JPH11117771A - 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、慣
性の影響を受けて実スロットル開度ＴＡ（スロットルバ
ルブ５の開度）が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それによるフィード
バック補正方向と実スロットル開度ＴＡの遷移方向との
関係に応じて補正される。このように、指令値に対する
実スロットル開度ＴＡがオーバシュート等を起こしそう
な兆候が事前に見極められ、制御量が補正されることで
指令値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。

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、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
トル制御装置が知られている。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 Con
trol；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。

【０００３】

【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、摩擦が小さくなったり、モータ等の慣性の影
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、却って追従性を悪化させるという不
具合があった。

【０００４】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。

【０００５】

【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るための
制御量演算手段で算出された制御量がそれによるフィー
ドバック補正方向と実スロットル開度の遷移方向との関
係に応じて制御量補正手段にて補正される。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
ト等を起こしそうな兆候が事前に見極められ、制御量が
補正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。

【０００６】請求項２の内燃機関のスロットル制御装置
では、制御量補正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がそれによるフィードバッ
ク補正方向と実スロットル開度の遷移方向との大小関係
に基づき増大／減少補正される。具体的には、実スロッ
トル開度が増加方向で目標開度が実スロットル開度以上
であるときには制御量が更新されず、また、実スロット
ル開度が増加方向で目標開度が実スロットル開度未満で
あるときには制御量が減少されると共に、実スロットル
開度が減少方向で目標開度が実スロットル開度以下であ
るときには制御量が更新されず、また、実スロットル開
度が減少方向で目標開度が実スロットル開度を越えると
きには制御量が増大される。これにより、目標開度に対
する実スロットル開度にオーバシュート等を起こしそう
な兆候が見られるときには適切に制御量が補正されるこ
ととなり、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。

【０００７】請求項３の内燃機関のスロットル制御装置
では、制御量補正手段にて実スロットル開度が変化しな
いときは、目標開度と実スロットル開度との偏差に応じ
た制御量により通常のようにフィードバック補正され
る。これにより、静摩擦等が効いていて動きが悪くても
目標開度に実スロットル開度を適切に追従させることが
できる。

【０００８】請求項４の内燃機関のスロットル制御装置
では、制御量補正手段によっ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のＰＩＤ演算における積
分項や比例項に対する上限値及び下限値が設定、即ち、
制御量に対してガード処理が施されることでスロットル
開度の大きな変化が抑止される。これにより、目標開度
に対する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５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。

【００１０】

【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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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
された実際のスロットル開度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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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における制御量演算の処理手順
を示す図６及びその処理手順の続きを示す図７のフロー
チャートに基づいて説明する。なお、この制御量演算ル
ーチンは所定時間毎にＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて繰
返し実行される。

【００３２】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（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 が減算され偏差Δθが次式
（１）に示すように算出される。

【００３３】

【数１】 Δθ＝ＴＴＰi −ＴＡi ・・・（１） 次にステップＳ１０２に移行して、偏差Δθが「０」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、偏差Δθが「０」を越えているときに
はステップＳ１０３に移行し、今回の実スロットル開度
ＴＡi が前回の実スロットル開度ＴＡi-1 以下であるか
が判定される。ステップＳ１０３の判定条件が成立、即
ち、今回の実スロットル開度ＴＡi が前回の実スロット
ル開度ＴＡi-1 以下であるときにはステップＳ１０４に
移行し、上式（１）で算出された偏差Δθに所定の積分
ゲインＫi1が乗算され積分項の更新量Ｉθにおける変化
量ΔＩθが次式（２）に示すように算出される。

【００３４】

【数２】 ΔＩθ＝Ｋi1・Δθ ・・・（２） 次にステップＳ１０５に移行して、変化量ΔＩθが予め
設定された最大変化量ΔＩθmax を越えているかが判定
される。ステップＳ１０５の判定条件が成立、即ち、変
化量ΔＩθが最大変化量ΔＩθmax を越えているときに
はステップＳ１０６に移行し、ガード処理として最大変
化量ΔＩθmax が変化量ΔＩθとされる。一方、ステッ
プＳ１０５の判定条件が成立せず、即ち、変化量ΔＩθ
が最大変化量ΔＩθmax 以下であるときにはガード処理
は必要ないためステップＳ１０６がスキップされる。

【００３５】次にステップＳ１０７に移行して、変化量
ΔＩθが予め設定された最小変化量ΔＩθmin 未満であ
るかが判定される。ステップＳ１０７の判定条件が成
立、即ち、変化量ΔＩθが最小変化量ΔＩθmin 未満で
あるときにはステップＳ１０８に移行し、ガード処理と
して最小変化量ΔＩθmin が変化量ΔＩθとされる。一
方、ステップＳ１０７の判定条件が成立せず、即ち、変
化量ΔＩθが最小変化量ΔＩθmin 以上であるときには
ガード処理は必要ないためステップＳ１０６がスキップ
される。

