JP4462073B2 - 車両用内燃機関の電子スロットル制御装置 - Google Patents
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Description
置は、
スロットルバルブを駆動する駆動力を発生する両方向に回転可能なモータと、当該モータの駆動力を前記スロットルバルブに伝達する、少なくとも歯車を含む伝達機構とからなるスロットルアクチュエータと、
スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサと、
スロットル開度センサで検出した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モータを制御するスロットル制御手段とを備えた内燃機関の電子スロットル制御装置において、
スロットルバルブの閉じ側及び開き側において、それぞれ氷結の発生を判定する氷結判定手段と、
氷結判定手段によってスロットルバルブの一方の側のみに、氷結が発生していると判定された場合に、一旦、スロットルバルブを氷結非発生側に駆動するようにモータに駆動力を発生させ、その後、スロットルバルブを氷結発生側に駆動するようにモータに駆動力を発生させて、スロットルバルブを氷結状態から脱出させる氷結脱出処理を実施する氷結脱出制御手段とを備えることを特徴とする。
閉じ側限界位置及び開き側限界位置によって規定されるスロットルバルブの可動範囲を推定する可動範囲推定手段を備え、
第2の判定手段は、可動範囲推定手段によって推定された可動範囲に基づいて、スロットルバルブが全閉ストッパ及び全開ストッパに衝突しないように、閉じ側及び開き側におけるスロットルバルブの駆動範囲を決定し、スロットルバルブが当該駆動範囲において駆動されるようにモータに駆動力を発生させることが好ましい。これにより、スロットルバルブと全閉ストッパ及び全開ストッパとの衝突を回避して、スロットルバルブの駆動系の保護を図ることができる。
閉じ側限界位置及び開き側限界位置によって規定されるスロットルバルブの可動範囲を推定する可動範囲推定手段を備え、
氷結脱出制御手段は、可動範囲推定手段によって推定された可動範囲に基づいて、スロットルバルブが全閉ストッパ及び全開ストッパに衝突しないように、氷結脱出処理のためのスロットルバルブの駆動範囲を決定し、スロットルバルブが当該駆動範囲において駆動されるようにモータに駆動力を発生させることが好ましい。
氷結脱出制御手段は、推定手段によって推定される氷の大きさに基づいて、モータに発生させる、スロットルバルブを駆動するための駆動力を変化させることが好ましい。
氷結脱出制御手段は、モータの発生する駆動力が目標とする駆動力となるように、モータの電源電圧に基づいてモータに対して駆動信号を出力することが好ましい。これにより、電源電圧の変動によらず、モータに目標とする駆動力を発生させることが可能になる。
11 吸気管
12 スロットルバルブ
13 減速機構
14 モータ
15 モータ駆動回路
16 スロットル開度センサ
17 吸気温センサ
18 アクセル開度センサ
20 電子スロットルECU
23 スタータ
Claims (53)
- スロットルバルブを駆動する駆動力を発生する両方向に回転可能なモータと、当該モータの駆動力を前記スロットルバルブに伝達する、少なくとも歯車を含む伝達機構とからなるスロットルアクチュエータと、
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センサと、
前記スロットル開度センサで検出した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前記モータを制御するスロットル制御手段とを備えた内燃機関の電子スロットル制御装置において、
前記スロットルバルブの閉じ側及び開き側において、それぞれ氷結の発生を判定する氷結判定手段と、
前記氷結判定手段によって前記スロットルバルブの一方の側のみに、氷結が発生していると判定された場合に、一旦、前記スロットルバルブを氷結非発生側に駆動するように前記モータに駆動力を発生させ、その後、前記スロットルバルブを氷結発生側に駆動するように前記モータに駆動力を発生させて、前記スロットルバルブを氷結状態から脱出させる氷結脱出処理を実施する氷結脱出制御手段とを備えることを特徴とする車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。 - 前記氷結判定手段によって前記スロットルバルブの両側に氷結が発生していると判定された場合、前記氷結脱出制御手段は、一旦、前記モータに前記スロットルバルブを閉じる方向に駆動力を発生させて、少なくとも前記伝達機構における歯車のクリアランス分だけ当該歯車を回転させ、その後、前記モータに前記スロットルバルブを開く方向に駆動力を発生させて、前記スロットルバルブを氷結状態から脱出させる氷結脱出処理を実施することを特徴とする請求項1に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結判定手段は、前記スロットルバルブの周囲温度に基づいて、当該スロットルバルブが氷結状態に陥る可能性があるか否かを判定する第1の判定手段を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記第1の判定手段は、前記スロットルバルブの周囲温度として、前記内燃機関の吸入空気温度と、前記内燃機関の冷却水温との少なくとも一方を用いることを特徴とする請求項3に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結判定手段は、前記スロットルバルブの閉じ側及び開き側のそれぞれにおいて、前記スロットルバルブを駆動する駆動力を前記モータに発生させ、このスロットルバルブの駆動時に前記スロットル開度センサによって検出される開度に基づいて、前記閉じ側及び開き側における氷結の発生を判定する第2の判定手段を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記第2の判定手段による判定は、前記第1の判定手段によって前記スロットルバルブが氷結状態に陥る可能性があると判定された場合に行われることを特徴とする請求項5に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記第2の判定手段は、前記スロットルバルブの閉じ側及び開き側のそれぞれにおいて、当該スロットルバルブを駆動する際に、予め定めた所定の駆動力を前記モータに発生させることを特徴とする請求項5又は請求項6に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記スロットルバルブの閉じ側および開き側の限界位置にはそれぞれ全閉ストッパおよび全開ストッパが設けられ、前記スロットルバルブは、初期位置として、前記閉じ側限界位置と開き側限界位置との間の所定位置に保持され、
