JP4062630B2 - エンジンの電子式スロットル制御装置 - Google Patents

Description

この発明は、たとえば自動車用のエンジンを制御するための電子式スロットル制御装置に関し、特に低分解能の安価なＡＤ変換器を使用してスロットル開度の検出精度を向上させた新規な技術に関するものである。

一般に、エンジンの電子式スロットル制御装置において、電子式スロットルの開度は、車両の運転状態に応じて適切に演算された目標スロットル開度と一致するように、フィードバック制御されている（たとえば、特許文献１参照）。
このため、エンジンの電子式スロットル制御装置（ＥＣＵ）は、スロットル開度センサの出力電圧をＡＤ変換し、スロットル開度（検出値）のＡＤ変換値を用いて目標スロットル開度を算出し、電子式スロットルをフィードバック制御している。

また、特にアイドル運転時においては、比較的低いアイドル回転数を維持するために、エンジンに吸入される空気量（吸気量）を高精度に制御する必要があり、信頼性の高いスロットル制御が要求されている。
エンジンへの吸気量を高精度に制御するためには、電子式スロットルを高精度に制御する必要があり、このため、スロットル開度センサの出力電圧値を高精度に検出する必要がある。

そこで、アイドル回転数領域でスロットル開度センサ電圧を高精度に検出するために、コントロールユニット内にｎ倍増幅器を設け、電子式スロットルのアクチュエータから出力されるスロットル開度センサ電圧（スロットル開度電圧）と、スロットル開度電圧をｎ倍増幅器で増幅した電圧との２つの電圧値を読み込み、運転領域に応じて２つの電圧値を切り替える装置も提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

また、スロットル開度電圧を複数のオフセット付き電圧に変換するとともに、複数のオフセット付き電圧を複数または単一のＡＤ変換器で読み取り、各電圧値のＡＤ変換結果に基づいてスロットル開度電圧を高精度に検出する装置も提案されている（たとえば、特許文献３参照）。
さらに、特許文献３には、トランジスタスイッチを介して変換された複数のオフセット付き電圧を、単一のＡＤ変換器で読み取る装置も提案されている。

特開平１０−２２２２０５号公報 特開平６−１０１５５０号公報 特開２００３−２８００１号公報

従来のエンジンの電子式スロットル制御装置では、たとえば特許文献２、３の装置の場合、複数のＡＤ変換器の相互間の精度誤差により検出値に誤差が生じる可能性があり、スロットル制御に悪影響をおよぼすという課題があった。
また、トランジスタスイッチを介して変換された複数のオフセット付き電圧を、単一のＡＤ変換器で読み取る場合には、トランジスタスイッチの内部抵抗値によって検出値に誤差が生じる可能性があり、スロットル制御に悪影響をおよぼすという課題があった。
さらに、スロットル開度電圧を高精度に検出するために高分解能のＡＤ変換器を用いた場合には、装置全体のコストアップを招くという課題があった。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、トランジスタスイッチを介さずに、オフセット手段および分配手段を介して低分解能で安価な単一のＡＤ変換器を用いることにより、ＡＤ変換器の精度誤差による影響を回避するとともに、トランジスタスイッチの内部抵抗値による検出誤差の影響を回避し、且つコストアップを招くことなく、高精度のスロットル開度電圧（検出値）に基づく高精度の制御を可能にしたエンジンの電子式スロットル制御装置を得ることを目的とする。

この発明によるエンジンの電子式スロットル制御装置は、エンジンを制御するための電子式スロットルと、電子式スロットルのスロットル開度を検出するためのスロットル開度検出手段と、エンジンの運転状態に応じてスロットル開度を目標値に制御するための制御手段とを備えたエンジンの電子式スロットル制御装置において、スロットル開度検出手段は、スロットル開度に対応したセンサ電圧を生成するスロットル開度センサと、センサ電圧を複数のオフセット付き電圧に変換するオフセット手段と、オフセット手段に並列に配置されて、複数のオフセット付き電圧を単一経路に分配する分配手段と、単一経路に分配された電圧をＡＤ変換するＡＤ変換器と、分配手段の分配切り替え制御を行う分配切り替え手段とを含み、分配された電圧を制御対象のスロットル開度として検出するものである。

