JP6444186B2 - スロットル弁の制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、スロットル弁の制御装置に関する。より詳しくは、その変位が制限されている状態におけるスロットル弁の全閉開度を学習する機能を備えたスロットル弁の制御装置に関する。

特許文献１には、内燃機関の吸気通路に設けられるスロットル弁の全閉開度を学習する機能を備えた電子スロットル制御装置が示されている。スロットル弁の全閉位置は、例えば、スロットル弁がストッパに当接する位置として定義される。そしてスロットル弁の全閉開度は、スロットル弁が上述のような全閉位置にあるときにおけるスロットル弁の開度として定義される。ここで、スロットル弁の全閉開度を学習する際、モータ等の駆動手段によってスロットル弁をストッパに押し付けると、スロットル弁の開閉機構（特に、ストッパ）に歪みが生じてしまい、正確に全閉開度を学習することができない。この場合、全閉開度の学習値は駆動手段の駆動力によって変化することとなる。

特許文献１の電子スロットル制御装置では、モータの駆動電流を十分に大きくすることによってスロットル弁をストッパに押し付けた後、モータの駆動電流を減少してからスロットル弁の全閉開度を学習する。このように、モータの駆動電流を減少させることにより、スロットル弁がストッパに押し付けられる力が弱くなるので、全閉開度を学習する際には開閉機構の歪を解消することができる。

特開２０００−１１０６３４号公報

このように特許文献１の電子スロットル制御装置では、歪み分を予め考慮し、これを解消するように全閉開度を学習している。しかしながら、スロットル弁をストッパに押し付けた時に生じる歪みの大きさは、開閉機構の材質、ギアクリアランス、及び物バラつきや、環境等によって異なる。このため、特許文献１の装置では、全閉開度の学習値は材質等によって変化することとなる。また特許文献１の装置において材質等による影響を取り除こうとすると、例えば、駆動電流の減少幅等の設定を材質等に応じて定めねばならず、手間がかかる。

本発明は、スロットル弁の開閉機構の歪みの影響を最小限に留めながら簡易な構成によってスロットル弁の全閉開度を学習できるスロットル弁の制御装置を提供することを目的とする。

（１）本発明のスロットル弁（例えば、後述のスロットル弁５）の制御装置（例えば、後述の制御装置２）は、内燃機関の吸気通路（例えば、後述の吸気管１１）に開閉可能に設けられたスロットル弁の全閉開度を学習するものであって、アクチュエータ（例えば、後述のモータ７）で発生した駆動力を伝達し前記スロットル弁を開閉する開閉機構（例えば、後述の開閉機構８）と、前記スロットル弁の開度を検出する開度センサ（例えば、後述のスロットル開度センサ９）と、前記スロットル弁の閉じ側への変位を所定の開度で制限するストッパ（例えば、後述のストッパ片５ｃ）と、前記スロットル弁を閉じ側へ駆動することによって前記変位が制限されていない開状態から前記変位が制限されている閉状態へ変化させる駆動手段（例えば、後述のＥＣＵ６及び図３のＳ１５の全閉制御の実行に係る手段）と、前記開状態から前記閉状態まで変化している間において前記開度センサによって検出された前記スロットル弁の開度値の閉じ側への変化速度が所定値より小さくなる開度値を前記スロットル弁の全閉開度として学習する学習手段（例えば、後述のＥＣＵ６及び図５のＳ３１〜Ｓ３７の処理の実行に係る手段）と、を備える。

（２）この場合、前記学習手段は、前記開状態から前記閉状態まで変化している間の複数の異なる時刻において前記開度センサによって検出された前記スロットル弁の開度値を記録する記録手段（例えば、後述のＥＣＵ６及び図５のＳ３１〜Ｓ３３の処理の実行に係る手段）と、前記記録手段に記録された開度値のうち前記開度値の閉じ側への変化速度が所定値より大きくなる区間に属する開度値に基づいて外挿線を生成する第１外挿線生成手段（例えば、後述のＥＣＵ６及び図５のＳ３５の処理の実行に係る手段）と、前記記録手段に記録された開度値のうち前記変化速度が前記所定値以下になる区間に属する開度値に基づいて外挿線を生成する第２外挿線生成手段（例えば、後述のＥＣＵ６及び図５のＳ３６の実行に係る手段）と、前記第１及び第２外挿線生成手段によって生成された外挿線の交点における開度値を算出する算出手段と、を備え、当該算出手段によって算出された開度値を前記スロットル弁の全閉開度として学習することが好ましい。

