JP2940333B2 - 電子式スロットルの駆動装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、スロットルバルブの
開閉制御をモータで行う電子式スロットルの駆動装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来のこの種スロットルの駆動装置とし
ては、例えば特開平２−３０９３３号公報に開示された
ものなどがあり、スロットルバルブの開度を検出しモー
タによりこれを目標開度に一致させるようにフィードバ
ック制御などが行なわれる。ここでスロットルバルブの
開度を検出するには、ポテンショメータなどによるスロ
ットルセンサが用いられるが、その出力値にはセンサ取
り付け時のばらつきや、性能のばらつきがあるため、ス
ロットルバルブの全閉あるいは全開状態に対応する基準
位置を確定する必要がある。

【０００３】この全閉あるいは全開位置、すなわちスロ
ットル基準位置の具体的な検出については、特開昭６３
−１８０７５５号公報にスロットル基準位置検出装置が
開示されている。すなわち、モータでスロットルバルブ
の開閉を行うアクチュエータへの電圧の出力値を制御す
るために、運転開始後スロットルバルブが全開時におけ
るスロットルセンサの出力値を全開基準値として検出す
る一方、スロットルバルブが全閉状態のときのスロット
ルセンサの出力値を全閉基準値として検出し、これらの
基準値とスロットルセンサの時々刻々の実際の出力値と
をもとに、コントローラによってスロットルバルブの開
度が演算され、これが開閉制御に用いられることにな
る。

【０００４】具体的に例えば上記全閉基準値は、スロッ
トルバルブ全閉位置にスイッチが取り付けられ、このス
イッチが作動したときのスロットルセンサ出力値が全閉
位置の基準値として学習される。これにより、アクセル
ペダルの操作に正確に対応したスロットルバルブの開閉
が行なわれ、ドライバーの意図が的確に反映された運転
がなされる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで上記基準値の
検出には、スロットルバルブが実際に全閉あるいは全開
状態になることが必要で、たとえば運転開始後全閉や全
開に対応するアクセルペダルの操作が行なわれるまでは
検出されない。しかし上記従来のスロットル制御装置に
おいては、車両のイグニッションスイッチが投入される
と、スロットルバルブの基準位置学習が行われるのを待
たずにモータによるスロットル制御が始まるため、ドラ
イバがアクセルペダルを一度も全閉にしないまま走行を
開始してしまうと、ドライバの望むスロットル開度と実
際にモータで駆動されて得られたスロットル開度との間
にズレが生じ、車両の運転性が低下してしまうという問
題がある。したがって本発明は、上記従来の問題点に鑑
み、基準位置が学習されないままモータによるスロット
ル制御が開始されることなく、ドライバのアクセルペダ
ル操作に的確に対応したスロットルバルブの制御が行な
われるようにした電子式スロットルの駆動装置を提供す
ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このため、本発明は、図
１に示すように、スロットルバルブ８とアクセル操作子
７側との間に設けられ、非通電時に連結状態となり、通
電時に開放状態となる第１のクラッチ５と、スロットル
バルブ駆動用のモータ４と、前記スロットルバルブ８と
モータ４との間に設けられ、通電時には連結状態とな
り、非通電時には開放状態となる第２のクラッチ６と、
スロットルバルブ８の基準位置を検出する基準位置検出
手段１と、この基準位置を基にスロットルバルブの開度
を検出するスロットル開度検出手段２と、基準位置検出
手段１でスロットルバルブの基準位置が検出されるまで
は、前記第１および第２のクラッチ５、６に通電を行な
わず、スロットルバルブ８をアクセル操作子７側と連結
させ、スロットルバルブの基準位置が検出されたあと
は、第１および第２のクラッチ５、６への通電を保持し
てスロットルバルブ８をモータ４と連結させ、スロット
ル開度検出手段２で検出されるスロットルバルブの開度
に基づき前記のモータ４を制御する制御手段３とからな
るものとした。

【０００７】

【作用】スロットルバルブの基準位置が学習されるまで
は、両電磁クラッチに通電されずスロットルバルブがア
クセル操作子側と連結されて、アクセル操作子によりス
ロットルバルブが作動される。エンジンが始動される
と、スロットルバルブの基準位置が学習されたかを判別
し、学習されていればアクセル操作子側と遮断された状
態で、スロットル開度検出手段２で検出されるスロット
ルバルブの開度に基づいて、モータによるスロットルバ
ルブ制御が開始される。スロットルバルブの基準位置学
習を終えてからモータによるスロットル制御が開始され
るから、ドライバの望むスロットル開度と実際のスロッ
トル開度とが一致し、運転性が向上する。