この発明によれば、コストアップを招くことなく、高精度のスロットル開度検出電圧に基づく高精度の制御を可能にしたエンジンの電子式スロットル制御装置を得ることができる。

実施の形態１．
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態１について詳細に説明する。
図１はこの発明の実施の形態１に係るエンジンの電子式スロットル制御装置を示すブロック図であり、エンジン１００の周辺のハードウェア構成例とともに示している。

図１において、エンジン１００の吸気管１００ａには、吸気量を調節するための電子式スロットルバルブ（以下、単に「スロットルバルブ」という）１が設けられている。
スロットルバルブ１には、スロットル開度を制御するためのスロットルアクチュエータとして、ＤＣモータ２が設けられている。
スロットルバルブ１およびＤＣモータ２は、エンジン１００への吸気量を制御するための電子式スロットルを構成している。

また、スロットルバルブ１には、スロットル開度に対応したセンサ電圧を生成するスロットル開度センサ３が設けられている。
ＥＣＵ（電子式制御ユニット）１０は、スロットル開度センサ３からのセンサ電圧を取り込むとともに、他の各種センサ（図示せず）からの検出情報（エンジン１００の運転状態情報）を取り込み、ＤＣモータ２に対する駆動制御信号を生成する。

ＥＣＵ１０は、マイクロコンピュータの本体を構成するＣＰＵ１１と、ＣＰＵ１１内に含まれるＡＤ変換器１２、分配切り替え手段１５および演算処理部１６と、ＡＤ変換器１２の入力側に挿入された分配回路１４（分配手段）と、分配回路１４の入力側に挿入された複数の抵抗器１０１〜１０４からなるオフセット回路（オフセット手段）と、スロットル開度センサ３の出力端子と分配回路１４の１つの入力端子との間に挿入されたオペアンプ１３（バッファ）とを備えている。

抵抗器１０１〜１０４は、それぞれ抵抗値Ｒ１〜Ｒ４の互いに異なるインピーダンスを有し、オペアンプ１３の出力端子とグランドとの間に直列に挿入されている。これにより、抵抗器１０１〜１０４の各一端からは、入力電圧（センサ電圧）から変換された複数のオフセット付き電圧Ｖ１〜Ｖ４が生成される。
なお、各抵抗値Ｒ１〜Ｒ４は、任意に設定され得る。

オフセット回路は、入力電圧Ｖ１を含む複数のオフセット付き電圧Ｖ１〜Ｖ４を生成するために、複数の抵抗器１０１〜１０４を含むインピーダンス回路により構成されており、各抵抗器１０１〜１０４の一端は、分配回路手段１４の各入力端子に接続されている。

分配回路１４は、複数のオフセット電圧Ｖ１〜Ｖ４を同時に取り込む複数の入力端子と、単一の出力端子とを有しており、分配切り替え手段１５からの分配切り替え信号に応答して、４つの入力端子に印加されるオフセット付き電圧Ｖ１〜Ｖ４のいずれか１つを入力電圧として選択し、単一の出力端子から出力する。分配回路１４の出力端子は、ＡＤ変換器１２の入力端子に接続されている。

図１においては、オペアンプ１３の出力電圧Ｖ１が選択（実線参照）されて、他のオフセット付き電圧Ｖ２〜Ｖ４が非選択（破線参照）の状態にある場合を示している。この場合、オフセット付き電圧Ｖ１が分配回路１４から出力されて、ＣＰＵ１１内のＡＤ変換器１２に入力される。

なお、分配回路１４は、分配切り替え手段１５からの分配切り替え信号に応答して、出力電圧を入力電圧Ｖ１〜Ｖ４のいずれかに任意に切り替えるために、切り替え信号を受信するための切り替え信号入力端子を有している。
分配回路１４の切り替え信号入力端子は、ＣＰＵ１１内の分配切り替え手段１５に接続されている。

