JPH11117770A - 内燃機関のスロットル制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子スロットルシステムにおけるスロットル
バルブの開度の追従安定性を向上すること。 【解決手段】 電子スロットルシステムにおいて、部品
点数が少なく機構が簡素化され摩擦が小さくなると実ス
ロットル開度ＴＡ（スロットルバルブ５の開度）が慣性
の影響を受けて却ってオーバシュートし易くなる。この
傾向を抑止し、実スロットル開度ＴＡを目標開度として
の指令値に一致させるため、トルクモータ１９を駆動す
るための制御電流に変換される制御量が例えば、指令値
の変化量が大きいほど大きくなるように所定時間だけオ
フセット処理される。これにより、指令値に対する実ス
ロットル開度ＴＡが早めに追従され遷移されることでそ
の後半におけるオーバシュート等の発生を抑えることが
でき追従安定性を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、アクセル操作量等
に応じてアクチュエータを駆動しスロットルバルブの開
度を制御する内燃機関のスロットル制御装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関のスロットル制御装置に
関連する先行技術文献としては、ＵＳＰ（米国特許）第
５２３５９５０号公報にて開示されたものが知られてい
る。このものには、アクセル操作量等に応じてアクチュ
エータとしてのモータを駆動しスロットルバルブの開度
（以下、『スロットル開度』ともいう）を制御する『電
子スロットルシステム』と称する内燃機関のスロットル
制御装置が示されている。

【０００３】このようなスロットル制御装置において
は、例えば、アクセルペダルの踏込量に対応する開度
（以下、『アクセル開度』という）を検出するアクセル
開度センサからの信号に応じてモータに電流を流し、モ
ータが駆動されることでスロットルバルブが開閉され内
燃機関に供給される空気量が制御される。このとき、ス
ロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサ
からの信号とアクセル開度センサからの信号との偏差が
なくなるようにモータに対して比例・積分・微分制御
（Proportional Integral Differential Control；以
下、単に『ＰＩＤ制御』という）によるフィードバック
制御が実行されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、電子スロッ
トルシステムにおいて、スロットルバルブ周辺の駆動機
構を簡素化し部品点数を減少させコストダウンを図ろう
とすると、モータ等の慣性・摩擦の影響が現れ目標開度
に対する実スロットル開度がオーバシュートし易くな
り、かえって追従性を悪化させるという不具合があっ
た。

【０００５】そこで、この発明はかかる不具合を解決す
るためになされたもので、電子スロットルシステムにお
けるスロットルバルブの開度の追従安定性が向上できる
と共に、スロットルバルブ周辺の駆動機構の簡素化も可
能な内燃機関のスロットル制御装置の提供を課題として
いる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の内燃機関のス
ロットル制御装置によれば、スロットル制御手段で制御
される実スロットル開度を目標開度に一致させための制
御量演算手段で算出された制御量に対してオフセット量
設定手段にてオフセット量が設定され、オフセット時間
変更手段にてそのオフセットする所定時間が目標開度の
変化量に応じて変更される。このように、目標開度に対
する実スロットル開度がオーバシュート等を起こさない
ように制御量に対してオフセット処理が施されることで
目標開度に対する実スロットル開度の追従安定性を向上
することができる。

【０００７】請求項２の内燃機関のスロットル制御装置
では、オフセット量設定手段により実スロットル開度を
目標開度に一致させるための制御量に対するオフセット
量が具体的に、目標開度の変化量が大きいほど大きく、
また、目標開度と実スロットル開度との偏差が大きいほ
ど大きく設定される。このように、目標開度に対して実
スロットル開度がオーバシュート等を起こさないよう
に、制御量に対しオフセット処理のためのオフセット量
が適切に補正されることで、指令値ＴＴＰに対する実ス
ロットル開度ＴＡの追従安定性を向上することができ
る。

【０００８】請求項３の内燃機関のスロットル制御装置
では、オフセット量設定手段によりオフセット量が徐変
され、このオフセット量にて実スロットル開度を目標開
度に一致させるための制御量がオフセット処理される。
このように、オフセット量が適切に設定されることで、
目標開度に対する実スロットル開度の追従安定性を向上
することができる。

【０００９】請求項４の内燃機関のスロットル制御装置
では、オフセット量設定手段により実スロットル開度の
位相を進ませた位相進み開度が目標開度を越えたときに
は目標開度に対する実スロットル開度がオーバシュート
等を起こさないように制御量に対するオフセット処理が
解除される。これにより、目標開度に対する実スロット
ル開度の追従安定性を向上することができる。

【００１０】請求項５の内燃機関のスロットル制御装置
では、ガード値拡大手段によりガード処理として設定さ
れている通常のオフセット解除時における上限値及び下
限値が、オフセット実行中では拡大されることで、この
ときのオフセット量を加味した制御量がガード処理に引
掛かることなく設定される。これにより、目標開度に対
する実スロットル開度の追従安定性を向上することがで
きる。

【００１１】請求項６の内燃機関のスロットル制御装置
では、スロットルバルブの開度範囲内に機械的な中間停
止位置が設定されていないときには負側の制御量は存在
しないため、ガード値拡大手段によりその下限値が零以
上とされる。これにより、不必要に下限値を広げること
なく目標開度に対する実スロットル開度の追従安定性を
向上することができる。

【００１２】請求項７の内燃機関のスロットル制御装置
では、アクチュエータがトルクモータとされることで、
スロットルバルブがギヤボックス等を介することなく直
接作動される。このものでは、構成が簡単となるため耐
久信頼性を向上することができる。

【００１３】請求項８の内燃機関のスロットル制御装置
では、オフセット量設定手段にて所定時間のオフセット
処理が終了するとオフセット量が「０」とされ、この後
では目標開度に応じた制御量が設定される。このため、
定常時における目標開度に対する実スロットル開度の追
従安定性を損なうことが防止される。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例に基づいて説明する。

【００１５】図１は本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のスロットル制御装置が適用された内燃機
関及びその周辺機器を示す概略構成図である。