（３）本発明のスロットル弁（例えば、後述のスロットル弁）の制御装置（例えば、後述の制御装置２）は、内燃機関の吸気通路に開閉可能に設けられたスロットル弁の全閉開度を学習するものであって、アクチュエータ（例えば、後述のモータ７）で発生した駆動力を伝達し前記スロットル弁を開閉する開閉機構（例えば、後述の開閉機構８）と、前記スロットル弁の開度を検出する開度センサ（例えば、後述のスロットル開度センサ９）と、前記スロットル弁の閉じ側への変位を所定の開度で制限するストッパ（例えば、後述のストッパ片５ｃ）と、前記スロットル弁を閉じ側へ駆動した状態から閉じ側への駆動力を減少することによって前記変位が制限されている閉状態から前記変位が制限されていない開状態へ変化させる駆動手段（例えば、後述のＥＣＵ６及び図７の全閉制御の実行に係る手段）と、前記閉状態から前記開状態まで変化している間において前記開度センサによって検出された前記スロットル弁の開度値の開き側への変化速度が所定値より大きくなる開度値を前記スロットル弁の全閉開度として学習する学習手段（例えば、後述のＥＣＵ６及び図８のＳ５１〜Ｓ５８の処理の実行に係る手段）と、を備える。

（４）この場合、前記学習手段は、前記閉状態から前記開状態まで変化している間の複数の異なる時刻において前記開度センサによって検出された前記スロットル弁の開度値を記録する記録手段（例えば、後述のＥＣＵ６及び図８のＳ５１〜Ｓ５４の処理の実行に係る手段）と、前記記録手段に記録された開度値のうち前記開度値の変化速度の絶対値が所定値より大きくなる区間に属する開度値に基づいて外挿線を生成する第１外挿線生成手段（例えば、後述のＥＣＵ６及び図８のＳ５６の処理の実行に係る手段）と、前記記録手段に記録された開度値のうち前記開度値の変化速度の絶対値が前記所定値以下になる区間に属する開度値に基づいて外挿線を生成する第２外挿線生成手段（例えば、後述のＥＣＵ６及び図８のＳ５７の処理の実行に係る手段）と、前記第１及び第２外挿線生成手段によって生成された外挿線の交点における開度値を算出する算出手段と、を備え、当該算出手段によって算出された開度値を前記スロットル弁の全閉開度として学習するが好ましい。

（１）スロットル弁を閉じ側へ駆動すると、所定の開度でその変位がストッパによって制限される。この際、開度センサによって検出されるスロットル弁の開度は、ストッパによってその変位が制限され始めた後も、開閉機構やストッパの歪みによって僅かながら変位する。このため、開状態から閉状態までスロットル弁の開度を変化させると、ストッパによって変位が制限され始めるタイミングで、より詳しくは開閉機構やストッパの歪みが生じ始めるタイミングで開度値の変化速度が遅くなる。以下では、このようにスロットル弁の開度値の変化速度が変化するタイミングを変化速度の屈曲点という。本発明では、開状態から閉状態まで変化している間において、スロットル弁の開度値の変化速度が所定値より小さくなる屈曲点を特定し、この屈曲点における開度値を全閉開度として学習する。これにより、開閉機構やストッパの歪みの影響を最小限に留めながら簡易な構成でスロットル弁の全閉開度を学習できる。

（２）本発明では、開状態から閉状態まで変化している間の複数の異なる時刻で開度値を記録し、この記録のうち変化速度が大きな区間に属する開度値に基づいて外挿線を生成し、さらに変化速度が小さな区間に属する開度値に基づいて外挿線を生成する。そして、これら２つの外挿線の交点を上述の屈曲点とし、この屈曲点における開度値を全閉開度として学習する。これら２本の外挿線を得るには、開度値は最小で４つあればよい。したがって本発明では、開度値のサンプリング周期を短くせずとも全閉開度を学習できる。また複数の開度値から得られる外挿線を用いることにより、ノイズによるタフネスを向上できる。

（３）上述の（１）の発明とは逆に、閉じ側への駆動力を減少することによって閉状態から開状態までスロットル弁の開度を変化させると、開閉機構やストッパの歪みが解消されるタイミングで開度値の変化速度が速くなる。本発明では、閉状態から開状態まで変化している間において、スロットル弁の開度値の変化速度が所定値より大きくなる屈曲点を特定し、この屈曲点における開度値を全閉開度として学習する。これにより、上述の（１）の発明と同様に、開閉機構やストッパの歪みの影響を最小限に留めながら簡易な構成でスロットル弁の全閉開度を学習できる。

（４）本発明では、閉状態から開状態まで変化している間の複数の異なる時刻で開度値を記録し、この記録を用いて２つの外挿線を生成し、これら２つの外挿線の交点における開度値を全閉開度として学習する。これにより、上述の（２）の発明と同様に、開度値のサンプリング周期を短くせずとも全閉開度を学習できる。また複数の開度値から得られる外挿線を用いることにより、ノイズによるタフネスを向上できる。

