JPH03290042A - 内燃機関のスロットル弁制御装置 - 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】 産業上の利用分野 この発明は、内燃機関のスロットル弁をフィードバック
制御によりアクチュエータで駆動し、スロットル弁開度
を目標開度に制御する装置に関する。

従来の技術 近年、車両の駆動輪にスリップか発生しｆコときに内燃
機関の出力を直ちに低減させてスリップ率を一定範囲内
に抑制するようにしたトラクノヨノコントロールノステ
ムか種々提案さ２ユているが、このようなトラクンヨン
コントロールノステムにあっては、出力調整のためにス
ロットル弁開度を電子制御する必要がある。そして、こ
の場合に、いわゆるジングルスロットル形式のものとタ
ノデムスロットル形式のもとのか知られている。

前者は、吸気通路に１個だけ配設されたスロットル弁自
体を電子制御するようにしたちのてあり、運転者による
アクセルペダル踏込量やスリップ検比信号等に基づいて
目標開度が決定され、これに沿って実際の開度が制御さ
れる。つまり通常は運転者によるアクセルペダル踏込量
に一義的に対応した形でスロットル弁開度が制御され、
かつスリップ検出時にはその目標開度が小さくなるよう
に修正されるのである。

また後者は、吸気通路にメインスロットル弁とサブスロ
ットル弁とを直列に配置した構成である。

メインスロットル弁は例えばアクセルワイヤを介してア
クセルペダルに連動して開閉作動されるが、サブスロッ
トル弁は通常全開状態でスリップが検出されると閉状態
になるように電子制御される。

つまりスリップ検出時にのみサブスロットル弁が閉作動
し、機関吸入空気量を抑制するのである。

ここで上記のようにスロットル弁開度を電子制御するに
は、例えば特開昭６１−１９２８２４号公報等に記載さ
れているように、スロットル弁をサーホモータで駆動す
るように構成する一方、スロットルンヤフトに直結した
スロットル弁開度センサによって実際のスロットル弁開
度を検出して、その検出開度と目標開度との偏差に基づ
いてサーホモータをフィードバック制御する方式が一般
的である。

また、このように電子制御されるスロットル弁制御装置
では、機関停止中の位置決めおよびフェイルセーフ等を
考慮して、スロットル弁を一方の方向に付勢するリター
ンスプリングが備えられてイル。通常、前者のジングル
スロットル形式てはスロットル弁の全閉方向に向けて、
また後者のタンデムスロットル形式では全開方向に向け
てリターンスプリングが設けられている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記のスロットル弁を付勢するリターン
スプリングに何らかの異常があったとしても、スロット
ル弁自体の作動は正常時と殆ど変わらずに確保されるた
め、その異常の有無を自己診断することは非常に困難で
ある。そのため、リターンスプリングを用いたフェイル
セーフか必要な場合には、フェイルセーフか正常に機能
しなくなる問題があった。

そこで、この発明はリターンスプリングの異常の有無を
自己診断することがてきる内燃機関のスロットル弁制御
装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 この発明に係るスロットル弁制御装置は、第１図に示す
ように、内燃機関の吸気通路Ｉに介装されたスロットル
弁２を開閉駆動するアク千ユエータ３と、前記スロット
ル弁２を全開側もしくは全閉側の所定位置に向けて付勢
するリターンスプリング４と、前記スロットル弁２の開
度を検出するスロットル弁開度センサ５と、このスロッ
トル弁開度センサ５の出力信号から得られる検出開度と
目標開度との偏差に基つき少なくとも積分値を制御要素
の一つと乙たフィートバック制御により前記アクチュエ
ータ３を駆動するアクチュエータ駆動手段６と、前記検
出開度が前記所定位置以外の目標開度に略収束した後に
前記偏差の積分値を所定値と比較してリターンスプリン
グ４の異常の有無を判別する異常判別手段７とを備えた
しのである。