【００１６】図１において、内燃機関１はＶ型６気筒の
４サイクルエンジンとして構成されている。内燃機関１
の吸気通路２の上流側にはエアクリーナ３が設けられ、
エアクリーナ３の下流側には吸気量（吸入空気量）を検
出するエアフローメータ４が設置されている。また、吸
気通路２のエアフローメータ４より下流側にはスロット
ルバルブ５が設けられ、このスロットルバルブ５の回動
軸５ａに連結されたトルクモータ１９の駆動力によりス
ロットルバルブ５の開度（実スロットル開度）が制御さ
れ、内燃機関１に供給される吸気量が調整される。この
スロットルバルブ５の実スロットル開度がスロットル開
度センサ１６によって検出される。なお、アイドル時に
あっても、トルクモータ１９の駆動力によって実スロッ
トル開度が制御され、これによって吸気量ＧＮが制御さ
れ機関回転数ＮＥが目標アイドル回転数に一致されるよ
うにフィードバック制御される。更に、吸気通路２はイ
ンテークマニホルド６を介して内燃機関１の各気筒に接
続され、吸気通路２からの吸入空気がインテークマニホ
ルド６内を経て各気筒に分配供給される。

【００１７】インテークマニホルド６には各気筒に対応
してインジェクタ７が設置され、各インジェクタ７から
噴射された燃料は、吸入空気と混合され各気筒に供給さ
れる。この混合気は吸気バルブ８の開閉に伴って各気筒
の燃焼室９内に導入され、点火プラグ１０の点火により
燃焼され、ピストン１１が押下げられクランクシャフト
１２にトルクが付与される。燃焼後の排気ガスは排気バ
ルブ１３の開閉に伴って排気通路１４を経て外部に排出
される。また、クランクシャフト１２の近接位置にはク
ランク角センサ１５が設置され、このクランク角センサ
１５からは３０°ＣＡ（Crank Angle:クランク角）毎に
パルス信号が出力される。

【００１８】２０はＥＣＵ（Electronic Control Unit:
電子制御ユニット）であり、ＥＣＵ２０はエアフローメ
ータ４によって検出された吸気量ＧＮ信号やクランク角
センサ１５によって検出された機関回転数ＮＥ信号に基
づいてインジェクタ７の駆動を制御すると共に、スロッ
トル開度センサ１６によって検出されたスロットル開度
ＴＡ信号やアクセルペダル１７の踏込量がアクセル開度
センサ１８によって検出されたアクセル開度Ａｐ信号等
に基づいてスロットルバルブ５を開閉制御する、ＣＰＵ
２１、ＲＯＭ２２、ＲＡＭ２３等からなるマイクロコン
ピュータを主体として構成されている。

【００１９】次に、ＥＣＵ２０及びその周辺の構成につ
いて、図１を参照し更に詳しく説明する。

【００２０】ＥＣＵ２０において、ＣＰＵ２１は吸気量
ＧＮ信号や機関回転数ＮＥ信号、更にはスロットル開度
ＴＡ信号やアクセル開度Ａｐ信号等を読込み、内燃機関
１の運転状態に応じてその都度要求されるインジェクタ
７の燃料噴射量やスロットルバルブ５のスロットル開度
等を演算する周知の中央処理装置である。

【００２１】また、ＲＯＭ２２は所謂プログラムメモリ
として、内燃機関１の運転状態を制御するための各種制
御プログラム、即ち、燃料噴射制御プログラムやスロッ
トル制御プログラム等が予め格納されたメモリである。
ＣＰＵ２１では、このＲＯＭ２２に格納されているプロ
グラムに従って各種の演算処理を実行する。また、ＲＡ
Ｍ２３は所謂データメモリとして、各種センサの入出力
データやＣＰＵ２１による演算処理データ等が一時的に
格納されるメモリである。

【００２２】インジェクタ駆動回路２４は、吸気量ＧＮ
信号や機関回転数ＮＥ信号に基づきＣＰＵ２１を通じて
演算される燃料噴射量に対応した所定パルス幅の信号を
形成してインジェクタ７を駆動する回路である。これに
より、インジェクタ７からは演算された燃料噴射量に対
応した量の燃料が内燃機関１の各気筒に対して噴射供給
されるようになる。また、Ａ／Ｄ変換回路２７は、読込
まれる吸気量ＧＮ信号、スロットル開度ＴＡ信号、アク
セル開度Ａｐ信号及び冷却水温ＴＨＷ信号等をＡ／Ｄ
（アナログ−ディジタル）変換してＣＰＵ２１に出力す
るための回路である。

【００２３】そして、ＣＰＵ２１では後述のトルクモー
タ１９によるスロットルバルブ５のスロットル開度の指
令値（目標開度）ＴＴＰとスロットル開度センサ１６か
らのスロットル開度（実スロットル開度）ＴＡとの偏差
に基づき、その偏差を縮小すべくＰＩＤ（比例・積分・
微分）制御されトルクモータ１９の制御量が算出され、
その制御量がＰＷＭ（パルス幅変調）変換されたデュー
ティ比信号としての制御電流ＤＵＴＹがモータ駆動回路
３０に出力される。すると、モータ駆動回路３０によっ
てＰＷＭ変換された制御電流ＤＵＴＹに応じてトルクモ
ータ１９が駆動され、スロットル開度センサ１６で検出
された実スロットル開度ＴＡ信号が最終的にスロットル
開度の指令値ＴＴＰに一致するように調整される。

【００２４】次に、図２及び図３に基づき内燃機関のス
ロットル制御装置の構成について説明する。

【００２５】図２及び図３において、アクセルペダル１
７にはアクセル開度センサ１８が配設され、アクセルペ
ダル１７はアクセルレバー４１に連結されている。この
アクセルレバー４１は、アクセルリターンスプリング４
２ａ，４２ｂによってアクセルペダル１７の戻り方向
（時計回り方向）に付勢されている。アクセルペダル１
７が操作されない状態（アクセルＯＦＦ）では、アクセ
ルレバー４１はアクセルリターンスプリング４２ａ，４
２ｂによってアクセル全閉ストッパ４３に当接した状態
に保持される。内燃機関１の運転中は、アクセルペダル
１７の操作量に基づくアクセルレバー４１の位置がアク
セル開度センサ１８によってアクセル開度Ａｐとして検
出される。