本発明の第１実施形態に係るエンジン及びその制御装置の構成を示す図である。 スロットル弁の構成を示す図である。 スロットル弁の全閉開度を学習する全閉学習処理の具体的な手順を示すフローチャートである。 全閉制御を実行した時におけるスロットル開度センサの電圧値の変化を示す図である。 全閉学習値算出処理の具体的な手順を示すフローチャートである。 複数個のセンサ電圧値を第１グループと第２グループとに分ける処理の手順を模式的に示す図である。 本発明の第２実施形態に係る制御装置において、全閉制御を実行した時におけるスロットル開度センサの電圧値の変化を示す図である。 全閉学習値算出処理の具体的な手順を示すフローチャートである。 複数個のセンサ電圧値を第１グループと第２グループとに分ける処理の手順を模式的に示す図である。

＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、内燃機関（以下、「エンジン」という）１及びその制御装置２の構成を示す図である。

エンジン１には、吸気が流れる吸気管１１と、排気が流れる排気管１２と、排気管１２内の排気の一部を吸気管１１に還流するＥＧＲ管１３と、が設けられている。吸気管１１は、吸気マニホールドの複数の分岐部を介してエンジン１の各シリンダの吸気ポートに接続されている。排気管１２は、排気マニホールドの複数の分岐部を介してエンジン１の各シリンダの排気ポートに接続されている。ＥＧＲ管１３は、排気管１２から分岐し吸気管１１に至る。

ＥＧＲ管１３には、還流する排気の流量を制御するＥＧＲ弁１４が設けられている。ＥＧＲ弁１４は、アクチュエータ（例えば、モータ）の駆動軸に図示しない開閉機構を介して接続されている。ＥＧＲ弁１４の開度は、図示しないバッテリからモータ１５へ供給される駆動電流のデューティ比を、後述のＥＣＵ６で調整することによって制御される。

エンジン１の吸気管１１内にはスロットル弁５が開閉可能に設けられている。スロットル弁５は、開閉機構８を介してアクチュエータとしてのモータ７の出力軸に接続されている。開閉機構８は、複数のギヤを噛み合わせて構成され、モータ７で発生した駆動力をスロットル弁５の支軸に伝達し、吸気管１１内でスロットル弁を開閉する。モータ７は、例えば直流モータである。スロットル弁５の開度は、図示しないバッテリからモータ７へ供給される駆動電流のデューティ比を、ＥＣＵ６で調整することによって制御される。また、エンジン１に導入される空気の量は、スロットル弁５の開度を制御することによって調整される。

図２は、スロットル弁５の構成を示す図である。図２に示すように、スロットル弁５には、これを開き側及び閉じ側へそれぞれ付勢する開弁側スプリング５ａ及び閉弁側スプリング５ｂが取り付けられている。また、吸気管１１には、スロットル弁５の閉じ側への変位を所定の開度で制限するストッパ片５ｃが設けられている。なお以下では、スロットル弁５の閉じ側への変位がストッパ片５ｃによって制限されている状態におけるスロットル弁５の開度を、全閉開度と定義する。

２つのスプリング５ａ，５ｂでは、閉弁側スプリング５ｂの付勢力の方が、開弁側スプリング５ａの付勢力よりも大きくなるように構成されている。したがって、モータ７が駆動されていない状態（デューティ比＝０［％］）では、スロットル弁５は、全閉開度から少し開いた状態になる。なお以下では、モータ７が駆動されておらず、かつ２つのスプリング５ａ，５ｂの付勢力が釣り合った状態におけるスロットル弁５の開度を、デフォルト開度と定義する。

図１に戻って、吸気管１１には、スロットル弁５の開度を検出するスロットル開度センサ９が設けられている。スロットル開度センサ９は、スロットル弁５の開度又はスロットル弁５の開度に相当する開閉機構８におけるギヤの送り量等に応じた電圧の検出信号を発生し、ＥＣＵ６に入力する。スロットル開度センサ９の出力電圧は、スロットル弁５開くほど高くなる。ＥＣＵ６は、スロットル開度センサ９の検出信号をＡ／Ｄ変換し、これによってスロットル弁５の開度を把握する。

ＥＧＲ管１３には、ＥＧＲ弁１４の開度を検出するＥＧＲ開度センサ１６が設けられている。ＥＧＲ開度センサ１６は、ＥＧＲ弁の開度に応じた電圧の検出信号を発生し、ＥＣＵ６に入力する。ＥＣＵ６は、ＥＧＲ開度センサ１６の検出信号をＡ／Ｄ変換し、これによってＥＧＲ弁１６の開度を把握する。

ＥＣＵ６は、センサの検出信号をＡ／Ｄ変換するＩ／Ｏインターフェース、各種演算処理を実行するＣＰＵ、及び各種データを記憶するＲＡＭやＲＯＭ等で構成されるマイクロコンピュータである。ＥＣＵ６は、エンジン１の燃料噴射弁１ａからの燃料噴射制御を実行するとともに、図示しない処理によって定められるスロットル弁５の目標開度及び後述の全閉学習処理によって学習されるスロットル弁５の全閉開度に基づいてモータ７の駆動電流のデューティ比を決定し、決定したデューティ比の下でモータ７を駆動することによって、スロットル弁の開度を目標開度へ向けて制御する。