【０００８】

【実施例】以下、この発明を図面に基づいて説明する。
図２は本発明の実施例のシステム構成を示し、図３はと
くにその制御対象部分であるスロットルアクチュエータ
の詳細構造を示す図である。まず、スロットルアクチュ
エータ３０について説明すると、アクセル操作子として
のアクセルペダル１３から導かれたアクセルワイヤ１４
が接続されるアクセルドラム３６と、スロットルバルブ
８駆動用のモータとしてのＤＣモータ３１が装備され、
アクセルドラム３６とスロットルバルブ８のスロットル
軸３５との間に非通電時に連結状態となり、通電時に開
放状態となるノーマルクローズタイプの第１のクラッチ
としての第１の電磁クラッチ３２が設けられるととも
に、ＤＣモータ３１とスロットル軸３５との間に通電時
に連結状態となり、非通電時に開放状態となるノーマル
オープンタイプの第２のクラッチとしての第２の電磁ク
ラッチ３３が設けられている。

【０００９】スロットル軸３５にはスロットルバルブ８
を閉方向に付勢するスロットルバルブ用リターンスプリ
ング３８が設けられ、アクセルドラム３６には、これを
閉方向に付勢するアクセルドラム用リターンスプリング
３７が設けてある。さらに、スロットル軸３５上にはス
ロットルバルブ８の回転角を計測するスロットルセンサ
１６、アクセルドラム３６にはその回転角を計測するア
クセルセンサ１５Ａがそれぞれ所定の位置に配置してあ
る。

【００１０】第１および第２の電磁クラッチ３２、３３
は各々スロットルコントローラ１０からその電磁クラッ
チコイル３９、４０への通電のオン、オフにより作動
し、常時は、第１の電磁クラッチ３２では、クラッチプ
レート４１がアクセルドラム３６と連結方向にスプリン
グ４３で付勢されており、第２の電磁クラッチ３３で
は、クラッチプレート４２がＤＣモータ３１から遮断さ
れる方向にスプリング４４で付勢されている。

【００１１】次にシステム全体の構成について説明す
る。エンジンの吸入空気量を調節するスロットルバルブ
８は、上述のように、ＤＣモータ３１および第１および
第２の電磁クラッチ３２、３３を用いた電子式のスロッ
トルアクチュエータ３０により駆動される。スロットル
アクチュエータ３０には、アクセルペダル１３からのア
クセルワイヤ１４が接続されるとともに、その第１およ
び第２の電磁クラッチ３２、３３とＤＣモータ３１はス
ロットルコントローラ１０の出力により制御される。ス
ロットルコントローラ１０にはアクセルセンサ１５、ス
ロットルセンサ１６、ならびにエンジン回転センサ１７
が接続されている。

【００１２】アクセルセンサ１５は、スロットルアクチ
ュエータに設けられたアクセルセンサ１５Ａとアクセル
ペダル１３部に設けられたアクセルセンサ１５Ｂとで２
重系とされ、それぞれ、アクセル開度ＡＣＣを求めるた
めポテンショメータの出力電圧を信号として出力する。
スロットルセンサ１６はスロットル開度ＴＶＯに対応す
る信号をポテンショメータの出力電圧として送出する。

【００１３】スロットルコントローラ１０は、ワンチッ
プマイコン１１、ＤＣモータ駆動回路１２、電磁クラッ
チ駆動回路１８からなっている。ワンチップマイコン１
１は、ＣＰＵ、ＲＡＭ、ＲＯＭ、デジタルポート、Ａ／
Ｄポート、ならびに各種タイマーを内蔵し、またＲＡＭ
によりバックアップメモリも形成されている。

【００１４】システム正常時には、各種センサ信号やス
イッチ信号に基づいて目標スロットル開度を演算し、実
スロットル開度がこの目標値に一致するように、ＤＣモ
ータ３１の正逆回転方向を指示するＤＩＲ出力信号、ま
た例えば公知のＰＩＤ制御において所定のデューティ比
によるモータ駆動電流を指示するＤＵＴＹ出力信号、な
らびに電磁クラッチの通電を指示するＣＬＵＴＣＨ信号
を出力する。またシステム故障時には、モータ駆動電流
および電磁クラッチの駆動電流遮断を指示する出力を行
い、ＤＣモータ３１によるスロットル制御からアクセル
ペダル１３によるスロットル直接駆動に移行させる。