前記閉じ側限界位置及び開き側限界位置によって規定される前記スロットルバルブの可動範囲を推定する可動範囲推定手段を備え、
前記第2の判定手段は、前記可動範囲推定手段によって推定された可動範囲に基づいて、前記スロットルバルブが前記全閉ストッパ及び全開ストッパに衝突しないように、前記閉じ側及び開き側における前記スロットルバルブの駆動範囲を決定し、前記スロットルバルブが当該駆動範囲において駆動されるように前記モータに駆動力を発生させることを特徴とする請求項5乃至請求項7のいずれかに記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。 - 前記第2の判定手段は、前記スロットルバルブを前記閉じ側と開き側とのいずれか一方向に駆動する駆動力を前記モータに発生させたとき、前記スロットルバルブの開度が所定開度に達しない場合、当該駆動方向に氷結が発生していると判定することを特徴とする請求項5乃至請求項8のいずれかに記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記第2の判定手段は、前記スロットルバルブを前記閉じ側と開き側とのいずれか一方向に駆動する駆動力を前記モータに発生させたとき、前記スロットルバルブの開度の変化が所定値以下である場合には、当該駆動方向に氷結が発生していると判定することを特徴とする請求項5乃至請求項8のいずれかに記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記スロットルバルブの閉じ側および開き側の限界位置にはそれぞれ全閉ストッパおよび全開ストッパが設けられ、前記スロットルバルブは、初期位置として、前記閉じ側限界位置と開き側限界位置との間の所定位置に保持され、
前記閉じ側限界位置及び開き側限界位置によって規定される前記スロットルバルブの可動範囲を推定する可動範囲推定手段を備え、
前記氷結脱出制御手段は、前記可動範囲推定手段によって推定された可動範囲に基づいて、前記スロットルバルブが前記全閉ストッパ及び全開ストッパに衝突しないように、前記氷結脱出処理のための前記スロットルバルブの駆動範囲を決定し、前記スロットルバルブが当該駆動範囲において駆動されるように前記モータに駆動力を発生させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。 - 前記可動範囲推定手段は、前記スロットルバルブの初期位置に基づいて、前記閉じ側限界位置及び開き側限界位置によって規定される前記スロットルバルブの可動範囲を推定することを特徴とする請求項8又は請求項11に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記可動範囲推定手段は、前記内燃機関が停止して前記スロットル制御手段による制御が終了されるときに、前記スロットルバルブを閉じ側及び開き側に駆動して、閉じ側において停止した閉じ側停止位置及び開き側において停止した開き側停止位置をそれぞれ記憶し、前記内燃機関の運転が再開されるときに、記憶した閉じ側停止位置及び開き側停止位置を前記閉じ側限界位置及び開き側限界位置として用いることを特徴とする請求項8又は請求項11に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結脱出制御手段が前記氷結脱出処理を実施するとき、前記スロットルバルブの開度変化により、前記内燃機関によって駆動される車両へ影響が及ぶことを抑制する抑制処理を実施する抑制処理手段を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記抑制処理手段は、前記内燃機関における点火処理の停止、燃料噴射処理の停止、及び当該内燃機関を始動させるスタータの駆動の禁止の少なくとも1つの処置を実行することにより、前記内燃機関の始動を禁止することを特徴とする請求項14に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記抑制処理手段は、前記内燃機関の始動を禁止する抑制処理を実施したとき、その旨を車両の乗員に報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項15に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記報知手段は、車両の乗員に対して、内燃機関の始動操作を待機するよう指示を与えることを特徴とする請求項16に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記抑制処理手段は、前記内燃機関から前記車両の駆動輪への駆動力伝達の遮断、及び前記車両に対する制動力の発生の少なくとも1つの処置を実行することにより、前記車両の走行を防止することを特徴とする請求項14に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記抑制処理手段は、車両の走行を防止する抑制処理を実施したとき、その旨を車両の乗員に報知する報知手段を備えることを特徴とする請求項18に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