また、オペアンプ１３は、スロットル開度センサ３側と、抵抗器１０１〜１０４（オフセット回路）のインピーダンスとを分離しており、これにより、各抵抗値Ｒ１〜Ｒ４の低減化と、ＡＤ変換器１２によるＡＤ変換値の高精度化とを実現している。

ＣＰＵ１１内のＡＤ変換器１２は、スロットル開度センサ３からのセンサ電圧を、ＥＣＵ１０内のオペアンプ１３、抵抗器１０１〜１０４および分配回路１４を介して、オフセット付き電圧Ｖ１〜Ｖ４として取り込み、デジタル電圧に変換してＣＰＵ１１内の演算処理部１６に入力する。

スロットル開度センサ３と、ＥＣＵ１０内のオペアンプ１３、抵抗器１０１〜１０４および分配回路１４と、ＣＰＵ１１内のＡＤ変換器１２および分配切り替え手段１５は、スロットル開度検出手段を構成している。
スロットル開度検出手段は、オフセット付き電圧Ｖ１〜Ｖ４から分配（選択）された電圧値を、最終的な制御対象となる電子式スロットル（スロットルバルブ１）のスロットル開度として検出する。

スロットル開度検出手段により検出されたスロットル開度は、演算処理部１６の制御演算に用いられて、ＤＣモータ２に対する駆動制御信号の生成に寄与する。
すなわち、ＣＰＵ１１内の演算処理部１６は、スロットル制御手段を含み、エンジン１００の運転状態に応じてスロットル開度の目標値を演算し、スロットル開度の目標値に応じた駆動制御信号により、ＤＣモータ２を駆動制御してスロットルバルブ１の開度を目標値に制御するようになっている。

図１のように、スロットル開度センサ３から出力されるセンサ電圧を複数のオフセット付き電圧Ｖ１〜Ｖ４に変換する抵抗器１０１〜１０４（オフセット回路）を設け、オフセット付き電圧Ｖ１〜Ｖ４から任意の電圧値を選択することにより、最終的な制御対象となるスロットルバルブ１の開度を高精度に検出することができる。

なお、ここでは図示しないが、スロットル開度センサ３からＥＣＵ１０に入力されるセンサ電圧に対してローパスフィルタ（抵抗器およびコンデンサを含む）をかける場合には、スロットル開度に対するセンサ電圧のダイナミックレンジを確保するために、各抵抗器１０１〜１０４の抵抗値Ｒ１〜Ｒ４を大きく設定しなければならない。

一般に、センサ電圧を複数のオフセット付き電圧Ｖ１〜Ｖ４に変換する際に、外部インピーダンスが増加すると、ＡＤ変換器１２における入力電圧とＡＤ変換結果との間にずれが生じることが分かっている。
したがって、これを回避するために、図１のように、オペアンプ（バッファ）１３を挿入してインピーダンス変換が行われる。これにより、抵抗器１０１〜１０４の抵抗値Ｒ１〜Ｒ４を、ＡＤ変換器１２でのＡＤ変換に影響を与えない程度の小さい値に設定することができる。

次に、図２〜図４を参照しながら、図１に示したこの発明の実施の形態１によるスロットル開度の高精度な検出動作について説明する。まず、ＡＤ変換器１２の分解能について説明する
一般に、ＡＤ変換器１２の分解能ａは、ビット数で表され、ｎビット（ｎは自然数）の分解能とは、ＡＤ変換器１２のリファレンス電圧Ｖｒｅｆを用いて、以下の式（１）で与えられる。

ａ＝Ｖｒｅｆ／２^ｎ ・・・（１）

式（１）で与えられる分解能ａは、この値よりも小さい電圧は判別することができないことを表している。

図２はＡＤ変換器１２の入力電圧値（アナログ値）ＶとＡＤ変換値（デジタル値）Ｚとの関係をタイミングチャートで概念的に示す説明図である。
図２においては、ＡＤ変換器１２の入力電圧値が「Ｖ１［Ｖ］」から「Ｖ１＋ａ［Ｖ］」に上昇したときのＡＤ変換値「Ｚ−１、Ｚ、Ｚ＋１」を示している。

