JPH07113338B2 - スロツトルバルブの開閉制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はスロットルバルブをステップモータを用いて開
閉制御し、内燃機関の吸気量を制御するスロットルバル
ブの開閉制御装置に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、内燃機関の吸気量を運転状態に応じて緻密に
制御するため、例えば特開昭58−176442号公報記載のよ
うに、内燃機関の吸気系に設けたスロットルバルブをス
テップモータを用いて電気的に開閉制御する、いわゆる
リンクレススロットル装置が知られている。

この種の装置ではスロットルバルブを開閉制御するのに
ステップモータが用いられており、駆動制御されるステ
ップモータのステップ位置から現在のスロットル開度を
推定することができることから、スロットルバルブのス
ロットル開度を検出し、スロットル開度が所望の開度と
なるよう駆動信号を制御するといったフィードバック制
御を行なうことなく、制御が簡単なオープンループ制御
で以って実現できることとなる。

［発明の解決しようとする問題点］ ところが上記のようにオープンループ制御を行なう際に
は、ステップモータのステップ位置と、スロットルバル
ブの開度とを正確に対応させておく必要があることか
ら、ステップモータ組付後の調整を充分行なわなければ
ならず、その調整作業が面倒なものとなっている。

またこのような開閉制御を長時間行なっていると、ギヤ
の摩耗等により、ステップモータのステップ位置とスロ
ットル開度との相対位置がずれることがあるが、この場
合そのずれにより開閉制御の精度が低下するといった問
題がある。

更に近年では、例えば特開昭59−119036号公報、あるい
は特開昭59−190441号公報に記載のように、スロットル
開度を検出するセンサを設け、その検出開度と、ステッ
プモータのステップ位置から推定されるスロットル開度
と、の偏差から制御の異常を検出することが提案され、
上記のような位置ずれも異常として検出することができ
るようになりつつあるが、この場合単に異常が検出され
るだけで、制御を正常状態に復帰することはできず、ま
た組付時の位置調整は従来どおり行なわなければならな
い。

そこで本発明は、ステップモータのステップ位置とスロ
ットル開度との相対位置がずれた場合にも、制御を良好
に実行できるスロットルバルブの開閉制御装置を提供す
ることにより、ステップモータの組付時の調整を不要と
し、開閉制御の信頼性を向上することを目的としてなさ
れたものであって、以下の如き構成をとった。

［問題点を解決するための手段］ 即ち、上記問題点を解決するための手段としての本発明
の構成は、第１図に示す如く、 内燃機関のスロットルバルブM1を開閉するステップモー
タM2と、 該ステップモータM2のステップ位置を記憶するステップ
位置記憶手段M3と、 少なくともアクセルペダルM4の踏み込み量を含む内燃機
関M5の運転状態を検出する運転状態検出手段M6と、 該運転状態検出手段M6の検出結果に応じて、上記スロッ
トル開度を所定開度に制御するための上記ステップモー
タM2の目標ステップ位置を算出する目標ステップ位置算
出手段M7と、 該算出された目標ステップ位置と上記ステップ位置記憶
手段M3に記憶されたステップ位置とを比較し、該ステッ
プ位置が目標ステップ位置となるよう上記ステップモー
タM2に駆動信号を出力すると共に、該駆動信号に応じて
上記ステップ位置記憶手段M3に記憶されたステップ位置
を更新するステップモータ駆動手段M8と、 を備えたスロットルバルブの開閉制御装置において、 上記スロットルバルブを閉方向へ付勢するスプリング
と、 該スプリングによる上記スロットルバルブM1の閉方向へ
の回転をその全閉位置で停止させるストッパと、 上記スロットルバルブM1の実スロットル開度を検出する
スロットル開度検出手段と、 上記ストッパにより上記スロットルバルブM1が停止され
る全閉位置より開方向に位置し、上記スロットルバルブ
M1の全閉状態を開状態との境目となる基準全閉位置に
て、出力値が変化する基準全閉位置検出手段M9と、 内燃機関の始動時、すなわち上記ステップモータM2の駆
動が停止され上記スロットルバルブM1が上記全閉位置に
戻っているときに、予め設定されたステップ位置の初期
値を上記ステップ位置記憶手段M3に格納すると共に、予
め設定された目標ステップ位置の初期値を上記ステップ
モータ駆動手段M8に入力するステップ位置初期設定手段
M14と、 該ステップ位置初期設定手段M14にてステップ位置が初
期設定されると、上記ステップモータ駆動手段M8に入力
する目標ステップ位置を１ステップ変化させて、上記ス
テップモータM2を上記スロットルバルブM1の基準全閉位
置方向に駆動させる初期駆動手段M15と、 該初期駆動手段M15が上記目標ステップ位置を１ステッ
プ変化させてから所定時間経過後、上記基準全閉位置検
出手段M9の出力値が変化したか否かを判断し、該出力値
が変化していなければ再度上記初期駆動手段M15を作動
させることにより、上記基準全閉位置手段M9の出力値が
変化するまで上記ステップモータM2を所定時間毎に１ス
テップづつ駆動させる初期駆動制御手段M16と、 該初期駆動制御手段M16にて上記基準全閉位置検出手段M
9の出力値が反転したと判断されると、上記初期駆動M15
によって更新された上記ステップ位置記憶手段M3内のス
テップ位置と上記基準全閉位置に対応して予め設定され
た基準ステップ位置との偏差を補正値として設定する補
正値算出手段M10と、 該補正値算出手段M10にて設定された補正値に応じて、
上記目標ステップ位置算出手段M7で算出される目標ステ
ップ位置、または上記ステップ位置記憶手段M3に記憶さ
れたステップ位置を補正するステップ位置補正手段M11
と、 を設けたことを特徴とするスロットルバルブの開閉制御
装置を要旨としている。

ここで運転状態検出手段M6は、目標ステップ位置算出手
段M7でスロットルバルブM1の目標ステップ位置を求める
際に必要な内燃機関M5の運転状態を検出するためのもの
であって、少なくともアクセルペダルM4の踏み込み量を
検出するアクセルポジションセンサを備えている。また
この運転状態検出手段M5としては、上記アクセルポジシ
ョンセンサの他に、内燃機関M5の機関回転数、冷却水
温、アイドル運転時、定速運転時等を検出する各種セン
サを設けてもよい。

