JPH11351033A - スロットル制御システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 スロットル弁の応答性を高くすることが可能
であり、しかも、発振現象の生じないスロットル制御シ
ステムを提供する。 【解決手段】 スロットル弁１３の要求開度ψｒを設定
するアクセルセンサ１６と、スロットル弁の実開度ψｓ
を検出するスロットル開度センサ１４と、アクセルセン
サにより設定される要求開度ψｒとスロットル開度セン
サにより検出される実開度ψｓとの偏差△ψを用いてデ
ューティ比Ｄを演算し、このデューティ比Ｄに基づいて
モータ１を駆動するエンジン制御ユニット（ＥＣＵ１
５）とを備える。ここで、ＥＣＵ１５は、実開度ψｓの
変化加速度ＡＣを算出する加速度算出手段２３Ｂを備
え、実開度ψｓの変化加速度ＡＣに応じて負補正された
ディーティ比ＤＡを演算する。このため、揺動初期に
は、大きなゲインで揺動を開始するが、実開度ψｓの変
化加速度ＡＣが大きくなると加速を抑制するように補正
されてオーバーシュート等を生じないで、高い応答性を
実現できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スロットル制御シ
ステムに関し、特に、スロットル弁の応答性の良好なス
ロットル制御システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、内燃機関のスロットル弁を、
要求開度と実開度との偏差を基に、フィードバック制御
するスロットル制御システムが知られている。例えば、
特開平７−３３２１３６号公報には、スロットル弁の目
標開度（要求開度）と実開度との偏差を基に、ＰＩＤ制
御によって、直流サーボモータ等のスロットルアクチュ
エータ（以下、単にアクチュエータともいう）を作動さ
せて、スロットル開度を制御するものが示されている。
さらにこのものでは、偏差が小さくなった領域で、比例
（Ｐ）ゲインを増加させることで、スロットル弁の摩擦
抵抗による動作速度の低下を防止し、応答性良く、実開
度を目標開度に一致させることができる。ところで、ス
ロットル弁の高応答化の要請に応えるには、一般に、Ｐ
ＩＤ制御などの制御において、制御のゲインを高くする
のが有効である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、応答性
を高めるためにゲインを大きくしすぎると、オーバーシ
ュートやアンダーシュートを含む発振現象を生じ、却っ
て実開度を目標開度に一致させ難くなって、制御性が低
下する。このため、極端にゲインを高くすることは出来
ないので、発振現象を生じず、しかもできるだけ大きな
ゲインとなるように最適化し、これによって制御するこ
とが行われているが、応答性をこれ以上改善することは
困難となった。本発明は、かかる問題点に鑑みてなされ
たものであって、スロットル弁の応答性を高くすること
が可能であり、しかも、発振現象の生じないスロットル
制御システムを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段、作用及び効果】しかし
て、その解決手段は、機関吸気系に介挿されるスロット
ル弁を備えるスロットル軸と、上記スロットル軸を所定
の揺動角度範囲内で揺動させて上記スロットル弁を開閉
させるスロットルアクチュエータと、上記スロットル弁
の要求開度を設定する要求開度設定手段と、上記スロッ
トル弁の実開度を検出するスロットル開度センサと、上
記要求開度設定手段により設定される要求開度と上記ス
ロットル開度センサにより検出される実開度との偏差を
用いて駆動制御量を演算し、この駆動制御量に基づいて
上記スロットルアクチュエータを駆動する駆動制御手段
と、を備えるスロットル制御システムにおいて、上記駆
動制御手段は、上記実開度の変化加速度を算出する加速
度算出手段を備え、上記実開度の変化加速度に応じて負
補正された上記駆動制御量を演算することを特徴とする
スロットル制御システムである。

【０００５】上記構成を有する本発明のスロットル制御
システムは、駆動制御手段で、駆動制御量を演算するの
に、実開度の変化加速度を算出し、この変化加速度によ
り駆動制御量を負補正する。ここで、実開度の変化加速
度による負補正とは、変化加速度に応じて、駆動制御量
を逆符号の方向（正の場合は負の方向、負の場合は正の
方向）の値に変化させることを指す。