図２において、式（１）に示す分解能ａ［Ｖ］（ｎビット）のＡＤ変換器１２を用いた場合、ＡＤ変換値（ＡＤ変換結果）がＺとなる入力電圧をＶ１［Ｖ］とすると、ＡＤ変換値が「Ｚ＋１」となる入力電圧は、Ｖ１＋ａ［Ｖ］となる。
言い換えれば、「Ｖ１≦Ｖ＜Ｖ１＋ａ」の範囲内の入力電圧ＶがＡＤ変換された場合に、ＡＤ変換結果として得られるＡＤ変換値は、Ｚ（一定値）となる。

図３はＡＤ変換器１２による入力電圧の検出処理の高精度化をタイミングチャートで概念的に示す説明図である。
図３においては、分解能ａ（ｎビット）のＡ／Ｄ変換器１２を用いて、分解能ａ／２（ｎ＋１ビット）のＡＤ変換器を使用した場合と同等の入力電圧検出を可能とする方法を示している。
図３において、入力電圧（オフセット付き電圧）ＶＡのＡＤ変換値と、入力電圧ＶＡに対して「−ａ／２［Ｖ］」だけオフセットを付加した電圧ＶＢ（＝ＶＡ−ａ／２）のＡＤ変換値により、分解能ａ／２（高精度）の電圧位置検出が可能となる。

つまり、オフセット回路（抵抗器１０１〜１０４）を用いて、入力電圧ＶＡからオフセット付き電圧ＶＢを生成し、分配回路１４を介して、各入力電圧ＶＡ、ＶＢをＣＰＵ１１内のＡＤ変換器１２に分配する。
ＡＤ変換器１２は、ｎビットの分解能ａで各入力電圧ＶＡ、ＶＢをＡＤ変換し、演算処理部１６は、ＡＤ変換された電圧値を制御演算処理に用いる。
これにより、分解能ａ／２（ｎ＋１ビット）のＡＤ変換器１２による変換値を用いた場合と同等の制御分解能が得られる。

また、スロットル開度センサ３からのセンサ電圧に対して上記演算処理を適用し、「−ａ／２^ｂ［Ｖ］（ｂは自然数）」ずつオフセットした２^ｂ個の電圧として、分解能ａ［Ｖ］（ｎビット）のＡＤ変換器１２に入力し、それぞれＡ／Ｄ変換して比較することにより、実質的に「ｎ＋ｂビット」のＡＤ変換器を用いた場合と同等の精度で電圧（スロットル開度）を検出することができる。

したがって、図１のように、ＥＣＵ１０内に抵抗器１０１〜１０４および任意数の直列抵抗器を用いて、入力電圧Ｖ１［Ｖ］から、Ｖ２＝Ｖ１−ａ／２^ｂ［Ｖ］、Ｖ３＝Ｖ２−ａ／２^ｂ［Ｖ］、Ｖ４＝Ｖ３−ａ／２^ｂ、・・・となるオフセット付き電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、・・・を生成することが、スロットル開度検出の高精度化に有効となる。

以下、各オフセット付き電圧Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、・・・は、ＣＰＵ１１内の分配切り替え手段１５からの分配切り替え信号によりＡＤ変換器１２に分配され、ｎビットの分解能のＡＤ変換器１２を用いてＡＤ変換される。
また、ＣＰＵ１１内の演算処理部１６（スロットル制御手段）は、ＡＤ変換結果の加算値を用いて、ＤＣモータ２およびスロットルバルブ１を制御する。これにより、ｎ＋ｂビットのＡＤ変換器による変換値を用いて制御する場合と同等の制御分解能が得られる。

たとえば、エンジン１００のアイドル回転数（数１００ｒｐｍ）を十分に高精度に制御するためには、スロットル開度センサ３からのセンサ電圧を、１２ビットの分解能以上のＡＤ変換器を使用してＡＤ変換すればよいことが分かっている。

図１においては、４個の抵抗器１０１〜１０４を用いて４個のオフセット付き電圧Ｖ１〜Ｖ４を生成しているので、２ビット分の高精度化が可能である。
したがって、以下、アイドル回転数付近でのスロットル開度を、たとえば「１０ビット」のＡＤ変換器１２を用いて、実質的に「１２ビット」の高精度で検出する場合の処理について説明する。

