JP3518377B2 - 電子制御スロットル弁の制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子制御スロットル
弁の制御装置に関し、特に、アクセルペダルとスロット
ル弁とが機械的に結合していない電子制御スロットル弁
を高速化し、スロットル弁の応答性を良くした制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両に搭載された内燃機関の回転
数の制御は、運転席の足元に設置されたアクセルペダル
の踏込量によって行われていた。即ち、従来の内燃機関
には、その吸気通路にこのアクセルペダルにワイヤで接
続されたスロットル弁があり、アクセルペダルが踏み込
まれると、ワイヤを介してこのスロットル弁の開度が大
きくなって内燃機関への吸入空気量が増し、これに伴っ
て燃料量も増えるので機関回転数が増大するようになっ
ている。

【０００３】一方、近年、コンピュータの発達に伴い、
内燃機関の回転数を電子的に最適に制御しようとする電
子制御式の内燃機関が実用化されている。このような内
燃機関の電子制御化としては、例えば、燃料噴射量制
御、点火時期制御、吸排気弁の開弁時期の制御等が先行
しており、これらに続いてスロットル弁の電子制御も実
用段階に入っている。スロットル弁を電気的に開閉する
制御の従来技術としては、例えば、特開平９−２４２５
９１号公報に開示の車両の制御装置がある。

【０００４】現在、実用化されている電子制御スロット
ル弁装置２０の外観を図１に示し、その構成を図２(a)
に示す。電子制御スロットル弁装置２０には、アクセル
ペダル１４（図２(a) 参照）にアクセルケーブル２４で
接続されるスロットルレバー１６と、このスロットルレ
バー１６に内蔵され、アクセルペダル１４の踏込量に応
じたアクセル開度を検出するアクセル開度センサ１５
と、このアクセル開度センサ１５のアクセル開度の検出
値（アクセル開度信号）が入力されるエンジン・コント
ロール・ユニット（以後ＥＣＵという）１０と、ＥＣＵ
１０の出力に応じて内燃機関の吸気通路２に設けられた
スロットル弁３を開閉駆動するスロットルモータ４と、
スロットル弁３の開度を検出するスロットル開度センサ
５と、スロットルレバー１６の近傍に設けられた退避走
行用レバー１７、及び、スロットル弁３のリターンスプ
リング１８（図１参照）がある。また、スロットルモー
タ４には電磁クラッチ２１（図２(a) 参照）が内蔵され
ている。

【０００５】このように構成された電子制御スロットル
弁装置２０では、運転者の意思に応じてアクセルペダル
１４が踏み込まれると、アクセルペダル１４の踏込量は
アクセルケーブル２４を通じてスロットルレバー１６に
伝えられ、スロットルレバー１６が回転する。スロット
ルレバー１６にはアクセル開度センサ１５が内蔵されて
おり、スロットルレバー１６の回転角によりアクセルペ
ダルの踏込量が検出される。アクセル開度センサ１５が
検出したアクセルペダルの踏込量はアクセル開度信号と
してＥＣＵ１０に入力され、ＥＣＵ１０はアクセル開度
信号に応じたスロットル弁３の開度を決定する。ＥＣＵ
１０からスロットルモータ４にはスロットルモータとク
ラッチ信号が出力され、スロットルモータ４が駆動され
る。スロットル弁３の開度はスロットル開度センサ５に
よって検出され、スロットル開度センサ信号としてＥＣ
Ｕ１０にフィードバックされる。スロットルモータ４に
は応答性が良く、消費電力の小さなＤＣモータ等が使用
される。

【０００６】このときの制御には、スロットル弁３の開
度を検出するスロットル開度センサ５からのスロットル
開度センサ信号と、アクセル開度センサ１５からのアク
セル開度信号との偏差が無くなるようにスロットルモー
タ４に対して、比例（Ｐ）、積分（Ｉ）、微分（Ｄ）制
御（以後、単にＰＩＤ制御という）によるフィードバッ
ク制御が実行されている。

【０００７】なお、以上のような制御がフェールした時
でも車両が退避走行できるようにするために、このよう
な電子制御スロットル弁装置には、退避走行用レバー１
７とそのリリーフスプリング１９（図１参照）が設けら
れている。更に、近年、図２(b) に示すようなアクセル
ペダル１４とスロットル弁３との間のアクセルケーブル
を無くすように構成された電子制御スロットル弁装置３
０が提案されている。この提案の電子制御スロットル弁
装置３０では、図２(b) に示すようにアクセルペダル１
４の支持軸にスロットル開度センサ１５が設けられる
か、或いは、アクセルペダル１４のストロークセンサが
設けられており、このセンサの検出値が直接ＥＣＵ１０
に入力されるようになっている。

【０００８】そして、ＥＣＵ１０はアクセル開度信号に
応じたスロットル弁３の開度を決定し、ＥＣＵ１０から
スロットルモータ４に直接駆動信号が出力される。スロ
ットル弁３の開度はスロットル開度センサ５で検出され
てＥＣＵ１０にフィードバックされる。なお、スロット
ル開度センサ５はスロットルモータ４に内蔵されること
もある。

【０００９】このようなアクセルペダル１４とスロット
ル弁３との間のアクセルケーブルを無くした電子制御ス
ロットル弁装置３０においても、制御のフェール時の機
関のストールを防止して、機関に必要な空気量を確保す
るため、アクセルペダル１４を戻した状態でもスロット
ル弁３を所定開度開いた状態に保持することが行われて
いる。このようなスロットル弁３の開度はオープナ開度
と呼ばれ、通常はスロットル弁３を開弁方向と閉弁方向
にそれぞれ付勢するばねを備えたオープナ開度設定機構
によってこの開度が設定されている。

【００１０】図３(a) は図２(b) で説明したアクセルペ
ダル１４とスロットル弁３との間のアクセルケーブルを
無くした電子制御スロットル弁装置３０における、オー
プナ開度とスロットル弁３を開弁方向と閉弁方向に付勢
するオープナ開度設定機構４０の一例を示すものであ
る。また、図３(b) 〜(d) はオープナ開度設定機構４０
の作用を説明するものである。なお、図３(a) にはスロ
ットル開度センサの図示は省略してある。

【００１１】図３(a) に示すように、吸気通路２に設け
られたスロットル弁３の回転軸２３の一端には、この回
転軸２３を回転させるスロットルモータ４が取り付けら
れている。また、この回転軸２３の他端にはフランジ２
２が固着されており、このフランジ２２の外周部の所定
箇所には第１の作動片３１が設けられている。第１の作
動片３１と図示しない電子制御スロットル弁装置３０の
スロットルボディの間には、第１のばね４１が掛け渡さ
れている。この第１のばね４１は、スロットル弁３を開
弁させる方向に第１の作動片３１を付勢するものであ
る。

【００１２】更に、このフランジ２２の近傍の回転軸２
３には、回転軸２３の回りを自由に回転することができ
る作動リング２５が嵌められている。そして、この作動
リング２５の外周部には、作動リング２５の回転によっ
て第１の作動片３１に係合する第２の作動片３２が設け
られている。第２の作動片３２と図示しない電子制御ス
ロットル弁装置３０のスロットルボディの間には、第２
のばね４２が掛け渡されている。この第２のばね４２
は、スロットル弁３を閉弁させる方向に第２の作動片３
２を付勢するものである。この例では、第２のばね４２
の付勢力の方が第１のばね４１の付勢力よりも大きく設
定されている。

【００１３】これらの構成に加えて、スロットルボディ
には第２の作動片４２の回動を止めるストッパ２６が設
けられている。このストッパ２６は、第２のばね４２の
付勢力が、オープナ開度より小さい開度のスロットル弁
３には及ばないようにするためのものである。このスト
ッパ２６は、第１の作動片３１の動作には影響を与えな
い。

【００１４】第１の作動片３１のフランジ２２との位置
関係、及び、第２の作動片３２とストッパ２６の位置関
係を、図３(c) を用いて説明する。図３(c) はスロット
ル弁３がオープナ開度である状態を示している。このと
き、第２のばね４２に付勢されてスロットル弁３を閉弁
方向に回転させる第２の作動片３２はストッパ２６に当
接してその回転が止められる。この状態で、図示しない
スロットルモータの駆動力がスロットル弁の回転軸２３
に加わっていないと、第１の作動片３１は第１のばね４
１に引っ張られて第２の作動片３２に当接した状態とな
る。前述のように、第１のばね４１の付勢力は第２のば
ね４２の付勢力よりも弱いので、回転軸２３にスロット
ルモータの駆動力が作用しない状態では、スロットル弁
３はオープナ開度を保持することになる。