作用 エンジンコントロールユニットなどか与与えられる目標
開度と、スロットル弁開度センサ５の出力信号から得ら
乙る検出開度との偏差に基づ【）てアクチュエータ３か
駆動され、スロットル弁２の検出開度がフィードバック
制御され、目標開度に収束する。ここて、スロワ）・ル
弁２の検出開度か目標開度に保持さ乙るには、リターン
スプリング４の付勢力に抗するようにアクチュエータ３
か駆動されなければな与ない。これは制御要素の−っで
ある積分値が零以外のある値を保つことによってなされ
る。二！二に対して、リターンスプリング４か異常でス
ロットル弁２に付勢力か与えられていない場合には、ス
ロットル弁２の検出開度か目標開度に収束すると、前記
積分値は零になる。この原理に基づき、検出開度が目標
開度に略収束したときに前記偏差の積分値と所定値とを
比較し、その積分値か所定値未満てあ乙ばリターンスプ
リング４か異常であると判定する。

実施例 以下、この発明の一実施例を図面に基づいて詳細に説明
する。

第２図はこの発明をトラクンヨンコントロールシステム
用のタンデムスロットル形式のスロットル制御機構に適
用した一実施例を示している。

同図において、１１は内燃機関の吸入空気か通流する吸
気通路を示す。この吸気通路ＩＩに、バタフライバルブ
型のメインスロットル弁１２と、同じくバタフライバル
ブ型のサブスロットル弁１３とが直列に配置されている
。

メインスロットル弁１２は、アクセルペダル１４にアク
セルワイヤ１５を介して機械的に連係しており、かつリ
ターンスプリング１６によって全閉方向に付勢されてい
る。

そしてサブスロットル弁１３は、そのスロットルシャフ
ト１７の一端側にアクチュエータであるサーボモータ１
８が直結されているとともに、その他端側にスロントル
弁開度センサとしてポテンショメータ１９が直結され、
かつリターンスプリング２０て全開側の基準位置（全開
位置）に向けて付勢されている。

このサブスロットル弁１３の開度はスロットルコントロ
ールユニット２１によって制御される。

すなわち、スロットルコントロールユニット２１には、
前記のポテンショメータ１９の出力信号からノイズを除
去する入力回路２２と、入力回路２２の出力信号をＡ／
Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器２３と、後述するようにそのＡ
／Ｄ変換信号から得られるサブスロットル弁１３の検出
開度とエンジンコントロールユニット２５から与えられ
る目標開度とに基づいてフィードバック制御動作を行う
とともにリターンスプリング２０の異常判別に関連する
動作を行う制御回路２４と、そのフィートノくツク制御
により設定されるモータ駆動指令値に基づいてサーボモ
ータ１８に電流指令を出力する駆動回路２６とか備えら
れている。前記目標開度は、ｌ・ラクノヨンコントロー
ルを行うために駆動輪のスリップ率などに基づいて、ト
ラクノヨンコン）・ロールユニット２５て逐次設定され
る。

次に第３図のフローチャートを参照して、制御回路２４
の動作について説明する。なお、この動作はスロットル
コントロールユニット２１のメイン電源がオンの間、所
定制御周期で定期的に実行されるものである。

まず、トラクンヨンコントロールユニット２５から入力
される目標開度ＴＶＯＲが読み込まれ（ステップＳｌ）
、続いてＡ／Ｄ変換器２３の出力値であるサブスロット
ル弁１３の検出開度ＴＶＯか読み込まれる（ステップＳ
２）。

次に、目標開度ＴＶＯＲと検出開度ＴＶＯとの差、つま
り偏差ＥＴか演算された（ステップＳ３）後、この偏差
ＥＴか前回の偏差積分値ＥＲに積算される（ステップＳ
４）。

そして、今回の検出開度ＴＶＯと前回の検出開度ＴＶＯ
である値ＴＡとの差ΔＴＶＯか演算されるとともに、値
ＴＡが今回の検出開度ＴＶＯて更新さＬる（ステップＳ
５）。