【００３６】次にステップＳ１０９に移行して、前回の
積分項の更新量Ｉθi-1 に上式（２）で算出された変化
量ΔＩθ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る。

【００３７】

【数３】 Ｉθi ＝Ｉθi-1 ＋ΔＩθ ・・・（３） 次にステップＳ１１０に移行して、上式（１）で算出さ
れた偏差Δθに所定の比例ゲインＫp が乗算され比例項
の更新量Ｐθが次式（４）に示すように算出される。

【００３８】

【数４】 Ｐθ＝Ｋp ・Δθ ・・・（４） 次にステップＳ１１１に移行して、比例項の更新量Ｐθ
がその更新量に対して予め設定された最大変化量ΔＰθ
max を越えているかが判定される。ステップＳ１１１の
判定条件が成立、即ち、比例項の更新量Ｐθが最大変化
量ΔＰθmax を越えているときにはステップＳ１１２に
移行し、ガード処理として最大変化量ΔＰθmax が比例
項の更新量Ｐθとされる。一方、ステップＳ１０５の判
定条件が成立せず、即ち、比例項の更新量Ｐθが最大変
化量ΔＰθmax 以下であるときにはガード処理は必要な
いためステップＳ１１２がスキップされる。

【００３９】一方、ステップＳ１０２の判定条件が成立
せず、即ち、偏差Δθが「０」以下であるときにはステ
ップＳ１１３に移行し、偏差Δθが「０」未満であるか
が判定される。ステップＳ１１３の判定条件が成立、即
ち、偏差Δθが「０」未満であるときにはステップＳ１
１４に移行し、今回の実スロットル開度ＴＡi が前回の
実スロットル開度ＴＡi-1 以上であるかが判定される。
ステップＳ１１４の判定条件が成立、即ち、今回の実ス
ロットル開度ＴＡi が前回の実スロットル開度ＴＡi-1
以上であるときには上述のステップＳ１０４に移行し同
様の処理が実行される。

【００４０】ここで、ステップＳ１０３の判定条件が成
立せず、即ち、今回の実スロットル開度ＴＡi が前回の
実スロットル開度ＴＡi-1 を越えているとき、またはス
テップＳ１１３の判定条件が成立せず、即ち、偏差Δθ
が「０」以上であるとき、またはステップＳ１１４の判
定条件が成立せず、即ち、今回の実スロットル開度ＴＡ
i が前回の実スロットル開度ＴＡi-1 未満であるときに
はステップＳ１０４〜ステップＳ１１２がスキップされ
る。

【００４１】次に、図７のステップＳ１１５に移行し、
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（５）
に示すように算出される。

【００４２】

【数５】 ΔＴＴＰ＝ＴＴＰi −ＴＴＰi-1 ・・・（５） 次にステップＳ１１６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（５）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Ｓ１１６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Ｓ１１７に移行し、上式（５）で算出された変化
量ΔＴＴＰをパラメータとするＴＡＢＬＥ（テーブル）
に基づき所定値Ｋoffsetが設定される。次にステップＳ
１１８に移行して、上式（１）で算出された偏差Δθに
ステップＳ１１７で設定された所定値Ｋoffsetが乗算さ
れオフセット量Ｉoffsetが次式（６）に示すように算出
される。

【００４３】

【数６】 Ｉoffset＝Ｋoffset・Δθ ・・・（６） 一方、ステップＳ１１６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Δ
ＴＴＰが所定値Ｋttp を越えていないときにはステップ
Ｓ１１７及びステップＳ１１８がスキップされる。次に
ステップＳ１１９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Ｓ１１９
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Ｓ１２０に移行
し、オフセット量Ｉoffsetから所定オフセット量ΔＩof
fset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Ｓ１２１に移行して、オフセット量Ｉoffs
etが「０」未満であるかが判定される。ステップＳ１２
１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Ｓ１２２に移行し、オ
フセット量Ｉoffsetが「０」とされる。

【００４４】一方、ステップＳ１１９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Ｓ１２３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Ｓ１
２３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Ｓ１２４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Ｓ１２５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Ｓ１２
５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Ｓ１２６に移行し、オフ
セット量Ｉoffsetが「０」とされる。

【００４５】そして、ステップＳ１２１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Ｓ１２２でオフセット量Ｉoffs
etが「０」とされたのち、またはステップＳ１２３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Ｓ１２５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Ｓ１２６でオフセット
量Ｉoffsetが「０」とされたのちステップＳ１２７に移
行する。ステップＳ１２７では、上式（３）で算出され
た今回の積分項の更新量Ｉθi と上式（４）で算出され
た比例項の更新量Ｐθとオフセット量Ｉoffsetと今回の
スロットル開度の指令値ＴＴＰi 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（７）に示すように算出され、
本ルーチンを終了する。

