JP3159102B2 - 内燃機関の電子スロットル制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクセル操作等に
応じてスロットルバルブをＤＣモータ等で駆動してスロ
ットル開度を電気的に制御するようにした内燃機関の電
子スロットル制御装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車に搭載されている電子スロットル
システムでは、例えば図２に示すように、アクセルペダ
ル２６の踏込量（アクセル操作量）をアクセルセンサ２
７により検出し、その検出値に応じて目標スロットル開
度を設定し、フィードバック制御によりスロットルバル
ブ１５をモータ１７で駆動して、スロットルバルブ１５
の開度（実スロットル開度）を目標スロットル開度に一
致させるようにしたものがある。

【０００３】この電子スロットルシステムでは、故障時
の退避走行を可能にする手段として、バルブレバー３８
の開側にオープナ４０を掛合させるように配置し、この
オープナ４０を閉方向に付勢するバルブリターンスプリ
ング４１の引張力を、バルブレバー３８を開方向に付勢
する退避走行用スプリング３９の引張力よりも大きく設
定することで、退避走行時（電磁クラッチ１６のＯＦＦ
時）のアイドル時に、図２（ｂ）に示すように、オープ
ナ４０によってバルブレバー３８の位置（実スロットル
開度）をオープナストッパ４２で規制される開度（約３
〜４ｄｅｇ）に保持して、退避走行時のアイドル回転を
確保する。この場合、通常制御時（電磁クラッチ１６の
ＯＮ時）のアイドル時やアクセル操作量が少ない運転領
域では、上記オープナストッパ４２で規制される開度
（以下「オープナ規制開度」という）以下の開度で実ス
ロットル開度がモータ１７によって制御される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この電子スロットルシ
ステムにおいて、オープナ規制開度以下のスロットル開
度で制御されている状態から、アクセルペダル２６が踏
み込まれて、目標スロットル開度がオープナ規制開度を
跨ぎ越えた時（以下「跨ぎ変化時」という）に、フィー
ドバック制御によりスロットルバルブ１５が開方向に駆
動されてオープナ規制開度を跨ぎ越す際に、バルブレバ
ー３８がオープナ４０に当接するまでの間は、バルブレ
バー３８に対して退避走行用スプリング３９の引張力に
より開方向の力が働き、バルブレバー３８がオープナ４
０に当接した後は、バルブレバー３８に対してバルブリ
ターンスプリング４１の引張力が加わって閉方向の力が
働く。この結果、オープナ規制開度を境にしてバルブレ
バー３８に加わる力の方向が逆転し、モータ１７の負荷
の方向が逆転する。

【０００５】このため、図１４に示すように、スロット
ルバルブ１５がオープナ規制開度を跨ぎ越す際に、実ス
ロットル開度が目標スロットル開度に一致していないに
も拘らず、モータ１７の駆動力がバルブリターンスプリ
ング４１の引張力に打ち勝つようになるまで、スロット
ルバルブ１５がオープナ規制開度で一時的に停止してし
まい、スロットル制御の応答性が悪いという欠点があ
る。

【０００６】本発明はこのような事情を考慮してなされ
たものであり、従ってその目的は、跨ぎ変化時のスロッ
トルバルブの応答性を向上することができる内燃機関の
電子スロットル制御装置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の請求項１の内燃機関の電子スロットル制御
装置によれば、制御手段は、通常制御時にはオープナ規
制開度よりも小さい開度からそれより大きい開度までの
範囲で目標スロットル開度を設定すると共に、この目標
スロットル開度がオープナ規制開度を跨ぐように変化
（以下「跨ぎ変化」という）した時に、制御系の伝達関
数の積分項を従来より大きい所定値に設定する。

【０００８】この制御系では、積分項は、実スロットル
開度と目標スロットル開度との偏差を積分して、この偏
差を小さくするように働く。跨ぎ変化時にこの積分項を
従来より大きい所定値に設定すると、この積分項を含む
伝達関数で演算した制御量（スロットル駆動手段の駆動
力）が大きくなり、それによってスロットル駆動手段の
駆動力が跨ぎ変化時の負荷に打ち勝って、スロットルバ
ルブがオープナ規制開度を越えて目標スロットル開度の
方向へ速やかに動く。これにより、跨ぎ変化時のスロッ
トルバルブのもたつきが従来より少なくなり、スロット
ル制御の応答性が向上する。

【０００９】この場合、請求項２のように、跨ぎ変化時
の積分項を跨ぎ変化後の積分項の収束値の見込み値に設
定しても良い。つまり、跨ぎ変化時の積分項をあまり大
きくし過ぎると、実スロットル開度が目標スロットル開
度を越えてオバーシュートしてしまい、スロットル制御
が不安定となる。従って、跨ぎ変化時の積分項を跨ぎ変
化後の積分項の収束値の見込み値に設定すれば、オバー
シュート防止と応答性向上とを両立させることができ
る。

【００１０】ここで、跨ぎ変化後の積分項の収束値の見
込み値は、予め試験データやシミュレーション等によっ
て求めても良いが、請求項３のように、跨ぎ変化後の積
分項の収束値を学習手段により学習し、この学習値を用
いて跨ぎ変化時の積分項を設定するようにしても良い。
このようにすれば、電子スロットルシステムのばらつき
や動作特性の経時変化があっても、個々のシステムのそ
の時の動作特性で決まる積分項の収束値を学習すること
で、跨ぎ変化時の積分項の値にシステムのばらつきや動
作特性の経時変化を反映させることができ、システムの
ばらつきや動作特性の経時変化の影響を受けない安定し
たスロットル制御が可能となる。

