、図２及び図３をも参照して、全閉開度基準値更新処理を実行する際の電子制御スロットル装置１の動作について説明する。

〔全閉開度基準値更新処理〕
図２は、本実施形態における電子制御スロットル装置１が実行する全閉開度基準値更新処理の流れを示すフローチャートである。また、図３は、本実施形態における電子制御スロットル装置１が実行する全閉開度基準値更新処理の流れを説明するためのタイミングチャートであり、図３（ａ）は、スロットルバルブ２１の開度及び目標開度、モータ２３を含むアクチュエータのデューティ比、タイマ８７の計時時間、並びにカウンタのカウント値の経時変化の一例を示し、また、図３（ｂ）は、所定の処理周期とスロットルバルブ２１の開度の所定変動幅との関係の一例を拡大して示す図である。なお、図３（ｂ）では、横の両矢印の期間が、所定の処理周期の期間を示し、縦の両矢印が所定変動幅を示している。

図２に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り換えられて電子制御スロットル装置１のＥＣＵ８が稼働したタイミングで開始となり、全閉開度基準値更新処理はステップＳ１の処理に進む。かかる全閉開度基準値更新処理は、電子制御スロットル装置１のＥＣＵ８が稼働している間、全閉開度基準値の更新が完了するまで、所定の処理周期毎に繰り返し実行される。

ステップＳ１の処理では、制御部８３が、スロットルバルブ２１の目標開度を算出する（スロットルバルブ目標開度算出処理）。これにより、ステップＳ１の処理は完了し、全閉開度基準値更新処理はステップＳ２の処理に進む。

ここで、かかるステップＳ１の処理が所定の処理周期毎に繰り返して実行される中で、制御部８３は、スロットルバルブ２１の開度（実開度）が初期開度から全閉開度に変化していくようにスロットルバルブ２１の目標開度を算出していくことになる。

具体的には、制御部８３は、スロットルバルブ２１の目標開度を一例として図３（ａ）中で太点線で表した経時変化を示すように算出するものである。つまり、時刻ｔ＝ｔ１までの期間では、目標開度は、全閉開度基準値更新処理の初期値として初期開度に一致する値となっており、時刻ｔ＝ｔ１から時刻ｔ＝ｔ１’までの期間では、目標開度は、初期開度から徐々に減小して全閉前目標開度に一致すべく経時的に減小する値となり、時刻ｔ＝ｔ１’から時刻ｔ＝ｔ３までの期間では、目標開度は、全閉前目標開度に一致する一定値となる。なお、時刻ｔ＝ｔ３から時刻ｔ＝ｔ７までの期間では、制御部８３によるオープンループ制御が実行されるため、目標開度が算出される必要性は低いが、図３（ａ）中では、目標開度の一例とし、全閉前目標開度から全閉開度に向かって線形に減小する経時変化を示す。また、時刻ｔ＝ｔ３以前の期間、及び時刻ｔ＝ｔ７以降の期間では、スロットルバルブ２１の開度（実開度）を目標開度に一致させるようなクローズドループのフィードバック制御が、制御部８３によって実行される。また、図３（ａ）中では、デューティ比の値を負値として示している。

また、ここで、図３（ａ）中の時刻ｔ＝ｔ１から時刻ｔ＝ｔ１’までの期間では、制御部８３は、目標開度を、初期開度から徐々に減小して全閉前目標開度に一致すべく経時的に減小する値として算出していくことになる。この際、全閉開度基準値は、スロットルバルブ２１の閉方向への回動が全閉位置側ストッパ部材で規制される開度である全閉開度に対応して設定されるスロットルバルブ２１の全閉開度の制御基準値であり、全閉前目標開度は、かかる全閉開度基準値より開いたスロットルバルブ２１の開度の値に設定されるものであり、かつ、目標開度は、初期開度から徐々に減小されて全閉前目標開度に一致すべく経時的に減小されるものであるため、目標開度に全閉開度基準値をステップ入力してスロットルバルブ２１の開度を急激に変更するような場合に発生するスロットルバルブ２１の挙動、つまり、スロットルバルブ２１の回動時のオーバーシュートに起因してスロットルバルブ２１の回動挙動に発生するハンチングを抑制することができる。