【００１５】ＤＣモータ駆動回路１２は、ワンチップマ
イコン１１からのＤＵＴＹ、ＤＩＲなどの出力信号に基
づき、モータ駆動電流およびその電流方向を制御する。
電磁クラッチ駆動回路１８は、ワンチップマイコン１１
からのＣＬＵＴＣＨ出力信号に基づいて、直列に接続さ
れた第１、第２電磁クラッチ３２、３３への通電をオン
オフする。

【００１６】図４、図５はワンチップマイコン１１にお
ける制御処理の流れを示すフローチャートである。 ま
ず、ステップ１０１〜１０３において、アクセルセンサ
１５、スロットルセンサ１６ならびにエンジン回転セン
サ１７からの信号が読み込まれ、それぞれアクセル開度
Ａｃｃ、スロットル開度ＴＶＯ、そしてエンジン回転数
Ｎｅが演算される。上記ステップのうちステップ１０２
でスロットル開度検出手段が構成される。そして、ステ
ップ１０４でドライバーが操作するスタートスイッチの
オン、オフがチェックされる。 スタートスイッチがオ
ンであればこれから始動されるものとしてステップ１０
５に進み、オフのときにはステップ１０６へ進む。

【００１７】ステップ１０５では、電磁クラッチ駆動電
流のオン、オフを指示するＣＬＵＴＣＨ、モータの駆動
電流ならびに回転方向を指示するＤＵＴＹ、ＤＩＲの値
がゼロにクリアされる。一方、ステップ１０６において
は、エンジン回転数がチェックされる。エンジン回転数
が所定値例えば５００ｒｐｍ以上であるときは、エンジ
ンが既に始動したあとと判断して、ステップ１０７に進
み、５００ｒｐｍに達していないときにはステップ１０
５に進む。

【００１８】ステップ１０７では、ＣＬＵＴＣＨが１に
セットされたあと、ステップ１０８に進んで、スロット
ル全閉位置の学習終了フラグがセットされているかどう
かがチェックされる。学習終了フラグが１にセットされ
ているときは、ステップ１０９に進み、図６に示される
ようなエンジンや車両特性を考慮して予め設定されたア
クセル開度−スロットル開度対応マップに基づいて、ア
クセル開度ＡＣＣから目標スロットル開度ＴＶＯＲが演
算される。

【００１９】そして次のステップ１１０において、ＰＩ
Ｄ制御など公知の制御手法を用いて、スロットル開度偏
差、すなわち（目標開度ＴＶＯＲ−実スロットル開度Ｔ
ＶＯ）に基づいてデューティ比でモータ駆動電流を指示
するＤＵＴＹと、モーター回転方向を指示するＤＩＲが
算出される。ステップ１１１でこれらＤＵＴＹ、ＤＩＲ
とさらにＣＬＵＴＣＨが所定のＩ／０レジスタに書き込
まれ、電磁クラッチおよびＤＣモータへの制御信号が出
力される。

【００２０】先のステップ１０８におけるチェックで学
習終了フラグがセットされていなかったときには、ステ
ップ１１２に進んで、アクセルペダルが全閉状態にある
かどうかがチェックされる。ここでは、アクセル開度≦
所定値の場合にはドライバがアクセルペダルを踏んでい
ないものと判断して、ステップ１１３でスロットル全閉
位置の学習が行なわれる。ステップ１０８、１１２、１
１３が発明の基準位置検出手段を構成している。ここ
で、先のステップ１０７においてＣＬＵＴＣＨがセット
されているから、第１電磁クラッチが開放され、スロッ
トルバルブは全閉位置方向に付勢するリターンスプリン
グにより確実に全閉位置に戻る。

【００２１】ステップ１１３のスロットル全閉位置学習
では、現時点のスロットルセンサ出力と１サイクル前に
記憶されたスロットルセンサ出力とが比較され、同じ場
合にはタイマがインクリメントされ、相違する場合には
タイマがクリアされる。こうしてタイマーが例えば２０
０ｍｓを越えると、その時のスロットルセンサ出力値が
全閉位置の基準値として作業メモリに記憶されるととも
に、スロットル全閉位置学習終了フラグがセットされ
る。