【０００６】従って、例えば、スロットル弁が正の制御
駆動量に従って弁開方向に揺動をし始め、実開度の変化
加速度が正の値になると、駆動制御量を減少させて、ア
クチュエータに発生する弁開方向のトルクが減少するよ
うに補正（負補正）する。これにより、スロットル弁の
弁開方向への揺動が、さらに加速されるのを抑制する。
また、スロットル弁の弁開方向への揺動終期に近づき、
スロットル弁の揺動を減速させて止めるために、実開度
の変化加速度を反転させて負の値にすると、逆に駆動制
御量を増大させるように補正する。このため、速度の低
下を抑制してより早く要求開度に近づけることができ、
また、さらなる変化加速度の減少、つまり大きな負の変
化加速度になって、スロットル弁の揺動が急激に停止さ
せられるのを抑制する。逆に、スロットル弁が負の駆動
制御量に従って弁閉方向に揺動をし始め、実開度の変化
加速度が負の値になると、駆動制御量を正の方向に増大
させて、つまり駆動制御量を負の小さな値に、あるいは
正に値にして、アクチュエータに発生する弁閉方向のト
ルクが減少するように補正（負補正）する。このため、
スロットル弁の弁閉方向への揺動が、さらに加速される
のを抑制する。また、スロットル弁の弁閉方向への揺動
終期に近づき、スロットル弁の揺動を減速させて止める
ために、実開度の変化加速度を反転させて正の値にする
と、逆に駆動制御量を減少させるように補正する。この
ため、速度の低下を抑制してより早く要求開度に近づけ
ることができ、また、さらなる変化加速度の増大、つま
り大きな正の変化加速度になって、スロットル弁の揺動
が急激に停止させられるのを抑制する。

【０００７】このため、制御のゲインを大きくしておく
と、揺動開始（動き始め）の時点では、大きなトルクで
揺動を開始させることができる。一方、揺動が始まる
と、実開度の変化加速度を抑制、つまり、大きなゲイン
を、実開度の変化加速度に応じて抑制し、アクチュエー
タが発生するトルクを抑制する。さらに、要求開度に近
づき揺動終期になると、速度の減少を防いで早く要求開
度に近づくようにし、さらに、大きなゲインによって揺
動を急激に止めないように、変化加速度に従って、アク
チュエータの発生するトルクを調整するので、揺動を滑
らかに停止させることができる。このため、大きなトル
クで揺動を開始し、素早く揺動を開始でき、しかもオー
バーシュート等の発振現象を抑制しつつ、素早く実開度
を要求開度に収束させることができるので、高い応答性
を実現することができる。

【０００８】ここで、スロットルアクチュエータは、ス
ロットル軸を直接揺動させても良いが、ギヤ、ラックア
ンドピニオン、ベルトその他の伝達手段を介してスロッ
トル軸を揺動させるようにしても良い。スロットルアク
チュエータとしては、発生するトルクを制御でき、上記
のように、直接または間接にスロットル軸を揺動させ得
るものであればいずれのものでも良いが、例えば、直流
トルクモータや直流サーボモータ、直流ブラシレスモー
タ等が挙げられる。また、要求開度設定手段としては、
自動車等のアクセルペダルの踏み込み量で与えられる要
求開度を検出するアクセルセンサや、航空機等における
スロットルレバーの指示値を検出するセンサ等が挙げら
れる他、定速走行や自動速度制御走行などのために、速
度計や回転計（タコメータ）等の出力に応じてエンジン
制御ユニット等で演算によりスロットル開度を設定する
ものも挙げられる。アクセルセンサなどのセンサとして
は、アクセルペダルの踏み込み量やスロットルレバーの
指示値を検出できるものであれば良く、例えばポテンシ
ョメータやロータリーエンコーダを用いたものが挙げら
れる。

【０００９】さらに、駆動制御量は、スロットルアクチ
ュエータの駆動条件を示すのに用いる物理量であれば良
く、例えば、電圧、電流、周波数、デューティー比等が
挙げられる。また、実開度の変化加速度とは、スロット
ル弁の実開度についての時間変化の２次微分（２回微
分）に相当する量を指す。例えば、実開度の変化加速度
αは、演算周期△ｔの経過前後でのスロットル弁の実開
度の変化△ψを、この演算周期△ｔで除して実開度の変
化速度ｖ＝△ψ／△ｔを算出し、さらに、この変化速度
の変化△ｖをさらに演算周期△ｔで除したα＝△ｖ／△
ｔで与えられる。さらに、実開度の変化加速度による負
補正としては、変化加速度に応じて、駆動制御量を逆符
号の方向の値に変化させるものであれば、種々の補正方
法を採用することができる。例えば、一旦演算して求め
た駆動制御量から、あるいは駆動制御量演算に用いる各
種の係数から、変化加速度に応じた補正量を差し引く補
正や、一旦演算して求めた駆動制御量に、あるいは駆動
制御量演算に用いる各種の係数に、変化加速度に応じた
０〜１までの範囲の補正に用いる係数を掛ける補正など
が挙げられる。

