JP6243760B2 - 内燃機関の絞り弁制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、内燃機関の絞り弁制御装置に関する。

エンジンの低燃費化への要求に対応するため、エンジンの出力制御範囲が広い車両、特にＨＥＶ（ハイブリッド車）、ＣＶＴ（連続可変トランスミッション）採用車なども含めた低燃費車では、より一層の燃費向上を図るため、アイドル時などの回転数を低く抑えること、即ち、アイドル時の絞り弁を全閉位置付近で制御することが要求されている。

しかしながら、絞り弁の開度を検出する開度センサの検出誤差等により、機械的な全閉位置と開度センサが検出した全閉位置との間に誤差が生じると、絞り弁が全閉位置に突き当たった後もＰＩＤ制御等の位置フィードバック制御によって絞り弁を閉じ方向に駆動し続けるため、絞り弁を駆動する絞り弁モータに過大な電流が流れ、モータが故障しやすくなる。

このような事情から、内燃機関の絞り弁制御装置には、低燃費化の要求とモータ保護の要求を両立することが求められる。従来、この種の内燃機関の絞り弁制御装置としては、ＩＳＣ（アイドルスピードコントロール）等によって絞り弁の全閉要求が発生し、絞り弁モータの要求駆動デューティが判定値を越えた時点で、絞り弁が全閉位置に突き当たった状態になったと判断し、絞り弁の閉じ方向の駆動デューティを絞り弁モータの巻線焼損等の故障が発生しない範囲内に制限して、絞り弁を全閉位置に保持するものが提案されている（例えば、特許文献１の要約書参照。）。

特許文献１に記載の技術によれば、絞り弁の要求駆動デューティにより絞り弁の全閉位置への突き当たり状態を判断し、絞り弁の閉じ方向の駆動デューティを、絞り弁モータの巻線焼損等の故障が発生しない範囲内に制限するので、絞り弁のモータ故障を防止することが可能になる。

特開２００６-２５７９２３号公報

ところで、近年においては、車両のより一層の低燃費化を図るため、消費電力の抑制が要求されるに至っている。消費電力を抑制するための方策としては、全閉時に絞り弁モータに流れる電流を極力小さくすることが考えられる。

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、閉じ方向の駆動デューティを絞り弁モータの巻線焼損等の故障が発生しない範囲内に制限してモータの故障を回避する技術であり、消費電力の最小化については考慮されていない。また、特許文献１にも記載されているように、絞り弁モータの駆動力は樹脂製のギアを備えた減速ギア機構を介して絞り弁に伝達されるが、絞り弁が全閉位置に突き当たった状態では、絞り弁モータの駆動力により樹脂製のギアに撓みが発生する。そして、駆動デューティの制限により絞り弁モータの駆動力が低下すると、樹脂製のギアの撓みが全閉位置への突き当り前の状態に戻っていくため、全閉位置を保持するためのモータ駆動力を最小化するためには、ギアの撓みがなくなった状態でモータ駆動力を最小化する必要がある。特許文献１に記載の技術は、この樹脂製のギアの撓みについても考慮されていないので、この点からも全閉時における消費電力の抑制を図ることができない。

本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その目的は、絞り弁の全閉要求時において、全閉位置を保持しつつ絞り弁モータへの電流を極力抑制可能な内燃機関の絞り弁制御装置を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明は、モータにより開閉方向に駆動される絞り弁と、前記モータの駆動力を前記絞り弁に伝達する減速ギア機構に備えられた樹脂製のギアと、前記絞り弁の全閉位置を規制する機械的なストッパと、前記絞り弁の開度を検出する開度センサと、前記開度センサを含む所要のセンサ類からの検出信号を取り込み、前記モータの駆動を制御するコントロールユニットとを備え、前記コントロールユニットは、前記センサ類からの検出信号に基づいてＩＳＣクローズド制御条件が成立していると判定したときに、ＩＳＣクローズド制御を開始して、前記開度センサが検出する絞り弁開度を目標開度に追従させると共に、前記モータに供給する閉じ方向の目標電流を前記開度センサが検出する絞り弁開度に応じてマイナス方向に増加させ、前記絞り弁が前記ストッパに突き当たったと判定した後は、前記樹脂製のギアが前記ストッパに突き当たる前の状態に戻ることにより、前記開度センサで検出した絞り弁開度が開き方向へ変化するタイミングで、目標電流を保持することを特徴とする。

本発明によれば、エンジンの出力制御範囲が広い、低燃費車、ＨＥＶ車、ＣＶＴ採用車の燃費を向上することができる。上記した以外の課題、構成及び効果は、以下に記載する実施形態の説明により明らかにされる。

