JPH02173329A - 副スロットル弁駆動方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は副スロットル弁の開度を制御する制御装置が故
障した場合には、副スロットル弁をゆっくり全開位置ま
で戻すことができる副スロットル弁駆動方法に関する。

（従来の技術） アクセルペダルと連動してその開度が制御される主スロ
ットル弁の他に電動モータによりその開度が制御される
副スロットル弁を車両用エンジンの吸気経路に直列に設
け、アクセルペダルの操作とは無関係に副スロットル弁
の開度を制御することにより、例えば、始動時の急加速
時のように駆動輪がスリップする場合に、副スロットル
弁の開度を小さくするようにしてエンジンへの吸入空気
量を減少させて、エンジン出力トルクを低減さぜるよう
にしたトラクションコントロール装置が知られている。

（発明が解決しようとする課題） このようなトラクションコントロール装置においては、
制御システムが故障した場合には、エンジン出力制御を
ドライバのアクセル操作に応じたものに戻すために、副
スロットル弁の開度を全開位置まで戻す必要がある。

このため、全開方向に強い付勢力を有するリタンスプリ
ングを副スロットル弁に設けておき、副スロットル弁の
開度を制御する電動モータの励磁コイルか断線したよう
な場合に、副スロットル弁を」−記リターンスプリング
の付勢力により全開位置まで戻すように構成されたもの
においては、副スロットル弁はリターンスプリングによ
り速い開速度で全開位置まで戻るため、エンジン出力が
急激に増加してしまうという欠点がある。

本発明は上記の点に鑑みてなされたもので、その目的は
、アクセルペダルの操作量に応じてその開度が制御され
る主スロットル弁と上記アクセルペダルとは無関係にそ
の開度が制御される副スロットル弁とをエンジンの吸気
通路に設け、副スロットル弁の開度を車両のスリップ状
態に応じて制御して、エンジン出力を制御している駆動
力制御装置において、副スロットル弁の開度を制御する
制御装置が故障した場合に、電動モータが断線している
場合も含め確実に副スロットル弁を全開方向に戻すこと
ができる副スロットル弁駆動方法を提供することにある
。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段及び作用）アクセルペダル
の操作量に応じてその開度が制御される主スロットル弁
と、電動モータによりその開度が調整される副スロット
ル弁をエンジンの吸気通路に設け、この副スロットル弁
の開度を電動モータにより制御してエンジン出力を制御
している駆動力制御装置において、上記電動モータの回
転軸を保持する保持手段と、上記電動モータの回転軸と
上記副スロットル弁の回転軸間に介在されるに電磁クラ
ッチと、上記副スロットル弁を」−記電動モータの非通
電時の位置保持トルクより大きく上記電動モータの通電
時のトルクより小さい付勢力で全開方向に付勢するばね
部材と、上記駆動力制御装置の異常を検出する異常検出
手段と、この異常検出手段により上記駆動力制御装置の
異常が検出された場合、上記保持手段により上記電動モ
ータの回転軸を保持し、上記電磁クラッチを接続、遮断
制御して、上記副スロットル弁を全開方向にゆっくり戻
すようにした副スロットル弁駆動方法である。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の一実施例に係わる副スロッ
トル弁駆動方法について説明する。第１図は加速時に駆
動輪のスリップを防止するトラクションコントロール装
置の全体的構成図である。

第１図において、１０はエアクリーナである。１１はこ
のエアクリーナー０から吸入される吸入空気量を検出す
るエアフローセンサである。このエアフローセンサ１１
で検出された吸入空気ＩＡＡはエンジン制御用コンピュ
ータ（Ｅ　ＣＩ　）　ｉｌａに送られて、１回転当たり
の吸入空気量Ａ　／　Ｎ　ｒが所定クランク角度毎に計
算され、その吸入空気量Ａ　／　Ｎ　ｒに応じた燃料量
がエンジンの各気筒に噴射される。