【００１０】ここで、上記スロットル制御システムにお
いて、前記駆動制御手段は、前記実開度の変化加速度に
対応して与えられる加速度補正量によって、前記駆動制
御量を補正する制御量補正手段を含むことを特徴とする
スロットル制御システムとすると良い。

【００１１】実開度の変化加速度に対応して与えられる
加速度補正量によって、予め求めた駆動制御量を補正す
るので、駆動制御量の演算は、実開度の変化加速度に拘
わらず同じアルゴリズムで処理できるため、全体にアル
ゴリズムが簡単になり、制御が容易となるからである。

【００１２】あるいは、前記スロットル制御システムに
おいて、前記駆動制御手段は、前記実開度の変化加速度
に対応して、前記駆動制御量の演算に用いる少なくとも
１つの係数を修正する係数修正手段を含み、この修正さ
れた係数を用いて駆動制御量を演算することを特徴とす
るスロットル制御システムとすると良い。

【００１３】駆動制御量を演算する場合に、演算式中に
は各種の要素に対する係数が含まれ、これを用いて演算
する。例えば、ＰＩＤ制御法に従って演算する場合に
は、比例、積分、微分の各成分に掛かるゲイン係数を用
いる。本発明では、駆動制御量の演算に用いる少なくと
も１つの係数を、変化加速度に対応して修正し、この修
正された係数を用いて駆動制御量を演算する。従って、
一旦演算して求めた駆動制御量に補正量を作用させてこ
れを補正するのとは異なり、各要素の性質を勘案し、こ
れに見合った重み付けをして各係数を修正できるので、
よりきめ細かく駆動制御量を補正することができるから
である。

【００１４】さらに、前記駆動制御手段は、前記駆動制
御量をＰＩ制御手法またはＰＩＤ制御手法により演算
し、前記係数修正手段は、少なくとも比例成分のゲイン
係数を修正することを特徴とすると良い。ＰＩ制御手法
やＰＩＤ制御手法でスロットル弁を制御する場合には、
スロットル弁の揺動初期から中期において、比例成分の
ゲイン係数が最も影響するので、この比例成分のゲイン
係数を変化加速度に応じて修正すれば、効果的に駆動制
御量を負補正できるからである。

【００１５】

【発明の実施の形態】（実施形態１）ついで、本発明の
実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。図１
に示すスロットル制御システム１０では、吸入管１２を
径方向に貫くスロットル軸１１に、バタフライバルブ形
式のスロットル弁１３が形成されている。このスロット
ル軸１１をスロットルアクチュエータである直流トルク
モータ（以下、単にモータともいう）１で、約９０度の
角度にわたって揺動させることにより、スロットル弁１
３のスロットル開度（以下、単に開度ともいう）を全閉
から全開の範囲で変化させる。ここで、スロットル弁１
３のスロットル開度をψで表すことにする。また、スロ
ットル弁１３の実際の開度（以下、実開度ともいう）ψ
ｓは、例えば、ポテンショメータからなるスロットル開
度センサ１４によって検知できるようにされている。

【００１６】スロットル開度センサ１４の出力は、エン
ジン制御ユニット（以下、ＥＣＵともいう）１５に入力
される。このＥＣＵ１５では、スロットル開度センサ１
４からの実開度ψｓに対応するアナログ出力を（第１）
Ａ／Ｄコンバータ２１によりデジタル値の実開度信号Ｓ
ｉｇ１に変換する。一方、運転者が操作するアクセル
（図示しない）の踏み込み量（要求開度ψｒ）を検出す
るアクセルセンサ１６からの要求開度ψｒに対応するア
ナログ出力も、第２Ａ／Ｄコンバータ２２でデジタル値
の要求開度信号Ｓｉｇ２に変換する。アクセルセンサ１
６は、例えば、ポテンショメータからなる。

【００１７】ついで、実開度信号Ｓｉｇ１の要求開度信
号Ｓｉｇ２に対する偏差などから、コンピュータ２３
で、例えばＰＩＤ制御などの制御手法に従って所定の演
算を行って駆動制御量（具体的には、デューティ比）を
算出する。この駆動制御量に基づいて、モータ駆動回路
２４で、モータ１の図示しないコイルに流すコイル電流
Ｉｃの値を制御することで、モータ１がフィードバック
制御される。具体的には、駆動回路２４は、コンピュー
タ２３で演算したデューティ比に基づき印加電圧をスイ
ッチングし、モータ１に流すコイル電流Ｉｃを変化させ
るＰＷＭ方式の駆動回路である。このＰＷＭ駆動方式に
おいては、コイル電流Ｉｃは、印加するパルス波のデュ
ーティ比に比例する。即ち、デューティ比が増加する
と、それに比例してコイル電流Ｉｃも増加する関係を有
する。なお、コイル電流Ｉｃの正負は、スロットル軸１
１およびスロットル弁１３を弁開方向へ揺動させる場合
に流す電流を、つまり弁開方向へのトルクを発生させる
電流を正、逆に、弁閉方向へ揺動させる場合に流す電流
を負とする。また、これに対応して、デューティ比も−
１〜＋１の間の正および負の値を取りうる。即ち、駆動
回路２４は、正のデューティ比に基づいて、モータ１に
正方向のコイル電流を流し、負のデューティ比により、
モータ１に負方向のコイル電流を流す。