次に目標ステップ位置検出手段M7は、上記運転状態検出
手段M6で検出された内燃機関M5の運転状態に応じてスロ
ットルバルブM1のスロットル開度を制御するため、スロ
ットル開度を決定するステップモータM2の目標ステップ
位置を算出するものであって、具体的には上記運転状態
検出手段M6のアクセルポジションセンサで以て検出され
たアクセルペダルM4の踏み込み量に応じて目標ステップ
位置を算出するとか、冷却水温が低い場合、暖機の為に
目標ステップ位置をスロットルバルブM1の開方向に補正
するといった方法、あるいはアイドル運転時や低速運転
時等に内燃機関M5が所望の回転数となるよう目標ステッ
プ位置をフィードバック制御する方法等により、目標ス
テップ位置を算出するよう構成すればよい。

基準全閉位置検出手段M9は、ストッパによりスロットル
バルブM1が停止される全閉位置より開方向に位置し、ス
ロットルバルブM1の全閉状態と開状態との境目となる基
準全閉位置にて、その出力値が変化する周知の全閉スイ
ッチである。

［作用］ 以上の如く構成された本発明のスロットルバルブの開閉
制御装置においては、内燃機関の始動時でありスロット
ルバルブM1が全閉位置にある時に、ステップ位置初期設
定手段M14が、予め設定された目標ステップ位置の初期
値をステップ位置記憶手段M3に格納すると共に、予め設
定された目標ステップ位置の初期値をステップモータ駆
動手段M8に入力する。

このようにしてステップ位置初期化手段M14によりステ
ップ位置が初期化されると、初期駆動手段M15が、ステ
ップモータ駆動手段M8に入力する目標ステップ位置を１
ステップ変化させて、ステップモータM2をスロットルバ
ルブM1の基準全閉位置方向に駆動し、更に、初期駆動制
御手段M16が、初期駆動手段M15が目標ステップ位置を１
ステップ変化させてから所定時間経過後、基準全閉位置
検出手段M9の出力値が変化したか否かを判断し、出力値
が変化していなければ再度初期駆動手段M15を作動させ
ることにより、基準全閉位置検出手段M9の出力値が変化
するまでステップモータM2を所定時間毎に１ステップづ
つ駆動させる。

そして、初期駆動制御手段M16にて基準全閉位置検出手
段M9の出力値が反転したと判断されると、補正値算出手
段M10が、初期駆動手段M15によって更新されたステップ
位置記憶手段M3内のステップ位置と基準全閉位置に対応
して予め設定された基準ステップ位置との偏差を補正値
として設定し、この設定された補正値に応じて、ステッ
プ位置補正手段M11が、目標ステップ位置算出手段M7で
算出される目標ステップ位置、またはステップ位置記憶
手段M3に記憶されたステップ位置を補正する。

［実施例］ 以下に本発明の実施例を図面と共に説明する。

まず第２図は本発明の前提となる実施例のスロットルバ
ルブの開閉制御装置が搭載された内燃機関及びその周辺
装置を表わす概略構成図である。

図において１は内燃機関を示し、この内燃機関１の吸気
管２には、サージタンク３の上流で吸気量を制限するた
め、ステップモータ４により開閉され、その開度を検出
するスロットルセンサ５を備えたスロットルバルブ６が
設けられている。またスロットルバルブ６の上流には、
吸入空気を浄化するエアフィルタ７、及び吸気量を検出
するエアフロメータ８が備えられている。

一方９は内燃機関１の暖機状態を検知するため冷却水温
を検出する水温センサ、10は内燃機関１の回転と同期し
てイグナイタ11より発生される高電圧を各気筒の点火プ
ラグに分配するディストリビュータを表わし、このディ
ストリビュータ10にはその回転に応じてパルス信号を出
力する回転数センサ12が備えられている。また13はアク
セルペダル14の踏み込み量に応じて検出信号を出力する
アクセルポジションセンサ、15は当該内燃機関１が搭載
された車両の走行速度を検出する車速センサ、16はトラ
ンスミッションのシフト位置を検出するシフト位置検出
センサを夫々表わしている。

上記エアフロメータ８、水温センサ９、回転数センサ1
2、アクセルポジションセンサ13、車速センサ15、及び
シフト位置検出センサ16からの検出信号は夫々電子制御
回路20に出力される。電子制御回路20はマイクロコンピ
ュータを中心に構成され、上記各センサを用いて検出さ
れた内燃機関１の運転状態に応じて燃料噴射量を算出
し、燃料噴射弁22を駆動制御する燃料噴射制御を実行す
ると共に、アクセルペダル14の踏み込み量等、機関の運
転状態に応じてスロットルバルブ６の開度を求め、その
開度を表わす開度情報をステップモータ４の駆動制御回
路24に出力するスロットル開度算出処理を実行する。

ここで上記電子制御回路20から出力されるスロットルバ
ルブ６の開度情報は、内燃機関１の運転状態に応じて算
出されるスロットル開度を表わすものであるが、本実施
例では、この開度情報をスロットルバルブ６の全閉から
全開までの回転角度を０〜720ステップで表わすデジタ
ル信号として出力するよう構成されている。即ち電子制
御回路20は、内燃機関１の運転状態に応じて求めたスロ
ットル開度を、スロットルバルブの全閉から全開までの
回転角度81゜を720に分割した値0.1125゜で以て割算
し、その割算結果をデジタル信号として出力するよう構
成されているのである。従って電子制御回路20からは、
スロットル開度を表わす開度情報として10bitの情報が
出力されることとなる。

次にスロットルバルブ６は、第３図に示す如く、吸気管
２の一部とされるスロットルボディ31と、バタフライ弁
32と、バタフライ弁32を回動可能に固定するシャフト3
3、とから構成され、シャフト33の一端に取り付けられ
たスロットルセンサ５によりバタフライ弁32の回転角
度、即ちスロットル開度を検出できるようにされてい
る。またシャフト33の他端には、ステップモータ４の回
転軸4aに取り付けられたギヤ34に咬合されるギヤ35が取
り付けられ、ステップモータ４の回転によりバタフライ
弁32を開閉できるようにされている。更に、このスロッ
トルバルブ６には、一端がシャフト33に打ち込まれたピ
ン36に係止され、他端がスロットルボディ31に固定され
たスプリング37、及び一端がシャフト33に打ち込まれ、
他端がスロットルボディ31に当接されるストッパ38が設
けられ、スプリング37によってバタフライ弁32を閉方向
に付勢すると共に、シャフト33によってバタフライ弁32
の全閉位置で閉方向の回転を停止できるようにされてい
る。