上記エアクリーナー１から吸入される吸入空気は吸気導
入路１２に直列に配設された副スロットル弁１３、主ス
ロットル弁１４を介してエンジン（図示せず）の燃焼室
に供給される。上記主スロットル弁１４の開度はアクセ
ルペダルの操作量に応じて変化され、その開度は例えば
ポテンショメータよりなるスロットルポジションセンサ
ＴＰＳＬにより検出される。

上記副スロットル弁１３の開度は上記アクセルペダルと
は無関係に例えばステッピングモーター５よりなる駆動
機構によりその開度が制御される。このモーター５の回
転軸の回転は第３図に示すように電磁クラッチ２１を介
して上記副スロットル弁１３の回転軸Ｌ３ｏに伝達され
る。上記副スロットル弁１３は常時全開方向にコイルば
ね１６により付勢されている。このコイルばね１６の付
勢力は上記モーター５の非通電時の位置保持トルク（デ
イテント・トルク）より大きいが上記モーター５の通電
時のトルクより小さい値に設定されている。つまり、上
記モータ１５の非通電時に、コイルばね１６の付勢力は
上記デイテント・トルクに打ち勝って副スロットル弁１
３が全開まで回動するような付勢力に設定されている。

また、上記副スロットル弁１３の開度は例えばポテンシ
ョメータよりなるスロットルポジションセンサＴＰＳ２
により検出される。さらに、上記副スロットル弁１３が
全開位置になると閉成する全開スイッチＦＳｗが上記ス
ロットルポジションセンサＴＰＳ２に設けられている。

上記スロットルポジションセンサＴＰＳＩにより検出さ
れる主スロットル弁１４の開度信号及び上記全開スイッ
チＦＳＷからの信号はトラクシヨシコントローラ１７に
入力される。

トラクションコントローラ１１には上記ＥＣ１１１ａか
ら１回転当たりの吸入空気ｆｔ　Ａ　／　Ｎ　ｒが所定
クランク角毎に入力されると共に、エンジン回転数Ｎｅ
、駆動輪速度ｖＦ５従動輪速度ＶＲが入力される。この
トラクションコントローラ１７内において、上記従動輪
速度ＶＲは基準トルク算出部１１１に入力される。この
基準トルク算出部１１１はこの従動輪速度ＶＲに基づい
て路面に伝達可能な基準トルクＴＧを算出する。さらに
、上記駆動輪速度ＶＦ及び上記従動輪速度ＶＲはスリッ
プ量算出部１１２に入力され、スリップ１ＤＶ−ＶＦ−
ＶＲが算出される。上記スリップ量ＤＶはスリップ状態
量算出部１１３に入力されてスリップ量ＤＶが比例、積
分の要素を適当に組合わせて制御されて補正トルクＴａ
が算出される。そして、上記基準トルク算出部１１から
出力される基準トルクＴＧから上記補正トルクＴａが減
算部１１４において減算されて目標駆動軸出力トルクＴ
Φが算出される。この出力トルクＴΦは目標エンジン出
力算出部１１５に送られて、目標エンジン出力Ｔｅが算
出される。さらに、この目標エンジン出力Ｔｅは目標空
気量算出部１１Ｇに送られて、上記目標エンジン出力Ｔ
ｅを出力させるために必要な１回転当たりの目標吸入空
気量Ａ／Ｎｔが算出される。

この目標吸入空気量Ａ／Ｎｔは目標スロットル開度算出
部１１７に送られて、主スロットル弁１４と副スロット
ル弁１３を１つのスロットル弁と考えたときのスロット
ル開度を示す等価スロットル開度が求められ、次に主ス
ロットル弁】４の現在の開度と上記等価スロットル開度
から副スロットル弁１３の開度、つまり目標スロットル
開度θ２０が求められる。上記目標吸入空気ｍ　Ａ　／
　Ｎ　ｔは減算部１２１に送られて上記Ｅ　ＣＩ　ｌｌ
ａから所定クランク角毎に入力される吸入空気ｍ　Ａ　
／　Ｎ　ｒが減算される。この減算部１１２の出力はＰ
ＩＤ制御部１１８に送られて、ＰＩＤ制御されて目標ス
ロットル開度の補正量θ２ｆが算出される。そして、目
標スロットル開度θ２０と補正量２ｆとが加算部１２１
ａで加算されて目標開度ｅ２とされる。この目標開度ｅ
２に相当する数のパルス信号ｐはモータ駆動制御部１８
に出力される。