【００２６】一方、スロットルバルブ５の回動軸５ａに
はバルブレバー４４が連結され、このバルブレバー４４
が退避走行用スプリング４５によってスロットルバルブ
５の開方向（図２の上方向）に付勢されている。このた
め、図２（ｂ）に示すモータＯＦＦ（トルクモータ１９
への電源ＯＦＦ）時には、退避走行スプリング４５によ
ってバルブレバー４４が中間レバー４７に当接した中間
ストッパ位置に保持される。このとき、中間レバー４７
は、バルブリターンスプリング４８によってスロットル
バルブ５の閉方向（図２の下方）に付勢され、中間スト
ッパ４９に当接されている。

【００２７】つまり、バルブリターンスプリング４８の
引張力は退避走行用スプリング４５の引張力よりも大き
く設定されている。したがって、図２（ｂ）に示すモー
タＯＦＦ時には、バルブリターンスプリング４８の引張
力が退避走行用スプリング４５の引張力に打勝って、中
間レバー４７が中間ストッパ４９に当接し保持され、こ
れにより、スロットルバルブ５のスロットル開度が中間
ストッパ４９で規制される中間ストッパ位置（スロット
ル開度＝約３°）に保持される。

【００２８】一方、図２（ａ）に示す通常制御時（モー
タＯＮ時）には、アクセルペダル１７の操作量に応じて
トルクモータ１９が正転または逆転されスロットルバル
ブ５のスロットル開度が調整され、そのときのスロット
ルバルブ５のスロットル開度ＴＡがスロットル開度セン
サ１６によって検出される。この際、スロットル開度を
開く場合には、トルクモータ１９を正転させて、図２
（ａ）に示すようにバルブレバー４４がバルブリターン
スプリング４８の引張力に抗して中間レバー４７を押上
げながら、スロットルバルブ５が開方向に駆動される。
これとは逆に、スロットル開度を閉じる場合には、トル
クモータ１９を逆転させてバルブレバー４４を下降させ
ながらスロットルバルブ５が閉方向に駆動され、スロッ
トルバルブ５が全閉ストッパ位置（スロットル開度＝０
°）まで閉じたときに、バルブレバー４４がスロットル
全閉ストッパ４６に当接し、それ以上の回動が阻止され
る。

【００２９】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のスロットル制御装置で用いられているス
ロットルバルブ５の回動軸５ａと連結されたトルクモー
タ１９の構成について図４及び図５を参照して説明す
る。なお、図５は図４のトルクモータ１９からカバー６
３を取去ってＡ方向から見た矢視図である。

【００３０】図４に示すように、吸気通路２途中に配設
されたスロットルボデー６０には軸受６１，６２を介し
てスロットルバルブ５が回動自在に支持されている。こ
のスロットルバルブ５は円板状に形成されており、回動
軸５ａにビス止めされ固定されている。そして、スロッ
トルバルブ５が回動軸５ａと共に回動されることによ
り、スロットルボデー６０の内壁により形成された吸気
流路６０ａの流路面積が調整され、吸気通路２を通過す
る吸気量が制御される。

【００３１】また、スロットルバルブ５の回動軸５ａの
一方の端部にはバルブレバー４４が圧入固定されてお
り、回動軸５ａと共に回動される。このバルブレバー４
４がスロットル全閉ストッパ４６に当接されることによ
りスロットルバルブ５の全閉位置が規定される。なお、
スロットル全閉ストッパ４６のねじ込量を変更すること
によりスロットルバルブ５の全閉位置が調整される。な
お、図４では退避走行スプリング４５等は省略されてい
る。

【００３２】そして、スロットル開度センサ１６はバル
ブレバー４４よりも更に回動軸５ａの端側に配設され、
コンタクト部１６ａ、抵抗体を塗布した基板１６ｂ及び
ハウジング１６ｃによって構成されている。コンタクト
部１６ａは回動軸５ａに圧入されており、回動軸５ａと
共に回動される。基板１６ｂはハウジング１６ｃに固定
されており、基板１６ｂに塗布された抵抗体上をコンタ
クト部１６ａが摺動される。基板１６ｂに塗布された抵
抗体には５〔Ｖ〕の一定電圧が印加されており、この抵
抗体とコンタクト部１６ａとの摺動位置がスロットルバ
ルブ５の開度に応じて変化され出力電圧値が変動され
る。このスロットル開度センサ１６からの出力電圧値が
ＥＣＵ２０に入力されスロットルバルブ５の実スロット
ル開度ＴＡが検出される。

【００３３】更に、図４及び図５に示すように、トルク
モータ１９は回転子６５、コア６９、一対のソレノイド
部７０，７５により回動軸５ａの他方の端部に連結され
ている。トルクモータ１９の端部はカバー６３により覆
われている。回転子６５は、回動軸５ａに圧入固定され
た鉄心６６及び永久磁石６７，６８により構成され、コ
ア６９の内壁により形成された収容孔６９ａに回動自在
に収容されている。鉄心６６は円筒状に形成されてお
り、回動軸５ａの他方の端部に圧入固定されている。永
久磁石６７，６８は円弧状に形成されており、鉄心６６
の外周に等間隔をあけて接着固定されている。スロット
ルバルブ５の回動範囲は通常９０°以下であるから、永
久磁石６７，６８の円弧長はスロットルバルブ５の回動
範囲内で回転子６５を回動可能なトルクが働く長さがあ
ればよい。なお、永久磁石６７，６８はネオジウム系、
サマリウム−コバルト系等の高い磁力を発生する所謂、
希土類磁石が採用されている。