【００１８】ここで、図２に示すように、このＥＣＵ１
５のうち、コンピュータ２３（図１参照）の機能を以下
のようにする。まず、ＰＩＤ演算手段２３Ａにおいて、
第１，第２Ａ／Ｄコンバータ２１，２２によって得た、
実開度信号Ｓｉｇ１（実開度ψｓ）と要求開度信号Ｓｉ
ｇ２（要求開度ψｒ）とから、公知のＰＩＤ制御方式に
基づき駆動回路２４の駆動制御量であるデューティー比
Ｄを求める。一方、加速度算出手段２３Ｂにおいて、第
１Ａ／Ｄコンバータ２１からの実開度信号Ｓｉｇ１か
ら、実開度ψｓの変化の２次微分である変化加速度ＡＣ
を求める。具体的には、ＰＩＤ制御手段２３Ａでデュー
ティー比Ｄを算出する時間間隔△ｔ毎に、取り込んだ実
開度ψｓの変化△ψｓから、実開度の変化速度ＶＥを求
め（ＶＥ＝△ψｓ／△ｔ）、さらに、変化速度ＶＥの時
間変化△ＶＥから変化加速度ＡＣを求める（ＡＣ＝△Ｖ
Ｅ／△ｔ）。ついで、求めた変化加速度ＡＣを用いて、
デューティ比Ｄを負補正する。具体的には、制御量補正
手段２３Ｃにおいて、変化加速度ＡＣに対応する加速度
補正量ＡＭを算出し、デューティ比Ｄから加速度補正量
ＡＭを減算して、加速度補正済デューティ比ＤＡを求め
る。その後、加速度補正済デューティ比ＤＡに基づいて
駆動回路２４でモータ１を駆動する。

【００１９】上記した駆動制御量の演算と補正につい
て、図３に示すフローチャートに従って説明すると、以
下のようになる。まず、ステップＳ１において、要求開
度ψｒ（要求開度信号Ｓｉｇ２）と、実開度ψｓ（実開
度信号Ｓｉｇ１）との偏差△ψ（＝ψｒ−ψｓ）を計算
する。ステップＳ２において、偏差△ψに基づき、駆動
制御量（デューティ比Ｄ）を演算する。本実施形態で
は、公知のＰＩＤ制御方式により、デューティ比Ｄ（−
１≦Ｄ≦１）を算出する。さらに、ステップＳ３におい
て、実開度ψｓ（実開度信号Ｓｉｇ１）から、変化加速
度ＡＣを求める。ついで、ステップＳ４において、求め
た変化加速度ＡＣから、加速度補正量ＡＭを算出する。
例えば、変化加速度ＡＣに定数ＫＡを掛けて、加速度補
正量ＡＭを求める（ＡＭ＝ＫＡ×ＡＣ）。なお、予め、
変化加速度ＡＣと加速度補正量ＡＭとを関連づけたマッ
プを作成して、図示しないＲＡＭ等に記憶しておき、算
出した変化加速度ＡＣに応じて、加速度補正量ＡＭを選
択するようにしても良い。

【００２０】ついで、ステップＳ５において、デューテ
ィ比Ｄを負補正して加速度補正済デューティ比ＤＡを算
出する。具体的には、ＤＡ＝Ｄ−ＡＭとする。これによ
り、本実施形態においては、ディーティ比Ｄが、加速度
補正量ＡＭだけ減少させられた状態となる。ついで、ス
テップＳ６において、加速度補正済デューティ比ＤＡを
出力する。すると、この加速度補正済デューティ比ＤＡ
に基づいて駆動回路２４が駆動され、モータ１に所定の
コイル電流Ｉｃが流される。前記したように、ＰＷＭ方
式でモータ１を駆動した場合には、コイル電流Ｉｃはデ
ューティ比Ｄに比例する。また、得られるトルクＴはコ
イル電流Ｉｃに大略比例する。従って、モータ１は、デ
ィーティ比Ｄが、加速度補正量ＡＭだけ減少させられ
て、デューティ比ＤＡにされることにより、コイル電流
もトルクも減少させられる。