【００１１】また、請求項４のように、跨ぎ変化時に積
分項にオフセット量を付加するようにしても良い。この
ようにしても、跨ぎ変化時に積分項が従来より大きい値
に設定され、それによって、スロットル駆動手段の駆動
力が跨ぎ変化時の負荷に打ち勝って、スロットルバルブ
がオープナ規制開度を越えて目標スロットル開度の方向
へ速やかに動く。これにより、跨ぎ変化時のスロットル
バルブのもたつきが従来より少なくなり、スロットル制
御の応答性が向上する。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態（１）を
図１乃至図１５に基づいて説明する。まず、図１に基づ
いて内燃機関１１の制御システム全体の概略構成を説明
する。内燃機関１１の吸気管１２の上流側にはエアクリ
ーナ１３が装着され、その下流側には吸気量Ｇa を測定
するエアフローメータ１４が設置され、更にその下流側
にスロットルバルブ１５が設けられている。このスロッ
トルバルブ１５の回動軸１５ａには電磁クラッチ１６を
介してＤＣモータ１７（スロットル駆動手段）が連結さ
れ、ＤＣモータ１７の駆動力によってスロットルバルブ
１５の開度（実スロットル開度）が制御され、この実ス
ロットル開度がスロットルセンサ１８によって検出され
る。この場合、アイドル時も、ＤＣモータ１７の駆動力
によって実スロットル開度を制御し、それによって吸気
量Ｇa を制御して機関回転数を目標アイドル回転数に一
致させるようにフィードバック制御する。

【００１３】スロットルバルブ１５を通過した吸入空気
を内燃機関１１の各気筒に導入する吸気マニホールド１
９には、インジェクタ２０が取り付けられ、また、内燃
機関１１の各気筒のシリンダヘッドには点火プラグ２１
が取り付けられている。内燃機関１１のクランク軸２２
に嵌着されたシグナルロータ２３の外周に対向してクラ
ンク角センサ２４が取り付けられ、このクランク角セン
サ２４から出力されるパルス状の機関回転数信号Ｎｅが
電子制御ユニット（ＥＣＵ）２５に取り込まれ、この機
関回転数信号Ｎｅのパルス間隔によって機関回転数が検
出される。

【００１４】一方、アクセルペダル２６の踏込量（アク
セル操作量）がアクセルセンサ２７によって検出され、
アクセル操作量に応じた電圧信号Ａｐが電子制御ユニッ
ト２５にＡ／Ｄ変換器２８を介して取り込まれる。ま
た、エアフローメータ１４で検出した吸気量Ｇa やスロ
ットルセンサ１８で検出したスロットル開度ＴＡの各電
圧信号も、電子制御ユニット２５にＡ／Ｄ変換器２８を
介して取り込まれる。

【００１５】この電子制御ユニット２５は、ＣＰＵ２
９、ＲＯＭ３０、ＲＡＭ３１等を備えたマイクロコンピ
ュータを主体として構成され、ＲＯＭ３０に記憶されて
いる内燃機関制御用の各種プログラムをＣＰＵ２９で実
行することで、点火プラグ２１の点火時期を制御すると
共に、インジェクタ駆動回路４５を介してインジェクタ
２０に与える噴射パルスを制御し、燃料噴射量を制御す
る。更に、この電子制御ユニット２５は、ＲＯＭ３０に
記憶されている図４等のスロットル制御用の各種プログ
ラムをＣＰＵ２９で実行することで、通常のスロットル
制御時には、電磁クラッチ駆動回路４６を介して電磁ク
ラッチ１６を接続（ＯＮ）すると共に、アクセル操作量
Ａｐに応じてモータ駆動回路３２を介してＤＣモータ１
７をＰＩＤ制御によりフィードバック制御し、このＤＣ
モータ１７の駆動力によって実スロットル開度を制御す
る制御手段として機能する。

【００１６】次に、図２及び図３に基づいて電子スロッ
トルシステムの構成を説明する。アクセルペダル２６
は、ワイヤ３３を介してアクセルレバー３４に連結され
ている。このアクセルレバー３４は、アクセルリターン
スプリング３５，３６によって図２の下方（アクセル閉
鎖方向）に付勢されている。そして、アクセルペダル２
６を操作しない状態（アクセルＯＦＦ）では、アクセル
レバー３４はアクセルリターンスプリング３５，３６に
よってアクセル全閉ストッパ３７に当接した状態に保持
される。内燃機関１１の運転中は、アクセルレバー３４
の位置がアクセルセンサ２７によってアクセル操作量Ａ
ｐとして検出される。

【００１７】一方、スロットルバルブ１５の回動軸１５
ａにはバルブレバー３８が連結され、このバルブレバー
３８が退避走行用スプリング３９によって図２の上方
（スロットルバルブ１５の開方向）に付勢されている。
このバルブレバー３８の開側にオープナ４０が掛合する
ように配置され、このオープナ４０がバルブリターンス
プリング４１によって図２の下方（スロットルバルブ１
５の閉方向）に付勢されている。このバルブリターンス
プリング４１の引張力は退避走行用スプリング３９の引
張力よりも大きく設定されている。