図３は、スロットル弁の全閉開度を学習する全閉学習処理の具体的な手順を示すフローチャートである。図３の処理は、イグニッションスイッチがオンにされてからオフにされるまでの間で、ＥＣＵにおいて所定の周期で繰り返し実行される。

Ｓ１１では、ＥＣＵは、全閉学習終了フラグが“１”であるか否か、すなわち全閉学習が終了したか否かを判定する。フラグが“１”である場合には図３の処理を直ちに終了し、フラグが“０”である場合にはＳ１２に移る。この全閉学習終了フラグは、例えばイグニッションスイッチがオンにされたことに応じて“０”にセットされ、後に図５を参照して説明するように全閉学習が終了したことに応じて“１”にセットされる。したがって図３の全閉学習処理におけるＳ１２以降の本処理は、イグニッションスイッチがオンにされてからオフにされるまでの間のドライビングサイクルの間で、１回のみ行われる。

Ｓ１２では、ＥＣＵは、図示しない水温センサを用いてエンジンの水温を検出し、検出した水温に基づいてエンジンの暖機が終了したか否かを判定する。Ｓ１２の判定がＹＥＳである場合にはＳ１３に移り、ＮＯである場合には以下の処理を行うことなく図３の処理を直ちに終了する。

Ｓ１３では、ＥＣＵは、現在、走行中の車両が減速中であることに伴って燃料噴射弁からの燃料噴射を一時的に停止する減速燃料カット状態であるか否かを判定する。Ｓ１３の判定がＹＥＳである場合にはＳ１４に移り、ＮＯである場合には以下の処理を行うことなく図３の処理を直ちに終了する。

Ｓ１４では、ＥＣＵは、ＥＧＲ弁開度センサの出力を用いてＥＧＲ弁の開度を取得し、これに基づいて、現在、ＥＧＲ弁は全閉開度より大きな開度で開かれている状態であるか否かを判定する。Ｓ１４の判定がＹＥＳである場合にはＳ１５に移り、ＮＯである場合には以下の処理を行うことなく図３の処理を直ちに終了する。なお、ＥＧＲ弁が故障しているかどうかを判定するＥＧＲ弁の故障判定処理では、試験的にＥＧＲ弁が全閉開度よりも大きな開度になるまで開かれる。したがってＳ１４では、ＥＣＵは、ＥＧＲ弁の開度を取得するかわりに、このＥＧＲ弁の故障判定処理の実行中であるか否かを判定してもよい。

これにより、後述のＳ１５及びＳ１６からなるスロットル弁の全閉学習は、ＥＧＲ弁が開かれた状態で行われる。ＥＧＲ弁が開かれていると、エンジンの筒内圧が高くなり大気圧に近くなり、スロットル弁の前後の差圧も小さくなる。このため、全閉学習においてスロットル弁を全閉にするために必要なエネルギーを少なくすることができる。なおこの効果は、ＥＧＲ弁が大きく開かれているほど高くなる。したがってＳ１４では、ＥＧＲ弁の開度に対して所定の閾値を予め設定しておき、取得したＥＧＲ弁の開度がこの閾値より大きい場合にのみ、Ｓ１５の処理に移るようにしてもよい。

Ｓ１５では、ＥＣＵは、モータをスロットル弁の閉じ側へ駆動することによって、スロットル弁の変位がストッパで制限されていない状態から、スロットル弁の変位がストッパで制限されている状態へ変化させる全閉制御を実行し、Ｓ１６に移る。より具体的には、ＥＣＵは、スロットル弁を全閉にすべくモータの駆動電流のデューティ比を所定値ＤＵＴに設定する。ここで、全閉制御時におけるデューティ比ＤＵＴは、スロットル弁がスプリングの復元力に抗して閉じ側へ変位し、さらに開閉機構やストッパ片の歪みによる弾性力が作用する位置まで変位するように、十分に大きな値に設定される。

図４は、全閉制御を実行した時におけるスロットル開度センサの電圧値（スロットル弁の開度）の変化を示す図である。モータの駆動電流のデューティ比を所定値ＤＵＴとし、モータをスロットル弁の閉じ側へ駆動すると、スロットル弁はスプリングの復元力に抗して閉じ側へ変位し始める（図４の時刻ｔ０以降）。その後、スロットル弁は所定の時刻（図４における時刻ｔ１）においてストッパ片に接触し、その変位が制限される。このため、スロットル開度センサの電圧値の減少速度は、スロットル弁の変位がストッパ片によって制限され始めた時刻ｔ１以降では、急激に小さくなる。すなわち、図４において星印で示すように、センサの電圧値の減少速度が急激に小さくなる屈曲点が発生する。屈曲点に達した後は、スロットル弁には、スプリングの復元力に加えて、屈曲点からの変位量に応じて大きくなる開閉機構やストッパ片の歪みに起因した弾性力が作用するため、センサの電圧値の減少速度は急激に小さくなる。