【００２１】このような制御を行った場合について、ス
ロットル開度やデューティ比の変化について、図４を参
照しつつ説明する。本説明では、図４（ａ）に示すよう
に、細線で示す要求開度ψｒが、ｔ＝ｔ０において、ψ
ｒ＝１０度からψｒ＝８０度に、弁開方向にステップ状
に急上昇した場合について説明する。なお、ｔ＜ｔ０に
おいては、要求開度ψｒと実開度ψｓとは一致していた
ものとする。図４（ａ）に示すように、要求開度ψｒの
上昇により、これに追従すべく実開度ψｓが上昇し始め
る。この場合において、ＰＩＤ制御における各ゲイン係
数を最適化した場合の実開度ψｓのグラフが、細破線で
示すグラフＮである。このグラフＮでは、オーバーシュ
ートを生じることもなく、滑らかに実開度ψｓが要求開
度ψｒに収束している。一方、それよりも各ゲインを大
きくした場合の実開度ψｓのグラフが、太破線で示すグ
ラフＬである。この場合には、揺動初期のｔ＝ｔ０近傍
では、ゲインが大きく、従って、大きなデューティ比で
モータ１が駆動されるので、弁開方向の大きなトルクが
得られ、実開度ψｓの立ち上がりが早くなる。この点で
は好ましいが、ゲインが大きすぎるために、加速され過
ぎて要求開度ψｒで止まることができず、一旦実開度ψ
ｓが要求開度ψｒを越えるてしまう、いわゆるオーバー
シュートを生じ、結果的に、グラフＮよりも実開度ψｓ
が要求開度ψｒに収束する時間が掛かってしまうことが
判る。

【００２２】これらの制御を行った場合のデューティ比
Ｄの変化を、図４（ｄ）に示す。ここで、グラフＮＤ
が、最適制御をしたグラフＮの場合に、グラフＬＤが、
大きなゲインで制御したグラフＬの場合にそれぞれ対応
する。ｔ＝ｔ０でのデューティ比が、グラフＮＤの場合
に比較して、グラフＬＤの場合に大きくされているの
は、ゲインの大きさの違いによるものである。なお、図
４（ｄ）に示すグラフにおいて、ｔ＝ｔ０以前、および
実開度ψｓが要求開度ψｒに収束した以降のデューティ
比は、保持デューティ比Ｄｈになる。この保持デューテ
ィ比Ｄｈは、スロットル弁１３を所望の実開度ψｓに保
持するためにモータ１に流す保持電流Ｉｃｈに対応する
デューティ比である。自動車用のスロットル制御システ
ムなどでは、通常、モータ１が故障した場合に、スロッ
トル弁１３を自動的に弁閉方向に揺動させるため、バッ
クスプリング（図示しない）等によって、常に弁閉方向
のトルクが掛けられている。このため、所望の実開度ψ
ｓを維持するには、この弁閉方向のトルクに釣り合う弁
開方向のトルクを発生させる必要があるので、保持ディ
ーティ比Ｄｈで駆動回路２４を駆動して、保持電流Ｉｃ
ｈによって正方向のトルクを発生させている。従って、
このようなスロットル弁制御システムでは、保持デュー
ティ比Ｄｈより小さいデューティ比でモータ１を駆動す
る場合には、弁閉方向のトルクが生じることになる。

【００２３】これらのグラフＬ、Ｎに対し、本実施形態
の制御を行った場合には、グラフＭのようにすることが
できる。本実施形態の制御では、ＰＩＤ制御における各
ゲイン係数は、上記グラフＬを与える係数と同じであ
る。図４（ｂ）に、実開度ψｓの変化の１次微分（ｄψ
ｓ／ｄｔ）である変化速度ＶＥを、図４（ｃ）に、実開
度ψｓの変化の２次微分（ｄ²(ψｓ)／ｄｔ²）である変
化加速度ＡＣを示す。まず、ｔ＝ｔ０近傍においては、
揺動の初期（動き始め）であるので、変化加速度ＡＣは
小さく、従って、グラフＬ（グラフＬＤ）の場合と同様
に、大きなゲインによって、ディーティ比ＤＡは大きな
値となるので、スロットル弁１３（スロットル軸１１）
は大きなトルクで駆動され、一挙に加速される。しか
し、揺動され始めると、図４（ｃ）に示すように、変化
加速度ＡＣが、正の大きな値になってくるので、変化加
速度ＡＣによる負補正の効果によって、デューティ比Ｄ
Ａは、グラフＬＤの場合に比較して、その大きさが抑制
される。従って、極端に加速されることがないので、後
にオーバーシュートを生じない。