ここで本実施例ではギヤ34とギヤ35とのギヤ比は1:2に
設定され、ステップモータ４には、１−２相励磁によっ
て１ステップ当たり0.9度回転する４相ステップモータ
が用いられている。従ってスロットルバルブ６はステッ
プモータ４の１ステップ当たりに0.45゜回転されること
となり、電子制御回路20から出力される開度情報に応じ
てステップモータの目標ステップ位置を算出するには、
開度情報を４で割算すればよいということになる。つま
り開度情報は１ステップ当たり0.1125゜の分解能でもっ
てスロットル開度を表わす情報であることから、この開
度情報を４で割算すればステップモータ４の分解能と同
じ１ステップ当たり0.45゜の分解能で以てスロットル開
度を表わす情報を得ることができ、これをそのままステ
ップモータ14の目標ステップ位置として用いることがで
きるのである。尚本実施例では、単に開度情報を４で割
算した値をそのまま目標ステップ位置として算出するだ
けでなく、割算の結果得られる余りに応じて目標ステッ
プ位置をデューティ制御することにより、スロットルバ
ルブ６の平均開度が開度情報に対応した開度となり、ス
テップモータ４で実現可能な分解能により高い分解能で
以てスロットル開度を制御するようされている。

また上記スロットルセンサ５は、スロットルバルブ６の
開度に応じて抵抗値の変化する可変抵抗器5aと、スロッ
トル開度約40゜でON−OFF状態の切替えられる基準開度
スイッチ5bとを備えており、可変抵抗器5aに所定電圧を
印加することにより、第４図に示す如きスロットル全閉
時に0.5［Ｖ］で、スロットル開度10゜毎に0.5［Ｖ］上
昇する電圧信号（実スロットル開度信号）が得られると
共に、基準開度スイッチ5bのON−OFF状態からスロット
ルバルブ６の基準開度40゜（正確には40.05゜）が検出
できるようにされている。尚この基準開度に対するステ
ップモータ４の基準ステップ位置は89ということにな
る。

次にスロットルセンサ５からの検出信号は、電子制御回
路20から出力される開度情報と共にステップモータ４の
駆動制御回路24に入力される。駆動制御回路24では、上
記開度情報に基づきステップモータ４の目標ステップ位
置を算出し、ステップモータ４を駆動する、ステップモ
ータの駆動制御を実行する他、スロットル開度センサ５
により検出されたスロットル開度から、ステップモータ
４とスロットルバルブ６との相対位置のずれ、及び当該
制御装置の異常を検出し、制御を正常状態に復帰させる
制御を合わせて実行する。

この駆動制御回路24は、第５図に示す如く、上記制御を
実行するワンチップマイクロコンピュータ41と、ワンチ
ップマイクロコンピュータ41に基準クロックパルスを供
給するクロックジェネレータ42と、ワンチップマイクロ
コンピュータ41より出力される制御信号に応じてステッ
プモータ４を駆動する駆動回路43とから構成されてい
る。またワンチップマイクロコンピュータ41は、クロッ
クジェネレータ42からの基準クロック信号に基づき２
［msec］毎にフラグF1をセットする時計51と、同じくク
ロックジェネレータ42からの基準クロック信号に基づき
600［μsec］毎に割込要求を発生するプログラマブルタ
イマ52と、この割込要求に応じて割込処理を実行させる
割込制御回路53と、ステップモータ４の駆動制御を実行
するCPU54と、CPU54で演算処理を実行するのに必要な制
御プログラムやデータが予め記録されたROM55と、CPU54
で演算処理を実行するのに必要なデータが一時的に読み
書きされるRAM56と、電子制御回路20から出力されるス
ロットルバルブ６の開度情報及びスロットルセンサ５の
基準開度スイッチ5bからの検出信号を入力すると共に、
駆動回路43に制御信号を出力する入出力バッファ57と、
スロットルセンサ５の可変抵抗器5aで検出された検出信
号をA/D変換するA/D変換器58とから構成されている。

以下、上記の如く構成されたワンチップマイクロコンピ
ュータ41で実行される演算処理について第６図及び第７
図に示すフローチャートに沿って詳しく説明する。尚、
第６図は上記割込制御回路53の動作によってプログラマ
ブルタイマ52ら発生されるパルス信号に応じて600［μs
ec］毎に実行され、ステップモータM2を駆動する駆動制
御ルーチンを表わし、第７図は内燃機関１の運転中くり
返し実行され、第６図の駆動制御ルーチンでステップモ
ータ４を駆動する際必要な、目標ステップ位置を算出す
る目標ステップ位置算出ルーチンを表わしている。

駆動制御ルーチンでは、先ずステップ101を実行し、上
記スロットルセンサ５に設けられた基準開度スイッチ5b
がON状態であるか否かを判断する。そして基準開度スイ
ッチ5bがON状態であればステップ102に移行して、基準
開度スイッチ5bのON−OFF状態を表わすフラグF2がセッ
ト状態であるか否かを判断する。このステップ102にて
フラグF2がリセット状態で今まで基準開度スイッチ5bが
OFF状態であったと判断されるとステップ103に移行し
て、フラグF2をセットし、ステップ104に移行する。そ
してステップ104ではRAM56内に記憶されているステップ
モータ４のステップ位置NSTEPとスロットルバルブ６の
基準開度に対応する基準ステップ位置RSTEP（本実施例
では89）との偏差ZSTEPを求め、後述の処理にてステッ
プモータ４の目標ステップ位置を算出する際用いる補正
値として記憶し、ステップ105に移行する。