【００３４】コア６９は磁性体からなる薄板が回動軸５
ａの軸方向に積層され形成されており、収容孔６９ａに
回転子６５を回動自在に収容している。コア６９は回転
子６５を取囲む周上において切目のないスロットレスに
構成されている。ソレノイド部７０，７５はそれぞれ鉄
心７１，７６にコイル７２，７７が巻回され形成されて
おり、コア６９に圧入固定されている。コイル７２，７
７にはコネクタ８０に埋設されたピン８１から制御電流
が供給される。また、バルブリターンスプリング４８
は、一方の端部が鉄心６６に固定され、他方の端部がね
じ６４に固定されており、このバルブリターンスプリン
グ４８によりスロットルバルブ５が閉側に付勢されてい
る。

【００３５】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥ
ＣＵ２０内のＣＰＵ２１における制御量に対する積分項
オフセットの処理手順を示す図６のフローチャートに基
づいて説明する。なお、この積分項オフセットルーチン
は所定時間毎にＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて繰返し実
行される。

【００３６】図６において、まず、ステップＳ１０１で
今回のスロットル開度の指令値ＴＴＰi から前回のスロ
ットル開度の指令値ＴＴＰi-1 が減算されスロットル開
度の指令値ＴＴＰにおける変化量ΔＴＴＰが次式（１）
に示すように算出される。

【００３７】

【数１】 ΔＴＴＰ＝ＴＴＰi −ＴＴＰi-1 ・・・（１） 次にステップＳ１０２に移行して、スロットル開度の指
令値ＴＴＰの急激な変化に対応するためのオフセット量
Ｉoffsetが「０」であり、かつ上式（１）で算出された
変化量ΔＴＴＰが予め設定された所定値Ｋttp を越えて
いるかが判定される。ステップＳ１０２の判定条件が成
立、即ち、オフセット量Ｉoffsetが「０」であり、かつ
変化量ΔＴＴＰが所定値Ｋttp を越えているときにはス
テップＳ１０３に移行し、上式（１）で算出された変化
量ΔＴＴＰをパラメータとするＴＡＢＬＥ（テーブル）
に基づきオフセットを実行する所定のオフセット時間ｔ
offsetが設定される。なお、今回のスロットル開度の指
令値（目標開度）ＴＴＰiからスロットル開度センサ１
６によって検出された今回の実スロットル開度ＴＡi が
減算された偏差（ＴＴＰi −ＴＡi ）をパラメータとし
てその対応するＴＡＢＬＥ（テーブル）に基づきオフセ
ットを実行するオフセット時間ｔoffsetを設定してもよ
い。ここで、変化量ΔＴＴＰまたは偏差（ＴＴＰi −Ｔ
Ａi ）が大きいほどオフセット時間ｔoffsetが大きく設
定される。

【００３８】次にステップＳ１０４に移行して、今回の
スロットル開度の指令値（目標開度）ＴＴＰi からスロ
ットル開度センサ１６によって検出された今回の実スロ
ットル開度ＴＡi が減算された偏差（ＴＴＰi −ＴＡi
）に所定値Ｋoffsetが乗算されオフセット量Ｉoffset
が次式（２）に示すように算出される。

【００３９】

【数２】 Ｉoffset＝Ｋoffset・（ＴＴＰi −ＴＡi ） ・・・（２） なお、上式（２）における偏差（ＴＴＰi −ＴＡi ）に
替えて上式（１）で算出された変化量ΔＴＴＰとしても
よい。また、所定値Ｋoffsetを変化量ΔＴＴＰまたは偏
差（ＴＴＰi −ＴＡi ）が大きいほど大きくなるように
設定してもよい。一方、ステップＳ１０２の判定条件が
成立せず、即ち、オフセット量Ｉoffsetが「０」でな
く、または変化量ΔＴＴＰが所定値Ｋttp を越えていな
いときにはステップＳ１０３及びステップＳ１０４がス
キップされる。

【００４０】次にステップＳ１０５に移行して、オフセ
ット量Ｉoffsetが「０」でなく、かつステップＳ１０３
で設定されたオフセット時間ｔoffsetが「０」以下であ
るかが判定される。ステップＳ１０５の判定条件が成
立、即ち、オフセット量Ｉoffsetが「０」でなく、かつ
オフセット時間ｔoffsetが「０」以下であるときにはス
テップＳ１０６に移行し、オフセット量Ｉoffsetが
「０」とされる。一方、ステップＳ１０６の判定条件が
成立せず、即ち、オフセット量Ｉoffsetが「０」、また
はオフセット時間ｔoffsetが「０」を越えているときに
はステップＳ１０６がスキップされる。次にステップＳ
１０７に移行して、オフセット時間ｔoffsetが「０」を
越えているかが判定される。ステップＳ１０７の判定条
件が成立、即ち、オフセット時間ｔoffsetが「０」を越
えて大きいときにはステップＳ１０８に移行し、オフセ
ット時間ｔoffsetから所定時間Δｔが徐々に減算されオ
フセット時間ｔoffsetとされる。一方、ステップＳ１０
７の判定条件が成立せず、即ち、オフセット時間ｔoffs
etが「０」以下であるときにはステップＳ１０８がスキ
ップされる。

【００４１】次にステップＳ１０９に移行して、前回の
積分項の更新量Ｉθi-1 と偏差（ＴＴＰi −ＴＡi ）に
所定値Ｋi1を乗算した値とオフセット量Ｉoffsetとが加
算され今回の積分項の更新量Ｉθi が次式（３）に示す
ように算出され、本ルーチンを終了する。

【００４２】

【数３】 Ｉθi ＝Ｉθi-1 ＋Ｋi1・（ＴＴＰi −ＴＡi ）＋Ｉoffset ・・・（３） なお、上式（３）の右辺に今回の指令値ＴＴＰi に所定
値Ｋi2を乗算した値を、本実施例のようにアクチュエー
タとしてトルクモータ１９を用いるときには加算しても
よい。更に、スロットルバルブ５を駆動するのに必要最
小限の制御量（静摩擦に打勝つ分の制御量）Ｉmin を加
算してもよい。