【００２２】そしてステップ１１４において、モータの
駆動電流及び回転方向を指示するＤＵＴＹ，ＤＩＲの
値、ならびにＣＬＵＴＣＨがクリアされてステップ１１
１に進む。ステップ１１２のチェックでアクセルペダル
が全閉状態にないときには、直接ステップ１１４に進
む。なお、ステップ１０５でクリアされた各制御信号の
値もステップ１１１においてＩ／０レジスタに書き込ま
れ、次のサイクルに移る。ステップ１０４〜１１１が発
明の制御手段を構成している。上記のフローが例えば１
０ｍｓｅｃごとの一定の周期で繰り返される。

【００２３】この実施例は以上のように構成され、エン
ジン始動が確認されるまでは、第１、第２電磁クラッチ
が通電されない。そのためノーマルクローズタイプの第
１の電磁クラッチ３２によりスロットルバルブとアクセ
ルペダルとが連結状態にあり、アクセルペダル操作によ
ってスロットルバルブが直接機械的に作動される。そし
てエンジンの始動後、アクセルペダルが全閉位置に戻っ
た際に、スロットルセンサの全閉位置基準値が学習、記
憶される。他方、アクセルペダルが全閉位置に戻らずス
ロットルセンサの全閉位置の学習が済まない間は、ＤＣ
モータ、各電磁クラッチへの制御信号がクリアされスロ
ットルバルブとアクセルペダルとが連結状態に維持され
て、アクセルペダル操作によってスロットルバルブが直
接機械的に作動される。

【００２４】上記のスロットル全閉位置学習終了後は、
スロットルセンサの出力から上記記憶された全閉位置基
準値を差し引くことにより実際のスロットル開度が正確
に検出できる。したがって、スロットルバルブの開度に
基づいて開閉制御する装置において、スロットルバルブ
の基準位置学習を終えてからＤＣモータによるスロット
ル制御を開始するから、スロットルバルブのＤＣモータ
による的確なフィードバック制御が実行され、ドライバ
の望むスロットル開度と実際のスロットル開度とが一致
して運転性が向上する。また、上記のようにエンジン始
動が確認されるまでＤＣモータを作動させないので、ス
タータモータによるクランキングでバッテリー電圧が極
端に低下することがあってもスロットルバルブの作動に
は影響しないという効果もある。

【００２５】図７、図８は第２の実施例を示すフローチ
ャートである。ステップ２１３でスロットル全閉位置の
学習が行なわれて、全閉位置の基準値が作業メモリに記
憶され、スロットル全閉位置学習終了フラグがセットさ
れたあと、ステップ２１３Ａが設けられ、ここで上記学
習された全閉位置の基準値がバックアップメモリにも記
憶される。そしてこのあとステップ２１４でモータの駆
動電流及び回転方向を指示するＤＵＴＹ，ＤＩＲの値、
ならびにＣＬＵＴＣＨがクリアされる。

【００２６】さらに、ＣＬＵＴＣＨを１にセットするス
テップ２０７のあと、ステップ２０８でスロットル全閉
位置学習終了フラグがチェックされるより前段に、ステ
ップ２０７Ａが設けられ、バックアップメモリの状態が
チェックされる。ここでバックアップメモリに異常がな
ければ、ステップ２０７Ｂに進んでバックアップメモリ
ーから前回の車両運転時学習のスロットル全閉位置の基
準値が読み出される。

【００２７】このあとステップ２０９に進み、アクセル
開度ＡＣＣから目標スロットル開度ＴＶＯＲが演算され
る。そして、次のステップ２１０において、ステップ２
０７Ｂで読み出されたスロットル全閉位置の基準値をそ
のまま用いて、スロットル開度が算出され、（目標開度
ＴＶＯＲ−実スロットル開度ＴＶＯ）のスロットル開度
偏差に基づいてモータ駆動電流を指示するＤＵＴＹ、お
よびモータ回転方向を指示するＤＩＲが算出される。

【００２８】ステップ２０７Ａでのチェックでバックア
ップメモリが正常でないときには、ステップ２０８に進
む。その他のステップ２０１〜２０４、２０５、２１
１、２１２、２１４は、それぞれ図４、図５に示された
ステップ１０１〜１０４、１０５、１１１、１１２、１
１４と同じである。