次に上記ステップ101にて基準開度スイッチ5bがOFF状態
である旨判断された場合には、ステップ106にてフラグF
2をリセットし、そのままステップ105に移行し、またス
テップ102にてフラグF2がセット状態である旨判断され
た場合にもそのままステップ105に移行する。

ここで上記ステップ101ないしステップ104の処理は、ス
ロットルバルブ６が閉方向に回転し、基準開度スイッチ
5bがOFF状態からON状態に変化したとき、基準開度に対
応するステップモータ４の基準ステップ位置とRAM56内
に記憶されている現在のステップ位置との偏差を求める
ことにより、ステップモータ４とスロットルバルブ６と
の相対位置のずれを検出し、その後このずれ量を見越し
てスロットルバルブ６を良好に開閉制御できるようにす
るための処理である。

次にステップ105においては、今度は後述の処理にてス
テップモータ４の脱調等、当該制御装置の異常が検出さ
れたときセットされるフラグF3がセット状態であるか否
かを判断する。そしてフラグF3がセット状態であればス
テップ107に移行して、ステップモータ４を駆動するた
め駆動回路43に出力する制御信号の出力を停止し、本ル
ーチンの処理を終了する。

一方上記ステップ105にてフラグF3がリセット状態であ
る旨判断された場合には、ステップ108に移行して、A/D
変換器58を介して入力されるスロットルセンサ５の可変
抵抗器5aで検出された検出信号からスロットルバルブ６
の実際のスロットル開度（実スロットル開度）TH1を読
み込み、次ステップ109に移行する。ステップ109では現
時点でのステップモータ４のステップ位置NSTEPからス
ロットルバルブ６のスロットル開度TH2（推定スロット
ル開度）を推定する。この推定スロットル開度TH2の推
定には次式 TH2＝ NSTEP×0.45×（5/100）＋0.5 が用いられ、推定スロットル開度TH2が上記ステップ108
にて読み込んだ実スロットル開度TH1と対応する値にな
るようされている。つまり、ステップモータ４の１ステ
ップ当たりの回転角度が0.45゜で、スロットル開度セン
サ５から出力される電圧信号が１゜当たり0.05［Ｖ］変
化し、更にはスロットルバルブ６の全閉時にスロットル
開度５から出力される基準電圧が0.5［Ｖ］であること
から、上記のようにNSTEPに0.45及び5/100を掛け、0.5
を加算すれば、スロットル開度センサ５から出力された
検出信号に対応した推定スロットル開度TH2が算出でき
るのである。

次にステップ110においては、前回本ルーチンの処理を
実行した際、次ステップ111で算出された実スロットル
開度TH1と推定スロットル開度TH2との偏差ΔTHを後述で
処理でステップモータ４の脱調を検出するのに必要な基
準値ΔTH0に置き換え、ステップ111に移行する。ステッ
プ111では、上記ステップ108にて読み込んだ実スロット
ル開度TH1と、ステップ109にて求めた推定スロットル開
度TH2と、の偏差ΔTHを算出し、次ステップ112に移行す
る。

ステップ112においては、上記ステップ110で設定された
基準値ΔTH0とステップ111で求めた偏差ΔTHとをパラメ
ータとする次式 Ｓ＝ΔTH−ΔTH0 を用いて偏差ΔTHの変化速度ΔＳを算出し、ステップ11
3に移行する。この処理は本ルーチンが600［μsec］毎
に実行されることから、この時間内の偏差ΔTHの変化量
を求めることによってその変化速度ΔＳ、即ち微分値を
算出しているのである。そして次ステップ113では、こ
の求められた変化速度ΔＳが所定値α（但しαは負の値
である）以下であるか否か、即ち、ステップモータ４が
脱調し、スロットルバルブ６が閉方向に急速に閉じたか
否かを判断する。

ステップ113にて、ΔＳ＞αでステップモータ４には脱
調が生じていないと判断されると、続くステップ114が
実行され、今度は上記ステップ111で求めた偏差ΔTHの
絶対値が所定値K1以上であるか否かを判断する。これは
ステップモータ４の脱調以外の制御系の異常、つまりス
テップモータ４に駆動信号が良好に伝達されなかったと
か、あるいはステップモータ４とスロットルバルブ６と
の間の動力伝達系に何らかの異常が生じ、スロットルバ
ルブ６の開度がずれたといった異常を検出するための処
理であって、｜ΔTH|≧K1である場合には異常が発生し
ていると判断し、ステップ115に移行してカウンタC1の
値をインクリメントする。一方、このステップ114にて
｜ΔTH|＜K1である旨判断した場合、即ち、上記ステッ
プ113にてステップモータ４の脱調が検出されず、ステ
ップ114にて制御系の異常も検出されなかった場合に
は、ステップ116に移行して、カウンタC1の値から10を
減算する。

次に上記ステップ113にてΔＳ≦αでステップモータ４
に脱調が生じた旨判断されると、ステップ117を実行
し、カウンタC1の値に20を加算し、ステップ118に移行
する。そして、ステップ118においては、上記ステップ1
14と同様、偏差ΔTHの絶対値が所定値K1以上であるか否
かを判断し、｜ΔTH|≧K1であればステップ119にてカウ
ンタC1の値をインクリメントする。尚、上記ステップ11
4及びステップ118にて用いられる所定値K1の値にはスロ
ットル開度センサ５の検出誤差に所定の設計マージンを
加えた値が設定されている。

一方、上記ステップ118にて｜ΔTH|＜K1である旨判断さ
れた場合、あるいは上記ステップ115、ステップ116また
はステップ119にてカウンタC1の値が変更された場合に
はステップ120が実行され、カウンタC1の値が負である
か否かを判断する。そして、C1＜０であれば次ステップ
121でカウンタC1の値を０に設定してステップ122に移行
し、そうでなければ、そのままステップ122に移行す
る。尚、この処理はステップモータ４及び制御系が共に
正常である場合、ステップ116にてC1の値が減算され、C
1の値が負になることから、これを防止し、C1の値が負
にならないようにするための処理である。

次にステップ122においては、後述の目標ステップ位置
算出ルーチンで算出されたステップモータ４の目標ステ
ップ位置TSTEPから現在のステップ位置NSTEPを減算する
ことにより、偏差ΔSTEPを算出する。そして続くステッ
プ123では、この偏差ΔSTEPが正であるか否かを判断
し、ΔSTEP＞０であればステップ124に移行して、ステ
ップモータ４のステップ位置NSTEPを目標ステップ位置T
STEPに近づけるべく、NSTEPの値に「１」を加算し、ス
テップ125に移行する。