【００４３】このように、本実施例の内燃機関のスロッ
トル制御装置は、スロットルバルブ５の開度を各種セン
サ信号に基づき設定された目標開度としての指令値ＴＴ
Ｐに一致させるための制御電流ＤＵＴＹに変換される制
御量を算出するＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成され
る制御量演算手段と、前記制御量演算手段で算出された
制御量が変換された制御電流ＤＵＴＹによりアクチュエ
ータを駆動し、スロットルバルブ５の開度を制御するＥ
ＣＵ２０内のＣＰＵ２１及びモータ駆動回路３０にて達
成されるスロットル制御手段と、指令値ＴＴＰの変化方
向に前記制御量を所定時間ｔoffsetだけオフセットする
オフセット量Ｉoffsetを設定するＥＣＵ２０内のＣＰＵ
２１にて達成されるオフセット量設定手段と、所定時間
ｔoffsetを指令値の変化量ΔＴＴＰに応じて変更するＥ
ＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成されるオフセット時間
変更手段とを具備するものである。また、本実施例の内
燃機関のスロットル制御装置は、アクチュエータをトル
クモータ１９とするものである。

【００４４】つまり、電子スロットルシステムにおい
て、部品点数が少なく機構が簡素化され摩擦が小さくな
ると指令値ＴＴＰに対する実スロットル開度ＴＡが慣性
の影響を受けて却ってオーバシュートし易くなる。この
傾向は、アクチュエータとしてトルクモータ１９を用い
たときに顕著である。このため、実スロットル開度ＴＡ
を指令値ＴＴＰに一致させるための制御量がオフセット
量Ｉoffsetにて所定時間ｔoffsetだけオフセット処理さ
れると共に、その所定時間ｔoffsetが指令値の変化量Δ
ＴＴＰに応じて変更される。即ち、指令値ＴＴＰに対す
る実スロットル開度ＴＡがオーバシュート等を起こさな
いように制御量に対してオフセット処理が施されること
で指令値ＴＴＰに対する実スロットル開度ＴＡの追従安
定性を向上することができる。

【００４５】また、本実施例の内燃機関のスロットル制
御装置は、ＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成されるオ
フセット量設定手段がオフセット量Ｉoffsetを指令値の
変化量ΔＴＴＰが大きいほど大きく設定し、また、指令
値ＴＴＰとＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１及びモータ駆動回
路３０にて達成されるスロットル制御手段の制御による
実スロットル開度ＴＡとの偏差が大きいほど大きく設定
するものである。

【００４６】つまり、制御量に対するオフセット量Ｉof
fsetが指令値の変化量ΔＴＴＰが大きいほど大きく、ま
た、指令値ＴＴＰと実スロットル開度ＴＡとの偏差が大
きいほど大きく設定される。このように、指令値ＴＴＰ
に対して実スロットル開度ＴＡがオーバシュート等を起
こさないように、制御量に対しオフセット処理のための
オフセット量が適切に補正されることで、指令値ＴＴＰ
に対する実スロットル開度ＴＡの追従安定性を向上する
ことができる。

【００４７】そして、本実施例の内燃機関のスロットル
制御装置は、ＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される
オフセット量設定手段がオフセット終了時に目標開度と
しての指令値ＴＴＰに応じた制御量に戻すものである。
即ち、所定時間ｔoffsetのオフセット処理が終了すると
オフセット量Ｉoffsetが「０」とされ、この後では指令
値ＴＴＰに応じた制御量が設定される。このため、定常
時における指令値ＴＴＰに対する実スロットル開度ＴＡ
の追従安定性を損なうことがない。

【００４８】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥ
ＣＵ２０内のＣＰＵ２１における制御量に対する積分項
オフセットの処理手順の変形例を示す図７のフローチャ
ートに基づいて説明する。なお、この積分項オフセット
ルーチンは所定時間毎にＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて
繰返し実行される。

【００４９】図７において、まず、ステップＳ２０１で
今回のスロットル開度の指令値ＴＴＰi から前回のスロ
ットル開度の指令値ＴＴＰi-1 が減算されスロットル開
度の指令値ＴＴＰにおける変化量ΔＴＴＰが上式（１）
に示すように算出される。次にステップＳ２０２に移行
して、スロットル開度の指令値ＴＴＰの急激な変化に対
応するためのオフセット量Ｉoffsetが「０」であり、か
つ上式（１）で算出された変化量ΔＴＴＰが予め設定さ
れた所定値Ｋttp を越えているかが判定される。ステッ
プＳ２０２の判定条件が成立、即ち、オフセット量Ｉof
fsetが「０」であり、かつ変化量ΔＴＴＰが所定値Ｋtt
p を越えているときにはステップＳ２０３に移行し、今
回のスロットル開度の指令値（目標開度）ＴＴＰi から
スロットル開度センサ１６によって検出された今回の実
スロットル開度ＴＡi が減算された偏差（ＴＴＰi −Ｔ
Ａi ）に所定値Ｋoffsetが乗算されオフセット量Ｉoffs
etが上式（２）に示すように算出される。

【００５０】一方、ステップＳ２０２の判定条件が成立
せず、即ち、オフセット量Ｉoffsetが「０」でなく、ま
たは変化量ΔＴＴＰが所定値Ｋttp を越えていないとき
にはステップＳ２０３がスキップされる。次にステップ
Ｓ２０４に移行して、オフセット量Ｉoffsetが「０」を
越えているかが判定される。ステップＳ２０４の判定条
件が成立、即ち、オフセット量Ｉoffsetが「０」を越え
て大きいときにはステップＳ２０５に移行し、オフセッ
ト量Ｉoffsetから所定オフセット量ΔＩoffsetが徐々に
減算されオフセット量Ｉoffsetとされる。次にステップ
Ｓ２０６に移行して、オフセット量Ｉoffsetが「０」未
満であるかが判定される。ステップＳ２０６の判定条件
が成立、即ち、オフセット量Ｉoffsetから所定オフセッ
ト量ΔＩoffsetが徐々に減算され「０」より小さくなっ
たときにはステップＳ２０７に移行し、オフセット量Ｉ
offsetが「０」とされる。