【００１８】通常制御時には、図２（ａ）に示すよう
に、電磁クラッチ１６が接続された状態（クラッチＯ
Ｎ）に保持される。この状態では、アクセルペダル２６
の操作に応じてＤＣモータ１７を正転又は逆転させてス
ロットルバルブ１５の開度（スロットル開度）を調整
し、そのときのスロットル開度がスロットルセンサ１８
によって検出される。この際、スロットル開度を開く場
合には、ＤＣモータ１７を正回転させて、図２（ａ）に
示すように、バルブレバー３８がバルブリターンスプリ
ング４１の引張力に抗してオープナ４０を押し上げなが
ら、スロットルバルブ１５を開方向に駆動する。これと
は逆に、スロットル開度を閉じる場合には、ＤＣモータ
１７を逆回転させてバルブレバー３８を下降させながら
スロットルバルブ１５を閉方向に駆動し、スロットルバ
ルブ１５を全閉ストッパ位置（スロットル開度＝０ｄｅ
ｇ）まで閉じたときに、バルブレバー３８がスロットル
全閉ストッパ４３に突き当たって、それ以上の回動が阻
止される。

【００１９】一方、故障時に退避走行する場合には、図
２（ｂ）に示すように、電磁クラッチ１６が切られた状
態（クラッチＯＦＦ）に保持される。この状態では、運
転者がアクセルペダル２６を所定量以上踏み込むと、ア
クセルレバー３４がオープナ４０に当接し、以後は、ア
クセルペダル２６の踏込量に応じてアクセルレバー３４
によってオープナ４０が開方向に押し上げられ、これに
追従してバルブレバー３８が退避走行用スプリング３９
によって開方向に引き上げられ、スロットル開度がアク
セルペダル２６の踏込量に機械的に連動して調整され
る。

【００２０】この退避走行時（クラッチＯＦＦ時）に
は、アクセルペダル２６の踏込量が所定量以下になる
と、図２（ｂ）に示すように、アクセルレバー３４がオ
ープナ４０から離れた状態となり、バルブリターンスプ
リング４１の引張力が退避走行用スプリング３９の引張
力に打ち勝って、オープナ４０がオープナストッパ４２
に当接した状態に保持される。この状態では、オープナ
４０によりバルブレバー３８の位置（スロットル開度）
がオープナストッパ４２で規制される開度（約３〜４ｄ
ｅｇ）に保持され（以下、この開度を「オープナ規制開
度」という）、退避走行時のアイドル回転が確保され
る。

【００２１】以上のように構成された電子スロットルシ
ステムは、図４等に示すスロットル制御用の各ルーチン
によって次のように制御される。図４のメインルーチン
は、イグニッションスイッチ（図示せず）のＯＮ後に、
電子制御ユニット２５によって例えば２ｍｓの周期にて
繰り返し実行される。このメインルーチンの処理が開始
されると、まずステップ１０１で、イニシャルチェック
（初期化処理）を実行する。このイニシャルチェックで
は、電気系統各部の通信異常の有無についてのチェック
やＲＡＭ３１の初期値のミラーチェック等が行われる。
この後、ステップ１０２で、上述した各種センサやスイ
ッチからの信号を読み込み、次のステップ１０３で、非
線形制御ルーチンを実行し、図５に示すマップを用い
て、アクセル操作量Ａｐに対して非線形に制御するスロ
ットルバルブ１５の目標スロットル開度（非線形目標開
度）ＴＡＣＣを演算する。

【００２２】この後、ステップ１０４で、トラクション
制御ルーチンを実行し、車両のトラクション制御量に応
じたスロットルバルブ１５の目標スロットル開度（トラ
クション目標開度）ＴＴＲＣを演算する。そして、次の
ステップ１０５で、定速走行制御ルーチンを実行し、定
速走行制御モード移行時のスロットルバルブ１５の初期
開度を演算すると共に、車速センサ（図示せず）を通じ
て検出される車両の実車連を目標車速に一致させるため
のスロットルバルブ１５の目標開度（定速走行目標開
度）ＴＣＲＣを演算する。

【００２３】次のステップ１０６では、アイドル回転数
制御（ＩＳＣ制御）ルーチンを実行し、アイドル時にお
けるスロットルバルブ１５の目標開度（ＩＳＣ目標開
度）ＴＩＤＬを演算する。この後、ステップ１０７で、
フェイル制御ルーチンを実行し、例えば電磁クラッチ１
６の固着フェイル又はリターンスプリング４１切損時
等、ＤＣモータ１７の制御により退避走行する場合のス
ロットルバルブ１５の開度、すなわちフェイル時のスロ
ットルバルブ１５の目標開度（フェイル目標開度）ＴＦ
ＡＩＬを演算する。

【００２４】この後、ステップ１０８で、上述したステ
ップ１０３〜１０７で演算した非線形制御、トラクショ
ン制御、定速走行制御、１ＳＣ、及びフェイル制御に関
する各目標開度に基づいて最終的な目標スロットル開度
（最終目標開度）ＴＴＡを演算する。この演算方法は、
図６に示すように、非線形目標開度ＴＡＣＣと定速走行
目標開度ＴＣＲＣとを比較して大きい方を選択した後、
この選択値とトラクション目標開度ＴＴＲＣとを比較し
て小さい方を選択し、更に、この選択値とフェイル目標
開度ＴＦＡＩＬとを比較して小さい方を選択し、最後
に、この選択値にＩＳＣ目標開度ＴＩＤＬを加算して最
終目標開度ＴＴＡ（特許請求の範囲でいう目標スロット
ル開度に相当）を算出する。

【００２５】この後、図４のステップ１０９で、基準位
置学習ルーチンを実行し、基準位置（全閉ストッパ位
置）でのスロットルセンサ１８の出力電圧ＯＴＰにより
基準位置を学習する。