【００２４】さらに、グラフＭの変曲点に対応する時間
ｔ＝ｔ１を越えると、減速のため加速度が負となる。こ
のときには、変化加速度ＡＣによる負補正により、デュ
ーティ比ＤＡは、むしろその値が大きくなるように、つ
まり正方向にずれるように働く。このため、補正は、揺
動の減速を抑制し、実開度ψｓが要求開度ψｒに早く近
づくように作用し、さらに、グラフＬＤにおいて与えら
れるような、保持ディーティ比Ｄｈを大きく下回るデュ
ーティ比によって急激に揺動を停止させることをしない
で、実開度ψｓが滑らかに要求開度ψｒに収束するよう
に作用する。なお、図示して説明しないが、上記とは逆
に、要求開度ψｒが、ｔ＝ｔ０で急減（例えば、ψｒ＝
８０度→１０度）する場合にも、変化加速度ＡＣによる
負補正で、同様に制御されることは容易に理解できるで
あろう。このように、本実施形態の制御によれば、揺動
の初期には、高いゲインによる制御（グラフＬの場合）
と同様に動作し、それ以降は、ゲインを抑制して、低い
ゲインによる制御（グラフＮの場合）に変更したかのよ
うな動作をする。つまり、揺動の初期には、早く立ち上
がり、それ以降は、実開度ψｓが滑らかにかつ早く要求
開度ψｒに収束する。従って、図４（ａ）のグラフＭに
示すように、ゲインを大きくしたグラフＬの場合、さら
には、最適ゲインで制御したグラフＮの場合よりも早く
応答させることができる。

【００２５】（実施形態２）ついで、第２の実施の形態
について、図面を参照しつつ説明する。本実施形態で
は、スロットル制御システム１０の構成（図１参照）
は、上記実施形態１と同様であるので、説明を省略す
る。一方、コンピュータ２３の機能、およびその処理フ
ローが異なるので、この部分について説明する。本実施
形態では、図５に示すように、コンピュータ２３の機能
を以下のようにする。まず、加速度算出手段２３Ｂにお
いて、第１Ａ／Ｄコンバータ２１からの実開度信号Ｓｉ
ｇ１から、実開度ψｓの変化の２次微分である変化加速
度ＡＣを求める。これは、上記実施形態１と同様であ
る。具体的には、デューティー比Ｄを算出する時間間隔
△ｔ毎に取り込んだ実開度ψｓの変化△ψｓから、実開
度の変化速度ＶＥを求め（ＶＥ＝△ψｓ／△ｔ）、さら
に、変化速度ＶＥの時間変化△ＶＥから変化加速度ＡＣ
を求める（ＡＣ＝△ＶＥ／△ｔ）。

【００２６】ついで、係数修正手段２３Ｄにおいて、上
記で求めた変化加速度ＡＣを用いて、デューティ比Ｄを
算出するときに用いる係数を、デューティ比Ｄが負補正
になるように修正する。具体的には、ＰＩＤ制御におけ
る比例、積分、微分の各成分に掛ける各ゲイン係数を、
修正しない場合よりもデューティ比が逆符号の方向の値
になるように修正する。つまり、修正前の係数で算出す
るとデューティ比が正の値となる場合は、修正後の係数
で算出したデューティ比が負の値になり、または負の値
に近づくようにする。逆に、修正前の係数で算出すると
デューティ比が負の値となる場合は、修正後の係数で算
出したデューティ比が正の値になり、または正の値に近
づくように、各係数を修正する。さらに具体的にいえ
ば、制御量補正手段２３Ｄにおいて、上記で求めた変化
加速度ＡＣに対応する３つの係数修正量ＣＰ，ＣＩ，Ｃ
Ｄを算出し、各基礎ゲイン係数ＫＰＢ，ＫＩＢ，ＫＤＢ
からそれぞれ係数修正量ＣＰ，ＣＩ，ＣＤを減算修正し
て、修正済ゲイン係数ＫＰ，ＫＩ，ＫＤを求める。

【００２７】その後、ＰＩＤ演算手段２３Ａにおいて、
第１，第２Ａ／Ｄコンバータ２１，２２によって得た、
実開度信号Ｓｉｇ１（実開度ψｓ）と要求開度信号Ｓｉ
ｇ２（要求開度ψｒ）とから、公知のＰＩＤ制御手法に
基づき、修正済ゲイン係数ＫＰ，ＫＩ，ＫＤを用いて、
変化加速度ＡＣに応じて負補正された駆動制御量である
加速度補正済デューティー比ＤＢを求める。その後、加
速度補正済デューティ比ＤＢに基づいて駆動回路２４で
モータ１を駆動する。