図４は図３と同様にＡＤ変換器１２による入力電圧の検出処理の高精度化をタイミングチャートで概念的に示す説明図である。
図４においては、分配回路１４に入力された４個のオフセット付き電圧ＶＡ〜ＶＤ（Ｖ１〜Ｖ４に対応）を、１０ビットのＡＤ変換器１２にそれぞれ入力した場合のＡＤ変換結果を示している。

図４のように、ＣＰＵ１１において、各ＡＤ変換結果を比較することにより、１２（＝１０＋２）ビットの変換精度を実現できる。
いま、１０ビットのＡＤ変換器１２のリファレンス電圧Ｖｒｅｆが５［Ｖ］ならば、前述の式（１）より、ＡＤ変換器１２の分解能ａは、以下の式（２）で与えられる。

ａ＝５／２^１０
≒４．８［ｍＶ］ ・・・（２）

したがって、実質的に１２ビットの分解能で検出するためには、前述の自然数ｂを２（＝１２−１０）と設定し、各オフセット付き電圧Ｖ１〜Ｖ４のオフセットＶＯＦを以下の式（３）のように求める。

ＶＯＦ＝ａ／２^２
＝ａ／４
≒１．２［ｍＶ］ ・・・（３）

したがって、図４のように、抵抗器１０１〜１０４（図１参照）は、スロットル開度センサ３から入力されるセンサ電圧ＶＡ（分圧電圧Ｖ１に対応）に基づいて、ＶＢ（＝Ｖ２）≒ＶＡ−１．２［ｍＶ］、ＶＣ（＝Ｖ３）≒ＶＢ−１．２［ｍＶ］、ＶＤ（＝Ｖ４）≒ＶＣ−１．２［ｍＶ］からなるオフセット付き電圧ＶＢ〜ＶＤを生成する。

また、１０ビットのＡＤ変換器１２は、各オフセット付き電圧ＶＡ〜ＶＤ（Ｖ１〜Ｖ４）をそれぞれＡＤ変換し、各ＡＤ変換結果を比較し、２ビット分だけ高分解能のスロットル開度（ＶＡ＋ＶＢ＋ＶＣ＋ＶＤの結果に相当）を制御対象として検出する。

ただし、図１に示したオフセット回路は、入力電圧Ｖ１を抵抗器１０１〜１０４により分圧してオフセット付き電圧Ｖ２〜Ｖ４を生成しているので、たとえば入力電圧Ｖ１が変動すればオフセット付き電圧Ｖ２も変動してしまい、オフセット付き電圧Ｖ２が正確に上記電圧値Ｖ１−１．２［ｍＶ］と一致するとは限らない。

しかし、アイドル時のみにおいて高精度にスロットルバルブ１を制御したい場合には、アイドル時におけるスロットル開度センサ３からのセンサ電圧の付近において、オフセット付き電圧Ｖ２〜Ｖ４が以下の式（４）で表されるように、各抵抗器１０１〜１０４の抵抗値Ｒ１〜Ｒ４を設定すればよい。

Ｖ２≒Ｖ１−１．２［ｍＶ］
Ｖ３≒Ｖ２−１．２［ｍＶ］
Ｖ４≒Ｖ３−１．２［ｍＶ］ ・・・（４）

たとえば、アイドル時に検出されるセンサ電圧が０．７［Ｖ］付近であれば、各抵抗値Ｒ１〜Ｒ４は、以下の式（５）のように設定される。

Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒ３＝１８［Ω］
Ｒ４＝１０［ｋΩ］ ・・・・（５）

次に、図５および図６の説明図を参照しながら、ＡＤ変換器１２に入力される４種類のオフセット付き電圧Ｖ１〜Ｖ４によるスロットル開度の高精度な検出処理について説明する。
図５は図４と同様にＡＤ変換器１２による入力電圧の検出処理の高精度化をタイミングチャートで概念的に示す説明図である。

前述のように、電子式スロットルのスロットルバルブ１は、ＥＣＵ１０からの駆動制御信号により駆動されるＤＣモータ２に連動し、したがって、センサ電圧は、スロットルバルブ１の動作に連動して変化する。