【００２６】ここで、基準位置の学習方法としては図７
と図８に示す２通りの方法がある。図７に示す基準位置
学習ルーチンは、例えば８ｍｓ毎に繰り返し処理され、
イグニッションスイッチ（ＩＧ）がＯＦＦからＯＮに切
り替えられた直後に、ステップ１２１からステップ１２
２に進み、スロットルバルブ１５を全閉ストッパ４３に
当接させるまで駆動し、その全閉ストッパ位置でのスロ
ットルセンサ１８の出力電圧ＯＴＰを読み込んで基準位
置を直接学習する。

【００２７】また、図７の基準位置学習ルーチンに代え
て、図８の基準位置学習ルーチンを実行しても良い。図
８の基準位置学習ルーチンでは、図７のステップ１２２
に代えて、ステップ１２２ａの処理を実行する。すなわ
ち、イグニッションスイッチ（ＩＧ）がＯＦＦからＯＮ
に切り替えられた直後に、ステップ１２１からステップ
１２２ａに進み、電磁クラッチ１６がＯＮする前にスロ
ットルセンサ１８の出力を読み込み、この出力値から全
閉ストッパ位置でのスロットルセンサ１８の出力電圧Ｏ
ＴＰを推定する。つまり、電磁クラッチ１６がＯＮする
前（ＯＦＦ状態のとき）は、図２（ｂ）に示すように、
バルブレバー３８がオープナ４０に当接し、且つオープ
ナ４０がオープナストッパ４２に当接した位置（オープ
ナ規制開度）に保持される。このようにして、電磁クラ
ッチ１６がＯＮする前は、スロットルバルブ１５の開度
がオープナ規制開度（約３〜４ｄｅｇ）に保持されるこ
とから、このオープナ規制開度でのスロットルセンサ１
８の出力電圧から全閉ストッパ位置でのスロットルセン
サ１８の出力電圧ＯＴＰを推定することが可能である。

【００２８】以上のようにして図７又は図８に示す基準
位置学習ルーチンを実行した後、図４のステップ１１０
に戻り、図９に示す開度−電圧変換マップを用い、前記
ステップ１０８で求めた最終目標開度ＴＴＡを目標電圧
ＴＴＰに変換する。この後、ステップ１１１で、図１０
に示すように、目標電圧ＴＴＰとスロットルセンサ１８
の出力電圧ＴＡとを比較し、その偏差Δθ（＝ＴＴＰ−
ＴＡ）を小さくすべく、比例（Ｐ）・積分（Ｉ）・微分
（Ｄ）動作を行ってＤＣモータ１７の制御量を演算す
る。このＰＩＤ動作は、次の伝達関数により行われる。

【００２９】

【数１】

【００３０】そして、次のステップ１１２で、上記制御
量をデューティ比信号Ｄｕｔｙに変換し、このデューテ
ィ比信号Ｄｕｔｙをモータ駆動回路３２を介してＤＣモ
ータ１７に印加するＰＷＭ出力処理を行う。これによ
り、スロットルバルブ１５は、ＤＣモータ１７の駆動に
よって、実スロットル開度が上記目標電圧ＴＴＰにより
指令される最終目標開度ＴＴＡにフィードバック制御さ
れることとなる。このフィードバック制御中は、電磁ク
ラッチ１６がＯＮ状態に保持される。

【００３１】ところで、実スロットル開度（スロットル
センサ１８の出力電圧ＴＡ）を最終目標開度ＴＴＡ（目
標電圧ＴＴＰ）に一致させるために上記ステップ１１１
で行われるＰＩＤ制御において、比例項（Ｋp ・Δθ）
を決定する比例ゲインＫp はスロットルバルブ１５の開
閉時の立ち上がり／立ち下がりの傾き、すなわち応答速
度を決定する。従って、この比例ゲインＫp を大きい値
に固定すると、スロットルバルブ１５の応答速度は速く
なるが、その反動としてのオーバーシュートが大きくな
る。

【００３２】また、積分項（Ｋi ・∫Δθ）は、目標電
圧ＴＴＰとスロットルセンサ１８の出力電圧ＴＡとの偏
差Δθを小さくするするように働く。従って、この積分
項を決定する積分ゲインＫi を大きい値に固定すると、
スロットルセンサ１８の出力電圧ＴＡが目標電圧ＴＴＰ
付近に収束しているときには、その収束状態を保持しや
すくなるが、偏差Δθが大きいときには、この大きな偏
差Δθを蓄積することになるため、積分値Ｋi ・∫Δθ
が大きくなり過ぎ、ハンチングが発生しやすくなる。

【００３３】また、微分項（Ｋd ・ｄΔθ／ｄｔ）を決
定する微分ゲインＫd は、スロットルバルブ１５の開閉
動作の応答速度に関連する最終収束速度を決定する。従
って、この微分ゲインＫd を大きくすると、スロットル
バルブ１５の最終応答速度が遅くなるが、その反面、オ
ーバーシュートが小さくなる。

【００３４】以上のようなＰＩＤ制御の特性を考慮し、
各ゲインＫp ，Ｋi ，Ｋd は、スロットルバルブ１５の
応答性と安定性（オーバーシュート・ハンチング防止）
とを両立させるように設定されている。