実施形態に係るエンジン制御システムの構成図である。 実施形態に係るモータ駆動式絞り弁制御装置に備えられるギア収納室の平面図である。 実施形態に係るコントロールユニットの構成図である。 実施形態に係るコントロールユニットで実行される絞り弁制御のフローチャートである。 実施形態に係るコントロールユニットで実行される絞り弁目標開度演算の詳細なフローチャートである。 実施形態に係るコントロールユニットで実行されるＩＳＣクローズド判定のフローチャートである。 実施形態に係るコントロールユニットで実行されるアイドル回転数フィードバック制御のフローチャートである。 エンジンの冷却水温と目標回転数との関係を示すテーブルである。 エンジン回転数の偏差とＩＳＣ制御補正量との関係を示すテーブルである。 実施形態に係るコントロールユニットで実行される目標開度下限リミッタ処理のフローチャートである。 実施形態に係るコントロールユニットで実行される目標電流演算のフローチャートである。 実施形態に係るコントロールユニットで実行される電流フィードバック制御のフローチャートである。 絞り弁開度偏差と電流補正量との関係を示すテーブルである。 実施形態に係るコントロールユニットで実行される全閉突き当り判定のフローチャートである。 実施形態に係るコントロールユニットで実行される目標電流制限処理の第１例を示すフローチャートである。 第１例に係る目標電流制限処理による全閉動作時のタイムチャートである。 実施形態に係るコントロールユニットで実行される目標電流制限処理の第２例を示すフローチャートである。 第２例に係る目標電流制限処理による全閉動作時のタイムチャートである。 実施形態に係るコントロールユニットで実行される目標電流制限処理の第３例を示すフローチャートである。 第３例に係る目標電流制限処理による全閉動作時のタイムチャートである。

以下、本発明に係る絞り弁制御装置の実施形態を、実施例毎に図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に記載の実施形態の範囲に限定されるものではなく、発明の要旨を変更しない範囲で適宜設計変更して実施することができる。

＜実施例１＞
図１に本発明に係る絞り弁制御装置が適用されるエンジン制御システムの一例を示す。内燃機関６５は、いわゆるＭＰＩ（多気筒燃料噴射）方式の直列４気筒内燃機関である。エアクリーナ６０を通過する吸入空気の吸入量は、吸気ダクト６１に設置された空気流量センサ２により検出される。空気流量センサ２としては、熱線式空気流量センサを使用できる。この空気流量センサ２には、サーミスタを用いた吸気温度センサが付設されており、吸気温度センサからは吸気温度信号が出力される。吸気ダクト６１内に吸入された吸入空気は、吸気ダクト６１に設置された絞り弁４０を通り、コレクタ６２に入る。絞り弁４０は、コントロールユニット７１から出力される駆動信号で駆動されるスロットル駆動モータ４２により開閉される。コレクタ６２に入った空気は、各シリンダ３４と直結する各吸気管３５に分配され、各シリンダ３４内に吸入される。各シリンダ３４には、吸気バルブ３６、吸気バルブ駆動カム３７、排気バルブ３８、排気バルブ駆動カム３９を含むバルブ駆動系が備えられる。本例のバルブ駆動系は、カム角度センサ１３及びバルブタイミング可変機構３１を有しており、目標角度に向けてカム角度をフィードバック制御する。また、シリンダブロックに取り付けられたクランク角センサ７からは、所定のクランク角毎にパルスが出力される。上述した各部の出力は、コントロールユニット７１に入力される。

絞り弁４０には、可動部の開度を検出するスロットルセンサ１が取り付けられており、このセンサ信号は、コントロールユニット７１に入力され、絞り弁４０の開度のフィードバック制御や、全閉位置の検出及び加速の検出等を行う。なお、フィードバックの目標開度は、アクセル開度センサ１４で求まるドライバーのアクセル踏み込み量とアイドル回転数制御、即ち、ＩＳＣ制御分とから求まるものである。

また、内燃機関６５には、冷却水温を検出するための水温センサ３が取り付けられており、このセンサ信号は、コントロールユニット７１に入力され、内燃機関６５の暖機状態を検出し、燃料噴射量の増量や点火時期の補正及びラジエータファン７５のＯＮ／ＯＦＦやアイドル時の目標回転数の設定を行う。また、アイドル時の目標回転数や、負荷補正量の算出するために、エアコンクラッチの状態をモニターするエアコンスイッチ１８、駆動系の状態をモニターするトランスミッションに内蔵されたニュートラルスイッチ１７が取り付けられている。

燃料は、燃料タンク２１から燃料ポンプ２０で吸引、加圧され、プレッシャレギュレータ２２により一定圧力に調圧され、吸気管に設けられたインジェクタ２３から前記吸気管内に噴射される。