【００２８】上記した駆動制御量の演算と補正につい
て、図６に示すフローチャートに従って説明すると、以
下のようになる。まず、ステップＳ２１において、要求
開度ψｒ（要求開度信号Ｓｉｇ２）と、実開度ψｓ（実
開度信号Ｓｉｇ１）との偏差△ψ（＝ψｒ−ψｓ）を計
算する。ステップＳ２２において、実開度ψｓ（実開度
信号Ｓｉｇ１）から、変化加速度ＡＣを求める。つい
で、ステップＳ２３において、変化加速度ＡＣから、Ｐ
ＩＤ制御の各ゲイン係数修正量ＣＰ，ＣＩ，ＣＤを算出
する。なお、予め、変化加速度ＡＣと各ゲイン係数修正
量ＣＰ，ＣＩ，ＣＤとを関連づけたマップを作成して、
図示しないＲＡＭ等に記憶しておき、算出した変化加速
度ＡＣに応じて、各ゲイン係数修正量ＣＰ，ＣＩ，ＣＤ
を選択するようにしても良い。さらに、ステップＳ２４
において、各基礎ゲイン係数ＫＰＢ，ＫＩＢ，ＫＤＢか
ら、それぞれゲイン係数修正量ＣＰ，ＣＩ，ＣＤを減算
して、修正済ゲイン係数ＫＰ，ＫＩ，ＫＤを算出する。
なお、上記ステップＳ２３，Ｓ２４を統合し、予め、変
化加速度ＡＣと修正済ゲイン係数ＫＰ，ＫＩ，ＫＤとを
関連づけたマップを作成して、図示しないＲＡＭ等に記
憶しておき、算出した変化加速度ＡＣに応じて、ゲイン
係数修正量ＣＰ，ＣＩ，ＣＤを算出することなく、一挙
に修正済ゲイン係数ＫＰ，ＫＩ，ＫＤを選択するように
しても良い。

【００２９】その後、ステップＳ２５において、偏差△
ψに基づき、修正済ゲイン係数ＫＰ，ＫＩ，ＫＤを用い
て、公知のＰＩＤ制御方式により、加速度修正済デュー
ティ比ＤＢ（−１≦ＤＢ≦１）を算出する。変化加速度
ＡＣに応じて修正された修正済ゲイン係数ＫＰ，ＫＩ，
ＫＤを用いて算出したので、加速度修正済デューティ比
ＤＢは、変化加速度ＡＣに応じて、負補正された状態と
なる。ついで、ステップＳ２６において、加速度補正済
デューティ比ＤＢを出力する。すると、この開度補正済
デューティ比ＤＢに基づいて駆動回路２４が駆動され、
モータ１に所定のコイル電流Ｉｃが流される。前記した
ように、ＰＷＭ方式でモータ１を駆動した場合には、コ
イル電流Ｉｃはデューティ比Ｄに比例する。また、得ら
れるトルクＴはコイル電流Ｉｃに大略比例する。従っ
て、本実施形態に示す制御を用いても、実施形態１の場
合（図４参照）と同様に、揺動の初期には早く立ち上が
り、それ以降は、実開度ψｓが滑らかにかつ早く要求開
度ψｒに収束する。加速度ＡＣに応じて算出するデュー
ティ比を負補正するように、係数（ゲイン係数ＫＰ等）
を修正したからである。したがって、本実施形態の場合
も、早い応答性を得ることができる。

【００３０】以上において、本発明を２つの実施形態に
即して説明したが、本発明は上記実施形態に限定される
ものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更
して適用できることはいうまでもない。例えば、上記実
施形態１、２では、フィードバック制御の手法として、
ＰＩＤ制御を用いたが、ＰＩ制御や、ロバスト制御、Ｈ
∞制御など他の制御方式で制御しても良いことは明らか
である。さらに、上記実施形態１、２では、モータ１を
駆動する駆動回路２４として、ＰＷＭ方式の駆動回路を
用い、コンピュータ２３で演算する駆動制御量としてデ
ューティ比Ｄを用いた、しかし、その他の駆動回路、例
えば、電流量を制御可能な直流電流源によってモータを
駆動しても良く、また、駆動制御量としては、駆動回路
の駆動条件を変更できる物理量、例えば、電圧、電流、
周波数など、であればいずれのものであってもよい。