ステップＳ２の処理では、制御部８３が、スロットル開度センサ３の出力値に基づいてスロットルバルブ２１の開度の収束状態に関する判定、具体的には、スロットルバルブ２１の開度が全閉前目標開度を中央値とする所定開度範囲に入ったか否かの判定をする（スロットルバルブ状態判定処理）。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、全閉開度基準値更新処理はステップＳ３の処理に進む。

ここで、具体的には、制御部８３は、図３（ａ）中の時刻ｔ＝ｔ１’以降の期間に入ると、スロットルバルブ２１の開度が全閉前目標開度を中央値とする所定開度範囲内に入ったか否か判定すると共に、スロットルバルブ２１の開度が所定開度範囲内に入ったと判定したときには、タイマ８７をオンすることにより、スロットルバルブ２１の開度がこのように所定開度範囲内に収束している収束期間の計時を開始する。なお、図３（ａ）中では、タイマ８７は、所定収束期間に相当する時間を減算する減算タイマとして示されている。また、制御部８３は、スロットルバルブ２１の開度が所定開度範囲外に出たと判定したときには、タイマ８７をリセットする。

ステップＳ３の処理では、制御部８３が、タイマ８７の計時時間が所定収束期間を経過したか否かを判別する。判別の結果、タイマ８７の計時時間が所定収束期間を経過している場合、制御部８３は、全閉開度基準値更新処理をステップＳ８の処理に進める。一方、タイマ８７の計時時間が所定収束期間を経過していない場合には、制御部８３は、全閉開度基準値更新処理をステップＳ４の処理に進める。

ここで、タイマ８７の計時時間が所定収束期間を経過するタイミングは、図３（ａ）に示す時刻ｔ＝ｔ３である。

ステップＳ４の処理では、制御部８３が、スロットルバルブ２１の開度とステップＳ１の処理において算出された目標開度との偏差が小さくなって前者が後者に一致するように、スロットルバルブ２１の開度をクローズドループ制御する第１駆動処理を実行する。つまり、制御部８３は、スロットルバルブ２１の実開度と目標開度との偏差に応じてデューティ比を算出することにより、スロットルバルブ２１の実開度を目標開度に一致させるようにモータ２３を含むアクチュエータの動作をフィードバック制御する。これにより、ステップＳ４の処理は完了し、全閉開度基準値更新処理はステップＳ５の処理に進む。

ここで、具体的には、ステップＳ４の第１駆動処理で用いられる目標開度は、図３（ａ）中では、時刻ｔ＝ｔ１までの期間では初期開度であり、また、時刻ｔ＝ｔ１から時刻ｔ＝ｔ３までの期間では、初期開度を初期値として経時的に算出されていくものであって、かかる期間で、制御部８３は、スロットルバルブ２１の実開度と目標開度との偏差に応じてデューティ比を算出することにより、スロットルバルブ２１の実開度を目標開度に一致させるようにフィードバック制御している。

ステップＳ５の処理では、制御部８３が、タイマ８７の計時時間が所定収束期間を経過中であるか否かを判別する。判別の結果、タイマ８７の計時時間が所定収束期間を経過中である場合、制御部８３は、全閉開度基準値更新処理をステップＳ６の処理に進める。一方、タイマ８７の計時時間が所定収束期間を経過中でない場合には、タイマ８７の計時時間がこの処理の時点で所定収束期間を経過していることになるため、制御部８３は、全閉開度基準値更新処理をステップＳ７の処理に進める。

ここで、タイマ８７の計時時間が所定収束期間を経過中である期間は、図３（ａ）中で時刻ｔ＝ｔ１’から時刻ｔ＝ｔ２間での期間では短期間のΔｔ１及びΔｔ２、並びに時刻ｔ＝ｔ２から時刻ｔ＝ｔ３までの期間で示される。