次に上記ステップ123にてΔSTEPの値が正でない旨判断
された場合には、ステップ126に移行して、今度はΔSTE
Pの値が負であるか否かを判断する。そしてΔSTEPの値
が負であれば次ステップ127に移行し、NSTEPの値から
「１」を減算し、ステップ125に移行する。またΔSTEP
の値が負でなければ、即ちΔSTEPが「０」で目標ステッ
プ位置TSTEPと現在のステップ位置NSTEPとが一致してい
る場合には、そのままステップ125に移行する。

ステップ125においては、NSTEPの下位3bitの値に基づ
き、次表に示す如き、データマップを用いて駆動回路43
に出力する制御信号パターンを算出し、ステップ128に
移行してこの制御信号パターンに応じた制御信号を出力
し、本ルーチンの処理を一旦終了する。

ここで上記ステップ125にてNSTEPの下位3bitから上記制
御信号パターンを算出するのは、ステップモータ４が４
相で、１−２相励磁によって駆動するため、駆動信号パ
ターンとしては８パターンとなり、下位3bitのステップ
位置情報のみでステップモータ４を駆動制御することが
できるからである。また上記ステップ107にて制御信号
の出力を停止するには、具体的には上記制御信号パター
ンを「○○○○」にすればよい。

次に第７図に示す目標ステップ位置算出ルーチンでは、
ステップモータ４の目標ステップ位置を算出する他、上
記駆動制御ルーチンでカウントされるカウンタC1の値に
基づき、当該制御装置の異常を検出するといった異常の
検出処理も合わせて実行する。

この処理が開始されるとまずステップ200を実行し、時
計51によって２［msec］毎にセットされるフラグF1がセ
ット状態であるか否かを判断する。そしてフラグF1がリ
セット状態であれば次ステップ201に移行して、電子制
御回路より出力された10bitの開度情報ITSTEPを読み込
みステップ202に移行する。

ステップ202では上記ステップ201にて読み込まれた開度
情報ITSTEPのうち上位8bitをステップモータ４の目標ス
テップ基準位置BTSTEPとして設定し、ステップ103に移
行する。こ処理は上述した如く、開度情報ITSTEPが１ス
テップ当たり0.1125゜の分解能で以てスロットル開度を
表わすもので、ステップモータ４により実現可能な１ス
テップ当たり0.45゜の分解能で以てスロットル開度を表
わすには、上記開度情報ITSTEPを「４」で割ればよいこ
とから、下位2bitを取り除くことによって開度情報ITST
EPを「４」で割り、その値を後述の処理にてステップモ
ータ４の目標ステップ位置を決定する際基準となる目標
ステップ基準位置BTSTEPに設定しているのである。

次にステップ203では、今度は上記ステップ201にて読み
込まれた開度情報ITSTEPのうち下位2bit、即ち開度情報
ITSTEPを「４」で割った余りを、後述の処理にてステッ
プモータ４のステップ位置をデューティ制御するために
用いるデューティデータDTSTEPとして設定し、次ステッ
プ204に移行する。そしてステップ204では当該装置の異
常を表わすフラグF3がセット状態であるか否かを判断
し、フラグF3がセット状態であればそのままステップ20
0に移行する。

一方上記ステップ204にてフラグF3がリセット状態であ
る旨判断されるとステップ205を実行し、前記駆動制御
ルーチンでカウントされるカウンタC1の値が所定値K2、
例えば100以上となったか否かを判断する。そしてC1≧K
2であれば当該制御装置に以上が発生したものとしてス
テップ206に移行し、フラグF3のセット及びステップ位
置NSTEP、カウンタC1の初期化の処理を行ない、ステッ
プ200に移行する。またC1＜K2であれば、ステップ207に
移行して、カウンタC2の値をクリアし、ステップ200に
移行する。

ここで、ステップ205の処理はスロットルバルブ６の急
開又は急閉時に生ずる制御の応答遅れによって装置の異
常を誤検出するのを防止するための処理であって、上記
駆動制御ルーチンでステップモータ４の脱調検出時に20
ずつカウントアップされ、その他の制御系の異常発生時
には１ずつカウントアップされるカウントC1の値が所定
値異常か否かを判断することにより装置の異常を確認す
るようされている。従ってK2の値を100とすれば、ΔTH
≧K1の状態が60［msec］（＝100×0.6［msec］）以上継
続した場合とか、ΔＳ≦αの状態が３［msec］（＝100
×0.6/20［msec］）以上継続した場合に異常が確認され
ることとなる。またステップ206ではフラグF3をセット
すると共にステップ位置NSTEP、カウンタC1を初期化す
るが、これはフラグF3をセットすることにより上記駆動
制御ルーチンで制御信号を出力するのを停止させ、スロ
ットルバルブ６を全閉状態にすると共に、ステップNSTE
Pを初期化してスロットルバルブ６の開閉制御をスロッ
トルバルブ全閉の初期状態から再度実行させるための処
理である。

次に上記ステップ200にてフラグF1がセット状態である
旨判断された場合には、ステップ208に移行して、フラ
グF1をリセットすると共にカウンタC3の値をインクリメ
ントする。そしてステップ209ではこのインクリメント
されたカウンタC3の値が４以上か否かを判断し、C3≧４
であればステップ210に移行して、カウンタC3の値をク
リアする。

一方上記ステップ209にてC3＜４である旨判断された場
合、あるいはステップ210にてカウンタC3の値がクリア
された場合には、ステップ211に移行して、今度はカウ
ンタC3の値が、上記ステップ203で設定されたデューテ
ィデータDTSEP、即ち開度情報を４で割った余り以上で
あるか否かを判断する。そしてこのステップ211にてC3
≧DTSTEPである旨判断されると、ステップ212に移行し
て、ステップモータ４の目標ステップ位置TSTEPに上記
ステップ203で設定された目標ステップ位置BTSTEPと補
正値ZSTEPとを加算した値を設定し、ステップ214に移行
する。一方上記ステップ211にてC3＜DSTEPである旨判断
された場合には、ステップ213に移行して、今度は目標
ステップ位置BTSTEPと補正値ZSTEPとを加算した値に１
を加えた値を目標ステップ位置TSTEPとして設定し、ス
テップ214に移行する。