【００２９】以上により、前実施例では運転の都度スロ
ットル全閉位置学習が終了するまでは、モータによる制
御を開始しないのに対して、この実施例では再運転に際
してバックアップメモリに異常がなければ、前回学習さ
れたスロットル全閉位置がそのまま利用され、エンジン
始動が確認されたらすぐにモータによるスロットル開度
のフィードバック制御が可能となる。もちろん、車両運
転休止中にバッテリ端子が外されたりして、バックアッ
プメモリに正常な学習値が保持されなくなった場合など
には、あらためてスロットル全閉位置の学習を行なえば
よい。

【００３０】なお、上記各実施例においては、アクセル
操作子としてアクセルペダル１３を用いているが、これ
に限定されず、たとえば手操作されるアクセルレバーな
どであってもよい。また、スロットルバルブの基準位置
としてスロットル全閉位置を学習する例を示している
が、このかわりにスロットル全開位置を学習するものと
し、スロットル開度検出手段はこの全開位置を基に前記
スロットルバルブの開度を検出するようにしてもよい。

【００３１】

【発明の効果】以上のとおり、本発明は、スロットル開
度を検出してこれに基づきモータでスロットルバルブを
制御する電子スロットル装置において、スロットルバル
ブとアクセル操作子側との間に通電時のみ非連結状態と
なるノーマルクローズタイプの第１のクラッチを設ける
とともに、スロットルバルブとモータの間に通電時に連
結状態となる第２のクラッチを設け、スロットルバルブ
の基準位置が学習されるまでは、両クラッチに通電せ
ず、基準位置学習を終えてから通電してモータによるス
ロットル制御が開始されるものとした。 これにより、
スロットル開度が不明のままモータによるスロットル制
御がスタートすることなく、その間はアクセル操作子に
より直接スロットルが作動されるとともに、スロットル
開度が正確に検出されるようになってからモータ制御に
移行するため、ドライバの望むスロットル開度と実際の
スロットル開度とが一致して、運転性が向上するという
効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の構成を示すブロック図である。

【図２】発明の実施例を示すブロック図である。

【図３】スロットルアクチュエータを示す断面図であ
る。

【図４】制御の流れを示すフローチャートである。

【図５】制御の流れを示すフローチャートである。

【図６】アクセル開度−スロットル開度の対応を示す図
である。

【図７】第２の実施例を示すフローチャートである。

【図８】第２の実施例を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 基準位置検出手段 ２ スロットル開度検出手段 ３ 制御手段 ４ モータ ５ 第１のクラッチ ６ 第２のクラッチ ７ アクセル操作子 ８ スロットルバルブ １０ スロットルコントローラ １１ ワンチップマイコン １２ ＤＣモータ駆動回路 １３ アクセルペダル １４ アクセルワイヤ １５ アクセルセンサ １６ スロットルセンサ １７ エンジン回転センサ １８ 電磁クラッチ駆動回路 ３０ スロットルアクチュエータ ３１ ＤＣモータ ３２ 第１の電磁クラッチ ３３ 第２の電磁クラッチ ３５ スロットル軸 ３６ アクセルドラム ３７、３８ リターンスプリング ３９、４０ 電磁クラッチコイル ４１、４２ クラッチプレート ４３、４４ スプリング ＴＶＯＲ 目標スロットル開度

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) F02D 9/00 - 11/10

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットルバルブとアクセル操作子側と
   の間に設けられ、非通電時に連結状態となり、通電時に
   開放状態となる第１のクラッチと、前記スロットルバル
   ブ駆動用のモータと、前記スロットルバルブとモータと
   の間に設けられ、通電時には連結状態となり、非通電時
   には開放状態となる第２のクラッチと、前記スロットル
   バルブの基準位置を検出する基準位置検出手段と、前記
   基準位置を基に前記スロットルバルブの開度を検出する
   スロットル開度検出手段と、前記基準位置検出手段で前
   記スロットルバルブの基準位置が検出されるまでは、前
   記第１および第２のクラッチに通電を行なわず、前記ス
   ロットルバルブを前記アクセル操作子側と連結させ、前
   記スロットルバルブの基準位置が検出されたあとは、前
   記第１および第２のクラッチへの通電を保持して前記ス
   ロットルバルブをモータと連結させ、前記スロットル開
   度検出手段で検出されるスロットルバルブの開度に基づ
   き前記モータを制御する制御手段とからなることを特徴
   とする電子式スロットルの駆動装置。