ステップＳ６の処理では、制御部８３が、モータ２３を含むアクチュエータのデューティ比（今回デューティ比）が最新の基準デューティ比以上であるか否かを判別する。判別の結果、今回デューティ比が基準デューティ比以上である場合、制御部８３は、全閉開度基準値更新処理をステップＳ７の処理に進める。一方、今回デューティ比が基準デューティ比未満である場合には、制御部８３は、今回の一連の全閉開度基準値更新処理を終了する。

ステップＳ７の処理では、制御部８３が、モータ２３を含むアクチュエータのデューティ比（今回デューティ比）の値を基準デューティ比に設定する。このような処理によれば、所定収束期間が経過した後、所定収束期間中のデューティ比のうち、スロットルバルブ２１を閉動作させるアクチュエータ出力が最小となるデューティ比で、それ以降のスロットルバルブ２１の閉動作を行うことになるので、過剰なアクチュエータ出力による全閉位置側ストッパ部材へのスロットルバルブ２１の急激な突き当たりの発生を抑制することができる。これにより、ステップＳ７の処理は完了し、今回の一連の全閉開度基準値更新処理は終了する。

ステップＳ８の処理では、制御部８３が、スロットル開度センサ３の出力値に基づいて、スロットルバルブ２１が閉動作しているか否かを判別する。判別の結果、スロットルバルブ２１が閉動作している場合、制御部８３は、全閉開度基準値更新処理をステップＳ９の処理に進める。一方、スロットルバルブ２１が閉動作していない場合には、制御部８３は、全閉開度基準値更新処理をステップＳ１１の処理に進める。

ここで、図３（ｂ）に模式的に示すように、制御部８３は、スロットル開度センサ３の出力値に基づいて、所定の処理周期の期間におけるスロットルバルブ２１の開度の変動幅が所定変動幅未満であるか又は所定変動幅以上であるかを判別することによって、対応して、スロットルバルブ２１の回動が停止しているか又は閉動作（閉方向に回動動作）しているかを判別する。また、制御部８３がスロットルバルブ２１が閉動作していると判別する期間は、図３（ａ）中で時刻ｔ＝ｔ３から時刻ｔ＝ｔ４までの期間及び時刻ｔ＝ｔ５から時刻ｔ＝ｔ６までの期間で示され、制御部８３がスロットルバルブ２１が閉動作していない、つまり停止していると判別する期間は、図３（ａ）中で時刻ｔ＝ｔ４から時刻ｔ＝ｔ５までの期間及び時刻ｔ＝ｔ６から時刻ｔ＝ｔ７までの期間で示される。なお、制御部８３は、スロットルバルブ２１の開度の変動幅が所定変動幅未満である状態が所定の処理周期の１つの期間ではなく複数の期間にわたって維持された場合に、スロットルバルブ２１の開度が停止していると判別してもよい。

ステップＳ９の処理では、制御部８３が、基準デューティ比の更新回数をカウントするカウンタのカウント値をゼロにリセットする。これにより、ステップＳ９の処理は完了し、全閉開度基準値更新処理はステップＳ１０の処理に進む。なお、かかるカウンタは、典型的には、簡便かつ確実な構成で更新値を与えることができるように全閉開度基準値更新処理のプログラム中に設定されたプログラムカウンタであり、一例として、加算カウンタとしている。

ここで、制御部８３が基準デューティ比の更新回数をカウントするカウンタのカウント値をゼロにリセットするタイミングは、図３（ａ）中で時刻ｔ＝ｔ３及び時刻ｔ＝ｔ５で示される。

ステップＳ１０の処理では、制御部８３が、全閉開度基準値の更新処理を禁止し、全閉開度基準値は、更新されない。これにより、ステップＳ１０の処理は完了し、全閉開度基準値更新処理はステップＳ１８の処理に進む。

ステップＳ１１の処理では、制御部８３が、基準デューティ比の更新回数をカウントするカウンタのカウント値が所定のカウント閾値以上であるか否かを判別する。判別の結果、カウント値がカウント閾値以上である場合、制御部８３は、全閉開度基準値更新処理をステップＳ１２の処理に進める。一方、カウント値がカウント閾値未満である場合には、制御部８３は、全閉開度基準値更新処理をステップＳ１３の処理に進める。