空燃比センサ８は、エンジンの排気管８１に設置されており、排気ガスの酸素濃度に応じた信号を出力する。この信号はコントロールユニット７１に入力され、運転状況に応じて求められる目標空燃比になるように、燃料噴射パルス幅を調整する。

スロットル駆動モータ４２には、図２に示すギア収納室が付設されている。この図から明らかなように、本例のギア収納室には、スロットル駆動モータ４２の回転軸４２ａに固定された原動ギア２０１と、スロットルシャフト２０５に固定されたスロットルギア２０４と、軸２０２に回転可能に支持され、これらの各ギア２０１、２０４と噛み合う中間ギア２０３が備えられる。

中間ギア２０３は、原動ギア２０１と噛み合う大径ギア２０３ａと、スロットルギア２０４と噛み合う図示しない小径ギアとから構成されており、これらの両ギアは、樹脂成形により一体に成型されている。原動ギア２０１と中間ギア２０３とスロットルギア２０４とから構成されるギア列は、２段の減速歯車機構を構成しており、スロットル駆動モータ４２の回転は、この減速歯車機構を介してスロットルシャフト２０５に伝達され、スロットルシャフト２０５に固定された絞り弁４０を駆動する。スロットルシャフト２０５（絞り弁４０）の回転角度は、スロットルセンサ（開度センサ）１により検出され、コントロールユニット７１に入力される。

また、ギア収納室は、図２に示すように、スロットルシャフト２０５（絞り弁４０）の全閉位置を機械的に規制する全閉ストッパ２０６を有している。スロットルシャフト２０５を閉じ方向に回転してゆくと、絞り弁４０の全閉位置でスロットルギア２０４の終端部２０７が全閉ストッパ２０６に衝突し、全閉位置以上にスロットルシャフト２０５が回転するのを阻止する。即ち、スロットルギア２０４の終端部２０７が当接することで、スロットルシャフト２０５は全開位置を越えて回転できないものとなる。

次に、図３を用いて本実施例による自動車のコントロールユニット７１の入出力信号について説明する。

コントロールユニット７１は、図３に示すように、ＣＰＵ７８、電源ＩＣ７９、ＲＡＭ７６及びＲＯＭ７７から構成される。ＣＰＵ７８には、この図から明らかなように、車速センサ又はＣＡＮから受信される車速情報７０、イグニッションスイッチ７２、エアフローセンサ及びこれに内蔵された吸気温度センサ２、水温センサ３、クランク角センサ７、カム角センサ１３、アクセル開度センサ１４、スロットルセンサ１、空燃比センサ（Ｏ_２センサ）８、ニュートラルスイッチ１７、エアコンスイッチ１８、補機負荷スイッチ１９からの信号等を入力する。また、コントロールユニット７１からの出力信号は、各シリンダに備えられたインジェクタ２３及びパワートランジスタ３０、スロットル駆動モータ４２、バルブタイミング可変ソレノイド、フューエルポンプ２０等に出力される。

以下、実施例１に係る絞り弁制御装置の動作を、図４〜図１６を用いて説明する。図４〜図７、図１０〜図１２、図１４、図１５に記載のフローはＲＯＭ７７に記憶され、予め定められた周期で繰り返し実行される。また、図８、図９及び図１３に記載のテーブルも、ＲＯＭ７７に予め記憶される。

図４は、実施例１に係る絞り弁制御のフローチャートである。ステップ４００は、アクセル開度センサ１４の電圧値読込み行程であり、アクセル開度センサ１４から入力される電圧信号を読み込む。ステップ４０１は、スロットルセンサ１の電圧値読込み行程であり、スロットルセンサ１から入力される電圧信号を読み込む。ステップ４０２は、アクセル開度の演算行程であり、ステップ４００にて読み込んだアクセル開度センサ１４の電圧値からアクセル開度ＡＰＳを演算する。ステップ４０３は絞り弁開度の演算行程であり、ステップ４０１にて読み込んだスロットルセンサ１の電圧値から絞り弁開度ＴＰＳを演算する。ステップ４０４は、絞り弁目標開度の演算行程であり、ステップ４０２で演算したアクセル開度に基づき絞り弁目標開度ＴＧＴＰＯを演算する。

ステップ４０５は、絞り弁制御が許可状態かどうかの判定を行う行程であり、許可と判定した場合はステップ４０６へ進み、ステップ４０６で目標電流ＩＰＴの演算を行い、ステップ４０７にて目標電流ＩＴＰにしたがいモータ駆動出力を実施する。ステップ４０５にて禁止と判定した場合は、ステップ４０８に進み、モータ駆動出力を０として、処理を終了する。