【００１５】図３(b) はスロットル弁３が吸気通路２を
全閉にした状態を示すものである。スロットル弁３をオ
ープナ開度から全閉状態にするためには、スロットルモ
ータを駆動して、第１のばね４１の付勢力Ｆ１に打ち勝
つ駆動力を回転軸２３に与えれば良い。なお、別に設け
られた図示しないストッパにより、スロットル弁３の回
転はこの全閉状態で止まるようになっており、スロット
ル弁３が負の開度になることはない。

【００１６】図３(d) はスロットル弁３がオープナ開度
より大きな所定の開度にある状態を示している。スロッ
トル弁３の開度がオープナ開度よりも大きい場合の第１
の作動片３１には、第１のばね４１によるスロットル弁
３を開弁させる方向の付勢力Ｆ１と、第２のばね４２に
よるスロットル弁３を閉弁させる方向の付勢力Ｆ２の両
方が加わる。前述のように、第１のばね４１の付勢力Ｆ
１は第２のばね４２の付勢力Ｆ２よりも弱いので、第１
の作動片３１には、第２のばね４２の付勢力Ｆ２から第
１のばね４１の付勢力Ｆ１を差し引いた付勢力（Ｆ２−
Ｆ１）、即ち、スロットル弁３を閉弁させる方向の付勢
力（Ｆ２−Ｆ１）が加わっている。従って、スロットル
弁３の開度を大きくするためには、この付勢力（Ｆ２−
Ｆ１）に打ち勝つ駆動力をスロットルモータから回転軸
２３に与えれば良い。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アクセ
ルペダルとスロットル弁との間のアクセルケーブルを無
くした電子制御スロットル弁装置において、スロットル
弁に前述のようなオープナ開度設定機構が設けられてい
ると、スロットル弁を全閉状態から開く方向に駆動した
場合、２つのばねが釣り合うオープナ開度の前後でスロ
ットル弁の回転軸に作用するばね定数が変わり、スロッ
トル弁を駆動するのに必要なスロットルモータの駆動力
が変化する。このため、オープナ開度前後でスロットル
弁の駆動をスムーズに行えないという問題があった。

【００１８】即ち、図４に示すように、スロットル弁が
全閉状態にある時に、電子制御スロットル弁の制御装置
からスロットル弁を所定開度開弁させる指令値が出力さ
れたとすると、スロットル開度センサの検出値に見られ
るように、スロットル弁の開度がオープナ開度近辺で暫
くの間停滞し、スロットル弁をスムーズに駆動すること
ができなかった。また、同様に、スロットル弁がオープ
ナ開度を越えて開弁側から閉弁側に制御される場合も、
スロットル弁をスムーズに駆動することができなかっ
た。

【００１９】更に、電子制御スロットル弁に用いるスロ
ットルモータの中には、機関の運転領域の全領域に渡っ
てトルクを均一に出せるものもあるが、そうでないもの
も存在する。このような機関の運転領域の全領域に渡っ
てトルクを均一に出せないモータを電子制御スロットル
弁に用いてスロットル弁を駆動する場合、周囲の動作環
境により、スロットル弁の駆動トルクが不十分になるこ
とがあり、前述のオープナ開度前後以外の開度でもスロ
ットル弁の動作がスムーズにならない場合があった。

【００２０】そこで、本発明は、スロットル弁のオープ
ナ開度設定機構を有する電子制御スロットル弁の制御装
置において、スロットル弁がオープナ開度を越えて開く
側、或いは閉じる側に駆動された時でも、また、オープ
ナ開度以外のスロットル開度においてスロットル弁の挙
動がスムーズでなくなった場合でも、スロットル弁をス
ムーズに開閉することができる電子制御スロットル弁の
制御装置を提供することを目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成する本発
明の特徴は、以下に第１から第７の発明として示され
る。第１の発明の構成上の特徴は、アクセルペダルの踏
込量に応じたアクセル開度を検出するアクセル開度セン
サと、内燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁の
開度を検出するスロットル弁開度センサと、スロットル
弁を開閉駆動するモータとを備えた電子制御スロットル
弁の制御装置において、アクセル開度センサの検出値を
第１の周期毎に読み込み、読み込んだアクセル開度をア
クセル開度の指令値として設定する指令値設定手段と、
この指令値に応じてモータに駆動信号を出力するスロッ
トル弁の開閉駆動手段と、駆動信号に応じてスロットル
弁開度の基準値を設定する基準値設定手段と、スロット
ル弁開度センサの検出値を、第１の周期より短い第２の
周期毎に読み込み、読み込んだ時刻と共に記憶するスロ
ットル弁開度の記憶手段と、指令値設定後に、スロット
ル弁開度の記憶手段に記憶された前回のスロットル弁開
度と現在のスロットル弁開度との偏差を算出し、この偏
差と基準値とを比較するスロットル開度偏差の比較手段
と、偏差が基準値以下の時に、前回算出された偏差に基
づいて予測補正項を算出し、この予測補正項でスロット
ル弁の開閉駆動手段から出力される駆動信号を補正する
駆動信号補正手段と、スロットル弁開度センサの検出値
が指令値に到達した時に、駆動信号補正手段の補正動作
を停止させる補正停止手段とを設けたことである。第２
の発明の構成上の特徴は、アクセルペダルの踏込量に応
じたアクセル開度を検出するアクセル開度センサと、内
燃機関の吸気通路に設けられたスロットル弁の開度を検
出するスロットル弁開度センサと、スロットル弁を開閉
駆動するモータとを備えた電子制御スロットル弁の制御
装置において、アクセル開度センサの検出値を第１の周
期毎に読み込み、読み込んだアクセル開度をアクセル開
度の指令値として設定する指令値設定手段と、この指令
値に応じてモータに駆動信号を出力するスロットル弁の
開閉駆動手段と、駆動信号に応じてスロットル弁開度の
基準値を設定する基準値設定手段と、スロットル弁開度
センサの検出値を、第１の周期より短い第２の周期毎に
読み込み、読み込んだ時刻と共に記憶するスロットル弁
開度の記憶手段と、指令値設定後に、スロットル弁開度
の記憶手段に記憶された前回のスロットル弁開度と現在
のスロットル弁開度との偏差を算出し、この偏差と基準
値とを比較するスロットル開度偏差の比較手段と、偏差
が基準値以下、かつスロットル弁がオープナ開度を通過
中の時に、前回算出された偏差に基づいて予測補正項を
算出し、この予測補正項でスロットル弁の開閉駆動手段
から出力される駆動信号を補正する駆動信号補正手段と
を設けたことである。