【００３５】通常制御時（電磁クラッチ１６のＯＮ時）
には、アイドル時やアクセル操作量が少ない運転領域で
は、オープナストッパ４２で規制される開度（オープナ
規制開度）以下の開度でスロットル開度がＤＣモータ１
７によって制御される。従って、この状態から、アクセ
ルペダル２６が踏み込まれて、目標スロットル開度がオ
ープナ規制開度を跨ぎ越えた時（跨ぎ変化時）に、フィ
ードバック制御によりスロットルバルブ１５が開方向に
駆動されてオープナ規制開度を跨ぎ越す過程で、バルブ
レバー３８がオープナ４０に当接するまでの間は、バル
ブレバー３８に対して退避走行用スプリング３９の引張
力により開方向の力が働き、バルブレバー３８がオープ
ナ４０に当接した後は、バルブレバー３８に対してバル
ブリターンスプリング４１の引張力が加わって閉方向の
力が働く。この結果、オープナ規制開度を境にしてバル
ブレバー３８に加わる力の方向が逆転し、ＤＣモータ１
７の負荷の方向が逆転する。これにより、跨ぎ変化時に
は、ＤＣモータ１７の負荷の差が通常よりも例えば７ｋ
ｇｆｃｍ以上大きくなる。

【００３６】このため、従来は、図１４に示すように、
スロットルバルブ１５がオープナ規制開度を跨ぎ越す際
に、実スロットル開度が目標スロットル開度に一致して
いないにも拘らず、モータ１７の駆動力がバルブリター
ンスプリング４１の引張力に打ち勝つようになるまで、
スロットルバルブ１５がオープナ規制開度で一時的に停
止してしまい、スロットル制御の応答性が悪いという欠
点がある。

【００３７】ちなみに、オープナ規制開度を跨がない場
合には、スロットルバルブ１５駆動時のＤＣモータ１７
の負荷の差が小（例えば０．０３ｋｇｆｃｍ）であるた
め、図１３に示すように、目標スロットル開度の変化に
追従してスロットルバルブ１５が速やかに駆動され、駆
動途中でスロットルバルブ１５が一時停止することはな
い。しかし、跨ぎ変化時には、ＤＣモータ１７の負荷の
差が通常よりも例えば７ｋｇｆｃｍ以上大きくなるた
め、図１４に示すように、従来のスロットル制御では、
ＤＣモータ１７の駆動力が負荷の変化に追従しきれず
に、駆動途中でスロットルバルブ１５が一時的に停止し
てしまい、スロットル制御の応答性が悪くなる。

【００３８】このような跨ぎ変化時のスロットルバルブ
１５のもたつき現象を抑える対策として、本実施形態で
は、跨ぎ変化後の積分項の収束値を学習し、この学習値
を用いて跨ぎ変化時の積分項を設定することで、ＤＣモ
ータ１７の駆動トルクを跨ぎ変化時の負荷に打ち勝つ大
きさに設定し、スロットルバルブ１５を速やかに目標ス
ロットル開度の方向へ駆動する。ここで、跨ぎ変化後の
積分項の収束値を学習する処理は、図１１に示す積分項
収束値学習ルーチンによって実行され、跨ぎ変化時に積
分項を学習値に設定する処理は、図１２に示す跨ぎ変化
対策ルーチンによって実行される。以下、これらのルー
チンの処理について説明する。

【００３９】図１１に示す積分項収束値学習ルーチン
は、イグニッションスイッチ（図示せず）のＯＮ後に例
えば２ｍｓ毎に繰り返し実行され、特許請求の範囲でい
う学習手段としての役割を果たす。本ルーチンが起動さ
れると、まずステップ２０１において、今回の目標電圧
（目標スロットル開度）ＴＴＰ(i) と前回の目標電圧Ｔ
ＴＰ(i-1) との偏差の絶対値ΔＴＴＰを算出し、次のス
テップ２０２で、このΔＴＴＰが０であるか否か、つま
り目標スロットル開度が変化していないか否かを判定す
る。もし、ΔＴＴＰ≠０（目標スロットル開度が変化し
ている時）の場合には、ステップ２０４に進み、目標ス
ロットル開度が変化していない状態を計時するカウンタ
ＣｉＳｔをクリアして、本ルーチンを終了する。

【００４０】これに対し、ΔＴＴＰ＝０（目標スロット
ル開度が変化していない時）の場合には、ステップ２０
３に進み、カウンタＣｉＳｔをインクリメントした後、
ステップ２０５に進み、このカウンタＣｉＳｔの値が所
定値（例えば５００）を越えたか否かを判定する。ここ
で、所定値（例えば５００）は、目標スロットル開度の
変化後に積分項が収束するまでに要する時間に設定され
ている。従って、カウンタＣｉＳｔの値が所定値（例え
ば５００）以下であれば、積分項がまだ収束していない
と判断し、以降の処理を行うことなく、本ルーチンを終
了する。

【００４１】その後、カウンタＣｉＳｔの値が所定値
（例えば５００）を越えた時点で、積分項が収束したと
判断し、ステップ２０５からステップ２０６に進み、目
標電圧ＴＴＰ（目標スロットル開度）がオープナ規制開
度ＯＭＧＡに対して次のいずれに該当するかを判別す
る。 ＴＴＰ＞ＯＭＧＡ＋０．５° ＴＴＰ＜ＯＭＧＡ−０．５° ＯＭＧＡ−０．５°≦ＴＴＰ≦ＯＭＧＡ＋０．５°