ここで上記ステップ208ないしステップ213の処理は、２
［msec］毎に０ないし３に変化するカウンタC3の値と開
度情報ITSTEPの下位2bit情報であるデューティデータDT
STEPとを比較することで、開度情報ITSTEPを４で以て割
算した余りに相当するデューティ比（本実施例では25
％,50％,75％のいずれか）に応じた基準ステップ位置BT
STEPに１に加算し、スロットルバルブ６の平均開度が開
度情報ITSTEPに応じた開度となるようステップモータ４
の目標ステップ位置TSTEPをデューティ制御するための
処理である。尚本実施例においてこのデューティ制御
は、２［msec］×４、即ち８［msec］周期で実行される
こととなる。

次にステップ214においてはフラグF3がセット状態であ
るか否かを判断し、フラグF3がリセット状態であればそ
のままステップ200に移行する。一方、フラグF3がセッ
ト状態である場合、即ち上記ステップ205にて当該装置
に異常が生じている旨判断された場合には、ステップ21
5に移行してカウンタC2の値をインクリメントする。そ
して次ステップ216にてこのカウンタC2の値が所定値K
3、例えば100を越えたか否かを判断し、C2≦K3であれば
そのままステップ200に移行する。またC2＞K3である場
合にはステップ301に移行し、以下、後述する補正値算
出処理を実行する。

ここでこのステップ214ないしステプ217の処理は装置の
異常が検出され、フラグF3がセットされた後、駆動制御
ルーチンでステップモータ４の制御信号の出力を停止し
ている状態が所定時間以上おなるよう制御するための処
理であって、これによってスロットルバルブ６が完全に
全閉状態とされる。つまりステップモータ４の制御信号
の出力を停止するとスロットルバルブ６は、スプリング
37によって閉方向に回転され、ストッパ38によって全閉
位置で停止されるか、このときその反動でストッパ38が
バウンドし、スロットル開度が変動するといったことが
あり、制御信号停止後、すぐに制御を再開するとステッ
プモータ４のステップ位置がスロットルバルブ６の全閉
位置でないにもかかわらず、スロットルバルブ６の全閉
位置と判断されてしまうことから、上記の処理によって
スロットルバルブ６が確実に全閉状態となるまでの時
間、制御信号の出力を停止するようにしているのであ
る。尚、上記の処理において所定値K3の値を100とした
場合、カウンタC2は２［msec］毎にカウントされること
から、制御信号の出力停止時間（フラグF2のセット時
間）は200［msec］（＝100×２［msec］）ということに
なる。

以上の如く構成された本実施例のスロットルバルブの開
閉制御装置においては、駆動制御ルーチンのステップ10
1ないしステップ104の処理にてスロットルバルブ６が閉
方向に駆動され基準開度スイッチ5bがOFFからONに変化
したとき、その開度、即ち基準開度に対応するステップ
モータ４の基準ステップ位置RSTEPとRAM56内に記憶され
ている現時点でのステップ位置NSTEPとの偏差ZSTEPを求
め、目標ステップ位置TSTEPを算出する際の補正値とす
るよう構成されている。従って例えばステップモータ４
とスロットルバルブ６との間のギヤ34又は35が摩耗し、
ステップモータとステップ位置とスロットルバルブ６の
開度との相対位置がずれたとき等には、そのずれ量を見
越して目標ステップ位置TSTEPが算出されることとな
り、開閉制御を良好に実行することが可能となる。また
このようにステップモータ４とスロットルバルブ６の開
度との相対位置が常時確認され補正されるので、ステッ
プモータ組付時等にはその位置調整を行なう必要がな
く、組付作業の作業性を向上することもできる。

また本実施例ではステップモータ４に脱調を生じた場合
等、装置に異常が生ずると、スロットルバルブ６が全閉
状態とされ、ステップ位置NSTEPが初期値に設定される
ことから、異常検出後再度開閉制御に復帰することもで
きる。

更に本実施例では、電子制御回路20から出力される開度
情報のうちステップモータ４で実現可能な分解能まで割
算した結果をそのままステップモータ４の目標ステップ
位置とせず、その値に余りに応じたデューティ比で以っ
て１を加算した値を目標ステップ位置とし、ステップモ
ータ４を駆動制御していることから、スロットルバルブ
６の平均開度をステップモータ４で実現可能な分解能よ
り高い分解能で以って制御することができ、開閉制御の
精度を向上することもできる。

ここで上記実施例では、スロットルバルブの開閉制御中
スロットルバルブが閉方向に回転し、基準開度となった
時に、スロットルバルブとステップモータとの位置ずれ
を必ず算出するようにしているが、スロットルバルブM2
が基準開度となる位置を検出する際に、スロットルバル
ブM2は静止しているとは限らず、基準開度の付近でスロ
ットルバルブM2が振動した場合、基準開度スイッチ5bの
出力はON−OFFを繰り返し、必ずしも安定した位置検出
を行なうことができない。

そこで、上述した実施例におけるステップ101〜ステッ
プ104までの処理に代えて、または、この処理と共に、
本発明にかかる主要な処理である補正値算出処理を実行
することにより、こういった問題を解決することができ
る。

以下、この補正値算出処理について説明する。この補正
値算出処理は、内燃機関の始動時や異常検出時に実行さ
れるものであり、即ち、内燃機関が始動しステップモー
タ４がスロットルバルブ６の制御を開始するに先だって
実行され、また、先のステップ216において、C2＞K3で
あると判断された場合、つまり、ステップモータの駆動
系の異常が検出され、ステップモータへの制御信号が停
止された後、スロットルバルブが確実に全閉状態となる
ために必要な所定時間が経過してから実行される。

なお、本処理は、スロットルセンサ８にスロットルバル
ブ６の全閉状態および開状態の実際の境目である基準全
閉位置を検出する周知の全閉スイッチを設けることによ
って実現される。