図５は、ステップ４０４（絞り弁目標開度計算）の詳細フローである。ステップ５００では、図４のステップ４０２で演算したアクセル開度ＡＰＳに基づいてアクセル開度分目標開度を演算し、ステップ５０１では、エンジンがアイドル回転数を維持するためのＩＳＣ分目標開度を演算する。ステップ５０２は、下限リミッタ処理前の目標開度基本値ＢＴＧＴＰＯの演算行程であり、アクセル開度分目標開度とＩＳＣ分目標開度に基づき演算する。目標開度基本値ＢＴＧＴＰＯは、アクセル開度分目標開度とＩＳＣ分目標開度を加算することで演算しても良い。ステップ５０３にて、ステップ５０２での演算結果に下限リミッタ処理を実施し、最終的な目標開度ＴＧＴＰＯを演算し、処理を終了する。

図６は、ステップ５０１（ＩＳＣ分目標開度演算）の詳細フローである。ステップ６００では、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれているか否かの判断を行う。アクセルポジションセンサの開度が全閉の時にアイドルスイッチはＯＮとなる。即ち、運転者がアクセルペダルを踏み込んでいない場合にアイドルスイッチはＯＮとなる。次に、ステップ６０１では、車速が所定値以下か否かを判定し、ステップ６０２では、エンジン回転数が所定値よりも低いか否かを判定する。そして、ステップ６００〜６０２の全てが成立（ｙｅｓ）したときには、ステップ６０３に進んで、ＩＳＣ ＣＬＯＳＥＤ制御を実施し、ＩＳＣ制御分目標開度を演算する。一方、ステップ６００〜６０２のいずれかで不成立（Ｎｏ）のときには、ステップ６０４に進んで、ＩＳＣ ＯＰＥＮ制御を実施し、ＩＳＣ制御分目標開度を演算する。

図７は、ステップ６０３（ＩＳＣ制御分目標開度演算）の詳細フローである。ステップ７００では、水温センサ６で検出されるエンジン水温と図８に示すテーブルとから求められる目標回転数、ニュートラルスイッチ１７の検出値及び補機負荷スイッチ１９の検出値から、目標回転数ＮＳＥＴを演算する。ステップ７０１では、ステップ７００で求められた目標回転数ＮＳＥＴとクランク角センサ７の検出値の周期に基づいて演算されるエンジン回転数ＮＥとから、エンジン回転数偏差ΔＮを演算する。ステップ７０２では、ステップ７０１で求められたエンジン回転数偏差ΔＮと図９に示すテーブルとから、フィードバック分ＩＳＣＩを検索する。ステップ７０３では、エアコン、オーディオ、パワステ、曇り止め等の電気負荷の状態に応じた負荷補正分ＩＳＣＬＯＤを演算する。ステップ７０４では、ステップ７０２で演算したフィードバック分ＩＳＣＩと、ステップ７０３で演算した負荷補正分ＩＳＣＬＯＤを加算し、ＩＳＣ制御分目標開度ＩＳＣＤＴＹを演算する。

図１０は、ステップ５０３（目標開度下限リミッタ処理）の詳細フローである。ステップ１０００は、ＩＳＣ ＣＬＯＳＥＤ制御中か否かの判断行程である。ステップ１０００でＩＳＣ ＯＰＥＮ制御が実施中と判定した場合（Ｎｏ）は、ステップ１００１に進み、下限リミッタ基本値に予め設定された第一下限リミッタ値を設定する。これに対して、ステップ１０００でＩＳＣ ＣＬＯＳＥＤ制御が実施中と判定した場合（ｙｅｓ）は、ステップ１００３に進み、ＩＳＣ ＣＬＯＳＥＤ制御が継続的に実行されている時間を計測する。そして、ステップ１００３で、ＩＳＣ ＣＬＯＳＥＤ制御が所定時間経過したと判定したとき（ｙｅｓ）は、ステップ１００４へ進んで、下限リミッタ基本値に予め設定された第二下限リミッタ値を設定する。ここで、第二下限リミッタ値は第一下限リミッタ値より小さい設定であることが望ましく、また、第二下限リミッタ値は、絞り弁が全閉開度となる設定値であることが望ましい。なお、第一下限リミッタ値及び第二下限リミッタ値は、コントロールユニット７１のＲＡＭ７６に記憶されている。

ステップ１００２では、ステップ１００１又はステップ１００４で演算した下限リミッタ基本値に減少量制限を実施し、最終的な下限リミッタ値を演算する。本構成により、下限リミッタ基本値がステップ１００１の値からステップ１００４の値へ切り替わり、急減した場合においても、ステップ１００２の下限リミッタ値は減少量制限により所定の変化量で変化するものとなる。