【００２２】第３の発明の構成上の特徴は、アクセルペ
ダルの踏込量に応じたアクセル開度を検出するアクセル
開度センサと、内燃機関の吸気通路に設けられたスロッ
トル弁の開度を検出するスロットル弁開度センサと、ス
ロットル弁を開閉駆動するモータとを備えた電子制御ス
ロットル弁の制御装置において、アクセル開度センサの
検出値を第１の周期毎に読み込み、読み込んだアクセル
開度をアクセル開度の指令値として設定する指令値設定
手段と、この指令値に応じてモータに駆動信号を出力す
るスロットル弁の開閉駆動手段と、スロットル弁開度セ
ンサの検出値を、第１の周期より短い第２の周期毎に読
み込み、読み込んだ時刻と共に記憶するスロットル弁開
度の記憶手段と、スロットル弁開度の記憶手段に記憶さ
れた過去のスロットル弁開度と現在のスロットル弁開度
の値から、第２の周期後の予測スロットル弁開度を算出
して記憶する予測スロットル弁開度の記憶手段と、指令
値設定後に、予測スロットル弁開度の記憶手段に記憶さ
れた第２の周期前に算出された予測スロットル弁開度
を、現在のスロットル弁開度と比較して偏差を算出する
現在のスロットル弁開度の比較手段と、算出された現在
のスロットル弁開度の偏差が所定値以上の時に、予測ス
ロットル弁開度とスロットル弁開度の記憶手段に記憶さ
れた前回のスロットル弁開度との偏差に基づいて予測補
正項を算出し、この予測補正項でスロットル弁の開閉駆
動手段から出力される駆動信号を補正する駆動信号補正
手段と、スロットル弁開度センサの検出値が指令値に到
達した時に、駆動信号補正手段の補正動作を停止させる
補正停止手段とを設けたことである。第４の発明の構成
上の特徴は、アクセルペダルの踏込量に応じたアクセル
開度を検出するアクセル開度センサと、内燃機関の吸気
通路に設けられたスロットル弁の開度を検出するスロッ
トル弁開度センサと、スロットル弁を開閉駆動するモー
タとを備えた電子制御スロットル弁の制御装置におい
て、アクセル開度センサの検出値を第１の周期毎に読み
込み、読み込んだアクセル開度をアクセル開度の指令値
として設定する指令値設定手段と、この指令値に応じて
モータに駆動信号を出力するスロットル弁の開閉駆動手
段と、スロットル弁開度センサの検出値を、第１の周期
より短い第２の周期毎に読み込み、読み込んだ時刻と共
に記憶するスロットル弁開度の記憶手段と、スロットル
弁開度の記憶手段に記憶された過去のスロットル弁開度
と現在のスロットル弁開度の値から、第２の周期後の予
測スロットル弁開度を算出して記憶する予測スロットル
弁開度の記憶手段と、指令値設定後に、予測スロットル
弁開度の記憶手段に記憶された第２の周期前に算出され
た予測スロットル弁開度を、現在のスロットル弁開度と
比較して偏差を算出する現在のスロットル弁開度の比較
手段と、算出された現在のスロットル弁開度の偏差が所
定値以上、かつスロットル弁がオープナ開度を通過中の
時に、予測スロットル弁開度とスロットル弁開度の記憶
手段に記憶された前回のスロットル弁開度との偏差に基
づいて予測補正項を算出し、この予測補正項でスロット
ル弁の開閉駆動手段から出力される駆動信号を補正する
駆動信号補正手段とを設けたことである。

【００２３】第５の発明の構成上の特徴は、第１から第
４の発明の何れかにおいて、更に、指令値に基づいてス
ロットル弁の開閉速度を設定するスロットル弁の開閉速
度設定手段を備えることである。第６の発明の構成上の
特徴は、第１から第５の発明の何れかにおいて、スロッ
トル弁の開閉駆動手段から出力される駆動信号が、モー
タへの供給電力のデューティ比を表すものであることで
ある。

【００２４】第７の発明の構成上の特徴は、第１から第
４の発明の何れかにおいて、モータ駆動力補正手段は、
スロットル弁の開弁方向への移動時にモータの駆動力を
大きくし、スロットル弁の閉弁方向への移動時にモータ
の駆動力を小さくするように動作することことである。
第１と第２及び第５から第７の発明からなる本発明の第
１の形態によれば、現在のスロットル開度と前回のスロ
ットル開度との偏差が基準値よりも小さい場合、現在の
スロットル開度と前回のスロットル開度との偏差を用い
た予測補正値によりスロットル弁開度を補正することに
より、スロットル弁の駆動をスムーズに行うことができ
る。

【００２５】第３と第４及び第５から第７の発明によれ
ば、現在のスロットル開度が過去において予測されたス
ロットル開度と所定値以上異なる場合は、現在のスロッ
トルモータの駆動力を、現在のスロットル開度と過去に
おいて予測されたスロットル開度との偏差に応じて補正
することにより、現在のスロットル弁の駆動を一層スム
ーズに行うことができる。

【００２６】従って、スロットル弁が全閉状態からオー
プナ開度を越えて開弁方向、或いはに駆動される場合で
も、オープナ開度前後のスロットルモータの動作不良が
高速で補正されるので、オープナ開度前後の電子制御ス
ロットル弁の応答性がスムーズになる。

【００２７】

【発明の実施の形態】以下添付図面を用いて本発明の実
施形態を具体的な実施例に基づいて詳細に説明する。な
お、図２及び図３で説明した電子制御スロットル弁装置
３０の構成部材と同じ構成部材については同じ符号を付
して説明する。図５には本発明の一実施例のスロットル
弁の制御装置を備えた電子制御燃料噴射式の多気筒内燃
機関１が概略的に示されている。図５において、内燃機
関１の吸気通路２には図示しないエアクリーナの下流側
にスロットル弁３が設けられており、このスロットル弁
３の回転軸の一端にはこのスロットル弁３を駆動するア
クチュエータであるスロットルモータ４が設けられてお
り、他端には図３で説明したスロットル弁３のオープナ
開度を設定するオープナ開度設定機構４０、及び、スロ
ットル弁の開度を検出するスロットル開度センサ５が設
けられている。即ち、この実施例のスロットル弁３はス
ロットルモータ４によって開閉駆動される電子制御スロ
ットルである。

【００２８】スロットル弁３の下流側の吸気通路２には
サージタンク６があり、このサージタンク６内には吸気
の圧力を検出する圧力センサ７が設けられている。更
に、サージタンク６の下流側には、各気筒毎に燃料供給
系から加圧燃料を吸気ポートへ供給するための燃料噴射
弁８が設けられている。スロットル開度センサ５の出力
と圧力センサ７の出力は、マイクロコンピュータを内蔵
したＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット）１０
に入力される。

【００２９】また、内燃機関１のシリンダブロックの冷
却水通路９には、冷却水の温度を検出するための水温セ
ンサ１１が設けられている。水温センサ１１は冷却水の
温度に応じたアナログ電圧の電気信号を発生する。排気
通路１２には、排気ガス中の３つの有害成分ＨＣ，Ｃ
Ｏ，ＮＯｘを同時に浄化する三元触媒コンバータ（図示
せず）が設けられており、この触媒コンバータの上流側
の排気通路１２には、空燃比センサの一種であるＯ₂ セ
ンサ１３が設けられている。Ｏ₂ センサ１３は排気ガス
中の酸素成分濃度に応じて電気信号を発生する。これら
水温センサ１１及びＯ₂ センサ１３の出力はＥＣＵ１０
に入力される。

【００３０】更に、このＥＣＵ１０には、アクセルペダ
ル１４に取り付けられてアクセル踏込量を検出するアク
セル開度センサ１５からのアクセルペダルの踏込量信号
（アクセル開度信号）や、図示しないディストリビュー
タに取付けられたクランク角センサからの機関回転数Ｎ
ｅが入力される。以上のような構成において、図示しな
いキースイッチがオンされると、ＥＣＵ１０が通電され
てプログラムが起動し、各センサからの出力を取り込
み、スロットル弁３を開閉するスロットルモータ４や燃
料噴射弁８、或いはその他のアクチュエータを制御す
る。ＥＣＵ１０には、各種センサからのアナログ信号を
ディジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器（図示せず）、
各種センサからの入力ディジタル信号や各アクチュエー
タを駆動する信号が出入りする入出力インタフェース１
０１、演算処理を行うＣＰＵ１０２、ＲＯＭ１０３やＲ
ＡＭ１０４等のメモリや、クロック１０５等が設けられ
ており、これらはバス１０６で相互に接続されている。
ＥＣＵ１０の構成については公知であるので、これ以上
の説明を省略する。

【００３１】ＥＣＵ１０にアクセル開度センサ１５から
のアクセルペダルの踏込量信号が入力されると、ＥＣＵ
１０は図６(a) に示すように、このアクセルペダルの踏
込量信号を所定周期Ｔ、例えば１０ｍｓ周期、でサンプ
リングする。そして、ＥＣＵ１０は時刻ｔａにおけるサ
ンプリング値αを、図６(b) に示すように、時刻ｔａに
おけるスロットル弁開度の指令値θCMとして出力する。
ＥＣＵ１０は以後同様に、所定周期Ｔ毎にサンプリング
したアクセルペダルの踏込量信号を、時刻ｔｂでは指令
値θCM＝β、時刻ｔｃでは指令値θCM＝γというように
出力する。

【００３２】図７は本発明の第１の実施例を実現するた
めの図５のＥＣＵ１０の中の機能をブロックで表したも
のである。アクセルペダルの踏込量信号がＥＣＵ１０に
入力されると、指令値設定機能１１０により、前述のよ
うに所定時間Ｔ毎に指令値が作られる。この指令値は微
分動作機能１１１Ｄ、比例動作機能１１１Ｐ、積分動作
機能１１１Ｉから構成されるＰＩＤ制御機能１１１に入
力される。ＰＩＤ制御機能１１１ではこの指令値に基づ
いてスロットル弁の開閉速度が算出され、このスロット
ル弁の開閉速度で決まるスロットル弁開度の目標値が出
力される。このスロットル弁開度の目標値はデューティ
出力演算機能１１２に出力され、ここでスロットル弁開
度の目標値に応じたスロットルモータの駆動信号のデュ
ーティ比が算出される。スロットルモータの駆動信号の
デューティ比はスロットルモータ４に出力され、スロッ
トルモータ４が駆動されてスロットル弁の開度が変更さ
れる。スロットル弁の開度はスロットル開度センサ５に
よって検出される。スロットル開度センサ５によって検
出された検出値は符号が反転されて加算機能Ａ１におい
て指令値に加えられ、ＰＩＤ制御機能１１１にフィード
バックされる。