このモータ駆動制御部１８は上記パルス信号ｐが入力さ
れる毎にラインａ１〜ａ４に順次選択的にトランジスタ
導通信号を出力する。

上記ラインａｌ−ａ４はステッパモータ駆動回路１９内
のトランジスタＱ１〜Ｑ４にそれぞれ接続される。

上記トランジスタＱｌ−Ｑ４のコレクタは上記ステッピ
ングモータ１５（例えば、ハイブリッドＰＭ型）の４相
の励磁コイルＡ、Ａ、Ｂ、Ｂの一端にそれぞれ接続され
る（以下、特定の励磁コイルを示さない場合には励磁コ
イルで総称することにする）。

また、上記各励磁コイルの他端は電圧Ｖ１を有する図示
しない電源の正極に接続され、上記トランジスタＱ１〜
Ｑ４のそれぞれのエミッタは上記電源の負極に接続され
ている。従って、トランジスタＱ１〜Ｑ４を選択的に導
通することにより４相の励磁コイルを選択的に励磁する
ことができる。

ここで、第４図に１相励磁の場合の各ステップにおいて
励磁される励磁コイルを「○」で示し、第５図に１−２
相励磁の場合各ステップにおいて励磁される励磁コイル
「○」で示しておく。

第４図及び第５図に示すように各ステップにおける励磁
コイルが切替えられる毎にロータ１５ｒを回転させるト
ルクが発生して、ロータ１５ｒが１ステツプ角ずつ回転
され、副スロットル弁１３は上記ステップ角に応じた角
度だけ回動される。従って、副スロットル弁１３は−１
−記ｌ・ランンヨンコントロラ」７からモータ駆動制御
部１８に入力されるパルス信号ｐのパルス数に応じた角
度たけ回動される。

第１図に示した副スロットル弁１３の位置は全開位置を
示しており、上記パルス数に応じて副スロットル弁１３
は矢印Ａ（閉方向）方向に回動制御される。

また、２０はトラクションコントロール用重要センザ（
例えばエアフローセンサ１１）か故障しているかあるい
は上記副スロットル弁１３の開度を制御する制御装置か
断線等により異常であるかを検出する異常検出部である
。この異常検出部２０は上記故障等を検出する異常検出
信号Ｅを上記モータ駆動制御部１８に出力する。また、
この異常検出部２０は上記電磁クラッチ２１に開閉信号
Ｃを出力する。

この電磁クラッチ２１はタイマ２０ｔに設定される時間
に応じて開閉制御される。

」−記異常検出部２０は第２図に示すような断線検出回
路をその構成の一部としている。つまり、上記励磁コイ
ル毎に第２図に示すような断線検出口］１ 路か設けられており、各断線検出回路により対応する励
磁コイルの断線が検出されると電圧レベルが零となる断
線検出信号ｄ１〜ｄ４が出力される。この断線検出信号
ｄ１〜ｄ４が電圧零レベルとなると上記異常検出信号Ｅ
がモータ駆動制御部１８に出力される。

第２図を参照して断線検出回路の構成について説明する
。第２図はＡ相の励磁コイルの断線を検出する断線検出
回路を示している。同断線検出回路はダイオードＤＩ　
と抵抗Ｒ１，Ｒ２によって構成されて、第１図の駆動回
路１９に対し第２図中に示すように組込まれ、抵抗Ｒ１
と抵抗Ｒ２の接続点ｄの電圧レベルＶｄを断線検出回路
旧として使用される。そして、トランジスタＱ１がオフ
状態で励磁コイルＡか正常のときは、上記電圧レベルＶ
ｄは前記電圧Ｖ１を励磁コイルの巻線抵抗と上記抵抗Ｒ
２とで分圧した電圧となり、トランジスタＱ１がオン状
態の場合で励磁コイル八が正常のときは、上記電圧レベ
ルＶｄはトランジスタＱｌのコレクタとエミッタ間に発
生ずる電圧となる。