ステップ１００５では、図５のステップ５０２で演算した目標開度基本値ＢＴＧＴＰＯとステップ１００２で演算した下限リミッタ値を比較し、下限リミッタ値よりも目標開度基本値ＢＴＧＴＰＯが大きい場合（ｙｅｓ）は、ステップ１００６へ進み、最終的な絞り弁目標開度であるＴＧＴＰＯに目標開度基本値ＢＴＧＴＰＯを代入し、処理を終了する。一方、ステップ１００５で、下限リミッタ値よりも目標開度基本値ＢＴＧＴＰＯの方が小さいと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップ１００７へ進み、最終的な絞り弁目標開度であるＴＧＴＰＯに下限リミッタ値を代入し、処理を終了する。この方法により、目標開度基本値ＢＴＧＴＰＯを下限リミッタ値で制限した値が、最終的な絞り弁目標開度であるＴＧＴＰＯとなる。

図１１は、ステップ４０６（目標電流ＩＴＰ演算）の詳細フローである。ステップ１１００は、目標電流基本値ＢＩＴＰの演算行程であり、図４のステップ４０４で演算した絞り弁目標開度ＴＧＴＰＯと、図４のステップ４０３で演算した絞り弁開度ＴＰＳから目標電流基本値ＢＩＴＰを演算する。ステップ１１０１は、絞り弁４０が全閉位置に突き当たっているか否かの判定行程であり、図４のステップ４０３で演算した絞り弁開度ＴＰＳや目標電流値から、図２に示したスロットルギア２０４の終端部２０７が全閉ストッパ２０６に突き当たっているか否かを判定する。 ステップ１１０２は、目標電流制限リミッタ処理の演算行程であり、ステップ１１００で演算した目標電流基本値ＢＩＴＰの制限処理を実施して、最終的な目標電流ＩＴＰを演算する。

図１２は、ステップ１１００（目標電流基本値ＢＩＴＰ演算）の詳細フローである。ステップ１２００では、絞り弁目標開度ＴＧＴＰＯとスロットル開度ＴＰＳの差から、絞り弁開度偏差ΔＴＰを演算する。ステップ１２０１では、絞り弁開度偏差ΔＴＰと図１３に示すテーブルを用いて、フィードバック電流ＩＴＰＦＢを求める。ステップ１２０２では、ステップ１２０１で演算したフィードバック電流ＩＴＰＦＢに、電源電圧の補正値ＫＩＴＰを加算して、目標電流基本値ＢＩＴＰを演算する。

図１４は、ステップ１１０１（全閉位置突き当り判定）の詳細フローである。ステップ１４００は、図６のステップ６０４においてＩＳＣ ＣＬＯＳＥＤ制御を実行中であるか否かの判断行程である。図６のステップ６０４でＩＳＣ ＯＰＥＮ制御が実施中であると判定した場合（Ｎｏ）は、ステップ１４０７に進み、突き当りフラグを０に設定する。ステップ１４００にて、図６のステップ６０３でＩＳＣ ＣＬＯＳＥＤ制御が実施中であると判定した場合（ｙｅｓ）は、ステップ１４０１に進んで、絞り弁開度ＴＰＳが所定値以下であるか否かの判定を行う。また、ステップ１４０１で、絞り弁開度ＴＰＳが所定値以下であると判定した場合（ｙｅｓ）は、ステップ１４０２に進んで、絞り弁開度変化ΔＴＰＳが所定値以下であるか否かの判定を行う。さらに、ステップ１４０２で、絞り弁開度変化ΔＴＰＳが所定値以下であると判定した場合（ｙｅｓ）は、ステップ１４０３に進んで、目標電流基本値ＩＴＰが所定値以下であるか否かの判定を行う。

ステップ１４０４では、ステップ１４０１〜ステップ１４０３が全て成立した状態が所定時間継続したか否かを判定する。ステップ１４０４で所定時間が経過したと判定した場合（ｙｅｓ）は、ステップ１４０５に進んで、突き当たり判定フラグを１に設定する。ステップ１４０１〜ステップ１４０４のいずれかが不成立であると判定した場合（Ｎｏ）は、ステップ１４０６に進んで、突き当たり判定フラグの値として、前回値を保持する。

なお、本実施例では、絞り弁開き方向の電流をプラス、絞り弁閉じ方向の電流をマイナスと定義しているため、ステップ１４０３の閉じ方向の電流過大判定は、電流が所定値以下としており、絞り弁開き方向の電流をマイナス、絞り弁閉じ方向の電流をプラスと定義した場合は、ステップ１４０３の閉じ方向の電流過大判定は、電流が所定値以上となる。