なお以下では、スロットル弁の変位がストッパ片で制限されていない状態、より具体的には、スロットル弁に対し開閉機構やストッパ片の歪みによる弾性力が作用していない状態（図４では、時刻ｔ１に達する前の状態）を、スロットル弁の開状態と定義する。また、スロットル弁の変位がストッパ片で制限されている状態、より具体的には、スロットル弁に対し開閉機構やストッパ片の歪みによる弾性力が作用している状態（図４では、時刻ｔ１に達した後の状態）を、スロットル弁の閉状態と定義する。

図３に戻って、Ｓ１６では、ＥＣＵは、スロットル弁の全閉制御の下でのスロットル弁開度センサの出力を用いて全閉学習値を算出する全閉学習値算出処理を実行し、この処理を終了する。

図５は、全閉学習値算出処理の具体的な手順を示すフローチャートである。図５に示すように、全閉学習値算出処理は、全閉制御（図４）の下で所定時間にわたってスロットル開度センサの電圧値を取得するステップ（Ｓ３１〜Ｓ３３）と、取得したセンサ電圧値を用いて全閉学習値を算出するステップ（Ｓ３４〜Ｓ３８）とに分けられる。

Ｓ３１では、ＥＣＵは、現在のスロットル開度センサの電圧値ＤＢＷＶを、ポインタ値ｎで指定されるバッファＤＢＷＶ＿Ｂ（ｎ）に記憶し、Ｓ３２に移る。Ｓ３２では、ＥＣＵは、このポインタ値ｎをインクリメントし、Ｓ３３に移る。

Ｓ３３では、ＥＣＵは、ポインタ値ｎが所定の整数値ｎＭＡＸ以上であるか否かを判別する。Ｓ３３の判別がＮＯである場合には、この処理を直ちに終了する。この所定値ｎＭＡＸは、センサ電圧値の取得が完了したことを判定するために、ポインタ値ｎに対して設定される閾値である。この所定値ｎＭＡＸは、時間に換算して、図３の全閉制御を開始してからスロットル弁がストッパ片に接触し、さらにスロットル弁がストッパ片に押し付けられた状態が所定時間（例えば、数百ｍｓｅｃ）維持されるような値に設定される。

図５の全閉学習値算出処理では、ポインタ値ｎが所定値ｎＭＡＸに達するまでＳ３１及びＳ３２の処理を繰り返し実行することにより、図３の全閉制御の下でのスロットル開度センサの電圧値の変化をバッファＤＢＷＶ＿Ｂ（０），…，ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｎＭＡＸ−１）に記憶する。また、上述のように所定値ｎＭＡＸを設定することにより、スロットル弁に開閉機構やストッパ片の歪みによる弾性力が作用し始める前と後（すなわち、屈曲点の前後）におけるスロットル開度センサの電圧値の変化を確実に取得することができる。

Ｓ３３の判別がＹＥＳである場合、すなわち全閉制御の下での所定時間にわたるセンサ電圧値の取り込みが完了した場合には、Ｓ３４に移る。Ｓ３４では、ＥＣＵは、バッファＤＢＷＶ＿Ｂ（０），…，ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｎＭＡＸ−１）に記憶された合計ｎＭＡＸ個スロットル開度センサの電圧値を、その閉じ側への変化速度（センサ電圧値の減少速度）が所定の屈曲判定速度Ｖｔｈより大きくなる区間に属するもの（以下、「第１グループ」という）と、屈曲判定速度Ｖｔｈ以下になる区間に属するもの（以下、「第２グループ」という）とに分ける。

図６は、ｎＭＡＸ個のセンサ電圧値を第１グループと第２グループとに分けるＳ３４の処理の手順を模式的に示す図である。Ｓ３４では、隣接する２つのポインタ値ｍ，ｍ＋１（ｍは０からｎＭＡＸ−２）を用いてセンサ電圧値の減少速度（Ｖ（ｍ）＝ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｍ）−ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｍ＋１））を算出する。そして、算出した減少速度Ｖ（ｍ）と減少速度が屈曲点を特定するために設定された屈曲判定速度Ｖｔｈとを、小さなポインタ値ｍから順に比較し、減少速度Ｖ（ｍ）が初めて屈曲判定速度Ｖｔｈより小さくなるものを特定し、これをｍＢＥＮＤとする（図６参照）。図６において星印で示すように、屈曲点は、ポインタ値ｍＢＥＮＤとｍＢＥＮＤ＋１との間に存在すると推定される。これにより、各バッファＤＢＷＶ＿Ｂ（ｎ）（ｎ＝０〜ｎＭＡＸ−１）に記憶されたセンサ電圧値は、減少速度が屈曲判定速度Ｖｔｈより大きな第１グループに属するもの（ＤＢＷＶ＿Ｂ（０）〜ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｍＢＥＮＤ））と、減少速度が屈曲判定速度Ｖｔｈ以下になる第２グループに属するもの（ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｍＢＥＮＤ＋１）〜ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｎＭＡＸ−１））とに分けられる。