図６はこの発明の実施の形態１で使用されるスロットルバルブ１およびスロットル開度センサ３の動作特性を示している。
図６において、横軸はスロットルバルブ１の実際のスロットル開度を示し、縦軸はスロットル開度センサ３から出力されるセンサ電圧を示している。

図６のように、センサ電圧（スロットル開度センサ３の出力電圧）は、スロットルバルブ１の動作に連動して線形（直線的）に変化し、スロットルバルブ１の開側への動作にともなって上昇する。また、スロットルバルブ１の開度が一定に保持される場合は、センサ電圧も一定開度に相当した一定電圧に保持される。

図５において、２点鎖線で示す電圧レベルは、目標とするスロットル開度電圧（以下、「目標開度電圧」という）Ｖｏであり、スロットルバルブ１の制御目標開度に対応したセンサ電圧値に相当する。
ここでは、分配回路１４の入力される分圧電圧Ｖ１（センサ電圧）が、目標開度電圧Ｖｏよりも低い初期状態から目標開度電圧Ｖｏまで上昇するように制御された場合のスロットル開度検出処理を示している。

目標開度電圧Ｖｏは、分圧電圧Ｖ１および分解能ａを用いて表すと、Ｖ１＋（ａ／４）×３［Ｖ］であり、分圧電圧Ｖ１［Ｖ］よりも大きく、且つＶ１＋ａ［Ｖ］よりも小さい値である。
また、前述（図２〜図４参照）と同様に、分圧電圧Ｖ１をＡＤ変換器１２でＡＤ変換した値をＺとする。

図５内の期間Ｔ１においては、分配回路１４からＡＤ変換器１２に対して入力電圧ＶＡが入力されている。
このとき、入力電圧ＶＡは、分圧電圧Ｖ１のＡＤ変換値Ｚよりも小さいので、ＣＰＵ１１は、スロットルバルブ１を開側に動作させる。

続く期間Ｔ２においては、ＡＤ変換器１２への入力電圧ＶＡがＡＤ変換値Ｚに到達するので、スロットルバルブ１をその時点の開度で保持させる。
また、スロットルバルブ１の開度を保持させた状態で、ＣＰＵ１１内の分配切り替え手段１５からの分配切り替え信号を、入力電圧ＶＢの選択信号に切り替える。

これにより、分配回路１４からＡＤ変換器１２への入力電圧は、ＶＡからＶＢに切り替えられる。
このとき、入力電圧ＶＢのＡＤ変換値は「Ｚ−１」であり、また、センサ電圧は分圧電圧Ｖ１に到達していることが検出される。

次の期間Ｔ３においては、センサ電圧（入力電圧ＶＢ）が目標開度電圧Ｖｏよりも低いことが検出されるので、ＣＰＵ１１は、スロットルバルブ１を開側に動作させる。
続く期間Ｔ４においては、ＡＤ変換器１２への入力電圧ＶＢが「Ｚ」に到達するので、スロットルバルブ１をその時点の開度で保持させる。
続いて、スロットルバルブ１の開度を保持させた状態で、分配切り替え手段１５からの分配切り替え信号を入力電圧ＶＣの選択信号に切り替える。

これにより、分配回路１４からＡＤ変換器１２への入力電圧は、ＶＢからＶＣに切り替えられる。
このとき、入力電圧ＶＣのＡＤ変換値は「Ｚ−１」であり、また、センサ電圧は「Ｖ１＋（ａ／４）」に到達していることが検出される。

次の期間Ｔ５においては、センサ電圧（入力電圧ＶＣ）が目標開度電圧Ｖｏよりも低いことが検出されるので、ＣＰＵ１１は、スロットルバルブ１を開側に動作させる。
続く期間Ｔ６においては、ＡＤ変換器１２への入力電圧ＶＣがＡＤ変換値Ｚに到達するので、スロットルバルブ１をその時点の開度で保持させる。
続いて、スロットルバルブ１の開度を保持させた状態で、分配切り替え手段１５からの分配切り替え信号を入力電圧ＶＤの選択信号に切り替える。