ここで、カウント値がカウント閾値以上となるのは、図３（ａ）中で時刻ｔ＝ｔ７以降の期間である。なお、ステップＳ１１の処理では、カウンタのカウント値が所定のカウント閾値以上になった場合に全閉開度基準値更新処理をステップＳ１２の処理に進めることとしたが、かかるカウント値を用いる代わりに更新した基準デューティ比の値を用いてもよい。かかる場合には、更新した基準デューティ比が所定のデューティ比以上になった場合には、全閉開度基準値更新処理をステップＳ１２の処理に進め、一方で、更新した基準デューティ比が所定のデューティ比未満である場合には、全閉開度基準値更新処理をステップＳ１３の処理に進めることになる。

ステップＳ１２の処理では、制御部８３が、全閉開度基準値の更新処理を許可し、その際のスロットル開度センサ３の出力値を全閉開度基準値として更新して設定することが可能となる。これにより、ステップＳ１２の処理は完了し、全閉開度基準値更新処理はステップＳ１８の処理に進む。

ここで、制御部８３が全閉開度基準値の更新処理を許可するタイミングは、図３（ａ）中で時刻ｔ＝ｔ７に示される。

ステップＳ１３の処理では、制御部８３が、今回の更新処理において基準デューティ比が所定のリミット値を超えているか否かを判別する。判別の結果、今回の更新処理において基準デューティ比がリミット値を超えている場合、制御部８３は、全閉開度基準値更新処理をステップＳ１４の処理に進める。一方、今回の更新処理において基準デューティ比がリミット値を超えていない場合には、制御部８３は、全閉開度基準値更新処理をステップＳ１６の処理に進める。

ここで、基準デューティ比における所定のリミット値は、モータ２３を含むアクチュエータの出力が過大とならないように設定される制限値であり、基準デューティ比に所定のリミット値を設定することによって、基準デューティ比を更新し続けることによる過剰出力に起因してスロットルバルブ機構２に加わる過剰な負担を低減することができる。なお、図３（ａ）中では、基準デューティ比がリミット値を超える場合は出現していない。

ステップＳ１４の処理では、制御部８３が、基準デューティ比のリミット値を基準デューティ比に設定する。これにより、ステップＳ１４の処理は完了し、全閉開度基準値更新処理はステップＳ１５の処理に進む。

ステップＳ１５の処理では、制御部８３が、全閉開度基準値の更新処理を許可し、その際のスロットル開度センサ３の出力値を全閉開度基準値として更新して設定することが可能となる。これにより、ステップＳ１５の処理は完了し、全閉開度基準値更新処理はステップＳ１８の処理に進む。

ステップＳ１６の処理では、制御部８３が、基準デューティ比の更新回数をカウントするカウンタのカウント値を１カウントほど増数する。これにより、ステップＳ１６の処理は完了し、全閉開度基準値更新処理はステップＳ１７の処理に進む。

ここで、制御部８３がこのようにカウンタのカウント値を１カウントほど増数するのは、図３（ａ）中で時刻ｔ＝ｔ４から時刻ｔ＝ｔ５までの期間及び時刻ｔ＝ｔ６から時刻ｔ＝ｔ７までの期間で示される。

ステップＳ１７の処理では、制御部８３が、スロットルバルブ２１の閉動作が停止した際にその後再びスロットルバルブ２１を閉動作させるような更新デューティ比が次のステップＳ１８の処理で得られるように、基準デューティ比の値を増大して更新する。これにより、ステップＳ１７の処理は完了し、全閉開度基準値更新処理はステップＳ１８の処理に進む。

ステップＳ１８の処理では、制御部８３が、基準デューティ比に所定値を加算した値を新たなデューティ比（更新デューティ比）に設定する。これにより、ステップＳ１８の処理は完了し、今回の一連の全閉開度基準値更新処理は終了する。