【００３３】以上の機能が通常のスロットル弁の制御系
統であるが、第１の実施例では、この制御系統に、スロ
ットル弁の移動速度の演算機能（微分機能）１１３、こ
のスロットル弁の移動速度の演算機能１１３によってオ
ン／オフされる２つのスイッチ１１４，１１５、比例動
作の予測補正項の演算機能１１６と積分動作の予測補正
項の演算機能１１７、及び、比例動作の予測補正項と積
分動作の予測補正項の加算機能Ａ２，Ａ３を加えてい
る。スロットル弁の移動速度の演算機能１１３は、単位
時間の間のスロットル開度センサ５の検出値からスロッ
トル弁の移動速度を検出し、スロットル弁の移動速度が
所定値以下の時に２つのスイッチ１１４，１１５をオン
させる。比例動作の予測補正項の演算機能１１６と積分
動作の予測補正項の演算機能１１７は、それぞれスロッ
トル開度センサ５の検出値に基づいて比例動作と積分動
作の予測補正項を演算する。比例動作の予測補正項の演
算機能１１６で演算された予測補正項はスイッチ１１４
を介して、比例動作機能１１１Ｐとデューティ出力演算
機能１１２の間に設けられた加算機能Ａ２に出力され
る。また、積分動作の予測補正項の演算機能１１７で演
算された予測補正項はスイッチ１１５を介して、積分動
作機能１１１Ｉとデューティ出力演算機能１１２の間に
設けられた加算機能Ａ３に出力される。

【００３４】なお、２つのスイッチ１１４，１１５は実
際には機械的なスイッチではなく、予測補正項１１６，
１１７を動作させるフラグである。ここで、図７のよう
に構成された電子制御スロットル弁の制御装置におい
て、所定開度、例えば、開度５°の指令値が出力された
場合に、スロットル弁の開閉速度を設定してスロットル
弁開度をこれに追従させる場合の、スロットル弁開度と
実際のスロットル開度センサ（図ではスロットルセンサ
と表記）の検出値の関係を、スロットル弁がスムーズに
スロットル弁の開閉速度に追従した場合について説明す
る。指令値に対するスロットル弁の開閉速度は、スロッ
トル弁開度が指令値に達するまで同一である場合と、ス
ロットル弁開度が指令値に達する前に変更される場合が
ある。

【００３５】図８(a) は、スロットル弁開度が指令値に
達するまで指令値に対するスロットル弁の開閉速度が一
定である場合の例である。この場合は、指令値が開度５
°に設定されると、これに対して一定のスロットル弁の
開閉速度が太線のように設定され、スロットル弁はこの
開閉速度に追従するように駆動される。この時、スロッ
トルセンサ値は時間Ｔｓ毎に読み込まれる。そして、こ
の例はスロットル弁がスムーズにスロットル弁の開閉速
度に追従した場合であるので、スロットルセンサの出力
値はスロットル弁の開閉速度に追従して階段状に変化し
ている。この例では、スロットル弁の開閉速度に点線で
示すスロットルセンサの出力値の許容範囲を定めてい
る。従って、この例では、スロットルセンサの出力値が
この範囲から外れた場合は、図７の予測補正項の演算機
能１１６，１１７が動作する。

【００３６】図８(b) は、スロットル弁開度が指令値に
達するまでの指令値に対するスロットル弁の開閉速度が
複数ある場合の例である。この場合は、指令値が開度５
°に設定されると、これに対して５°の９５％までのス
ロットル弁の加速領域と、９５％から１００％までの減
速領域が設定される。太線で示すように、加速領域では
スロットル弁の第１の開閉速度が設定され、減速領域で
はこのスロットル弁の第１の開閉速度よりも遅い第２の
開閉速度が設定され、スロットル弁はこの第１、第２の
開閉速度に追従するように駆動される。この時、スロッ
トルセンサ値は時間Ｔｓ毎に読み込まれる。そして、こ
の例はスロットル弁がスムーズにスロットル弁の開閉速
度に追従した場合であるので、スロットルセンサの出力
値はスロットル弁の第１、第２の開閉速度に追従して階
段状に変化している。この例でも、スロットル弁の第
１、第２の開閉速度に点線で示すスロットルセンサの出
力値の許容範囲を定めている。従って、この例でも、ス
ロットルセンサの出力値がこの範囲から外れた場合は、
図７の予測補正項の演算機能１１６，１１７が動作す
る。

【００３７】なお、スロットルセンサの出力値が前述の
範囲から一旦外れた後は、前回と今回のスロットルセン
サの出力値の偏差が基準値を下回った時に、図７の予測
補正項の演算機能１１６，１１７が動作する。この場合
の基準値は、前述の許容範囲の幅の半分の値とすれば良
い。また、スロットルセンサの出力値が前述の範囲から
一旦外れた後に、前回と今回のスロットルセンサの出力
値の偏差が基準値を越えた時には、図７の予測補正項の
演算機能１１６，１１７の動作を瞬時に停止させるか、
或いはその動作を除々に緩和すれば良い。

【００３８】図９は、スロットルセンサの出力値が図８
(a) ，(b) に示したスロットルセンサの出力値の許容範
囲から外れた場合の、図７の予測補正項の演算機能１１
６，１１７の動作を示すものである。この例は、時刻Ｔ
（ｎ−３）におけるスロットルセンサ値と時刻Ｔ（ｎ−
２）におけるスロットルセンサ値の間には、前述の許容
範囲に入るまたは基準値を越える出力差ＰＥ（ｎ−２）
が得られたが、時刻Ｔ（ｎ−２）におけるスロットルセ
ンサ値と時刻Ｔ（ｎ−１）におけるスロットルセンサ値
の間には出力差が無く、更に、時刻Ｔ（ｎ−１）におけ
るスロットルセンサ値と時刻Ｔ（ｎ）におけるスロット
ルセンサ値の間にも出力差が無い場合の例である。

【００３９】このような場合、本発明では、図７の予測
補正項の演算機能１１６，１１７により、時刻Ｔ（ｎ−
１）と時刻Ｔ（ｎ）において予測補正項が演算され、一
点鎖線で示す予測スロットル弁開度がスロットルセンサ
から得られたものとして、スロットル弁が駆動される。
この予測スロットル弁開度は、時刻Ｔ（ｎ−３）におけ
るスロットルセンサ値と時刻Ｔ（ｎ−２）におけるスロ
ットルセンサ値の出力差ＰＥ（ｎ−２）と同じ値であ
る。

【００４０】即ち、本発明では、時刻Ｔ（ｎ−２）にお
いて、前回の時刻Ｔ（ｎ−３）におけるスロットル弁開
度と今回のスロットル弁開度の偏差ＰＥ（ｎ−２）が算
出され、この偏差ＰＥ（ｎ−２）が次回の時刻Ｔ（ｎ−
１）のスロットル弁開度の予測値として記憶される。そ
して、この例のように、時刻Ｔ（ｎ−１）において今回
と前回のスロットル弁開度との間に偏差がないことが判
明すると、時刻Ｔ（ｎ−１）におけるスロットル弁開度
の検出値が前回の時刻Ｔ（ｎ−２）において算出した偏
差ＰＥ（ｎ−２）が時刻Ｔ（ｎ−２）におけるスロット
ル弁開度に加算された値にされるのである。

【００４１】図１０は、時刻Ｔｏにおいて開度α、例え
ば１０°、の指令値θCMが出力された場合の、指令値θ
CMの推移、本発明と従来のスロットル弁開度の推移、ス
ロットルセンサ値の推移、及び、積分値の推移（例１と
例２）を、時間と共に示すタイムチャートである。ここ
では、時刻Ｔｏ以前のスロットル弁開度が０°（全閉）
であったとし、開度αの指令値θCMが出された後のスロ
ットル弁開度が、オープナ開度θopを通過して指令開度
αまで開く場合を示している。