図１５は、ステップ１１０２（目標電流制限リミッタ処理）の詳細フローである。ステップ１５００は、図１４の突き当たり判定フラグが１の状態が成立しているか否かの判断行程であり、不成立の場合（Ｎｏ）は、ステップ１５０１に進み、電流制限値に予め設定した第一制限値を設定する。なお、第一制限値は制限無しの設定にすることが望ましく、本実施例では、絞り弁閉じ方向のマイナス方向の制限をしないためにモータが通電し得るマイナス方向の電流値よりも小さい値とすることが望ましい。

ステップ１５００の判定結果が成立である場合（ｙｅｓ）は、ステップ１５０５に進む。ステップ１５０５は、電流保持フラグが１の状態が成立しているか否かの判断行程であり、成立している場合（ｙｅｓ）は、ステップ１５１０に進んで、電流制限値として前回値を保持する。不成立の場合（Ｎｏ）は、ステップ１５０４に進む。

ステップ１５０４は、絞り弁開度の変化ΔＴＰＳが所定値以上か否かの判断行程である。不成立の場合（Ｎｏ）は、ステップ１５０６に進み、電流制限値（前回値）に所定値を加算して、新たな電流制限値を算出する。なお、所定値は、絞り弁駆動モータの電源電圧で補正しても良い。ステップ１５０４で成立と判定した場合（ｙｅｓ）は、ステップ１５０７に進み、電流制限値として前回値を保持すると共に、ステップ１５０８に進んで、電流保持フラグに１を設定する。

ステップ１５０２では、ステップ１１００で演算した目標電流基本値ＢＩＴＰと電流制限値とを比較し、電流制限値よりも目標電流基本値ＢＩＴＰの方が大きい場合（ｙｅｓ）は、ステップ１５０３へ進み、最終的な絞り弁目標電流であるＩＴＰに目標電流基本値ＢＩＴＰを代入して、処理を終了する。

ステップ１５０２で、電流制限値より目標電流基本値ＢＩＴＰの方が小さいと判定した場合（Ｎｏ）は、ステップ１５０９へ進み、最終的な絞り弁目標電流ＩＴＰに電流制限値を代入し、処理を終了する。

次に図１６を用いて、本実施形態による内燃機関の絞り弁制御装置の全閉動作について説明する。図１６は、実施例１に係る内燃機関の絞り弁装置の全閉制御例を示すタイムチャートであり、運転者がアクセルペダルを全閉にし、アイドル状態になった場合の制御内容を示している。

図１６の横軸は時間を示している。また、図１６（Ａ）の縦軸はエンジン回転数ＮＥ、図１６（Ｂ）の縦軸はアイドルスイッチ、図１６（Ｃ）の縦軸はＩＳＣ制御がＯＰＥＮ制御かＣＬＯＳＥＤ制御かを示している。また、図１６（Ｄ）の縦軸は、絞り弁の目標開度ＴＧＴＰＯ（実線）及び絞り弁の開度ＴＰＯ（破線）と、図１０のステップ１００２で演算した下限リミッタ値（点線）を示している。なお、この図における機械全閉は、図２において、スロットルギア２０４の終端部２０７が全閉ストッパ２０６に衝突する位置を示す。図１６（Ｅ）の縦軸は、絞り弁を駆動するモータの目標電流（実線）と、図１５のステップ１５０２で参照する電流制限値（点線）と、図１４のステップ１４０３の所定値である突き当たり判定閾値（破線）を示す。

図１６において、時刻ｔ１以前は、運転者によりアクセルペダルが踏み込まれ、エンジン回転数はアイドル回転数よりも大きい状態となっており、目標開度ＴＧＴＰＯは下限リミッタに制限されていなく、また、目標電流ＩＴＰは電流制限値に制限していない状態である。

時刻ｔ１にて、運転者によりアクセルペダルが全閉まで離されると、アイドルスイッチがＯＦＦからＯＮとなり、目標開度が閉じ方向に動作を開始し、エンジン回転数ＮＥが低下を開始する。

時刻ｔ２にて、エンジン回転数ＮＥが所定のエンジン回転数以下に低下すると、ＩＳＣ制御のＣＬＯＳＥＤ制御が開始し、エンジン回転数ＮＥが目標回転数NSETになるようフィードバック制御により目標開度が設定される。

時刻ｔ３にて、目標開度ＴＧＴＰＯは、図１０のステップ１００１で設定される第一の下限リミッタ値が設定されている下限リミッタ（点線）で制限される。

ＩＳＣ ＣＬＯＳＥＤ制御の状態が所定時間継続し、時刻ｔ４に至ると、下限リミッタ（点線）は、図１０のステップ１００４で設定される第二の下限リミッタ値まで所定の変化量での減少を開始し、時刻ｔ５で第二の下限リミッタ値となる。なお、図１６（Ｄ）における時刻ｔ３以降は、開度ＴＰＳ（破線）と下限リミッタ（点線）が同値になるが、理解を容易にするため、ずらして記載している。