【００５１】一方、ステップＳ２０４の判定条件が成立
せず、即ち、オフセット量Ｉoffsetが「０」以下である
ときにはステップＳ２０８に移行し、オフセット量Ｉof
fsetが「０」未満であるかが判定される。ステップＳ２
０８の判定条件が成立、即ち、オフセット量Ｉoffsetが
「０」未満で小さいときにはステップＳ２０９に移行
し、オフセット量Ｉoffsetに所定オフセット量ΔＩoffs
etが徐々に加算されオフセット量Ｉoffsetとされる。次
にステップＳ２１０に移行して、オフセット量Ｉoffset
が「０」を越えているかが判定される。ステップＳ２１
０の判定条件が成立、即ち、オフセット量Ｉoffsetに所
定オフセット量ΔＩoffsetが徐々に加算され「０」より
大きくなったときにはステップＳ２１１に移行し、オフ
セット量Ｉoffsetが「０」とされる。なお、ステップＳ
２０５及びステップＳ２０９における所定オフセット量
ΔＩoffsetをオフセット量Ｉoffsetの正負によって変え
てもよい。

【００５２】そして、ステップＳ２０６の判定条件が成
立せず、即ち、オフセット量Ｉoffsetが「０」以上であ
るとき、またはステップＳ２０７でオフセット量Ｉoffs
etが「０」とされたのち、またはステップＳ２０８の判
定条件が成立せず、即ち、オフセット量Ｉoffsetが
「０」以上であるとき、またはステップＳ２１０の判定
条件が成立せず、即ち、オフセット量Ｉoffsetが「０」
以下であるとき、またはステップＳ２１１でオフセット
量Ｉoffsetが「０」とされたのちステップＳ２１２に移
行する。ステップＳ２１２では、前回の積分項の更新量
Ｉθi-1 と偏差（ＴＴＰi −ＴＡi ）に所定値Ｋi を乗
算した値とオフセット量Ｉoffsetと今回の指令値ＴＴＰ
i に所定値Ｋi2を乗算した値とスロットルバルブ５を駆
動するのに必要最小限の制御量（静摩擦に打勝つ分の制
御量）Ｉmin とが加算され今回の積分項の更新量Ｉθi
が次式（４）に示すように算出され、本ルーチンを終了
する。

【００５３】

【数４】 Ｉθi ＝Ｉθi-1 ＋Ｋi ・（ＴＴＰi −ＴＡi ）＋Ｉoffset ＋Ｋi2・ＴＴＰi ＋Ｉmin ・・・（４） なお、上式（４）の右辺における制御量Ｉmin をスロッ
トルバルブ５の開側と閉側とで変えてもよい。

【００５４】このように、本実施例の内燃機関のスロッ
トル制御装置は、ＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成さ
れるオフセット量設定手段がオフセット量Ｉoffsetを徐
変するものである。つまり、実スロットル開度ＴＡを指
令値ＴＴＰに一致させるための制御量がオフセット量Ｉ
offsetにてオフセット処理されるのであるが、そのオフ
セット量Ｉoffsetが徐変されることで適切に設定でき、
指令値ＴＴＰに対する実スロットル開度ＴＡの追従安定
性を向上することができる。

【００５５】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥ
ＣＵ２０内のＣＰＵ２１における制御量に対する積分項
オフセットの処理手順の他の変形例を示す図８のフロー
チャートに基づいて説明する。なお、この積分項オフセ
ットルーチンは所定時間毎にＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１
にて繰返し実行される。

【００５６】図８において、まず、ステップＳ３０１で
今回のスロットル開度の指令値ＴＴＰi から前回のスロ
ットル開度の指令値ＴＴＰi-1 が減算されスロットル開
度の指令値ＴＴＰにおける変化量ΔＴＴＰが上式（１）
に示すように算出される。次にステップＳ３０２に移行
して、スロットル開度の指令値ＴＴＰの急激な変化に対
応するためのオフセット量Ｉoffsetが「０」であり、か
つ、上式（１）で算出された変化量ΔＴＴＰが予め設定
された所定値Ｋttp を越えているかが判定される。ステ
ップＳ３０２の判定条件が成立、即ち、オフセット量Ｉ
offsetが「０」であり、かつ変化量ΔＴＴＰが所定値Ｋ
ttp を越えているときにはステップＳ３０３に移行し、
今回のスロットル開度の指令値（目標開度）ＴＴＰi か
らスロットル開度センサ１６によって検出された今回の
実スロットル開度ＴＡi が減算された偏差（ＴＴＰi −
ＴＡi ）に所定値Ｋoffsetが乗算されオフセット量Ｉof
fsetが上式（２）に示すように算出される。

【００５７】一方、ステップＳ３０２の判定条件が成立
せず、即ち、オフセット量Ｉoffsetが「０」でなく、ま
たは変化量ΔＴＴＰが所定値Ｋttp を越えていないとき
にはステップＳ３０３がスキップされる。次にステップ
Ｓ３０４に移行して、オフセット量Ｉoffsetが「０」を
越えているかが判定される。ステップＳ３０４の判定条
件が成立、即ち、オフセット量Ｉoffsetが「０」を越え
て大きいときにはステップＳ３０５に移行し、今回の指
令値ＴＴＰi が実スロットル開度ＴＡに例えば、電気的
な微分処理やフィルタ処理を施してその位相を進ませた
今回の位相進み開度ＴＡdi以下であるかが判定される。
ステップＳ３０５の判定条件が成立、即ち、今回の指令
値ＴＴＰi が今回の位相進み開度ＴＡdi以下で小さいと
きにはステップＳ３０６に移行し、オフセット量Ｉoffs
etが「０」とされる。

【００５８】一方、ステップＳ３０４の判定条件が成立
せず、即ち、オフセット量Ｉoffsetが「０」以下である
ときにはステップＳ３０７に移行し、オフセット量Ｉof
fsetが「０」未満であるかが判定される。ステップＳ３
０７の判定条件が成立、即ち、オフセット量Ｉoffsetが
「０」未満であり小さいときにはステップＳ３０８に移
行し、今回の指令値ＴＴＰi が実スロットル開度ＴＡの
位相を進ませた今回の位相進み開度ＴＡdi以上であるか
が判定される。ステップＳ３０８の判定条件が成立、即
ち、今回の指令値ＴＴＰi が今回の位相進み開度ＴＡdi
以上で大きいときにはステップＳ３０９に移行し、オフ
セット量Ｉoffsetが「０」とされる。