一方、励磁コイルＡか断線していると、上記トランジス
タＱ１のオン・オフ状態にはかかわらず、接続点ｄには
電圧か発生せず、−１−起電圧レベルＶｄは零となる。

従って、上記断線検出信号ｄｉは」−起電圧レベルＶｄ
か零であることによって励磁コイルの断線を示している
。

次に、」−記のように構成された本発明の一実施例の動
作について説明する。従動輪速度ＶＲは基準トルク算出
部１１１に入力され、この従動輪速度Ｖｌ？から従動輪
加速度ＡＶＲか算出され、この従動輪加速度ＡＶＲから
路面に伝達可能な基準トルクＴＧが算出される。さらに
、」上記駆動輪速度Ｖ　Ｆ及び上記従動輪速度ＶＲはス
リップ量算出部１１２に入力され、スリップ量ＤＶ＝Ｖ
Ｆ−ＶＲが算出される。」−記スリップ量ＤＶはスリッ
プ状態量算出部１１３に入力されてスリップｉｔ　Ｄ　
Ｖが比例、積分の要素を適当に組合わせて制御されて補
正トルクＴａか算出される。そして、上記基準トルク算
出部１１から出力される基準トルクＴＧから上記補正ト
ルクＴａが減算部１１４において減算されて目標駆動軸
出力トルクＴΦか算出される。この出力トルクＴΦは目
標エンジン出力算出部１１５に送られて、目標エンジン
出力Ｔｅか算出される。さらに、この目標エンジン出力
Ｔｅは目標空気量算出部１１６に送られて、上記目標エ
ンジン出力Ｔｅを出力させるために必要な１回転当たり
の１］標吸入空気ｆｆ１Ａ／Ｎｔが算出される。この目
標吸入空気ｍ　Ａ　／　Ｎ　ｔは目標スロットル開度算
出部１１７に送られて、主スロットル弁１４と副スロッ
トル弁１３を１つのスロットル弁と考えたときのスロッ
トル開度を示す等価スロットル開度か求められ、次に主
スロットル弁１４の現在の開度と」−２等価スロットル
開度から副スロットル弁１３の開度、つまり目標スロッ
トル開度ｅ２０が求められる。上記目標吸入空気量Ａ　
／　Ｎ　ｔは減算部１２１に送られて上記ＥＣ１１１ａ
から所定クランク角毎に入力される吸入空気量Ａ　／　
Ｎ　ｒが減算される。この減算部用２の出力はＰＩＤ制
御部１１８に送られて、ＰＩＤ制御されて目標スロット
ル開度の補正ｆａ　ｅ　２ｒが算出される。そして、目
標スロットル開度θ２０と補正ｍ　２　ｆとか加算部１
２１ａで加算されて目標開度ｅ２とされる。この目標開
度θ２に相当する数のパルス信号ｐはモータ駆動制御部
１８に出力される。例えば、１相励磁の場合には、」二
足パルス信号ｐがモタ駆動制御部１８に入力される毎に
、第４図に「○」で示した励磁コイルに対応するトラン
ジスタＱ１〜Ｑ４にラインａ１〜ａ４を介して順次トラ
ンジスタ導通信号か出力される。これにより、上記パル
ス信号ｐがモータ駆動制御部１８に入力される毎に、励
磁される励磁コイルが順次切替わって、上記ロタ１５ｒ
か１ステツプ角ずつ回動され、ロータ１５ｒの回動角に
対応した角度たけ副スロットル弁１３が回動される。こ
のため、副スロットル弁１３の目標開度０２に対応する
数のパルス信号がモータ駆動制御部１８に入力されると
、副スロットル弁１３かその目標開度０２になるように
その開度が制御されて、エンジン出力が低減される。