また、時刻ｔ５では、開度ＴＰＳ（破線）は全閉ストッパにより機械全閉で動作を制限されるが、目標開度ＴＧＴＰＯ（実線）は、機械全閉以下となり、図１２のフィードバック制御により、目標電流ＩＴＰ（実線）がマイナス方向に増加を開始する。即ち、時刻ｔ５から時刻ｔ６の間は、全閉ストッパに押し付けた状態であり、図２で絞り弁を駆動するギアが撓んだ状態となる。

目標電流ＩＴＰ（実線）が図１４のステップ１４０３に記載の所定値である突き当り判定閾値以下になった状態が所定時間継続し、時刻ｔ６に至ると、図１５のステップ１５０６により、電流制限値がプラス方向に増加を開始する。即ち、時刻ｔ６から時刻ｔ７の間は、全閉ストッパに押し付けた状態からモータの駆動力を減少させるため、図２に示した絞り弁を駆動するギアの撓みが全閉ストッパに当たる前の状態に戻ることとなる。

時刻ｔ７で絞り弁を駆動するギアの撓みが全閉ストッパに当たる前の状態に戻ると、開度ＴＰＳが開き方向に動作を開始し、図１５のステップ１５０４の判定が成立し、ステップ１５０７にて電流制限値を前回値保持する。

以上のように構成すると、図１６（Ｅ）に示すように、時刻ｔ６からｔ７の期間において、絞り弁の開度ＴＰＳの変化を検出し、絞り弁の開度ＴＰＳが変化するタイミングで目標電流ＩＴＰを保持することで、絞り弁４０を最小電流値で全閉付近に維持することが可能となる。

＜実施例２＞
次に、図１７及び図１８を用いて、本実施形態に係る絞り弁制御装置の第２例を説明する。実施例２に係る絞り弁制御装置は、図１７に示すように、図１１のステップ１１０２に記載の目標電流リミッタ処理を一部変更したことを特徴とする。なお、図１７において、図１５と同一のステップについては、同一の符号を付して、説明を省略する。

実施例２に係る絞り弁制御装置が、実施例１に係る絞り弁制御装置（図１５）と異なる点は、ステップ１７０１にて、電流制限値を保持電流値に代入する点である。また、ステップ１５０５にて電流保持フラグが１の状態が成立する場合は、ステップ１７０２にて電流制限値にステップ１７０１にて演算した保持電流から所定値を差し引いた値を設定する点である。なお、所定値は、絞り弁駆動モータの電源電圧で補正しても良く、絞り弁駆動モータの電源電圧が高い場合は、所定値を小さくし、絞り弁駆動モータの電源電圧が低くなるにつれて所定値を大きくしても良い。

以下、実施例２に係る絞り弁制御装置の処理手順を、図１８のタイムチャートを用いて説明する。時刻ｔ１からｔ７までは、図１６に示す実施例１と同様の動作である。

時刻ｔ７にて、開度ＴＰＳが開き方向に動作を開始し、図１７のステップ１５０４の判定が成立し、ステップ１５０７にて電流制限値を前回値保持すると、ステップ１７０１にて電流制限値を保持電流値に代入し、ステップ１５０８にて電流保持フラグを１に設定する。そして、時刻ｔ８に至ると、ステップ１５０５の電流保持フラグが１の状態であるため、ステップ１７０２が実施され、電流制限値は保持電流値から予め設定した所定値を差し引いた値となり、電流制限値がマイナス方向に増加する。

以上のように構成することで、図１８（Ｅ）に示すように、時刻ｔ６からｔ７の期間において、絞り弁の開度ＴＰＳの変化を検出し、絞り弁の開度TPSが変化するタイミングで目標電流ITPを保持したあと、時刻ｔ８で予め設定した所定値分、マイナス方向に増加することで、最小電流値で全閉状態を維持することが可能となる。

＜実施例３＞
次に、図１９及び図２０を用いて、本実施形態に係る絞り弁制御装置の第３例を説明する。実施例２に係る絞り弁制御装置は、図１９に示すように、図１１のステップ１１０２に記載の目標電流リミッタ処理を一部変更したことを特徴とする。なお、図１９において、図１５と同一のステップについては、同一の符号を付して、説明を省略する。

実施例３に係る絞り弁制御装置が、実施例１に係る絞り弁制御装置（図１５）及び実施例２に係る絞り弁制御装置（図１７）と異なる点は、ステップ１９０１にて、電流制限値の記憶処理を有する点である。また、ステップ１９０３にて、電流制限値を記憶しているか否かを判定し、記憶している場合は、ステップ１９０４にて電流制限値にステップ１９０１にて記憶した電流制限記憶値を設定する点である。なお、ステップ１９０１の記憶処理を行う記憶装置としては、電源の供給が無い状態においても値を保持できるＥＥＰＲＯＭなどの不揮発性メモリを用いることが望ましい。