図５に戻って、Ｓ３５では、第１グループに属する（ｍＢＥＮＤ＋１）個のセンサ電圧値の全てまたは一部を用いて、１本の外挿線を生成する。より具体的には、例えば第１グループに属するセンサ電圧値のうち屈曲点に近いものから順に２つ（ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｍＢＥＮＤ−１）及びＤＢＷＶ＿Ｂ（ｍＢＥＮＤ））を選択し、図６において破線で示すように、この２点を通過する直線を生成し、これを外挿線とする。この他、外挿線として一次関数を仮定し、第１グループに属するものから選択された３つ以上のセンサ電圧値を用いて最小二乗法によって外挿線を生成してもよい。

Ｓ３６では、第２グループに属する（ｎＭＡＸ−ｍＢＥＮＤ−１）個のセンサ電圧値の全てまたは一部を用いて、１本の外挿線を生成する。より具体的には、例えば第２グループに属するセンサ電圧値のうち屈曲点に近いものから順に２つ（ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｍＢＥＮＤ＋１）及びＤＢＷＶ＿Ｂ（ｍＢＥＮＤ＋２））を選択し、図６において一点鎖線で示すように、この２点を通過する直線を生成し、これを外挿線とする。この他、Ｓ３５と同様に、３つ以上のセンサ電圧値を用いて最小二乗法によって外挿線を生成してもよい。

Ｓ３７では、ＥＣＵは、Ｓ３５及びＳ３６において生成した２本の外挿線の交点を屈曲点と推定し、この屈曲点における電圧値を算出し、これを全閉学習値とする。Ｓ３８では、ＥＣＵは、全閉学習が終了したことに応じて、全閉学習終了フラグを“１”にセットし、この処理を終了する。

以上、本発明の第１実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。例えば本実施形態では、全閉制御の実行時におけるデューティ比を所定値ＤＵＴで一定に維持したが、本発明はこれに限らない。デフォルト開度から全閉開度まで変化させる間で、スロットル弁に作用する反力は一定ではない。すなわち、全閉開度に近くなるほどスプリングの反力が強くなったり、弱くなったりする場合がある。このような場合、全閉制御におけるデューティ比を一定に維持すると、センサ電圧値の減少速度も一定にならず、外挿線を一次関数で定義できない場合がある。そこで、このようなスプリングの反力の非線形性を予め考慮し、デフォルト開度から屈曲点近傍までセンサ電圧値の減少速度が一定になるように全閉制御の実行時におけるデューティ比を変化させてもよい。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る制御装置について説明する。本実施形態の制御装置は、全閉制御（図３のＳ１５）及び全閉学習値算出処理（図３のＳ１６）の手順が第１実施形態の制御装置と異なる。

図７は、全閉制御を実行した時におけるスロットル開度センサの電圧値の変化を示す図である。本実施形態の全閉制御では、第１実施形態と同様に一旦、モータをスロットル弁の閉じ側へ駆動することによってスロットル弁の変位がストッパで制限されている閉状態へ変化させた後、この状態から閉じ側への駆動力を所定の速度で減少することによって、変位が制限されている閉状態から変位が制限されていない開状態へ変化させる。

より具体的には、ＥＣＵは、始めに所定時間（図７の時刻ｔ０〜ｔ１）にわたってモータの駆動電流のデューティ比を所定値ＤＵＴに設定する。これにより、スロットル弁はスプリングの復元力に抗して閉じ側へ変位し、ストッパ片に接触し、確実にその変位が制限される。このデューティ比ＤＵＴは、スロットル弁がスプリングの復元力に抗して閉じ側へ変位し、さらに開閉機構やストッパ片の歪みによる弾性力が作用する位置まで変位するように、十分に大きな値に設定される。

その後ＥＣＵは、デューティ比を所定値ＤＵＴから０まで、所定時間（図７の時刻ｔ１〜ｔ４）をかけて一定の速度で減少させる。これにより、スロットル弁は開き側へ変位し、スロットル弁はデフォルト開度まで戻る。この際、デューティ比を一定の速度で減少させると、換言するとモータで発生させる閉じ側方向への駆動力を一定の速度で減少させると、スロットル開度センサの電圧値の上昇速度は、開閉機構やストッパ片の歪みによってスロットル弁に作用する弾性力が０となる時刻ｔ２以降では、急激に増加する。すなわち、図７において星印で示すように、センサの電圧値の上昇速度が急激に大きくなる屈曲点が発生する。屈曲点に達した時刻ｔ２以降は、スロットル弁にはスプリングの復元力のみが作用するため、センサの電圧値の上昇速度は急激に大きくなる。また、時刻ｔ３においてスロットル弁の開度がデフォルト開度まで復帰すると、モータで発生する閉じ側への駆動力よりもスプリングの復元力の方が大きくなるため、スロットル弁の開度は図７に示すように、デフォルト開度に維持される。