次のステップＳ６ては、ステップＳ３て得られた偏差Ｅ
Ｔに所定の定数ＫＰを掛けて比例制御量ＰＳか設定され
、ステップＳ４て得られた偏差積分値ＥＲに所定の定数
Ｋｌを掛けて積分制御ｆｆ１ｌＳか設定され、ステップ
Ｓ５て得ら乙た差△ＴＶ○に所定の定数ＫＤを掛けて微
分制御量ＤＳか設定される。そして、比例制御量ＰＳ、
積分制御量Ｉｓおよび微分制御量ＤＳが加算されて駆動
回路２６へ与えられるモータ駆動指令値ＭＯＴが設定さ
れる（ステップＳ７）。

次には、ステップＳ３て得ら乙た偏差ＥＴの絶対値か所
定の基準値ＳＡ以下か否かか判断される（ステップＳ８
）。基準値ＳＡは後述するように検出開度ＴＶＯか目標
開度ＴＶＯＲに略収束しｆ二かしｆこかとうかを判断す
るｆ二めに、フィードバック制御特性に応して設定され
る所定の値である。

ステップＳ８の判断において、偏差ＥＴの絶対値か基準
値ＳＡ組以上あれば、後述するタイマカウンタのカウン
ト値ＴＭが零にリセットされ（ステップＳ９）、ステッ
プＳ７て設定されたモータ駆動指令値ＭＯＴか駆動回路
２６に出力される（ステップ５１０）。この動作により
、駆動回路２６の出力電流値か設定され、サーホモータ
１８が駆動される。

第４図（１）にはリターンスプリング４が正常であり、
かつ目標開度ＴＶＯＲか全開位置からある開度位置にス
テップ状に変化したときの検出開度ＴＶ○の変化を示す
が、上述したステップＳｌ〜Ｓ１０の動作が周期的に繰
り返されることにより、このタイミングチャートが示す
ように目標開度ＴＶＯＲに検出開度ＴＶＯが近づいてい
く。そして、その偏差ＥＴが基準値ＳＡ未満になると、
タイマカウンタのカウント値ＴＭがインクリメントされ
ていく（ステップ５１１）。次には、そのカウント値Ｔ
Ｍが所定のカウント値ＴＡ以上か否かが判断され（ステ
ップ５１２）、カウント値ＴＡ未満であれば前述のステ
ップＳＩＯに進み、モータ駆動指令値ＭＯＴが駆動回路
２６に出力される。

そして、ステップＳ１〜Ｓ８．Ｓ１１．５１２ＳＩＯの
動作か繰り返され、カウント値ＴＭがカウント値ＴＡ以
上になると、すなわち偏差ＥＴか基準値ＳＡ未満になっ
てから所定時間が経過すると検出開度ＴＶＯが目標開度
ＴＶＯＲに収束しｆ二とみなされる。収束したとみなさ
れると、ステップＳ６で設定された最新の積分制御量■
Ｓか基準値ＳＡ未満か否かが判断される（ステップ５１
３）。

第４図（２）には、第４図（１）のフィードバック制御
が行われる時の比例制御ＩＰＳ、積分制御！！ＩＳ、微
分制御量ＤＳの各変化状態を示すが、この第４図（２）
に示すようにリターンスプリング２０が正常に作動して
いる場合、検出開度ＴＶＯが目標開度ＴＶＯＲに保持さ
れるには、リターンスプリング２０の付勢力である反力
につり合うようサーボモータ１８が駆動されなければな
らず、積分制御量ＩＳが基準値ＳＡ組以上保持されるこ
とになる。

これに対し、リターンスプリング２０が異常でサブスロ
ットル弁１３が全開位置に向けて付勢されない場合は、
第５図〔１）に示すようにフィードバック制御量で目標
開度ＴＶＯＲに対して検出開度ＴＶＯがオーパンニート
した後、収束する。

このとき、積分制御量ＩＳは第５図（２）に示すようＪ
二オーバシュート時点か与減少していき、偏差ＥＴか基
準値ＳＡ未満になってから所定時間か経過して検出開度
ＴＶＯが目標開度ＴＶＯＲに収束した時点では、リター
ンスプリング２０の反力かないため、基準値ＳＡ以下に
なる。