結脱出制御手段が前記氷結脱出処理を実施するとき、車両の運転者による前記スロットルバルブの駆動要求を無効化する無効化手段を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結脱出制御手段が前記氷結脱出処理を実施するとき、前記モータに与えうる電力の最大値を、前記スロットル制御手段が前記モータを制御する際の電力の最大値よりも高くする電力制御手段を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記電力制御手段は、前記モータに通電する駆動電流の最大値を所定値に制限する電流制限回路を有するとともに、当該電流制限回路における電流制限を解除することによって、前記モータに与えうる電力の最大値を高めることを特徴とする請求項21に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記電力制御手段は、前記モータに印加する電圧を昇圧する昇圧回路を有するとともに、当該昇圧回路に昇圧動作を行わせることによって、前記モータに与えうる電力の最大値を高めることを特徴とする請求項21に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記電力制御手段は、前記モータを除き、少なくとも前記内燃機関の駆動に必要なアクチュエータへの電源供給を遮断することによって、前記モータに与えうる電力の最大値を高めることを特徴とする請求項21に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結判定手段によって、前記スロットルバルブの閉じ側及び開き側の少なくとも一方に氷結が発生したと判定された場合に、その氷結発生側に前記スロットルバルブを駆動した際の、前記スロットルバルブが停止したときの停止開度に基づいて氷の大きさを推定する推定手段を備え、
前記氷結脱出制御手段は、前記推定手段によって推定される氷の大きさに基づいて、前記モータに発生させる、前記スロットルバルブを駆動するための駆動力を変化させることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。 - 前記モータの電源電圧を検出する電圧検出手段を備え、
前記氷結脱出制御手段は、前記モータの発生する駆動力が目標とする駆動力となるように、前記モータの電源電圧に基づいて前記モータに対して駆動信号を出力することを特徴とする請求項1、請求項2及び請求項25のいずれかに記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。 - 前記駆動信号は、パルス信号であり、そのパルス信号のデューティ比及び周期のいずれか一方が、前記モータの電源電圧に応じて変化することを特徴とする請求項26に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結脱出制御手段によって氷結脱出処理が実施されたときに、前記スロットル開度センサによって検出される前記スロットルバルブの開度に基づいて、氷結状態からの脱出の成否を判定する氷結脱出判定手段を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結脱出制御手段によって氷結脱出処理が実施されたときに、前記スロットルバルブの開度が所定開度に到達した場合、前記氷結脱出判定手段は、氷結状態からの脱出に成功したと判定し、前記氷結脱出制御手段は、氷結脱出処理の実施を終了することを特徴とする請求項28に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結脱出制御手段によって氷結脱出処理が実施されたときに、前記スロットルバルブの開度が所定開度に達しなかった場合、前記氷結脱出判定手段は、氷結状態からの脱出に失敗したと判定し、前記氷結脱出制御手段は、再度、前記氷結脱出処理を実施することを特徴とする請求項28に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結脱出制御手段によって所定回数の氷結脱出処理が実施されたにもかかわらず、前記スロットルバルブの開度が所定開度に達しない場合、前記氷結脱出制御手段は、前記氷結脱出処理の実施を終了することを特徴とする請求項30に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記所定開度は、前記スロットルバルブの閉じ側においては、前記閉じ側の限界位置の近傍に設定されることを特徴とする請求項29に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記所定開度は、前記スロットルバルブの開き側においては、前記開き側における可動範囲の中間位置に設定されることを特徴とする請求項29に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結脱出制御手段によって氷結脱出処理が実施されたときに、前記スロットルバルブの開度の変化が所定値以上である場合、前記氷結脱出判定手段は、氷結状態からの脱出に成功したと判定し、前記氷結脱出制御手段は、氷結脱出処理の実施を終了することを特徴とする請求項28に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結脱出制御手段によって氷結脱出処理が実施されたときに、前記スロットルバルブの開度の変化が所定値に満たない場合、前記氷結脱出判定手段は、氷結状態からの脱出に失敗したと判定し、前記氷結脱出制御手段は、再度、前記氷結脱出処理を実施することを特徴とする請求項28に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結脱出制御手段によって所定回数の氷結脱出処理が実施されたにもかかわらず、前記スロットルバルブの開度の変化が所定値に満たない場合、前記氷結脱出制御手段は、前記氷結脱出処理の実施を終了することを特徴とする請求項35に