【００４６】

【数７】 ＤＵＴＹ＝Ｉθi ＋Ｐθ＋Ｉoffset＋Ｋi2・ＴＴＰi ＋Ｉmin ・・・（７） なお、上述の図６のステップＳ１０３における判定条件
に替えて、今回の実スロットル開度ＴＡi が前回の実ス
ロットル開度ＴＡi-1 にヒステリシス分としての微小開
度ΔＴＡを加算した開度以下であるかという判定条件と
してもよい。また、上述の図６のステップＳ１１４にお
ける判定条件に替えて、今回の実スロットル開度ＴＡi
が前回の実スロットル開度ＴＡi-1 にヒステリシス分と
しての微小開度ΔＴＡを加算した開度以上であるかとい
う判定条件としてもよい。このような判定条件では、不
感帯となるヒステリシス分が付加されることで、スロッ
トル制御におけるトルクモータ１９のハンチング現象が
防止できスロットルバルブ５の挙動を更に安定させるこ
とができる。

【００４７】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、前記制御量演算手段で
算出された前記制御量によるフィードバック補正方向と
前記スロットル制御手段の制御による実スロットル開度
ＴＡの遷移方向との関係に応じて前記制御量を補正する
ＥＣＵ２０内のＣＰＵ２１にて達成される制御量補正手
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。

【００４８】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それによる
フィードバック補正方向と実スロットル開度ＴＡの遷移
方向との関係に応じて補正される。つまり、指令値ＴＴ
Ｐに対する実スロットル開度ＴＡがオーバシュート等を
起こしそうな兆候が事前に見極められ、制御量が補正さ
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。

【００４９】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にて達成される制
御量補正手段が、実スロットル開度ＴＡが増加方向で目
標開度としての指令値ＴＴＰが実スロットル開度ＴＡ以
上であるときには制御量を更新せず、また、実スロット
ル開度ＴＡが増加方向で指令値ＴＴＰが実スロットル開
度ＴＡ未満であるときには制御量を減少すると共に、実
スロットル開度ＴＡが減少方向で指令値ＴＴＰが実スロ
ットル開度ＴＡ以下であるときには制御量を更新せず、
また、実スロットル開度ＴＡが減少方向で指令値ＴＴＰ
が実スロットル開度ＴＡを越えるときには制御量を増大
するものである。つまり、指令値ＴＴＰに対する制御量
によるフィードバック補正方向と実スロットル開度ＴＡ
の遷移方向とが上記関係にあるとき、実際の制御量が減
少／増大補正される。これにより、指令値ＴＴＰに対す
る実スロットル開度ＴＡにオーバシュート等を起こしそ
うな兆候が見られるときには適切に制御量が補正される
こととなり、指令値ＴＴＰに対する実スロットル開度Ｔ
Ａの追従安定性を向上することができる。

【００５０】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
制御量補正手段が、実スロットル開度ＴＡが変化しない
ときには、目標開度としての指令値ＴＴＰと実スロット
ル開度ＴＡとの偏差Δθに応じて制御電流ＤＵＴＹに変
換される制御量を補正するものである。即ち、実スロッ
トル開度ＴＡが変化しないときは静摩擦等が働いていて
停止していることが考えられるため、通常のように指令
値ＴＴＰと実スロットル開度ＴＡとの偏差Δθに応じて
制御量がフィードバック補正される。これにより、静摩
擦等が効いていて動きが悪くても指令値ＴＴＰに実スロ
ットル開度ＴＡを適切に追従させることができる。

【００５１】更に、本実施例の内燃機関のスロットル制
御装置は、制御電流ＤＵＴＹに変換される制御量の補正
における積分項の更新量Ｉθにおける上限値としての最
大変化量ΔＩθmax 及び下限値としての最小変化量ΔＩ
θmin 、また、比例項の更新量Ｐθにおける上限値とし
ての最大変化量ΔＰθmax を設定するものである。つま
り、制御量のＰＩＤ演算における積分項や比例項に対す
る上限値及び下限値を設定、即ち、制御量に対するガー
ド処理が施されることで実スロットル開度ＴＡの大きな
変化が抑止される。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。

【００５２】ところで、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における制御量演算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における制御量演算の図６に続く処理手順
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 (5)

【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、 前記制御量演算手段で算出された前記制御量によるフィ
   ードバック補正方向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
   トル開度の遷移方向との関係に応じて前記制御量を補正
   する制御量補正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】 前記制御量補正手段は、前記実スロット
   ル開度が増加方向で前記目標開度が前記実スロットル開
   度以上であるときには前記制御量を更新せず、また、前
   記実スロットル開度が増加方向で前記目標開度が前記実
   スロットル開度未満であるときには前記制御量を減少す
   ると共に、前記実スロットル開度が減少方向で前記目標
   開度が前記実スロットル開度以下であるときには前記制
   御量を更新せず、また、前記実スロットル開度が減少方
   向で前記目標開度が前記実スロットル開度を越えるとき
   には前記制御量を増大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】 前記制御量補正手段は、前記実スロット
   ル開度が変化しないときには、前記目標開度と前記実ス
   ロットル開度との偏差に応じて前記制御量を補正するこ
   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】 前記制御量補正手段は、前記制御量の補
   正における上限値及び下限値を設定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】 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。