即ち本補正値算出処理では、まずステップ301にてステ
ップ位置NSTEPと目標ステップ位置TSTEPとを160ステッ
プに設定し、ステップ302に移行して、フラグF3をクリ
アする。そして続くステップ303ではステップモータの
０ステップ位置の制御信号パターン、即ち前述の表でNS
TEPの下位3bitが「○○○」の制御信号パターンに応じ
た制御信号を出力し、次ステップ304に移行する。ステ
ップ304においては目標ステップTSTEPを176ステップに
設定し、ステップ305にて目標ステップTSTEPとステップ
位置NSTEPとが一致するのを持つ。するとその間に600
［μsec］毎に実行される駆動制御ルーチンでステップ
モータが16ステップ（176−160）分だけ開方向に駆動さ
れ、ステップ位置NSTEPが176ステップに制御されること
となる。

ここで上記ステップ301ないしステップ305の処理は、内
燃機関始動時や異常検出時にはステップモータへの制御
信号が出力されておらず、通常スプリングとストッパと
の動作によってスロットルバルブが全閉以下の開度とな
っていることから、その状態から16ステップ分だけスロ
ットルバルブを開方向に駆動し、その後の処理でスロッ
トルバルブを１ステップずつ閉方向に駆動することによ
ってスロットルバルブが全閉となった時のステップ位置
を検出し、そのステップ位置をスロットルバルブとステ
ップモータとの位置ずれ量として目標ステップ位置を補
正するための処理である。

このようにして目標ステップ位置TSTEPとステップ位置N
STEPとが176ステップで一致するよう制御されると、今
度はステップ306にて２［msec］毎にセットされるフラ
グF1の値をリセットし、次ステップ307に移行する。そ
してステップ307ではフラグF1がセット状態になるのを
待ち、フラグF1がセット状態になると次ステップ308に
移行してスロットルセンサにより検出されるスロットル
開度が全閉になったか否か、即ち全閉スイッチがON状態
になったか否かを判断する。

ステップ308にてスロットル開度が全閉でないと判断さ
れると、次ステップ309にて目標ステップTSTEPをデクリ
メントすると共に、ステップ310にてその値が「０」に
なったか否かを判断する。そして目標ステップTSTEPが
「０」でなければステップ305に移行し、ステップ308に
てスロットルバルブの全閉が検知されるか、ステップ31
0にて目標ステップ位置が「０」である旨判断されるま
での間、ステップ305ないしステップ310の処理をくり返
し実行する。

一方ステップ308にてスロットルバルブの全閉が検出さ
れたとき、あるいは目標ステップ位置が「０」である旨
判断されたときにはステップ311に移行して、その時の
目標ステップTSTEの下位3bitを補正値ZSTEPとして設定
すると共に、次ステップ312にてその値ZSTEPをステップ
位置NSTEP及び目標ステップ位置TSTEPに設定し、ステッ
プ313に移行する。そして、ステップ313ではフラグF1を
リセットすると共にカウンタC1の値をクリアし、目標ス
テップ位置算出ルーチンに移行する。

以上説明したように、本補正値算出処理においては、内
燃機関の始動時、およびステップモータ４の駆動系の異
常が検出され、ステップモータ４への制御信号が停止さ
せられることによりスロットルバルブ６が全閉位置に戻
された時に、その全閉位置からわずかに開状態となるよ
うに16ステップ分だけスロットルバルブ６を開方向に動
作させ、その後、ステップモータ４を１ステップづつ閉
方向に動作させることによりスロットルバルブ６が基準
全閉位置に達するまでに要するステップ数が検出され
る。一方、ステップモータ４を制御するために電子制御
回路20から出力される開度情報は、スロットルバルブ６
全閉時に０ステップなので、この全閉時の開度情報０ス
テップとスロットルバルブが基準全閉位置に達するまで
に要したステップ数との差を補正値ZSTEPとし、以後、
この補正値ZSTEPにより目標ステップ位置算出ルーチン
において開度情報に基づいて算出される目標ステップ位
置TSTEPを補正する。従って、本補正値算出処理を行な
うことにより、スロットルバルブ６とステップモータ４
との間に相対位置ずれがない状態で制御を行うことがで
きる。

なお、ステップ312において補正値ZSTEPをステップ位置
NSTEPおよび目標ステップ位置TSTEPに設定しているの
は、ステップモータ４が動作しないようにするためであ
る。

また、本補正値算出処理においては、補正値の算出を行
うために、基準全閉位置に達するまでスロットバルブ６
を動作させる際に、目標ステップ位置TSTEPを１ステッ
プ変化させた後、所定時間が経過してから全閉スイッチ
の出力を調べている。

これは、ステップモータ４を動作させスロットルバルブ
６を開閉した場合、スロットルバルブ６は所定の位置に
すぐに静止するわけではなく、しばらくの間は振動し、
スロットルバルブ６が基準全閉位置付近にある場合に
は、ステップモータ４動作後しばらくの間、全閉スイッ
チの出力がON−OFFを激しく繰り返すこととなり、スロ
ットルバルブ６が基準全閉位置にあるのか否かを正しく
判断することができないからである。

つまり、本補正値算出処理では、目標ステップ位置TSTE
Pを１ステップ変化させた後、所定時間が経過してから
全閉スイッチの出力を調べることにより、スロットルバ
ルブ６が基準全閉位置に達しているか否かの判定を、ス
ロットルバルブ６の振動に影響されることなく正確に検
出できるようにしているのである。従って、本補正値算
出処理によれば、補正値を算出する際に必要な基準全閉
位置におけるステップモータ４のステップ位置を正確に
知ることができる。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明のスロットルバルブの開閉制
御装置によれば、内燃機関の始動時でありスロットルバ
ルブが全閉位置に戻されている時、ステップ位置初期設
定手段が、予め設定された目標ステップ位置の初期値を
目標ステップ位置算出手段に格納すると共に、予め設定
された目標ステップ位置の初期値をステップモータ駆動
手段に入力した後、初期駆動制御手段において基準全閉
位置検出手段の出力が変化するまで、即ちスロットルバ
ルブが基準全閉位置に達するまで、初期駆動手段が、目
標ステップ位置を１ステップづつ変化させる。そして、
補正値算出手段が、初期駆動手段によって更新されたス
テップ位置記憶手段内のステップ位置と基準全閉位置に
対応して予め設定された基準ステップ位置との偏差を補
正値とし手設定し、この補正値に応じてステップ位置補
正手段が目標ステップ位置、またはステップ位置記憶手
段に記憶されたステップ位置を補正している。