以下、実施例３に係る絞り弁制御装置の処理手順を、図２０のタイムチャートを用いて説明する。なお、図１９のステップ１９０２に示す記憶フラグが０の場合の動作は図１６と同一であり、図２０のタイムチャートは図１９のステップ１９０２に示す記憶フラグが１となった状態での動作を示している。 時刻ｔ１からｔ６までは、図１６に示す実施例１及び図１８に示す実施例２と同様の動作である。

時刻ｔ６にて、開度ＴＰＳが開き方向に動作を開始し、図１７のステップ１５０４の判定が成立し、ステップ１５０７にて電流制限値を前回値保持すると、ステップ１７０１にて電流制限値を保持電流値に代入し、ステップ１５０８にて電流保持フラグを１に設定する。また、時刻ｔ６にて図１９のステップ１９０３が成立すると、図１９のステップ１９０４にて電流制限値にステップ１９０１で記憶した電流制限値記憶処理が代入される。

以上のように構成することで、図２０（Ｅ）に示すように、時刻ｔ６において突き当たり判定が成立すると、予め記憶している電流制限値で目標電流を制限することで、電流制限値記憶後は、素早く電流を制限でき、最小電流値で全閉付近を維持することが可能となる。

なお、実施例２に係る絞り弁制御装置においても、図１７のステップ１７０１に記載の保持電流値を記憶し、記憶されている場合は、突き当たり判定時にステップ１７０２を実施することで、実施例３と同様に素早く電流を制限でき、最小電流値で全閉を維持することが可能となる。

１…スロットルセンサ
１７…ニュートラルスイッチ、
４０…絞り弁
４２…スロットル駆動モータ
６５…内燃機関
７１…コントロールユニット（絞り弁制御装置）

Claims (7)

1. モータにより開閉方向に駆動される絞り弁と、前記モータの駆動力を前記絞り弁に伝達する減速ギア機構に備えられた樹脂製のギアと、前記絞り弁の全閉位置を規制する機械的なストッパと、前記絞り弁の開度を検出する開度センサと、前記開度センサを含む所要のセンサ類からの検出信号を取り込み、前記モータの駆動を制御するコントロールユニットとを備え、
   前記コントロールユニットは、前記センサ類からの検出信号に基づいてＩＳＣクローズド制御条件が成立していると判定したときに、ＩＳＣクローズド制御を開始して、前記開度センサが検出する絞り弁開度を目標開度に追従させると共に、前記モータに供給する閉じ方向の目標電流を前記開度センサが検出する絞り弁開度に応じてマイナス方向に増加させ、前記絞り弁が前記ストッパに突き当たったと判定した後は、前記樹脂製のギアが前記ストッパに突き当たる前の状態に戻ることにより、前記開度センサで検出した絞り弁開度が開き方向へ変化するタイミングで、目標電流を保持することを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。
2. 請求項１に記載の内燃機関の絞り弁制御装置おいて、
   前記コントロールユニットは、前記ＩＳＣクローズド制御条件が成立しているときに、前記絞り弁が前記ストッパに突き当たったか否かの判定を行うことを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。
3. 請求項１に記載の内燃機関の絞り弁制御装置おいて、
   前記コントロールユニットは、前記目標開度が予め設定した所定開度より低いときに、前記絞り弁が前記ストッパに突き当たったか否かの判定を行うことを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。
4. 請求項１に記載の内燃機関の絞り弁制御装置おいて、
   前記コントロールユニットは、前記目標開度の変化が予め設定した所定値より小さいときに、前記絞り弁が前記ストッパに突き当たったか否かの判定を行うことを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。
5. 請求項１に記載の内燃機関の絞り弁制御装置おいて、
   前記コントロールユニットは、前記絞り弁の閉じ方向の目標電流が予め設定した所定値以上のときに、前記絞り弁が前記ストッパに突き当たったか否かの判定を行うことを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。
6. 請求項１〜５のいずれか１項に記載の内燃機関の絞り弁制御装置おいて、
   前記コントロールユニットは、前記絞り弁が前記ストッパに突き当たったと判定した後、前記開度センサで検出した絞り弁開度が開き方向へ増加するまで閉じ方向のモータ電流を減少させ、前記絞り弁開度が開き方向へ増加を開始した時点の目標電流値を記憶することを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。
7. 請求項６に記載の内燃機関の絞り弁制御装置おいて、
   前記コントロールユニットは、前記絞り弁が前記ストッパに突き当たったと判定したとき、前記記憶した目標電流値で前記モータに供給する目標電流を制限することを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。