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結脱出制御手段が氷結脱出処理の実施を終了したときに、前記抑制処理手段は、前記抑制処理を解除することを特徴とする請求項14乃至請求項19のいずれかに記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記抑制処理の解除に伴って、前記抑制処理手段における報知手段は、前記抑制処理が解除された旨を報知することを特徴とする請求項37に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記抑制処理手段が、前記抑制処理の解除として前記内燃機関の始動の禁止を解除した場合、前記報知手段は、前記車両の乗員に対して、前記内燃機関の始動操作を促す指示を与えることを特徴とする請求項38に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結脱出制御手段が氷結脱出処理の実施を終了したときに、前記無効化手段は、車両の運転者による前記スロットルバルブの駆動要求を有効にすることを特徴とする請求項20に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結脱出制御手段が氷結脱出処理の実施を終了したときに、前記電力制御手段は、前記モータに与えうる電力の最大値を高くする処理を終了することを特徴とする請求項21に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結脱出判定手段によって前記氷結状態からの脱出に失敗したと判定された状態で、前記氷結脱出制御手段が氷結脱出処理の実施を終了したとき、所定のフェールセーフモードにて前記内燃機関の出力制御を行うフェールセーフ手段を備えることを特徴とする請求項31又は請求項36に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記フェールセーフ手段は、前記モータへの電源供給を停止し、前記スロットルバルブを初期位置に保持しつつ、前記スロットルバルブの非動作に起因する出力の増減分を補うように前記内燃機関の出力制御を行うことを特徴とする請求項42に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記フェールセーフ手段は、前記スロットルバルブが閉じ側限界位置と開き側限界位置とによって規定される可動範囲全体の一部の範囲でのみ駆動可能である場合、当該スロットルバルブをその一部の範囲で駆動するとともに、前記スロットルバルブの目標開度が駆動不可能な範囲に属する場合に、前記スロットルバルブが駆動不可能であることに起因する出力の増減分を補うように前記内燃機関の出力制御を行うことを特徴とする請求項42に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記フェールセーフ手段は、前記スロットルバルブの目標開度が駆動不可能な範囲に属する場合、当該スロットルバルブの開度を駆動可能範囲の限界位置に保持することを特徴とする請求項44に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記モータは、与えられる駆動信号のデューティ比に応じた駆動力を発生するものであって、前記フェールセーフ手段は、前記スロットルバルブの開度を駆動可能範囲の限界位置に保持する際、前記駆動信号のデューティ比を所定値に制限することを特徴とする請求項45に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記フェールセーフ手段は、前記モータへ所定の駆動信号を出力して、前記スロットルバルブを所定位置に停止させたまま、前記内燃機関の出力制御を行うことを特徴とする請求項42に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記フェールセーフ手段は、前記スロットルバルブが開き側に駆動可能であって、前記内燃機関の出力制御では、所定以上の出力を維持できないと判断された場合、前記スロットルバルブの開度を開き側に補正することを特徴とする請求項42に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記フェールセーフ手段は、前記内燃機関における点火タイミング、噴射タイミング、燃料噴射量、吸気バルブの開閉タイミング、排気バルブの開閉タイミングの少なくとも1つを変化させることによって、前記内燃機関の出力制御を行うことを特徴とする請求項42乃至請求項48のいずれかに記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 低温環境下において、前記スロットル制御手段が前記スロットルバルブの開度を制御している際に、前記内燃機関の出力が目標とする出力よりも低下した場合、前記スロットル制御手段は、前記スロットルバルブの目標開度を開き側に補正することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記スロットル制御手段は、前記スロットルバルブの開き側への補正の実施後、前記内燃機関の出力が目標出力よりも増加した場合に、前記補正を終了することを特徴とする請求項50に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記氷結判定手段により、氷結発生が判定されたときに、氷結発生時の状況を示す状況データを記憶する記憶手段を備えることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
- 前記状況データは、氷結が発生した回数、氷結発生時の前記スロットルバルブの周囲温度、前記スロットルバルブの可動範囲、前記モータの電源電圧、氷結脱出の成否、氷結脱出処理の実行回数の少なくとも1つを含むことを特徴とする請求項52に記載の車両用内燃機関の電子スロットル制御装置。
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