【００４２】このステップ２０６で、ＴＴＰ＞ＯＭＧＡ
＋０．５°の場合には、ステップ２０８に進み、開側の
学習値ＵＩＳＴを今回の積分項Ｉθ(i) で更新する。Ｔ
ＴＰ＜ＯＭＧＡ−０．５°の場合には、ステップ２０７
に進み、閉側の学習値ＬＩＳＴを今回の積分項Ｉθ(i)
で更新する。このように、目標電圧ＴＴＰ（目標スロッ
トル開度）に応じて２種類の学習値ＵＩＳＴ，ＬＩＳＴ
を学習する理由は、オープナ規制開度ＯＭＧＡを境にし
てバルブレバー３８に加わる力の方向が逆転し、ＤＣモ
ータ１７の負荷の方向が逆転するためである。

【００４３】また、目標電圧ＴＴＰ（目標スロットル開
度）がオープナ規制開度ＯＭＧＡに近い場合、つまりＯ
ＭＧＡ−０．５°≦ＴＴＰ≦ＯＭＧＡ＋０．５°の範囲
では、スロットルバルブ１５がオープナ規制開度で停止
している可能性があるため、この範囲内では、誤学習を
防止するために、学習処理せずに本ルーチンを終了す
る。尚、上記ステップ２０６では、オープナ規制開度Ｏ
ＭＧＡに対して±０．５°を境界値としているが、±
０．５°を他の開度に変更しても良いことは言うまでも
ない。

【００４４】一方、図１２に示す跨ぎ変化対策ルーチン
は、イグニッションスイッチ（図示せず）のＯＮ後に例
えば２ｍｓ毎に繰り返し実行される。本ルーチンが起動
されると、まずステップ２１１において、今回の目標電
圧（目標スロットル開度）ＴＴＰ(i) と前回の目標電圧
ＴＴＰ(i-1) との偏差の絶対値ΔＴＴＰを算出し、次の
ステップ２１２で、このΔＴＴＰが例えば０．３°より
も小さいか否かを判定する。ここで、ΔＴＴＰ＜０．３
°の場合（目標スロットル開度の変化量が０．３°より
小さい場合）には、積分項をステップ状に変化させる
と、オーバーシュートする可能性があるため、積分項を
所定値に設定する処理は行わずに、ステップ２２０に進
み、今回の積分項Ｉθ(i) を前回の積分項Ｉθ(i-1) 、
積分ゲインＫi 、目標電圧ＴＴＰとスロットルセンサ出
力電圧ＴＡを用いて次式により演算する。 Ｉθ(i) ＝Ｉθ(i-1) ＋Ｋi ・（ＴＴＰ−ＴＡ）

【００４５】これに対し、ΔＴＴＰ≧０．３°の場合
（目標スロットル開度の変化量が０．３°以上の場合）
には、ステップ２１２からステップ２１３に進み、開方
向の跨ぎ変化時であるか否かを、ＴＴＰ＞ＯＭＧＡ＋
０．１５°且つＩθ(i-1) ＜０であるか否かによって判
定する。ここで、前回の積分項Ｉθ(i-1) の±符号は、
前回の目標電圧（目標スロットル開度）ＴＴＰ(i-1) が
オープナ規制開度ＯＭＧＡよりも大きいか小さいかで決
まり、オープナ規制開度ＯＭＧＡより小さければ、Ｉθ
(i-1) ＜０となり、オープナ規制開度ＯＭＧＡより大き
ければ、Ｉθ(i-1)＞０となる。これは、オープナ規制
開度ＯＭＧＡを境にしてＤＣモータ１７の負荷の方向が
逆転するためである。

【００４６】上記ステップ２１３で、「Ｙｅｓ」、つま
り開方向の跨ぎ変化時（但しオープナ規制開度ＯＭＧＡ
より開方向に０．１５°以上跨ぐ）と判定された場合に
は、ステップ２１７に進み、前回の積分項Ｉθ(i-1) に
開側の学習値ＵＩＳＴを代入して、ステップ２２０に進
む。

【００４７】一方、上記ステップ２１３で、「Ｎｏ」、
つまり開方向の跨ぎ変化時ではないと判定された場合に
は、ステップ２１４に進み、閉方向の跨ぎ変化時である
か否かを、ＴＴＰ＜ＯＭＧＡ−０．１５°且つＩθ(i-
1) ＞０であるか否かによって判定する。このステップ
２１４で、「Ｙｅｓ」、つまり閉方向の跨ぎ変化時（但
しオープナ規制開度ＯＭＧＡより閉方向に０．１５°以
上跨ぐ）と判定された場合には、ステップ２１８に進
み、前回の積分項Ｉθ(i-1) に閉側の学習値ＬＩＳＴを
代入して、ステップ２２０に進む。

【００４８】上記ステップ２１３，２１４でいずれも
「Ｎｏ」と判定された場合には、ステップ２１５に進
み、ＯＭＧＡ≦ＴＴＰ≦ＯＭＧＡ＋０．１５°且つＩθ
(i-1) ＜０であるか否かによって、開方向に僅かに跨ぐ
か否かを判定し、開方向に僅かに跨ぐ場合には、前回の
積分項Ｉθ(i-1) に０％を代入して、ステップ２２０に
進む。ここで、Ｉθ(i-1) ＝０％は、目標スロットル開
度がオープナ規制開度ＯＭＧＡと一致する時の積分項の
収束値に相当する。

【００４９】上記ステップ２１５で「Ｎｏ」と判定され
た場合には、ステップ２１６に進み、ＯＭＧＡ≧ＴＴＰ
≧ＯＭＧＡ−０．１５°且つＩθ(i-1) ＞０であるか否
かによって、閉方向に僅かに跨ぐか否かを判定し、閉方
向に僅かに跨ぐ場合には、前回の積分項Ｉθ(i-1) に０
％を代入して、ステップ２２０に進む。尚、上記ステッ
プ２１３〜２１６では、オープナ規制開度ＯＭＧＡに対
して±０．１５°を境界値としているが、±０．１５°
を他の開度に変更しても良いことは言うまでもない。