−に記したトラクションコントロールにより駆動輪のス
リップが収束された場合には、トラクションコントロー
ラ１７からモータ駆動制御部１８に副ス０ツトル弁１３
を全開位置まで戻す要求がされる。

このように副スロットル弁１３を全開位置まで戻すこと
により、一連のトラクションコントロール処理は終了す
る。

異常検出部２０は上記トラクションコントロールの制御
中において第６図のフローチャートに示す処理を所定時
間毎に割込んで行なっている。まず、トラフ・ジョンコ
ントロール用重要センサ、例えばエアフローセンサ、エ
ンジン回転数センサが故障しているか（ステップＳ１）
、トラクションコントローラ１７内の副スロットル弁１
３の制御装置が異常であるか、例えば目標開度を計算す
る演算装置が故障しているかあるいはステッピングモー
タ１５が断線しているか（ステップＳ２）、その他トラ
クションコントロールに必要な重要センサ、例えば駆動
輪センサが故障しているか等が判定される。

（ステップ８１〜Ｓ３）。上記ステップ８１〜Ｓ３の判
定により、いずもｒＮＯＪと判定された場合には判定さ
れると、通常の処理によりステッピングモータ１５か駆
動されて、副スロットル弁１３の開度が制御される（ス
テップＳ５）。上記ステップ８１〜Ｓ３の判定のうち、
いずれかのステップでｒＹＥｓＪと判定された場合には
、異常検出信号Ｅかモータ駆動制御部１８に出力される
。そして、トラクションコントロールは実行不能である
ため、副スロットル弁１３を全開位置まで戻す処理か行
われる。まず、故障フラグがセットされる（ステップＳ
６）。そして、上記異常検出信号Ｅに応答してモータ駆
動制御部１８では断線していない１つの励磁コイルか検
索されて、その励磁コイルが励磁されてロータ１５ｒの
位置がある安定位置に保持される（ステップＳ７）。そ
して、副スロットル弁１３は全開位置であるか全開スイ
ッチＦＳｗの状態を検出して判定される（ステップＳ８
）。

このステップＳ５の判定で、副スロットル弁１３は全開
位置にないと判定された場合には、電磁クラッチ２１を
遮断する時間ｔが設定され、異常検出部２０から開閉信
号Ｃか電磁クラッチ２１に出力されて電磁クラッチ２１
か遮断される（ステップＳ９゜Ｓ　１０）。そして、時
間ｔの経過を判定する処理がステップＳＬＩにより行わ
れる。そして、タイマ２０１に設定された時間ｔが経過
した時には上記ステップＳＬＩの判定でｒＹＥｓＪと判
定されて、再度タイマＬ８ｔに電磁クラッチ２１を連結
する時間ｔが設定され、電磁クラッチ２１が連結される
（ステップＳ　１２．　　Ｓ　１３）。そして、時間ｔ
の経過を判定する処理がステップＳ１４により行われる
。そして、時間ｔが経過した時には上記ステップＳｌｌ
の判定でｒＹＥｓＪと判定されて上記ステップＳ８以降
の処理が繰返し行われる。つまり、電磁クラッチ２１は
時間を毎に遮断／連結を繰り返し行われ、電磁クラッチ
２１が遮断される毎に副スロットル弁１３は所定角度ず
つコイルばね１６の付勢力により全開位置まで回動され
る。そして、副スロットル弁１３の開度が全開位置まで
くるとステップＳ８の判定でｒＹＥｓＪと判定されて、
一連の処理は終了される。

なお、タイマ１８１に設定される電磁クラッチ２１を開
閉制御する時間ｔを副スロットル弁１３の開度に応じて
変化させるようにしてもよい。例えば、副スロットル弁
１３の開度に比例する時間ｔを計算式で求めるようにし
たり、副スロットル弁１３の開度によりマツプに記憶さ
れる時間ｔを求めるようにしても良い。