図８は、全閉学習値算出処理の具体的な手順を示すフローチャートである。図８に示すように、全閉学習値算出処理は、上述の全閉制御（図７）の下で所定時間にわたってスロットル開度センサの電圧値を取得するステップ（Ｓ５１〜Ｓ５４）と、取得したセンサ電圧値を用いて全閉学習値を算出するステップ（Ｓ５５〜Ｓ５８）とに分けられる。

Ｓ５１では、ＥＣＵは、スロットル弁が閉状態から開状態へ変化し始めた後であるか否か、換言すればデューティ比を所定値ＤＵＴから０へ向けて減少させ始めた後であるか否かを判定する。Ｓ５１の判定がＮＯである場合には、この処理を直ちに終了する。Ｓ５２の判定がＹＥＳである場合には、Ｓ５２に移る。

Ｓ５２では、ＥＣＵは、現在のスロットル開度センサの電圧値ＤＢＷＶを、ポインタ値ｎで指定されるバッファＤＢＷＶ＿Ｂ（ｎ）に記憶し、Ｓ５３に移る。Ｓ５３では、ＥＣＵは、このポインタ値ｎをインクリメントし、Ｓ５４に移る。

Ｓ５４では、ＥＣＵは、ポインタ値ｎが所定の整数値ｎＭＡＸ以上であるか否かを判別する。Ｓ５４の判別がＮＯである場合には、この処理を直ちに終了する。この所定値ｎＭＡＸは、センサ電圧値の取得が完了したことを判定するために、ポインタ値ｎに対して設定される閾値である。この所定値ｎＭＡＸは、時間に換算して、図７の全閉制御において、デューティ比を所定値ＤＵＴから０へ向けて所定の速度で減少させ始めてからスロットル弁の開度がデフォルト開度になるまでの時間（図７の時刻ｔ１〜ｔ３）に相当するように設定される。

図８の全閉学習値算出処理では、デューティ比を減少させはじめてからポインタ値ｎが所定値ｎＭＡＸに達するまでＳ５２及びＳ５３の処理を繰り返し実行することにより、図３の全閉制御の下でのスロットル開度センサの電圧値の変化をバッファＤＢＷＶ＿Ｂ（０），…，ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｎＭＡＸ−１）に記憶する。また、上述のように所定値ｎＭＡＸを設定することにより、開閉機構やストッパ片の歪みによる弾性力が作用しなくなる前と後（すなわち、屈曲点の前後）におけるスロットル開度センサの電圧値の変化を確実に取得することができる。

Ｓ５４の判別がＹＥＳである場合、すなわち全閉制御の下での所定時間にわたるセンサ電圧値の取り込みが完了した場合には、Ｓ５５に移る。Ｓ５５では、ＥＣＵは、バッファＤＢＷＶ＿Ｂ（０），…，ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｎＭＡＸ−１）に記憶された合計ｎＭＡＸ個スロットル開度センサの電圧値を、その開き側への変化速度（センサ電圧値の上昇速度）が所定の屈曲判定速度Ｖｔｈ以下になる区間に属するもの（以下、「第１グループ」という）と、屈曲判定速度Ｖｔｈより大きくなる区間に属するもの（以下、「第２グループ」という）とに分ける。

図９は、ｎＭＡＸ個のセンサ電圧値を第１グループと第２グループとに分けるＳ５５の処理の手順を模式的に示す図である。Ｓ５５では、隣接する２つのポインタ値ｍ，ｍ＋１（ｍは０からｎＭＡＸ−２）を用いてセンサ電圧値の上昇速度（Ｖ（ｍ）＝ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｍ＋１）−ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｍ））を算出する。そして、算出した上昇速度Ｖ（ｍ）と上昇速度が屈曲点を特定するために設定された屈曲判定速度Ｖｔｈとを、小さなポインタ値ｍから順に比較し、上昇速度Ｖ（ｍ）が初めて屈曲判定速度Ｖｔｈより大きくなるものを特定し、これをｍＢＥＮＤとする（図９参照）。図９において星印で示すように、屈曲点は、ポインタ値ｍＢＥＮＤとｍＢＥＮＤ＋１との間に存在すると推定される。これにより、各バッファＤＢＷＶ＿Ｂ（ｎ）（ｎ＝０〜ｎＭＡＸ−１）に記憶されたセンサ電圧値は、上昇速度が屈曲判定速度Ｖｔｈ以下になる第１グループに属するもの（ＤＢＷＶ＿Ｂ（０）〜ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｍＢＥＮＤ））と、上昇速度が屈曲判定速度Ｖｔｈより大きくな第２グループに属するもの（ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｍＢＥＮＤ＋１）〜ＤＢＷＶ＿Ｂ（ｎＭＡＸ−１））とに分けられる。

図８に戻って、Ｓ５６では、第１グループに属する（ｍＢＥＮＤ＋１）個のセンサ電圧値の全てまたは一部を用いて、上述の第１実施形態と同様の方法によって１本の外挿線（図９の一点鎖線参照）を生成する。Ｓ５７では、第２グループに属する（ｎＭＡＸ−ｍＢＥＮＤ−１）個のセンサ電圧値の全てまたは一部を用いて、上述の第１実施形態と同様の方法によって１本の外挿線（図９の破線参照）を生成する。