これにより、分配回路１４からＡＤ変換器１２への入力電圧は、ＶＣからＶＤに切り替えられる。
このとき、入力電圧ＶＤのＡＤ変換値は「Ｚ−１」であり、また、センサ電圧は「Ｖ１＋（ａ／４）×２」に到達していることが検出される。

次の期間Ｔ７においては、センサ電圧（入力電圧ＶＤ）が目標開度電圧Ｖｏよりも低いことが検出されるので、ＣＰＵ１１は、スロットルバルブ１を開側に動作させる。
続く期間Ｔ８においては、ＡＤ変換器１２への入力電圧ＶＤがＡＤ変換値Ｚに到達するので、スロットルバルブ１をその時点の開度で保持させる。
続いて、スロットルバルブ１の開度を保持させた状態で、分配切り替え手段１５からの分配切り替え信号を入力電圧ＶＡの選択信号に切り替える。

これにより、分配回路１４からＡＤ変換器１２への入力電圧は、ＶＤからＶＡに切り替えられる。
このとき、入力電圧ＶＡのＡＤ変換値は「Ｚ−１」であり、また、センサ電圧は「Ｖ１＋（ａ／４）×３」（＝Ｖｏ）に到達していることが検出される。
すなわち、期間Ｔ８においては、センサ電圧が目標開度電圧Ｖｏと一致したことが検出される。

このように、センサ電圧が目標開度電圧Ｖｏと一致したことが検出されるので、スロットルバルブ１の開度は保持されるが、エンジン１００においては、吸入空気などによりスロットルバルブ１に外力が加わり、スロットルバルブ１の開度が変動する可能性がある。

したがって、期間Ｔ８に続く期間Ｔ９においては、定期的にＡＤ変換器１２に分配される電圧をＶＡからＶＤに切り替えて、入力電圧ＶＤとＶＡとを比較することにより、スロットル開度が目標値に保持できているか否かを検出している。

なお、スロットルバルブ１の開度制御に対して要求される分解能は、エンジン１００の運転状態によって異なるので、分配回路１４の切り替え周期やタイミングは、エンジン１００の運転状態に応じて異なる。

以上のように、この発明によれば、スロットルバルブ１の開度に対応したセンサ電圧を生成するスロットル開度センサ３と、センサ電圧を複数のオフセット付き電圧Ｖ１〜Ｖ４に変換する抵抗器１０１〜１０４（オフセット回路）と、オフセット回路に並列に配置されて、複数のオフセット付き電圧Ｖ１〜Ｖ４を単一経路に分配する分配回路１４と、単一経路に分配されたオフセット付き電圧Ｖ１〜Ｖ４をＡＤ変換するＡＤ変換器１２と、分配回路１４の分配切り替え制御を行う分配切り替え手段１５とを有するスロットル開度検出手段と、エンジン１００の運転状態に応じてスロットル開度を目標値に制御する演算処理部１６（制御手段）とを備え、低分解能で安価な単一のＡＤ変換器１２を用いたスロットル開度検出手段により、オフセット付き電圧Ｖ１〜Ｖ４をスロットル開度（制御対象）として検出するように構成したので、ＡＤ変換器１２の精度誤差による影響を回避するとともに、トランジスタスイッチの内部抵抗値による検出誤差の発生を回避し、コストアップを招くことなく、高精度のスロットル開度検出電圧に基づく高精度の制御を可能にしたエンジンの電子式スロットル制御装置を得られる効果がある。

また、オフセット回路は、抵抗器１０１〜１０４（インピーダンス）を含み、スロットル開度検出手段は、スロットル開度センサとオフセット回路との間に挿入されたオペアンプ１３（バッファ）を含み、オペアンプ１３は、スロットル開度センサ３側とインピーダンス側とを分離したので、オフセット回路のインピーダンス（抵抗値Ｒ１〜Ｒ４）を低減させることができ、これにより、ＡＤ変換器１２における変換精度をさらに向上させることができる。