【００５０】以上のようにして、跨ぎ変化時には、その
跨ぎ方向と跨ぎの大きさに応じて、前回の積分項Ｉθ(i
-1) を学習値ＵＩＳＴ，ＬＩＳＴ又は０％に設定した
後、ステップ２２０で、今回の積分項Ｉθ(i) を前回の
積分項Ｉθ(i-1) 、積分ゲインＫi 、目標電圧ＴＴＰと
スロットルセンサ出力電圧ＴＡを用いて次式により演算
する。 Ｉθ(i) ＝Ｉθ(i-1) ＋Ｋi ・（ＴＴＰ−ＴＡ）

【００５１】以上のように積分項を処理すると、跨ぎ変
化時には、その跨ぎ方向と跨ぎの大きさに応じて、図１
５に示すように、跨ぎ変化直後に積分項を跨ぎ変化後の
積分項の収束値とほぼ同じ値に設定できる。これによ
り、跨ぎ変化時には、ＤＣモータ１７の駆動力を跨ぎ変
化時の負荷に打ち勝つ大きさに瞬時に変化させることが
でき、それによって、跨ぎ変化時のスロットルバルブ１
５のもたつきをほとんど無くすことができて、スロット
ル制御の応答性を向上できる。しかも、本実施形態で
は、跨ぎが小さい時には、Ｉθ(i-1) を０％（オープナ
規制開度での積分項の収束値）に設定するため、跨ぎが
小さい場合でもオーバーシュートを防止できる。

【００５２】更に、本実施形態では、跨ぎ変化後の積分
項の収束値を学習し、この学習値を用いて跨ぎ変化時の
積分項を設定するようにしたので、電子スロットルシス
テムのばらつきや動作特性の経時変化があっても、跨ぎ
変化時の積分項の値にシステムのばらつきや動作特性の
経時変化を反映させることができ、システムのばらつき
や動作特性の経時変化の影響を受けずに、オバーシュー
ト防止と応答性向上の効果を確実に得ることができる。

【００５３】但し、本発明は、積分項の収束値を学習す
る構成に限定されず、跨ぎ変化後の積分項の収束値は、
予め試験データやシミュレーション等によって予測でき
るので、予め試験データやシミュレーション等によって
求めた積分項の収束値の見込み値をＲＯＭ３０に記憶
し、跨ぎ変化時の積分項をその収束値の見込み値に設定
するようにしても良い。

【００５４】これらいずれかの方法によって、跨ぎ変化
時の積分項を所定値に設定すれば、跨ぎ変化直前の積分
項の過渡的な変動の影響を受けずに、スロットル制御の
応答性を安定して向上できる利点がある。

【００５５】しかし、本発明は、跨ぎ変化時に積分項を
所定値に設定する構成に限定されず、跨ぎ変化時に積分
項にオフセット量を付加するようにしても良い。

【００５６】以下、これを具体化した本発明の実施形態
（２）を図１６に基づいて説明する。図１６の跨ぎ変化
対策ルーチンは、前記図１２と比較して、ステップ２１
７ａ〜２２０ａの処理が異なるのみであり、他のステッ
プの処理は同じである。

【００５７】図１６の跨ぎ変化対策ルーチンでは、ステ
ップ２１３で、「Ｙｅｓ」、つまり開方向の跨ぎ変化時
（但しオープナ規制開度ＯＭＧＡより開方向に０．１５
°以上跨ぐ）と判定された場合には、ステップ２１７ａ
に進み、オフセット量Ｉofset に開側のオフセット量Ｕ
0fを代入する。この開側のオフセット量Ｕ0fは、オープ
ナ規制開度より開側に駆動する場合の積分項の収束値ま
でのオフセット量に相当し、予め試験データやシミュレ
ーション等によって設定されている。

【００５８】また、ステップ２１４で、「Ｙｅｓ」、つ
まり閉方向の跨ぎ変化時（但しオープナ規制開度ＯＭＧ
Ａより閉方向に０．１５°以上跨ぐ）と判定された場合
には、ステップ２１８ａに進み、オフセット量Ｉofset
に閉側のオフセット量Ｌ0fを代入する。この閉側のオフ
セット量Ｌ0fは、オープナ規制開度より閉側に駆動する
場合の積分項の収束値までのオフセット量に相当し、予
め試験データやシミュレーション等によって設定されて
いる。

【００５９】また、ステップ２１５又は２１６のいずれ
か一方で、「Ｙｅｓ」、つまりオープナ規制開度ＯＭＧ
Ａを僅かに跨ぐ場合には、オーバーシュートを防ぐため
に、オフセット量Ｉofset を０とする。

【００６０】以上のようにして、跨ぎ変化時には、その
跨ぎ方向と跨ぎの大きさに応じて、オフセット量Ｉofse
t を設定した後、ステップ２２０ａに進み、今回の積分
項Ｉθ(i) を前回の積分項Ｉθ(i-1) 、積分ゲインＫi
、目標電圧ＴＴＰ、スロットルセンサ出力電圧ＴＡと
オフセット量Ｉofset を用いて次式により演算する。 Ｉθ(i) ＝Ｉθ(i-1) ＋Ｋi ・（ＴＴＰ−ＴＡ）＋Ｉof
set