ここで、ステップＳ１８の処理で設定された更新デューティ比は、モータ２３を含むアクチュエータをオープンループ制御（フィードフォワード制御）で駆動する第２駆動処理のデューティ比として用いられる。また、ステップＳ１８の処理においてかかる更新デューティ比が設定されてモータ２３を含むアクチュエータをオープンループ制御（フィードフォワード制御）で駆動するのは、タイマ８７の計時時間が所定収束期間を経過している場合であり、図３（ａ）中では、時刻ｔ＝ｔ３以降の期間に相当する。かかる第２駆動処理によれば、スロットルバルブ２１が全閉位置側ストッパ部材に突き当たっていなければ、スロットルバルブ２１は閉動作を再開する。一方で、アクチュエータ出力を大きくしてもスロットルバルブ２１が閉動作を再開しなければ、スロットルバルブ２１が全閉位置側ストッパ部材に突き当たって停止していると判断することができるので、その際のスロットル開度センサ３の出力値を全閉開度基準値として取得することができる。

以上の説明から明らかなように、本実施形態における電子制御スロットル装置１によれば、制御部８３が、全閉開度基準値を更新するために、スロットルバルブ２１の開度を全閉開度基準値より開いた全閉前目標開度を含む所定開度範囲内に収束させるために、クローズドループ制御を行なう第１駆動制御処理と、第１駆動制御処理中に開度が所定開度範囲内に収束した収束期間中のデューティ比を基準デューティ比として算出するデューティ算出処理と、収束期間の経過後に、スロットルバルブ２１が全閉前目標開度よりも閉開度側にオープンループ制御で閉動作するように、基準デューティ比を所定値で補正して更新デューティ比を算出すると共に、閉動作が停止した場合には、更に閉開度側に閉動作するように、更新デューティ比を更新するオープンループ制御を行なう第２駆動制御処理と、を実行すると共に、第２駆動制御処理の実行中に更新デューティ比に関連する更新値が所定閾値に達した場合に、全閉開度基準値を更新するものであるため、スロットルバルブ２１が全閉位置側ストッパ部材に不要に大きな角速度で突き当たることを抑制することができる。また、最初に設定した更新デューティ比ではスロットルバルブ２１を全閉位置側ストッパ部材に突き当てることができないことを考慮して、最初の更新デューティ比でスロットルバルブ２１を閉側に動かした後に、再度デューティ比の絶対値を大きくして更にスロットルバルブ２１を閉側に動かすことができ、スロットルバルブ２１を全閉位置側ストッパ部材に確実に突き当てることができて、全閉開度基準値を精度よく更新することができる。

また、本実施形態における電子制御スロットル装置１によれば、制御部８３が、更新値を、第２駆動制御処理において更新デューティ比を更新するたびにカウントするカウント値とすると共に、所定閾値を、所定のカウント閾値とし、スロットルバルブ２１が閉動作した場合には、カウント値をリセットすると共に、カウント値が所定のカウント閾値に達した場合には、全閉開度基準値を更新するものであるため、簡便かつ確実な構成で、スロットルバルブ２１の閉動作が停止した際に、その際のデューティ比に所定カウント分のデューティ比を加算して閉動作に十分なデューティ比を加算することができ、スロットルバルブ２１がストッパ部材に突き当たっていなければどの閉動作を再開することができ、一方で、所定カウント分のデューティ比を加算してもスロットルバルブ２１が閉動作を再開しなければ、それが全閉位置側ストッパ部材に突き当たっていると判断できるため、その際の開度やそれに相当するスロットル開度センサ３の出力値を全閉開度基準値として取得することができる。

また、本実施形態における電子制御スロットル装置１によれば、制御部８３が、基準デューティ比として、収束期間中のアクチュエータの出力が最小となり得るデューティ比を適用するものであるため、過度な角速度でスロットルバルブ２１が全閉位置側ストッパ部材に突き当たることを抑制することができる。

また、本実施形態における電子制御スロットル装置１によれば、制御部８３が、アクチュエータの出力が過大とならないように更新デューティ比を制限するするものであるため、更新デューティ比を更新し続けることによる過剰なアクチュエータ出力によってスロットルバルブ機構２が受ける負荷を低減することができる。