また、オフセット回路は、任意に設定され且つ互いに異なるインピーダンス値（抵抗値Ｒ１〜Ｒ４）の抵抗器１０１〜１０４を含み、分配回路１４は、複数の入力端子を有し、複数の抵抗器１０１〜１０４の各端子から出力される複数のオフセット付き電圧Ｖ１〜Ｖ４を、複数の入力端子を介して同時に取り込み選択された電圧をＡＤ変換器１２に入力するので、安価な単一のＡＤ変換器１２において、要求精度に応じた任意の制御分解能を実現することができる。

また、複数のオフセット付き電圧を交互に切り替えて検出することにより、スロットル開度を検出するので、現在のスロットル開度位置を高精度で検出することができる効果がある。
さらに、スロットル開度電圧が目標開度電圧Ｖｏに到達した後であっても、分配回路１４への複数の入力電圧（図５の例では、ＶＡとＶＤ）を交互に比較するので、スロットルバルブ１に与えられる気流などの外力やスロットルバルブ１の動作時の慣性によって、スロットル開度が変動した場合であっても、開度変動状態を検出し、スロットル開度を目標値に制御することができる。

この発明の実施の形態１によるエンジンの電子式スロットル制御装置のハードウェア構成例を示すブロック図である。 この発明の実施の形態１によるｎビットのＡＤ変換器の入力電圧とＡＤ変換結果との関係を概念的に示す説明図である。 この発明の実施の形態１を用いた高精度の電圧検出処理を概念的に示す説明図である。 この発明の実施の形態１を用いた高精度の電圧検出処理を概念的に示す説明図である。 この発明の実施の形態１を用いた高精度の電圧検出処理を概念的に示す説明図である。 この発明の実施の形態１で使用される電子式スロットルのスロットル開度とスロットル開度センサの出力電圧（センサ電圧）との関係を示す説明図である。

符号の説明

１ スロットルバルブ、２ ＤＣモータ、３ スロットル開度センサ、１０ ＥＣＵ、１１ ＣＰＵ、１２ＡＤ変換器、１３ オペアンプ（バッファ）、１４ 分配回路（分配手段）、１５ 分配切り替え手段、１６ 演算処理部、１００ エンジン、１００ａ 吸気管、１０１〜１０４ 抵抗器（オフセット回路）、Ｒ１〜Ｒ４ 抵抗値（インピーダンス）、Ｖ１〜Ｖ４ オフセット付き電圧（分圧電圧）、Ｖｏ 目標開度電圧。

Claims (4)

1. エンジンを制御するための電子式スロットルと、
   前記電子式スロットルのスロットル開度を検出するためのスロットル開度検出手段と、
   前記エンジンの運転状態に応じて前記スロットル開度を目標値に制御するための制御手段と
   を備えたエンジンの電子式スロットル制御装置において、
   前記スロットル開度検出手段は、
   前記スロットル開度に対応したセンサ電圧を生成するスロットル開度センサと、
   前記センサ電圧を複数のオフセット付き電圧に変換するオフセット手段と、
   前記オフセット手段に並列に配置されて、前記複数のオフセット付き電圧を単一経路に分配する分配手段と、
   前記単一経路に分配された電圧をＡＤ変換するＡＤ変換器と、
   前記分配手段の分配切り替え制御を行う分配切り替え手段と
   を含み、
   前記分配された電圧を制御対象のスロットル開度として検出することを特徴とするエンジンの電子式スロットル制御装置。
2. 前記オフセット手段はインピーダンスを含み、
   前記スロットル開度検出手段は、前記スロットル開度センサと前記オフセット手段との間に挿入されたバッファを含み、
   前記バッファは、前記スロットル開度センサ側と前記インピーダンスとを分離したことを特徴とする請求項１に記載のエンジンの電子式スロットル制御装置。
3. 前記オフセット手段は、互いに異なるインピーダンス値を有する複数の抵抗器を含み、そのインピーダンス値を任意に設定できることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のエンジンの電子式スロットル制御装置。
4. 前記分配切り替え手段により切り替えられた複数のオフセット付き電圧を交互に検出して、前記スロットル開度を検出することを特徴とした、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載のエンジンの電子式スロットル制御装置。

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