【００３１】また、上記実施形態１、２では、スロット
ルアクチュエータとして、直流トルクモータを用いた
が、他のスロットルアクチュエータであっても良く、例
えば、直流サーボモータや、ブラシレス直流モータなど
が挙げられる。また、上記実施形態１では、ステップＳ
５（図３参照）において、デューティ比Ｄから加速度補
正量ＡＭを減算して加速度補正済デューティ比ＤＡを算
出したが、図３のステップＳ５において、カッコ内に記
載するように、デューティ比Ｄに加速度補正量ＡＭ（但
し、０＜ＡＭ≦１）を掛けて、加速度補正済デューティ
比ＤＡを算出するようにしても良い。同様に、上記実施
形態２では、ステップＳ２５（図６参照）において、基
礎ゲイン係数ＫＰＢ等からゲイン係数修正量ＣＰ等を減
算して修正済ゲイン係数ＫＰ等を算出したが、図６のス
テップＳ２５において、カッコ内に記載するように、基
礎ゲイン係数ＫＰＢ，ＫＩＢ，ＫＤＢにそれぞれゲイン
係数修正量ＣＰ，ＣＩ，ＣＤ（但し、０＜ＣＰ，ＣＩ，
ＣＤ≦１）を掛けて、修正済ゲイン係数ＫＰ，ＫＩ，Ｋ
Ｄを算出するようにしても良い。さらには、加速度補正
量ＡＭやゲイン補正量ＣＰ等を、除算その他の演算方法
によって、ディーティ比Ｄや各基礎ゲイン係数ＫＰＢ等
に作用させるようにしても良い。その他、実施形態２に
おいては、３つの基礎ゲイン係数ＫＰＢ等をいずれも修
正したが、各項の性質を考慮して、少なくとも１つの係
数を修正するようにすればよい。例えば、ＰＩＤ制御に
おいては、揺動初期から中期に大きく影響するのは、比
例項であるから、この比例項のゲイン係数ＫＰのみを変
化加速度ＡＣに応じて修正するようにしてもよい。一
方、多くの係数を修正するようにすれば、よりきめ細か
な制御が可能となり、より滑らかで早い応答性を得るこ
ともできる。

【図面の簡単な説明】

【図１】スロットル制御システムの構成を示す説明図で
ある。

【図２】実施形態１にかかり、コンピュータの機能を示
す説明図である。

【図３】実施形態１にかかり、コンピュータにおける演
算のフローチャートである。

【図４】スロットル開度、実開度の変化速度および変化
加速度、デューティ比の時間変化を示す説明図である。

【図５】実施形態２にかかり、コンピュータの機能を示
す説明図である。

【図６】実施形態２にかかり、コンピュータにおける演
算のフローチャートである。

【符号の説明】

１０ スロットル制御システム １ モータ １１ スロットル軸 １２ 吸気管 １３ スロットル弁 １４ スロットル開度センサ １５ エンジン制御ユニット（Ｅ
ＣＵ） １６ アクセルセンサ ２１，２２ Ａ／Ｄコンバータ ２３ コンピュータ ２４ 駆動回路 θ 揺動角度 ψ 開度

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機関吸気系に介挿されるスロットル弁を備
   えるスロットル軸と、 上記スロットル軸を所定の揺動角度範囲内で揺動させて
   上記スロットル弁を開閉させるスロットルアクチュエー
   タと、 上記スロットル弁の要求開度を設定する要求開度設定手
   段と、 上記スロットル弁の実開度を検出するスロットル開度セ
   ンサと、 上記要求開度設定手段により設定される要求開度と上記
   スロットル開度センサにより検出される実開度との偏差
   を用いて駆動制御量を演算し、この駆動制御量に基づい
   て上記スロットルアクチュエータを駆動する駆動制御手
   段と、を備えるスロットル制御システムにおいて、 上記駆動制御手段は、上記実開度の変化加速度を算出す
   る加速度算出手段を備え、上記実開度の変化加速度に応
   じて負補正された上記駆動制御量を演算することを特徴
   とするスロットル制御システム。
2. 【請求項２】請求項１に記載のスロットル制御システム
   であって、 前記駆動制御手段は、前記実開度の変化加速度に対応し
   て与えられる加速度補正量によって、前記駆動制御量を
   補正する制御量補正手段を含むことを特徴とするスロッ
   トル制御システム。
3. 【請求項３】請求項１に記載のスロットル制御システム
   であって、 前記駆動制御手段は、前記実開度の変化加速度に対応し
   て、前記駆動制御量の演算に用いる少なくとも１つの係
   数を修正する係数修正手段を含み、この修正された係数
   を用いて駆動制御量を演算することを特徴とするスロッ
   トル制御システム。