【００６１】このようにしても、跨ぎ変化時に積分項が
従来より大きい値に設定され、それによって、ＤＣモー
タ１７の駆動力が跨ぎ変化時の負荷に打ち勝って、スロ
ットルバルブ１５がオープナ規制開度を越えて目標スロ
ットル開度の方向へ速やかに動く。これにより、跨ぎ変
化時のスロットルバルブ１５のもたつきが従来より少な
くなり、スロットル制御の応答性が向上する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態（１）を示す内燃機関制御シ
ステム全体の概略構成図

【図２】電子スロットルシステムの概略構成図で、
（ａ）は通常制御時（クラッチＯＮ時）の状態を示す
図、（ｂ）はクラッチＯＦＦ時の状態を示す図

【図３】電子スロットルシステムの斜視図

【図４】メインルーチンの処理の流れを示すフローチャ
ート

【図５】アクセル操作量Ａｐから非線形目標開度ＴＡＣ
Ｃを設定するためのマップを示す図

【図６】非線形目標開度ＴＡＣＣ、定速走行目標開度Ｔ
ＣＲＣ、トラクション目標開度ＴＴＲＣ、フェイル目標
開度ＴＦＡＩＬ、ＩＳＣ目標開度ＴＣＲＣから最終目標
開度ＴＴＡを設定する手順を説明する図

【図７】基準位置学習ルーチンの処理の流れを示すフロ
ーチャート

【図８】他の基準位置学習ルーチンの処理の流れを示す
フローチャート

【図９】最終目標開度ＴＴＡを目標電圧ＴＴＰに変換す
るマップを示す図

【図１０】スロットル開度をＰＩＤ制御する制御系のブ
ロック図

【図１１】積分項収束値学習ルーチンの処理の流れを示
すフローチャート

【図１２】跨ぎ変化対策ルーチンの処理の流れを示すフ
ローチャート

【図１３】オープナ規制開度以上で２．５°開方向に駆
動する場合の制御例を示すタイムチャート

【図１４】従来システムでオープナ規制開度を跨いで
２．５°開方向に駆動する場合の制御例を示すタイムチ
ャート

【図１５】実施形態（１）のシステムでオープナ規制開
度を跨いで２．５°開方向に駆動する場合の制御例を示
すタイムチャート

【図１６】本発明の実施形態（２）の跨ぎ変化対策ルー
チンの処理の流れを示すフローチャート

【符号の説明】

１１…内燃機関、１２…吸気管、１４…エアフローメー
タ、１５…スロットルバルブ、１６…電磁クラッチ、１
７…ＤＣモータ（スロットル駆動手段）、１８…スロッ
トルセンサ、２５…電子制御ユニット（制御手段，学習
手段）、２６…アクセルペダル、２７…アクセルセン
サ、３４…アクセルレバー、３５，３６…アクセルリタ
ーンスプリング、３７…アクセル全閉レバー、３８…バ
ルブレバー、３９…退避走行用スプリング、４０…オー
プナ、４１…バルブリターンスプリング、４２…オープ
ナストッパ、４３…スロットル全閉ストッパ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−150449（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−42032（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−231305（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−159591（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 9/02 F02D 11/10 F02D 41/02 310

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットルバルブを駆動するスロットル
   駆動手段を備え、前記スロットルバルブの開度をアクセ
   ル操作等に応じて設定された目標スロットル開度に一致
   させるための制御量を、少なくとも積分項を含む伝達関
   数で演算し、演算した制御量を前記スロットル駆動手段
   に与えて前記スロットルバルブの開度を制御する制御手
   段を備えた内燃機関の電子スロットル制御装置におい
   て、 退避走行時に前記スロットルバルブの最小開度を規制す
   るオープナを備え、 前記制御手段は、通常制御時には前記オープナの規制開
   度よりも小さい開度からそれより大きい開度までの範囲
   で目標スロットル開度を設定すると共に、この目標スロ
   ットル開度が前記オープナの規制開度を跨ぐように変化
   （以下「跨ぎ変化」という）した時に、前記積分項を所
   定値に設定することを特徴とする内燃機関の電子スロッ
   トル制御装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、跨ぎ変化時の積分項を
   跨ぎ変化後の積分項の収束値の見込み値に設定すること
   を特徴とする請求項１に記載の内燃機関の電子スロット
   ル制御装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、跨ぎ変化後の積分項の
   収束値を学習する学習手段を有し、跨ぎ変化時の積分項
   を前記学習手段による学習値に設定することを特徴とす
   る請求項２に記載の内燃機関の電子スロットル制御装
   置。
4. 【請求項４】 スロットルバルブを駆動するスロットル
   駆動手段を備え、前記スロットルバルブの開度をアクセ
   ル操作等に応じて設定された目標スロットル開度に一致
   させるための制御量を、少なくとも積分項を含む伝達関
   数で演算し、演算した制御量を前記スロットル駆動手段
   に与えて前記スロットルバルブの開度を制御する制御手
   段を備えた内燃機関の電子スロットル制御装置におい
   て、 退避走行時に前記スロットルバルブの最小開度を規制す
   るオープナを備え、 前記制御手段は、通常制御時には前記オープナの規制開
   度よりも小さい開度からそれより大きい開度までの範囲
   で目標スロットル開度を設定すると共に、この目標スロ
   ットル開度が前記オープナの規制開度を跨ぐように変化
   した時に、前記積分項にオフセット量を付加することを
   特徴とする内燃機関の電子スロットル制御装置。