【００４２】この図から分かるように、指令値θCMによ
ってスロットル弁開度が増大し、時刻Ｔ（ｎ−１）でス
ロットル弁開度がオープナ開度θopに達すると、従来は
時刻Ｔ（ｎ＋４）を過ぎるまで、スロットル弁の停止期
間があった。これは、オープナ開度θopにおいて前述の
ようにスロットル弁の回転軸に作用するばね定数が変化
するにも係わらず、時刻Ｔ（ｎ−１）から時刻Ｔ（ｎ＋
３）までの間のスロットルセンサ値が変わらない期間に
おいても、積分値の値が他の期間と同様になっているか
らである。そこで、本発明では、時刻Ｔ（ｎ）において
スロットルセンサ値が時刻Ｔ（ｎ−１）におけるスロッ
トルセンサ値から変化していないことが検出されると、
一点鎖線で示すように、時刻Ｔ（ｎ）におけるスロット
ルセンサ値として、前回のスロットルセンサ値に、時刻
Ｔ（ｎ−１）におけるスロットルセンサ値の偏差ＰＥ
（ｎ−１）を加えた予測値がスロットルセンサ値とされ
る。また、時刻Ｔ（ｎ＋１）においてスロットルセンサ
値が時刻Ｔ（ｎ）におけるスロットルセンサ値から変化
していないことが検出されると、一点鎖線で示すよう
に、時刻Ｔ（ｎ＋１）におけるスロットルセンサ値とし
て、前回のスロットルセンサの予測値に、時刻Ｔ（ｎ−
１）におけるスロットルセンサ値の偏差ＰＥ（ｎ−１）
を加えたものがスロットルセンサ値とされる。即ち、時
刻Ｔ（ｎ＋１）におけるスロットルセンサ値に、時刻Ｔ
（ｎ−１）におけるスロットルセンサ値の偏差ＰＥ（ｎ
−１）の２倍の値を加えた予測値がスロットルセンサ値
とされる。更に、時刻Ｔ（ｎ＋２）においてスロットル
センサ値が時刻Ｔ（ｎ＋１）におけるスロットルセンサ
値から変化していないことが検出されると、一点鎖線で
示すように、時刻Ｔ（ｎ＋２）におけるスロットルセン
サ値として、前回のスロットルセンサの予測値に、時刻
Ｔ（ｎ−１）におけるスロットルセンサ値の偏差ＰＥ
（ｎ−１）を加えたものがスロットルセンサ値とされ
る。即ち、時刻Ｔ（ｎ＋２）におけるスロットルセンサ
値に、時刻Ｔ（ｎ−１）におけるスロットルセンサ値の
偏差ＰＥ（ｎ−１）の３倍の値を加えた予測値がスロッ
トルセンサ値とされる。

【００４３】そして、時刻Ｔ（ｎ）における予測補正項
Ｙａは、この時刻Ｔ（ｎ）におけるスロットルセンサの
予測値に基づいて、以下の式によって算出される。 Ｙａ＝（ＰＥ（ｎ−１）×Ｎ）×ゲインＡ … ここで、Ｎは前回と今回のスロットルセンサの検出値の
偏差が通常でないことを検出した回数であり、時刻Ｔ
（ｎ）ではＮ＝１である。また、予測補正項Ｙａのゲイ
ンＡは、スロットル弁の位置とスロットル弁の移動速度
に応じて図１１に示すような三次元マップの平面ＰＡ上
の点として求められる。

【００４４】同様に、時刻Ｔ（ｎ＋１）における予測補
正項Ｙａは、この時刻Ｔ（ｎ）におけるスロットルセン
サの予測値に基づいて、式のＮを２にすることによっ
て算出され、時刻Ｔ（ｎ＋２）における予測補正項Ｙａ
は、この時刻Ｔ（ｎ）におけるスロットルセンサの予測
値に基づいて、式のＮを３にすることによって算出さ
れる。

【００４５】なお、時刻Ｔ（ｎ＋３）においては、時刻
Ｔ（ｎ＋３）におけるスロットルセンサの検出値と、時
刻Ｔ（ｎ＋２）におけるスロットルセンサの検出値との
偏差が大きくなって前述の基準値を越えるので、予測補
正項Ｙａの値が演算されない。このようにして予測補正
項Ｙａが算出されると、この間の比例演算値と積分演算
値が補正される。例えば、積分演算値のみについて説明
すると、積分演算値はこの予測補正項Ｙａを用いて以下
の式のように演算される。

【００４６】 積分演算値＝（偏差ε×積分ゲイン）＋Ｙａ … ここで、偏差εは図７の加算器Ａ１の後の値である。こ
の式によって補正された本発明の積分値は、図１０の
時刻Ｔ（ｎ）と時刻Ｔ（ｎ＋３）の間の部分に実線で示
すようになる。そして、時刻Ｔ（ｎ＋３）において、時
刻Ｔ（ｎ＋３）におけるスロットルセンサの検出値と時
刻Ｔ（ｎ＋２）におけるスロットルセンサの検出値との
偏差が大きくなって前述の基準値を越え、予測補正項Ｙ
ａの値が演算されなくなると、積分演算値が元の状態に
戻される。この時、図１０の例１に示すように、積分演
算値を直ちに元の状態に戻す方法と、例２に示すよう
に、積分演算値を除々に元の状態に戻す方法とがある。

【００４７】ここでは、積分値について予測補正項Ｙａ
の値に基づいた補正の例を説明したが、微分値について
も全く同じように補正することができる。このように、
スロットルセンサの検出値に基準値以上の変化がない時
に予測補正項Ｙａを算出して、比例値と積分値とを補正
するこの実施例のＰＩＤ制御によれば、スロットル弁３
のオープナ開度θopにおけるスロットル弁３の駆動特性
を変更できるため、図１０に実線Ｈで示すようにオープ
ナ開度θopににおけるスロットル弁３の停止期間を短く
することができる。これに対して、従来の単なるＰＩＤ
制御によれば、スロットル弁３を開弁駆動する際に、図
１０に破線Ｊで示すように、オープナ開度θop前後のス
ロットル開度の停止期間が長くなり、スロットル弁３が
スムーズに駆動されない。

【００４８】なお、前述の実施例では、前回のスロット
ル弁開度と今回のスロットル弁開度の値から次回の予測
スロットル弁開度を算出しておき、前回のスロットル弁
開度と今回のスロットル弁開度との偏差が基準値Ｋを下
回る時に、前回算出された予測スロットル弁開度を今回
のスロットル弁開度としてモータを駆動力を補正するよ
うにしているが、前回算出した予測スロットル弁開度と
今回のスロットル弁開度とを比較し、この比較の結果、
両者の偏差が基準値Ｍ以上の時に、この偏差に応じてモ
ータの駆動力を補正するようにしても良い。

【００４９】更に、前述の実施例では、次回の予測スロ
ットル弁開度を、今回のスロットル弁開度の値と前回の
スロットル弁開度の値の偏差から求めているが、次回の
予測スロットル弁開度は、過去の複数回のスロットル弁
開度の推移を平均化することによって算出しても良いも
のである。また、図１０の例は、スロットル弁開度を大
きくする機関の加速時の制御であるが、スロットル弁開
度を小さくする機関の減速時の制御は、この加速時の制
御の上下を逆にして考えれば良いので、ここではその説
明を省略する。

【００５０】次に、前述のように動作させる電子制御ス
ロットル弁の制御装置における制御の一例を図１２に示
すフローチャートを用いて説明する。このフローチャー
トに示す手順は、前述のサンプリング周期Ｔよりも短い
所定時間Ｔｓ毎に実行される。この手順は積分値を図１
０の例１に示すように制御するものである。ステップ２
０１ではまず現在の時刻がサンプリング周期Ｔか否かを
判定する。そして、サンプリング周期Ｔである場合には
ステップ２０２に進み、図６(a) ，(b) で説明したよう
に、現在のアクセル開度センサ１５の検出開度（アクセ
ルペダルの踏込量）を読み込み、これを現在のスロット
ル弁開度の指令値θCMとする。続くステップ２０３で
は、この指令値θCMの大きさに応じてスロットル弁の開
閉速度Ｖ１を算出してステップ２０４に進む。