また、本実施形態における電子制御スロットル装置１によれば、制御部８３が、第１駆動処理において、初期開度を初期値とする目標開度を設定し、目標開度を全閉前目標開度に一致するように漸次変更するものであるため、第１駆動処理時にスロットルバルブ２１の開度を所定開度範囲内へ収束させるときに、目標開度が全閉前目標開度に向かってステップ入力的に急激に変更された場合に発生するスロットルバルブ２１の回動時のオーバーシュートに起因して、スロットルバルブ２１の回動挙動に発生するハンチングを抑制することができる。

なお、本発明は、部材の種類、形状、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。

以上のように、本発明は、スロットルバルブが全閉位置側ストッパ部材に過大な角速度で突き当たることを抑制しながら、スロットルバルブを全閉位置側ストッパ部材に確実に突き当てることが可能であって、全閉開度基準値を精度よく更新することが可能な電子制御スロットル装置を提供することができるものであり、その汎用普遍的な性格から自動二輪車等の車両の内燃機関に広く適用され得るものと期待される。

１…電子制御スロットル装置
２…スロットルバルブ機構
３…スロットル開度センサ
４…アクセル開度センサ
８…ＥＣＵ
２１…スロットルバルブ
２２…ギア
２３…モータ
２４…リターンスプリング
２５…デフォルトスプリング
８１…リレー
８２…アクチュエータ駆動回路
８３…制御部
８４…ＲＡＭ
８５…ＲＯＭ
８６…ＥＥＰＲＯＭ
８７…タイマ

Claims

スロットルバルブの全閉開度基準値に基づき、アクチュエータのデューティ駆動によって、スロットルバルブの開閉動作を制御するために、前記デューティ駆動のデューティ比を算出する制御部を有すると共に、前記スロットルバルブが全閉位置にあるときに、前記制御部が、前記全閉開度基準値を取得するものである電子制御スロットル装置において、
前記制御部は、前記全閉開度基準値を更新するために、
前記スロットルバルブの開度を前記全閉開度基準値より開いた全閉前目標開度を含む所定開度範囲内に収束させるために、クローズドループ制御を行なう第１駆動制御処理と、
前記第１駆動制御処理中に前記開度が前記所定開度範囲内に収束した収束期間中の前記デューティ比を基準デューティ比として算出するデューティ算出処理と、
前記収束期間の経過後に、前記スロットルバルブが前記全閉前目標開度よりも閉開度側にオープンループ制御で閉動作するように、前記基準デューティ比を所定値で補正して更新デューティ比を算出すると共に、前記閉動作が停止した場合には、更に閉開度側に閉動作するように、前記更新デューティ比を更新するオープンループ制御を行なう第２駆動制御処理と、
を実行すると共に、
前記第２駆動制御処理の実行中に前記更新デューティ比に関連する更新値が所定閾値に達した場合に、前記全閉開度基準値を更新することを特徴とする電子制御スロットル装置。
前記制御部は、
前記更新値を、前記第２駆動制御処理において前記更新デューティ比を更新するたびにカウントするカウント値とすると共に、前記所定閾値を、所定のカウント閾値とし、
前記スロットルバルブが閉動作した場合には、前記カウント値をリセットすると共に、前記カウント値が前記所定のカウント閾値に達した場合には、前記全閉開度基準値を更新することを特徴とする請求項１に記載の電子制御スロットル装置。
前記制御部は、前記基準デューティ比として、前記収束期間中の前記アクチュエータの出力が最小となり得るデューティ比を適用することを特徴とする請求項１又は２に記載の電子制御スロットル装置。
前記制御部は、前記アクチュエータの出力が過大とならないように前記更新デューティ比を制限することを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の電子制御スロットル装置。
前記制御部は、前記第１駆動処理において、初期開度を初期値とする目標開度を設定し、前記目標開度を前記全閉前目標開度に一致するように漸次変更することを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の電子制御スロットル装置。