従って、内燃機関の始動時には、常にスロットルバルブ
のスロットル開度とステップモータのステップ位置、延
いてはこのステップ位置より算出される推定スロットル
開度とが一致するように補正されるので、スロットルバ
ルブの開閉制御の精度および信頼性を向上できると共
に、ステップモータ組付時に、スロットルバルブとステ
ップモータとの相対位置を調整する必要もない。

また、本発明のスロットルバルブの開閉装置において
は、初期駆動制御手段がスロットルバルブが基準全閉位
置に達したか否かを判断する際には、初期駆動手段が目
標ステップ位置を１ステップ変化させた後、所定時間経
過してから基準全閉位置検出手段の出力を調べるように
している。

つまり、スロットルバルブをステップモータによりステ
ップ動作させた際に、スロットルバルブはすぐに静止せ
ず暫くの間は振動するのであるが、この所定時間が経過
する間にスロットルバルブの振動は減衰するので、初期
駆動制御手段が基準全閉位置検出手段の出力を調べる時
には、スロットルバルブの振動の影響を受けることがな
い。

従って、補正値を算出する際に必要な基準全閉位置にお
けるステップ位置を正確に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を表わすブロック図、第２図ない
し第７図は本発明の前提となる実施例を示し、第２図は
スロットルバルブの開閉制御装置が搭載されたエンジン
及びその周辺装置を表わす概略構成図、第３図はスロッ
トルバルブ、ステップモータ及びスロットル開度センサ
の構成を表わす構成図、第４図はスロットル開度センサ
から出力される実スロットル開度信号を表わす線図、第
５図はステップモータを駆動する駆動制御回路を表わす
ブロック図、第６図は駆動制御回路で600［μsec］毎に
実行される駆動制御ルーチンを表わすフローチャート、
第７図は駆動制御回路でくり返し実行される目標ステッ
プ位置算出ルーチンを表わすフローチャート、第８図は
本発明の主要部である補正値算出処理を表わすフローチ
ャートである。 M1,6……スロットルバルブ M2,4……ステップモータ M3……ステップ位置記憶手段 M4,14……アクセルペダル M5,1……内燃機関 M6……運転状態検出手段 M7……目標ステップ位置算出手段 M8……ステップモータ駆動手段 M9……基準全閉位置検出手段 M10……補正値算出手段 M11……ステップ位置補正手段 M12……スロットル開度検出手段 M14……ステップ位置初期設定手段 M15……初期駆動手段 M16……初期駆動制御手段 ５……スロットルセンサ 5b……基準開度スイッチ 11……アクセルポジションセンサ 20……電子制御回路 24……駆動制御回路 41……ワンチップマイクロコンピュータ 42……クロックジェネレータ 43……駆動回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】内燃機関のスロットルバルブを開閉するス
   テップモータと、 該ステップモータのステップ位置を記憶するステップ位
   置記憶手段と、 少なくともアクセルペダルの踏み込み量を含む内燃機関
   の運転状態を検出する運転状態検出手段と、 該運転状態検出手段の検出結果に応じて、上記スロット
   ル開度を所定開度に制御するための上記ステップモータ
   を目標ステップ位置を算出する目標ステップ位置算出手
   段と、 該算出された目標ステップ位置と上記ステップ位置記憶
   手段に記憶されたステップ位置とを比較し、該ステップ
   位置が目標ステップ位置となるよう上記ステップモータ
   に駆動信号を出力すると共に、該駆動信号に応じて上記
   ステップ位置記憶手段に記憶されたステップ位置を更新
   するステップモータ駆動手段と、 を備えたスロットルバルブの開閉制御装置において、 上記スロットルバルブを閉方向へ付勢するスプリング
   と、 該スプリングによる上記スロットルバルブの閉方向への
   回転をその全閉位置で停止させるストッパと、 上記スロットルバルブの実スロットル開度を検出するス
   ロットル開度検出手段と、 上記ストッパにより上記スロットルバルブが停止される
   全閉位置より開方向に位置し、上記スロットルバルブの
   全閉状態と開状態との境目となる基準全閉位置にて、出
   力値が変化する基準全閉位置検出手段と、 内燃機関の始動時、すなわち上記ステップモータの駆動
   が停止され上記スロットルバルブが上記全閉位置に戻っ
   ているときに、予め設定されたステップ位置の初期値を
   上記ステップ位置記憶手段に格納すると共に、予め設定
   された目標ステップ位置の初期値を上記ステップモータ
   駆動手段に入力するステップ位置初期設定手段と、 該ステップ位置初期設定手段にてステップ位置が初期設
   定されると、上記ステップモータ駆動手段に入力する目
   標ステップ位置を１ステップ変化させて、上記ステップ
   モータを上記スロットルバルブの基準全閉位置方向に駆
   動させる初期駆動手段と、 該初期駆動手段が上記目標ステップ位置を１ステップ変
   化させてから所定時間経過後、上記基準全閉位置検出手
   段の出力値が変化したか否かを判断し、該出力値が変化
   していなければ再度上記初期駆動手段を作動させること
   により、上記基準全閉位置検出手段の出力値が変化する
   まで上記ステップモータを所定時間毎に１ステップづつ
   駆動させる初期駆動制御手段と、 該初期駆動制御手段にて上記基準全閉位置検出手段の出
   力値が反転したと判断されると、上記初期駆動によって
   更新された上記ステップ位置記憶手段内のステップ位置
   と上記基準全閉位置に対応して予め設定された基準ステ
   ップ位置との偏差を補正値として設定する補正値算出手
   段と、 該補正値算出手段にて設定された補正値に応じて、上記
   目標ステップ位置検出手段で算出される目標ステップ位
   置、または上記ステップ位置記憶手段に記憶されたステ
   ップ位置を補正するステップ位置補正手段と、 を設けたことを特徴とするスロットルバルブの開閉制御
   装置。