【００５１】スロットル弁の開閉速度Ｖ１は、指令値θ
CMに対するスロットル弁開度の追従速度の基準値を示す
ものである。開閉速度Ｖ１の大きさは、これを計算する
時点の指令値θCMの大きさに応じて決まるように、予め
マップの形でＲＯＭ１０３に記憶させておけば良い。ま
た、スロットル弁の開閉速度Ｖ１は現代制御によっても
求めることができる。即ち、スロットル弁の開閉速度Ｖ
１は、これを計算する時点における指令値θCM、アクセ
ルペダルの踏込量、バッテリ電圧、温度等のパラメータ
を用いて状態方程式を作り、これを解くことによっても
求めることができる。

【００５２】一方、ステップ２０１で、現在の時刻がサ
ンプリング周期Ｔでないと判定した時は、ステップ２０
２，２０３を実行せずにステップ２０４に進む。ステッ
プ２０４では前回のスロットル弁開度θtho を読み込
み、続くステップ２０５では、現在のスロットル弁開度
θthを今回の値として読み込む。次のステップ２０６で
は、前回と今回のスロットル弁開度の偏差Δθthを算出
すると共に、スロットル弁の移動速度Ｖthを算出する。

【００５３】ステップ２０７では、ステップ２０６で算
出した前回と今回のスロットル弁開度の偏差Δθthの絶
対値が基準値Ｋを越えているか否かを判定する。ステッ
プ２０７で｜Δθth｜＞Ｋの場合はステップ２０８に進
み、ステップ２０６で算出したスロットル弁の移動速度
Ｖthが所定速度Ｌより大きいか否かを判定する。ステッ
プ２０８で｜Ｖth｜＞Ｌの場合は、スロットル弁がスロ
ットル弁の開閉速度Ｖ１にスムーズに追従して移動して
いると判定してステップ２０９に進む。ステップ２０９
では、ステップ２０５で読み込んだ今回のスロットル弁
開度θthにステップ２０６で算出した前回と今回のスロ
ットル弁開度の偏差Δθthを加えた開度を次回の予測ス
ロットル弁開度θthe とすると共に、ステップ２０５で
読み込んだ今回のスロットル弁開度θthを前回のスロッ
トル弁開度θtho として記憶する。そして、前述した前
回と今回のスロットルセンサの検出値の偏差が許容範囲
を越えたか、或いは基準値Ｋを下回ったことを検出した
回数Ｎの値を０にした後にステップ２１０に進む。ステ
ップ２１０では、通常のＰＩＤ制御でスロットルモータ
の駆動デューティ比を算出してこれを出力し、このルー
チンを終了する。

【００５４】一方、ステップ２０７で｜Δθth｜≦Ｋと
判定された場合、或いは、ステップ２０８で｜Ｖth｜≦
Ｌと判定された場合はステップ２１１に進む。ステップ
２１１では、前回と今回のスロットルセンサの検出値の
偏差が許容範囲を越えたか、或いは基準値Ｋを下回った
ことを検出した回数Ｎの値に１を加算してステップ２１
２に進む。ステップ２１２では、前回のルーチンで算出
された予測スロットル弁開度θthe を読み込む。続くス
テップ２１３では、ステップ２１１で算出した回数Ｎの
値とステップ２１２で読み込んだ予測スロットル弁開度
θthe を用いて前述の式によりＰＩＤ制御の予測補正
項Ｙａを算出する。そして、次のステップ２１４におい
て予測補正項Ｙａを前述の式で加味したＰＩＤ制御で
スロットルモータの駆動デューティ比を算出して出力し
てこのルーチンを終了する。

【００５５】以上説明した制御は、前回のスロットル弁
開度と今回のスロットル弁開度の値から次回の予測スロ
ットル弁開度を算出しておき、前回のスロットル弁開度
と今回のスロットル弁開度との偏差が基準値Ｋ以下の時
に、前回算出された予測スロットル弁開度を今回のスロ
ットル弁開度としてモータを駆動力を補正するようにし
ていたものである。次に、前回算出した予測スロットル
弁開度と今回のスロットル弁開度とを比較し、この比較
した結果、両者の偏差が基準値Ｍ以上の時に、この偏差
に応じてモータの駆動力を補正する手順について図１３
を用いて説明する。

【００５６】ステップ３０１からステップ３０３は図１
２で説明したステップ２０１からステップ２０３と全く
同じであり、現在の時刻がサンプリング周期Ｔの時のみ
現在のアクセルペダルの踏込量を読み込んでこれを現在
のスロットル弁開度の指令値θCMとし、この指令値θCM
の大きさに応じてスロットル弁の開閉速度Ｖ１を算出し
てステップ３０４に進む。

【００５７】ステップ３０４では前回のスロットル弁開
度θtho と前回算出された予測スロット弁開度θthe を
読み込み、続くステップ３０５では、現在のスロットル
弁開度θthを今回の値として読み込む。次のステップ３
０６では、前回と今回のスロットル弁開度の偏差Δθth
を算出すると共に、スロットル弁の移動速度Ｖthを算出
する。

【００５８】ステップ３０７では、ステップ３０５で読
み込んだ今回のスロットル弁開度θthと、ステップ３０
４で読み込んだ前回算出された予測スロット弁開度θth
e の偏差の絶対値｜θth−θthe ｜が基準値Ｍ未満か否
かを判定する。ステップ３０７で｜θth−θthe ｜＜Ｍ
の場合はステップ３０８に進み、ステップ３０６で算出
したスロットル弁の移動速度Ｖthが所定速度Ｌより大き
いか否かを判定する。ステップ３０８で｜Ｖth｜＞Ｌの
場合は、スロットル弁がスロットル弁の開閉速度Ｖ１に
スムーズに追従して移動していると判定してステップ３
０９に進む。ステップ３０９とステップ３１０は前述の
ステップ２０９とステップ２１０と同じであり、ステッ
プ３０９では今回のスロットル弁開度θthに前回と今回
のスロットル弁開度の偏差Δθthを加えた開度を次回の
予測スロットル弁開度θthe とすると共に、今回のスロ
ットル弁開度θthを前回のスロットル弁開度θtho とし
て記憶する。そして、前述の異常に陥った回数Ｎの値を
０にした後に、ステップ３１０において通常のＰＩＤ制
御でスロットルモータの駆動デューティ比を算出してこ
れを出力し、このルーチンを終了する。

【００５９】一方、ステップ３０７で｜θth−θthe ｜
≧Ｍと判定された場合、或いは、ステップ３０８で｜Ｖ
th｜≦Ｌと判定された場合はステップ３１１に進む。ス
テップ３１１では、今回のスロットルセンサの検出値と
今回の予測スロットル弁開度との偏差が基準値Ｍ以上と
なったことを検出した回数Ｎの値に１を加算してステッ
プ３１２に進む。ステップ３１２では、ステップ３１１
で算出した回数Ｎの値とステップ３０４で読み込んだ予
測スロットル弁開度θthe を用いて前述の式と同様の
下式により、ＰＩＤ制御の予測補正項Ｙａを算出す
る。

【００６０】 Ｙａ＝((θthe −θtho ）×Ｎ）×ゲインＡ … そして、次のステップ３１３において予測補正項Ｙａを
前述の式で加味したＰＩＤ制御でスロットルモータの
駆動デューティ比を算出して出力してこのルーチンを終
了する。図１４は本発明の第２の実施例を実現するため
の図５のＥＣＵ１０の中の機能をブロックで表したもの
である。ＥＣＵ１０の中の指令値設定機能１１０、微分
動作機能１１１Ｄ、比例動作機能１１１Ｐ、積分動作機
能１１１Ｉから構成されるＰＩＤ制御機能１１１、デュ
ーティ出力演算機能１１２の構成、及び、スロットルモ
ータ４によって駆動されるスロットル弁の開度がスロッ
トル開度センサ５によって検出されてＰＩＤ制御機能１
１１にフィードバックされる点については図７と全く同
じであるのでその説明を省略する。

【００６１】第２の実施例では、このような通常のスロ
ットル弁の制御系統に、スロットル弁開度θthの記憶機
能１２１、前回と今回のスロットル弁偏差Δθthの算出
機能１２２、予測スロットル弁開度θthe の算出機能１
２３、及び、切換スイッチ１２４を加えている。スロッ
トル弁開度θthの記憶機能１２１は前述の周期Ｔｓ毎に
スロットル開度センサ５の検出したスロットル開度θth
を検出時刻と共に記憶する。スロットル弁開度偏差Δθ
thの算出機能１２２は、スロットル弁開度θthの記憶機
能１２１に記憶された前回のスロットル弁開度θtho と
今回のスロットル弁開度θthとの偏差Δθthを算出し、
これを基準値Ｍ（第１の実施例参照）と比較する。予測
スロットル弁開度θthe の算出機能１２３は、スロット
ル弁開度偏差Δθthの算出機能１２２によって算出され
た前回と今回のスロットル弁開度の偏差Δθthに基づい
て、或いは、スロットル弁開度θthの記憶機能１２１に
記憶された過去のスロットル弁開度の推移から、周期Ｔ
ｓ後のスロットル弁開度θthe を予測し、この予測スロ
ットル弁開度θthe を記憶する。