つまり、時間ｔを副スロットル弁１３の開度が小さい領
域では小さく設定し、開度が大きい状態では大きい値に
設定することにより、吸入空気量の変化量が大きい領域
（つまり、副スロットル弁１３の開度が小さい領域）で
はゆっくりと回動させ、吸入空気量の変化量が小さい領
域（つまり、副スロットル弁１３の開度が大きい領域）
でははやく回動させることができる。このことにより、
副スロットル１３が全閉付近にあった場合でも、吸入空
気量の急激な変化を生じさせることなく　（つまり、エ
ンジン出力に急激な変化を生じさせることなく）、副ス
ロットル弁の開度を全開位置まで戻すことができる。

また、上記実施例においては電磁クラッチ２１の遮断時
間と連結時間を同一にしているか、−に記両時間は必ず
しも同一としなくても良い。

］９ なお、上記ステップＳ７で断線していない１つの励磁コ
イルを検索してその励磁コイルを励磁したが、断線を検
出した場合にはすべての励磁コイルを励磁することによ
りロータ１５ｒを保持するようにして、ロータ１５ｒを
ある安定位置に保持するようにしても良い。

なお、上記実施例において、電動モータ１５にフリクシ
ョンがある場合には、コイルばね１Ｇの付勢力は（デイ
テント・トルりＴｄ＋フリクショントルクＴｆ）より大
きい値に設定しておけば良い。

なお、−に記実施例におけるステッピングモータ１５は
ＤＣブラシレスモータであっても同様の制御を行なうこ
とができる。

［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、アクセルペダルの
操作量に応じてその開度が制御される主スロットル弁と
上記アクセルペダルとは無関係にその開度が制御される
副スロットル弁とをエンジンの吸気通路に設け、副スロ
ットル弁の開度を電動モータにより制御してエンジン出
力を制御している駆動力制御装置において、副スロット
ル弁にデイテント・トルクより大きく上記電動モータの
通電時のトルクより小さい付勢力を有するばねで全開方
向に付勢しておき、副スロットル弁の開度を制御する制
御装置が故障した場合には、」−記電動モータか断線し
ている場合を含め、保持手段により上記電動モータの回
転軸を保持して電磁クラッチをオン／オフ制御すること
により副スロ・ソトル弁の開度を急激に大き゛くするこ
となく、ゆっくりと全開位置まで戻すことができ、エン
ジンの急激な出力の増大を防止することができる副スロ
ットル弁駆動方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係わるスロットル弁開度制御方法が実
施されるトラクションコントロール装置を示すブロック
図、第２図は断線検出回路を示す図、第３図は電磁クラ
ッチの取（＝Ｊけ位置を示す斜視図、第４図は］相励磁
の各ステップでの励磁コイルを示す図、第５図は１相−
２相励磁での各ステップでの励磁コイルを示す図、第６
図は本発明２　］− の一実施例の動作を説明するフローチャー１・である。 １３・・・副スロットル弁、１４・・・主スロットル弁
、１５・・・ステッピングモータ、１７・・・トラクシ
ョンコントローラ、１８・・・モータ駆動制御部、１９
・・・ステッパモータ駆動回路、２１・・・電磁クラッ
チ。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第 図 第 図 第 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. アクセルペダルの操作量に応じてその開度が制御される
   主スロットル弁と、電動モータによりその開度が調整さ
   れる副スロットル弁をエンジンの吸気通路に設け、この
   副スロットル弁の開度を電動モータにより制御してエン
   ジン出力を制御している駆動力制御装置において、上記
   電動モータの回転軸を保持する保持手段と、上記電動モ
   ータの回転軸と上記副スロットル弁の回転軸間に介在さ
   れるに電磁クラッチと、上記副スロットル弁を上記電動
   モータの非通電時の位置保持トルクより大きく上記電動
   モータの通電時のトルクより小さい付勢力で全開方向に
   付勢するばね部材と、上記駆動力制御装置の異常を検出
   する異常検出手段と、この異常検出手段により上記駆動
   力制御装置の異常が検出された場合、上記保持手段によ
   り上記電動モータの回転軸を保持し、上記電磁クラッチ
   を接続、遮断制御して、上記副スロットル弁を全開方向
   にゆっくり戻すようにしたことを特徴とする副スロット
   ル弁駆動方法。