これに基づき、ステップＳＩ３で積分制御量■Ｓが基準
値ＳＡ未満になると、リターンスプリング２０か異常で
あると判定され（ステップ５１４）、続いてこの異常に
対する所定のフェイルセーフ処理が行われる（ステップ
５１５）。このフェイルセーフ処理では、たとえば、リ
ターンスプリング２０か作用しなくてもサブスロットル
弁１３が全開状態になるように、アクチュエータを強制
的に駆動するとともに、トラクンヨンコントロール制御
自体も禁止し、この異常を運転者に知らせるための警告
灯（図示せず）を点灯させる等の動作か行われる。

以上のようにこの実施例では、サブスロットル弁Ｉ３の
開度のフィートハック制御動作を行いなから、リターン
スプリング２０の異常判別を行うことができる。

上述の実施例では、ステップＳ１３において積分制御量
■Ｓか基準値ＳＡ未満になったときリターンスプリング
２０か異常と判定しているが、この発明では、積分制御
量Ｉｓの代りにステップＳ４で得られた偏差積分値ＥＲ
を用いてもよい。この場合も、偏差積分値ＥＲが所定の
基準値未満になれば、リターンスプリング２０が異常で
あると判定する。

また、この発明では、サブスロットル弁ｊ３の開度位置
によりリターンスプリング２０の反力が異なるため（全
閉位置に近いはと反力は大きくなる）、基準値ＳＡを目
標開度ＴＶＯＲに割り付けて記憶しておき、目標開度Ｔ
ＶＯＲに応した基準値ＳＡを読み出し設定するようにし
てもよい。なお、目標開度ＴＶＯＲの代わりに収束時の
検出開度ＴＶＯでもよい。

また、実施例ではスロットル弁１３の開度かＰｒＤ動作
によってフィードバック制御される場合について説明し
たが、この発明ではＰＩ動作によってフィードバック制
御される場合でも適用されるのはいうまでもない。

さらにまた、上述の実施例ではタンデムスロットル形式
のスロットル制御機構に適用した場合について説明した
が、この発明は、内燃機関の吸気通路にスロットル弁を
１個だけ配置したジングルスロットル形式のスロットル
制御機構にも同様に適用することができる。なおこの場
合、スロットル弁がリターンスプリングは全閉側に向け
てに付勢されている。

発明の効果 以上の説明て明らかなように、この発明に係る内燃機関
のスロットル弁制御装置によれば、スロットル弁の開度
のフィードバック制御中にスロットル弁を付勢している
リターンスプリングの異常を判別することができ、スロ
ットル弁制御に関連するトラブルをより確実に防止する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係るスロットル弁制御装置の構成を
示すクレーム対応図、第２図はこの発明の一実施例を示
す構成説明図、第３図はその実施例における制御回路の
動作を説明するためのフローチャート、第４図はリター
ンスプリングが正常な場合のフィードバック制御動作を
説明するためのタイミングチャート、第５図はリターン
スプリングが異常な場合のフィードバック制御動作を説
明するためのタイミングチャートである。 ■・・吸気通路、２・・・スロットル弁、３・・アクチ
ュエータ、４・・・リターンスプリング、５・スロット
ル開度センサ、６・・アクチュエータ駆動手段、７・・
・異常判別手段。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）内燃機関の吸気通路に介装されたスロットル弁を
   開閉駆動するアクチュエータと、 前記スロットル弁を全開側もしくは全閉側の所定位置に
   向けて付勢するリターンスプリングと、前記スロットル
   弁の開度を検出するスロットル弁開度センサと、 このスロットル弁開度センサの出力信号から得られる検
   出開度と目標開度との偏差に基づき少なくとも積分値を
   制御要素の一つとしたフィードバック制御により前記ア
   クチュエータを駆動するアクチュエータ駆動手段と、 前記検出開度が前記所定位置以外の目標開度に略収束し
   た後に前記偏差の積分値を所定値と比較してリターンス
   プリングの異常の有無を判別する異常判別手段と を備えたことを特徴とする内燃機関のスロットル弁制御
   装置。