【００６２】そして、スロットル弁開度偏差Δθthの算
出機能１２２は、前回と今回のスロットル弁開度の偏差
Δθthが基準値Ｍを越えている時は、切換スイッチ１２
４をスロットル開度センサ５に接続するが、前回と今回
のスロットル弁開度の偏差Δθthが基準値Ｍ未満の時
は、切換スイッチ１２４を予測スロットル弁開度θthe
の算出機能１２３に接続する。

【００６３】この結果、前回と今回のスロットル弁開度
の偏差Δθthが基準値Ｍ以上の時は、スロットル弁開度
センサ５の検出値がＰＩＤ制御機能１１１にフィードバ
ックされるが、前回と今回のスロットル弁開度の偏差Δ
θthが基準値Ｍ以下の時は、予測スロットル弁開度θth
e の算出機能１２３に記憶された前回の予測スロットル
弁開度θthe がＰＩＤ制御機能１１１に加えられる。こ
れを図１０で説明すれば、時刻Ｔ（ｎ）から時刻Ｔ（ｎ
＋２）の間は、一点鎖線で示すスロットルセンサ値がＰ
ＩＤ制御機能１１１に加えられるので、スロットル弁は
スムーズに駆動されることになる。

【００６４】図１５は本発明の第３の実施例を実現する
ための図５のＥＣＵ１０の中の機能をブロックで表した
ものである。ＥＣＵ１０の中の指令値設定機能１１０、
微分動作機能１１１Ｄ、比例動作機能１１１Ｐ、積分動
作機能１１１Ｉから構成されるＰＩＤ制御機能１１１、
デューティ出力演算機能１１２の構成、及び、スロット
ルモータ４によって駆動されるスロットル弁の開度がス
ロットル開度センサ５によって検出されてＰＩＤ制御機
能１１１にフィードバックされる点については図７と全
く同じであるのでその説明を省略する。

【００６５】第３の実施例では、このような通常のスロ
ットル弁の制御系統に、ゲイン定数変更スイッチ１１８
とゲイン定数変更機能１１９、及びスロットル弁開度の
偏差の算出機能１２０を加えている。このゲイン定数変
更機能１１９は、ゲイン定数変更スイッチ１１８のオン
される時に、その時のスロットル弁の開閉速度を算出
し、開閉速度に応じてスロットルモータの駆動力を変更
するオフセット量を加減すべく、微分動作機能１１１
Ｄ、比例動作機能１１１Ｐ、積分動作機能１１１Ｉのゲ
インを変更する。

【００６６】ゲイン定数変更スイッチ１１８はスロット
ル弁開度の偏差の算出機能１２０の出力によりオン／オ
フされる。スロットル弁開度の偏差の算出機能１２０
は、前述のように、現在のスロットル弁開度θthと現在
から周期Ｔs だけ前の前回のスロットル弁開度θtho と
の偏差Δθthを算出してその値を監視している。この偏
差Δθthが基準値Ｋを越えている時は、スロットル弁開
度の偏差の算出機能１２０はスロットル弁開度がスムー
ズに移動していると判定してゲイン定数変更スイッチ１
１８をオフのままとする。そして、この偏差Δθthを次
回のスロットル弁開度の予測スロットル弁開度θthe と
して記憶する。

【００６７】一方、偏差Δθthが基準値Ｋ以内の時は、
スロットル弁開度の偏差の算出機能１２０はスロットル
弁開度がスムーズに移動していないと判定してゲイン定
数変更スイッチ１１８をオンし、ＰＩＤ制御機能１１１
からデューティ出力演算機能１１２に出力される制御信
号のレベルが、前回予測した予測スロットル弁開度θth
e がＰＩＤ制御機能１１１に入力された時の制御信号の
出力レベルとなるように、微分動作機能１１１Ｄ、比例
動作機能１１１Ｐ、積分動作機能１１１Ｉのゲインを変
更する。

【００６８】なお、ゲイン定数変更スイッチ１１８も実
際には機械的なスイッチではなく、ゲイン定数変更機能
１１９を動作させるフラグである。このように本発明の
第３の実施例のＰＩＤ制御によれば、前回と今回のスロ
ットル弁開度の偏差Δθthが基準値Ｋ以内の時は、スロ
ットル弁３の駆動特性を変更できるためスロットル弁３
の開度をスムーズに変更することができる。よって、ス
ロットル弁の開度がオープナ開度θopを通過する場合で
も、スロットル弁の駆動力を大きく変更できるため、オ
ープナ開度前後におけるスロットル弁の駆動をスムーズ
にすることができる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の形
態によれば、現在のスロットル開度と前回のスロットル
開度との偏差が基準値よりも小さい場合、現在のスロッ
トル開度と前回のスロットル開度との偏差を用いた予測
補正値によりスロットル弁開度を補正することにより、
スロットル弁の駆動をスムーズに行うことができるとい
う効果がある。

【００７０】また、本発明の第２の形態によれば、現在
のスロットル開度が過去において予測されたスロットル
開度と所定値以上異なる場合は、現在のスロットルモー
タの駆動力を、現在のスロットル開度と過去において予
測されたスロットル開度との偏差に応じて補正すること
により、現在のスロットル弁の駆動をスムーズに行うこ
とができるという効果がある。

【００７１】この結果、スロットル弁が全閉状態からオ
ープナ開度を越えて開弁方向、或いはに駆動される場合
でも、オープナ開度前後のスロットルモータの動作不良
が高速で補正されるので、オープナ開度前後の電子制御
スロットル弁の応答性がスムーズになるという効果があ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の電子制御スロットルの構成を示す透視斜
視図である。

【図２】(a) は図１の電子制御スロットルの構成図、
(b) は本発明を適用する電子制御スロットルの構成図で
ある。

【図３】(a) は図２(b) の電子制御スロットルのオープ
ナ開度設定機構を示す斜視図、(b) 〜(d) は(a) の機構
の動作を示す図である。

【図４】図３(a) の電子制御スロットルが有する問題点
を説明する特性図である。

【図５】本発明の一実施例の電子制御スロットル弁の制
御装置が搭載された電子制御式多気筒内燃機関の構成を
示す構成図である。

【図６】(a) はアクセルペダルの踏込量特性の一例を示
す図、(b) は(a) のアクセルペダルの踏込量特性から得
られる指令値の特性を示す図である。

【図７】本発明の第１の実施例の制御ブロック図であ
る。

【図８】(a) はスロットル弁の指令値に基づくスロット
ル弁の開閉速度特性の一例を示す線図、(b) はスロット
ル弁の指令値に基づくスロットル弁の開閉速度特性の別
の例を示す線図である。

【図９】スロットルセンサ値の変化に異常がある時の本
発明の予測スロットル弁開度の推移を示す波形図であ
る。

【図１０】スロットル弁の開弁時の開度指令値、本発明
と従来のスロットル弁開度、スロットルセンサ値、及
び、ＰＩＤ制御の積分値の変化の様子を示すタイムチャ
ートである。

【図１１】予測補正値を算出する際のゲインの求め方を
示す三次元マップである。

【図１２】本発明の第１の実施例におけるスロットル弁
の制御手順の一例を示すフローチャートである。

【図１３】本発明の第１の実施例におけるスロットル弁
の制御手順の別の例を示すフローチャートである。

【図１４】本発明の第２の実施例の制御ブロック図であ
る。

【図１５】本発明の第３の実施例の制御ブロック図であ
る。

【符号の説明】

２…吸気通路 ３…スロットル弁 ４…スロットルモータ ５…スロットル開度センサ １０…ＥＣＵ（エンジン・コントロール・ユニット） １４…アクセルペダル １５…アクセル開度センサ １１１…ＰＩＤ制御機能 １１１Ｐ…比例動作機能 １１１Ｉ…積分動作機能 １１１Ｄ…微分動作機能 １１２…デューティ出力演算機能 １１３…スロットル弁の移動速度の演算機能 １１６，１１７…予測補正項演算機能 １１９…ゲイン定数変更機能 １２０…スロットル弁開度の偏差の算出回路 １２１…スロットル弁開度の記憶回路 １２２…前回と今回のスロットル弁開度偏差の算出回路 １２３…予測スロットル弁開度の算出回路