【００５９】そして、ステップＳ３０５の判定条件が成
立せず、即ち、今回の指令値ＴＴＰi が今回の位相進み
開度ＴＡdiを越えているとき、またはステップＳ３０６
でオフセット量Ｉoffsetが「０」とされたのち、または
ステップＳ３０７の判定条件が成立せず、即ち、オフセ
ット量Ｉoffsetが「０」以上であるとき、またはステッ
プＳ３０８の判定条件が成立せず、即ち、今回の指令値
ＴＴＰi が今回の位相進み開度ＴＡdi未満であるとき、
またはステップＳ３０９でオフセット量Ｉoffsetが
「０」とされたのちステップＳ３１０に移行する。ステ
ップＳ３１０では、前回の積分項の更新量Ｉθi-1 と偏
差（ＴＴＰi −ＴＡi ）に所定値Ｋi を乗算した値とオ
フセット量Ｉoffsetと今回の指令値ＴＴＰi に所定値Ｋ
i2を乗算した値とスロットルバルブ５を駆動するのに必
要最小限の制御量（静摩擦に打勝つ分の制御量）Ｉmin
とが加算され今回の積分項の更新量Ｉθi が上式（４）
に示すように算出され、本ルーチンを終了する。

【００６０】このように、本実施例の内燃機関のスロッ
トル制御装置は、ＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成さ
れるオフセット量設定手段が実スロットル開度ＴＡの位
相を進ませた位相進み開度ＴＡd が目標開度としての指
令値ＴＴＰを越えたときにはオフセット量Ｉoffsetを
「０（零）」としてオフセット解除するものである。つ
まり、位相進み開度ＴＡd が指令値ＴＴＰを越えたとき
には指令値ＴＴＰに対する実スロットル開度ＴＡがオー
バシュート等を起こさないように制御量に対するオフセ
ット処理が解除される。これにより、指令値ＴＴＰに対
する実スロットル開度ＴＡの追従安定性を向上すること
ができる。

【００６１】次に、本発明の実施の形態の一実施例にか
かる内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥ
ＣＵ内のＣＰＵにおける制御量に対する上下限設定の処
理手順を示す図９のフローチャートに基づいて説明す
る。なお、この上下限設定ルーチンは所定時間毎にＥＣ
Ｕ２０内のＣＰＵ２１にて繰返し実行される。

【００６２】図９において、まず、ステップＳ４０１で
今回の指令値ＴＴＰi から今回の実スロットル開度ＴＡ
i が減算された偏差（ＴＴＰi −ＴＡi ）に比例ゲイン
Ｋpが乗算された値と、上述の図６、図７または図８で
算出された今回の積分項の更新量Ｉθi と、偏差（ＴＴ
Ｐi −ＴＡi ）の微分値に微分ゲインＫd が乗算された
値とが加算され制御量がＰＷＭ変換されたデューティ比
信号としての制御電流ＤＵＴＹが次式（５）に示すよう
に算出され、本ルーチンを終了する。

【００６３】

【数５】 ＤＵＴＹ＝Ｋp ・（ＴＴＰi −ＴＡi ）＋Ｉθi ＋Ｋd ・｛ｄ（ＴＴＰi −ＴＡi ）／ｄｔ｝ ・・・（５） 次にステップＳ４０２に移行して、オフセット量Ｉoffs
etが「０」であるかが判定される。ステップＳ４０２の
判定条件が成立、即ち、オフセット量Ｉoffsetが「０」
であるときにはステップＳ４０３に移行し、予め設定さ
れた所定値Ｄmax1が上限値ＭＡＸ、予め設定された所定
値Ｄmin1が下限値ＭＩＮとされる。一方、ステップＳ４
０２の判定条件が成立せず、即ち、オフセット量Ｉoffs
etが「０」でないときにはステップＳ４０４に移行し、
所定値Ｄmax1より大きな所定値Ｄmax2が上限値ＭＡＸ、
所定値Ｄmin1より小さな所定値Ｄmin2が下限値ＭＩＮと
される。即ち、Ｄmax1＜Ｄmax2，Ｄmin1＞Ｄmin2の関係
に設定されている。

【００６４】ステップＳ４０３またはステップＳ４０４
の処理ののちステップＳ４０５に移行し、制御電流ＤＵ
ＴＹが上限値ＭＡＸを越えているかが判定される。ステ
ップＳ４０５の判定条件が成立、即ち、制御電流ＤＵＴ
Ｙが上限値ＭＡＸを越えて大きいときにはステップＳ４
０６に移行し、上限ガード処理としてステップＳ４０３
またはステップＳ４０４で設定された上限値ＭＡＸが制
御電流ＤＵＴＹとされる。一方、ステップＳ４０５の判
定条件が成立せず、即ち、制御電流ＤＵＴＹが上限値Ｍ
ＡＸ以下であるときにはステップＳ４０６がスキップさ
れる。

【００６５】次にステップＳ４０７に移行して、制御電
流ＤＵＴＹが下限値ＭＩＮ未満であるかが判定される。
ステップＳ４０７の判定条件が成立、即ち、制御電流Ｄ
ＵＴＹが下限値ＭＩＮ未満で小さいときにはステップＳ
４０８に移行し、下限ガード処理としてステップＳ４０
３またはステップＳ４０４で設定された下限値ＭＩＮが
制御電流ＤＵＴＹとされ、本ルーチンを終了する。一
方、ステップＳ４０７の判定条件が成立せず、即ち、制
御電流ＤＵＴＹが下限値ＭＩＮ以上であるときにはステ
ップＳ４０８がスキップされ、本ルーチンを終了する。
なお、所定値Ｄmax2，Ｄmin2はスロットルバルブ５の動
き易さを考慮し開側と閉側とで変えてもよい。