Ｓ５８では、ＥＣＵは、Ｓ５６及びＳ５７において生成した２本の外装性の交点を屈曲点と推定し、この屈曲点における電圧値を算出し、これを全閉学習値とする。Ｓ５９では、ＥＣＵは、全閉学習が終了したことに応じて、全閉学習フラグを“１”にセットし、この処理を終了する。

以上、本発明の第１及び第２実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。上記２つの実施形態では、それぞれ外挿線として１次関数を仮定した場合について説明したが、本発明はこれに限らない。外挿線は１次関数に限らず曲線を仮定してもよい。また上記２つの実施形態では、スロットル弁の全閉学習を、減速燃料カット中でありかつＥＧＲ弁が開かれている状態で行ったが、本発明はこれに限らない。全閉学習は、例えば、イグニッションスイッチがオンにされた直後や、イグニッションスイッチがオフにされた直後に行ってもよい。

１…エンジン（内燃機関）
１１…吸気管（吸気通路）
５…スロットル弁
５ｃ…ストッパ片（ストッパ）
６…ＥＣＵ（駆動手段、記録手段、第１外挿線生成手段、第２外挿線生成手段、学習手段）
７…モータ（アクチュエータ）
８…開閉機構
９…スロットル開度センサ（開度センサ）

Claims (4)

1. 内燃機関の吸気通路に開閉可能に設けられたスロットル弁の全閉開度を学習するスロットル弁の制御装置であって、
   アクチュエータで発生した駆動力を伝達し前記スロットル弁を開閉する開閉機構と、
   前記スロットル弁の開度を検出する開度センサと、
   前記スロットル弁の閉じ側への変位を所定の開度で制限するストッパと、
   前記スロットル弁を閉じ側へ駆動することによって前記変位が制限されていない開状態から前記変位が制限されている閉状態へ変化させる駆動手段と、
   前記開状態から前記閉状態まで変化している間において前記開度センサによって検出された前記スロットル弁の開度値の閉じ側への変化速度が所定値より小さくなる屈曲点を特定し、この屈曲点における開度値を前記スロットル弁の全閉開度として学習する学習手段と、を備えることを特徴とするスロットル弁の制御装置。
2. 前記学習手段は、
   前記開状態から前記閉状態まで変化している間の複数の異なる時刻において前記開度センサによって検出された前記スロットル弁の開度値を記録する記録手段と、
   前記記録手段に記録された開度値のうち前記開度値の閉じ側への変化速度が所定値より大きくなる区間に属する開度値に基づいて外挿線を生成する第１外挿線生成手段と、
   前記記録手段に記録された開度値のうち前記変化速度が前記所定値以下になる区間に属する開度値に基づいて外挿線を生成する第２外挿線生成手段と、
   前記第１及び第２外挿線生成手段によって生成された外挿線の交点における開度値を算出する算出手段と、を備え、当該算出手段によって算出された開度値を前記スロットル弁の全閉開度として学習することを特徴とする請求項１に記載のスロットル弁の制御装置。
3. 内燃機関の吸気通路に開閉可能に設けられたスロットル弁の全閉開度を学習するスロットル弁の制御装置であって、
   アクチュエータで発生した駆動力を伝達し前記スロットル弁を開閉する開閉機構と、
   前記スロットル弁の開度を検出する開度センサと、
   前記スロットル弁の閉じ側への変位を所定の開度で制限するストッパと、
   前記スロットル弁を閉じ側へ駆動した状態から閉じ側への駆動力を減少することによって前記変位が制限されている閉状態から前記変位が制限されていない開状態へ変化させる駆動手段と、
   前記閉状態から前記開状態まで変化している間において前記開度センサによって検出された前記スロットル弁の開度値の開き側への変化速度が所定値より大きくなる開度値を前記スロットル弁の全閉開度として学習する学習手段と、を備えることを特徴とするスロットル弁の制御装置。
4. 前記学習手段は、
   前記閉状態から前記開状態まで変化している間の複数の異なる時刻において前記開度センサによって検出された前記スロットル弁の開度値を記録する記録手段と、
   前記記録手段に記録された開度値のうち前記開度値の変化速度の絶対値が所定値より大きくなる区間に属する開度値に基づいて外挿線を生成する第１外挿線生成手段と、
   前記記録手段に記録された開度値のうち前記開度値の変化速度の絶対値が前記所定値以下になる区間に属する開度値に基づいて外挿線を生成する第２外挿線生成手段と、
   前記第１及び第２外挿線生成手段によって生成された外挿線の交点における開度値を算出する算出手段と、を備え、当該算出手段によって算出された開度値を前記スロットル弁の全閉開度として学習することを特徴とする請求項３に記載のスロットル弁の制御装置。

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