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 9/02 F02D 11/10 F02D 41/00 - 41/40

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アクセルペダルの踏込量に応じたアクセ
   ル開度を検出するアクセル開度センサと、内燃機関の吸
   気通路に設けられたスロットル弁の開度を検出するスロ
   ットル弁開度センサと、前記スロットル弁を開閉駆動す
   るモータとを備えた電子制御スロットル弁の制御装置で
   あって、 前記アクセル開度センサの検出値を第１の周期毎に読み
   込み、読み込んだアクセル開度をアクセル開度の指令値
   として設定する指令値設定手段と、 この指令値に応じて前記モータに駆動信号を出力するス
   ロットル弁の開閉駆動手段と、前記駆動信号に応じて前記スロットル弁開度の基準値を
   設定する基準値設定手段と、 前記スロットル弁開度センサの検出値を、前記第１の周
   期より短い第２の周期毎に読み込み、読み込んだ時刻と
   共に記憶するスロットル弁開度の記憶手段と、前記指令値設定後に、 前記スロットル弁開度の記憶手段
   に記憶された前回のスロットル弁開度と現在のスロット
   ル弁開度との偏差を算出し、この偏差と前記基準値とを
   比較するスロットル開度偏差の比較手段と、 前記偏差が前記基準値以下の時に、前回算出された偏差
   に基づいて予測補正項を算出し、この予測補正項で前記
   スロットル弁の開閉駆動手段から出力される駆動信号を
   補正する駆動信号補正手段と、前記スロットル弁開度センサの検出値が前記指令値に到
   達した時に、前記駆動信号補正手段の補正動作を停止さ
   せる補正停止手段と、 を備えることを特徴とする電子制
   御スロットル弁の制御装置。
2. 【請求項２】 アクセルペダルの踏込量に応じたアクセ
   ル開度を検出するアクセル開度センサと、内燃機関の吸
   気通路に設けられたスロットル弁の開度を検出するスロ
   ットル弁開度センサと、前記スロットル弁を開閉駆動す
   るモータとを備えた電子制御スロットル弁の制御装置で
   あって、 前記アクセル開度センサの検出値を第１の周期毎に読み
   込み、読み込んだアクセル開度をアクセル開度の指令値
   として設定する指令値設定手段と、 この指令値に応じて前記モータに駆動信号を出力するス
   ロットル弁の開閉駆動手段と、 前記駆動信号に応じて前記スロットル弁開度の基準値を
   設定する基準値設定手段と、 前記スロットル弁開度センサの検出値を、前記第１の周
   期より短い第２の周期毎に読み込み、読み込んだ時刻と
   共に記憶するスロットル弁開度の記憶手段と、 前記指 令値設定後に、前記スロットル弁開度の記憶手段
   に記憶された前回のスロットル弁開度と現在のスロット
   ル弁開度との偏差を算出し、この偏差と前記基準値とを
   比較するスロットル開度偏差の比較手段と、 前記偏差が前記基準値以下、かつ前記スロットル弁がオ
   ープナ開度を通過中の時に、前回算出された偏差に基づ
   いて予測補正項を算出し、この予測補正項で前記スロッ
   トル弁の開閉駆動手段から出力される駆動信号を補正す
   る駆動信号補正手段と、を備えることを特徴とする電子
   制御スロットル弁の制御装置。
3. 【請求項３】 アクセルペダルの踏込量に応じたアクセ
   ル開度を検出するアクセル開度センサと、内燃機関の吸
   気通路に設けられたスロットル弁の開度を検出するスロ
   ットル弁開度センサと、前記スロットル弁を開閉駆動す
   るモータとを備えた電子制御スロットル弁の制御装置で
   あって、 前記アクセル開度センサの検出値を第１の周期毎に読み
   込み、読み込んだアクセル開度をアクセル開度の指令値
   として設定する指令値設定手段と、 この指令値に応じて前記モータに駆動信号を出力するス
   ロットル弁の開閉駆動手段と、 前記スロットル弁開度センサの検出値を、前記第１の周
   期より短い第２の周期毎に読み込み、読み込んだ時刻と
   共に記憶するスロットル弁開度の記憶手段と、 前記スロットル弁開度の記憶手段に記憶された過去のス
   ロットル弁開度と現在のスロットル弁開度の値から、前
   記第２の周期後の予測スロットル弁開度を算出して記憶
   する予測スロットル弁開度の記憶手段と、 前記指令値設定後に、前記予測スロットル弁開度の記憶
   手段に記憶された前記第２の周期前に算出された予測ス
   ロットル弁開度を、現在のスロットル弁開度と 比較して
   偏差を算出する現在のスロットル弁開度の比較手段と、 算出された現在のスロットル弁開度の偏差が所定値以上
   の時に、前記予測スロットル弁開度と前記スロットル弁
   開度の記憶手段に記憶された前回のスロットル弁開度と
   の偏差に基づいて予測補正項を算出し、この予測補正項
   で前記スロットル弁の開閉駆動手段から出力される駆動
   信号を補正する駆動信号補正手段と、 前記スロットル弁開度センサの検出値が前記指令値に到
   達した時に、前記駆動信号補正手段の補正動作を停止さ
   せる補正停止手段と、を備えることを特徴とする電子制
   御スロットル弁の制御装置。
4. 【請求項４】 アクセルペダルの踏込量に応じたアクセ
   ル開度を検出するアクセル開度センサと、内燃機関の吸
   気通路に設けられたスロットル弁の開度を検出するスロ
   ットル弁開度センサと、前記スロットル弁を開閉駆動す
   るモータとを備えた電子制御スロットル弁の制御装置で
   あって、 前記アクセル開度センサの検出値を第１の周期毎に読み
   込み、読み込んだアクセル開度をアクセル開度の指令値
   として設定する指令値設定手段と、 この指令値に応じて前記モータに駆動信号を出力するス
   ロットル弁の開閉駆動手段と、 前記スロットル弁開度センサの検出値を、前記第１の周
   期より短い第２の周期毎に読み込み、読み込んだ時刻と
   共に記憶するスロットル弁開度の記憶手段と、 前記スロットル弁開度の記憶手段に記憶された過去のス
   ロットル弁開度と現在のスロットル弁開度の値から、前
   記第２の周期後の予測スロットル弁開度を算出して記憶
   する予測スロットル弁開度の記憶手段と、 前記指 令値設定後に、前記予測スロットル弁開度の記憶
   手段に記憶された前記第２の周期前に算出された予測ス
   ロットル弁開度を、現在のスロットル弁開度と比較して
   偏差を算出する現在のスロットル弁開度の比較手段と、 算出された現在のスロットル弁開度の偏差が所定値以
   上、かつ前記スロットル弁がオープナ開度を通過中の時
   に、前記予測スロットル弁開度と前記スロットル弁開度
   の記憶手段に記憶された前回のスロットル弁開度との偏
   差に基づいて予測補正項を算出し、この予測補正項で前
   記スロットル弁の開閉駆動手段から出力される駆動信号
   を補正する駆動信号補正手段と、を備えることを特徴と
   する電子制御スロットル弁の制御装置。
5. 【請求項５】 請求項１から４の何れか１項に記載の電
   子制御スロットル弁の制御装置であって、更に、前記指
   令値に基づいて前記スロットル弁の開閉速度を設定する
   スロットル弁の開閉速度設定手段を備えることを特徴と
   する電子制御スロットル弁の制御装置。
6. 【請求項６】 請求項１から５の何れか１項に記載の電
   子制御スロットル弁の制御装置であって、前記スロット
   ル弁の開閉駆動手段から出力される駆動信号が、前記モ
   ータへの供給電力のデューティ比を表すものであること
   を特徴とする電子制御スロットル弁の制御装置。
7. 【請求項７】 請求項１から４の何れか１項に記載の電
   子制御スロットル弁の制御装置であって、前記モータ駆
   動力補正手段は、前記スロットル弁の開弁方向への移動
   時に前記モータの駆動力を大きくし、前記スロットル弁
   の閉弁方向への移動時に前記モータの駆動力を小さくす
   るように動作することを特徴とする電子制御スロットル
   弁の制御装置。