【００６６】このように、本実施例の内燃機関のスロッ
トル制御装置は、更に、オフセット実行中（オフセット
量Ｉoffsetが「０」でないとき）にあっては制御量がＰ
ＷＭ変換されたデューティ比信号としての制御電流ＤＵ
ＴＹの上限値ＭＡＸ及び下限値ＭＩＮをオフセット解除
時（オフセット量Ｉoffsetが「０」のとき）より拡大す
るＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成されるガード値拡
大手段を具備するものである。即ち、ガード処理として
設定されている通常のオフセット解除時における上限値
及び下限値が、オフセット実行中では拡大されること
で、このときのオフセット量Ｉoffsetを加味した制御電
流ＤＵＴＹがガード処理に引掛かることなく設定され
る。これにより、指令値ＴＴＰに対する実スロットル開
度ＴＡの追従安定性を向上することができる。

【００６７】ここで、上述の実施例の電子スロットルシ
ステムにおいて、機械的な中間停止位置として図２に示
す中間ストッパ４９が設けられていないときには負側の
制御電流ＤＵＴＹは存在しないため、図９のステップＳ
４０４で設定される所定値Ｄmin2は零以上とされる。こ
のような内燃機関のスロットル制御装置にあっては、Ｅ
ＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成されるガード値拡大手
段で制御量がＰＷＭ変換されたデューティ比信号として
の制御電流ＤＵＴＹの下限値ＭＩＮを「０（零）」以上
とするものに相当する。このものでは、不必要に下限値
が広げられることなく指令値ＴＴＰに対する実スロット
ル開度ＴＡの追従安定性を向上することができる。

【００６８】ところで、上記実施例では、制御量がＰＷ
Ｍ変換されたデューティ比信号としての制御電流ＤＵＴ
Ｙの算出において、過渡時における補正項としての微分
項（Ｋd 項）が加算されているが、この微分項を省略し
ても積分項の更新量Ｉθi にオフセット量Ｉoffsetが考
慮されているため適切な制御を実行することができる。

【００６９】また、上記実施例では、アクチュエータと
してトルクモータ１９を用いているが、本発明を実施す
る場合には、これに限定されるものではなく、ＤＣモー
タ等を用いても構成できる。特に、本発明をトルクモー
タを用いた電子スロットルシステムに適用するとスロッ
トル開度に対する精度及び応答性が向上できるという効
果が顕著となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置が適用された内燃機関
及びその周辺機器を示す概略構成図である。

【図２】 図２は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置の要部構成を示す模式
図である。

【図３】 図３は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置の要部構成を示す斜視
図である。

【図４】 図４は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置で用いられているスロ
ットルバルブの回動軸と連結されたトルクモータの構成
を示す断面図である。

【図５】 図５は図４のトルクモータからカバーを取去
ってＡ方向から見た矢視図である。

【図６】 図６は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥＣ
Ｕ内のＣＰＵにおける制御量に対する積分項オフセット
の処理手順を示すフローチャートである。

【図７】 図７は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥＣ
Ｕ内のＣＰＵにおける制御量に対する積分項オフセット
の処理手順の変形例を示すフローチャートである。

【図８】 図８は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥＣ
Ｕ内のＣＰＵにおける制御量に対する積分項オフセット
の処理手順の他の変形例を示すフローチャートである。

【図９】 図９は本発明の実施の形態の一実施例にかか
る内燃機関のスロットル制御装置で使用されているＥＣ
Ｕ内のＣＰＵにおける制御量に対する上下限設定の処理
手順を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ５ スロットルバルブ １６ スロットル開度センサ １８ アクセル開度センサ １９ トルクモータ（アクチュエータ） ２０ ＥＣＵ（電子制御ユニット）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 スロットルバルブの開度を各種センサ信
   号に基づき設定された目標開度に一致させるための制御
   量を算出する制御量演算手段と、 前記制御量演算手段で算出された前記制御量によりアク
   チュエータを駆動し、前記スロットルバルブの開度を制
   御するスロットル制御手段と、 前記目標開度の変化方向に前記制御量を所定時間だけオ
   フセットするオフセット量を設定するオフセット量設定
   手段と、 前記所定時間を前記目標開度の変化量に応じて変更する
   オフセット時間変更手段とを具備することを特徴とする
   内燃機関のスロットル制御装置。
2. 【請求項２】 前記オフセット量設定手段は、前記オフ
   セット量を前記目標開度の変化量が大きいほど大きく設
   定し、また、前記目標開度と前記スロットル制御手段の
   制御による実際の前記スロットルバルブの開度である実
   スロットル開度との偏差が大きいほど大きく設定するこ
   とを特徴とする請求項１に記載の内燃機関のスロットル
   制御装置。
3. 【請求項３】 前記オフセット量設定手段は、前記オフ
   セット量を徐変することを特徴とする請求項１または請
   求項２に記載の内燃機関のスロットル制御装置。
4. 【請求項４】 前記オフセット量設定手段は、前記実ス
   ロットル開度の位相を進ませた位相進み開度が前記目標
   開度を越えたときにはオフセット解除することを特徴と
   する請求項１乃至請求項３の何れか１つに記載の内燃機
   関のスロットル制御装置。
5. 【請求項５】 更に、オフセット実行中にあっては前記
   制御量の上限値及び下限値をオフセット解除時より拡大
   するガード値拡大手段を具備することを特徴とする請求
   項１乃至請求項４の何れか１つに記載の内燃機関のスロ
   ットル制御装置。
6. 【請求項６】 前記ガード値拡大手段は、前記スロット
   ルバルブの開度範囲内に機械的な中間停止位置が設定さ
   れていないときには、前記制御量の下限値を零以上とす
   ることを特徴とする請求項５に記載の内燃機関のスロッ
   トル制御装置。
7. 【請求項７】 前記アクチュエータは、トルクモータと
   することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１
   つに記載の内燃機関のスロットル制御装置。
8. 【請求項８】 前記オフセット量設定手段は、オフセッ
   ト終了時に前記目標開度に応じた前記制御量に戻すこと
   を特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１つに記載
   の内燃機関のスロットル制御装置。