JPWO2006103784A1

JPWO2006103784A1 - スロットルバルブ制御装置及び制御方法

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Publication number: JPWO2006103784A1
Application number: JP2007510306A
Authority: JP
Inventors: 十文字　賢太郎; 賢太郎十文字; 仲野　秀一; 秀一仲野
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2005-03-25
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2008-09-04
Also published as: US20090205610A1; EP1867851A4; EP1867851A1; WO2006103784A1; EP1867851B1; DE602005010757D1

Abstract

エンジンへの吸気流量を制御するスロットルバルブ装置において、リターンスプリングチェック音を聞こえにくくする。また、エンジン動作中にリターンスプリングチェックを行うことにより、早期にリターンスプリング故障を検出する。エンジン動作中において、スロットルバルブ装置のギアの磨耗を低減するために、スロットル目標開度が制御全開位置の場合、スロットルバルブ制御を停止し、かつ、スロットルバルブ制御停止後、スロットルセンサ出力値がスロットル機械全開位置のスロットルセンサ出力値となっているか否かを確認する。

Description

本発明は、内燃機関用スロットル制御装置及びその制御方法に関する。

一般的なディーゼルエンジンの動作は、第１図で示すように、エンジンの燃焼室内空気を圧縮し、圧縮され温度が上昇した空気に燃料を噴射し、燃料と空気が燃焼・爆発し、その爆発力がクランクシャフトを介して回転動力として出力される。排気ガスには窒素酸化物（ＮＯｘ）などの有害物質が含まれており、貴金属触媒を排気管へ配置することで窒素酸化物を低減している。また、燃焼後の排気ガスの一部について、ＥＧＲバルブを介して吸気管へ再循環し吸入空気に加えており、これは吸入空気に排気ガスを混合させることで、燃焼温度のピーク値を下げ、排気ガス中の窒素酸化物ＮＯｘを低減している。
ディーゼルエンジンはガソリンエンジンの吸気流量と燃料の噴射量によるエンジンの出力調整と異なり、エンジンの出力は燃料の噴射量で制御しており、ディーゼルエンジン用スロットル制御装置のスロットル開度は、基本的に空気流量が最大となる制御全開位置で制御されている。前述の排気ガスを吸気管へ再循環し、吸入吸気と排気ガスの混合率を制御する場合や、エンジン停止時などにスロットルバルブを閉じ方向へ制御する。つまり、エンジンが動作している場合、スロットルバルブ装置のスロットル開度の頻度については、制御全開位置が最も多いということになる。
スロットルバルブ装置８の構成を第２図に示す。スロットルバルブ装置は、スロットルボディ８０１に、スロットルバルブ８０２と、スロットルバルブ８０２を駆動するモータ８０３と、モータの出力を減速してスロットルバルブ８０２へ動力を伝達する中間ギア８０４と、スロットルバルブ装置８が制御されていない状態でも、つまり、スロットルバルブ装置８に駆動信号が供給されていない状態でも、機械全開位置でスロットルバルブ８０２を保持しておくスロットルリターンスプリング（以下、リターンスプリングとする。）８０５が配置されて、さらに、スロットル開度を検出するスロットルセンサ８０６が配置されている。さらに、前記スロットルバルブ装置８にはスロットルバルブ８０２が機械的に全閉位置となる機械全閉ストッパ８０８と、スロットルバルブ８０２が機械的に全開位置より大幅に開くことを防止する機械全開ストッパ８０７が配置される。
第３図は、スロットルバルブ装置の断面図である。スロットル制御は前記機械全閉ストッパ８０８と機械全開ストッパ８０７の間で行われる。また、スロットルバルブの位置制御については、前記機械全閉ストッパ８０８より微小開度開き側の位置と前記機械全開ストッパ８０７より微小開度閉じ側の位置の間、例えば、機械全閉ストッパ８０８より０．５°開いた位置と機械全開ストッパ８０７より０．５°閉じた位置の間で制御される。これは、例えば、機械全閉ストッパ位置にスロットルバルブ８０２を位置制御しようとした場合、スロットルバルブ８０３が機械全閉ストッパ８０８に衝突し、ハンチングを起こしてしまい、機械全閉ストッパ位置へ制御できないからである。
制御開度の頻度が多い制御全開位置ＭａｘＣＴＰにおいては、制御全開位置ＭａｘＣＴＰ一点で制御しようとするので、前述のスロットル制御装置の中間ギアなどにおいて、特定のギアが異常に磨耗することがある。つまり、制御全開位置ＭａｘＣＴＰ一点で制御しようとすると、モータギア８０９、または、スロットルバルブギア８１０，中間ギア８０４の１つの歯を跨いでギアが正回転，逆回転し、１つの歯のみ磨耗を促進してしまうのである。
この対策として、制御全開位置ＭａｘＣＴＰへ制御する場合は、スロットル制御を停止し、リターンスプリング８０５によって機械全開位置ＭａｘＭＴＰへ保持しておく方法がある。つまり、リターンスプリング８０５によって機械全開位置ＭａｘＭＴＰ方向の１方向へ付勢すれば、ギアの１つの歯だけを跨いでギアが正回転逆回転することがなく、磨耗を低減することが可能となる。
リターンスプリング８０５の診断方法について、第４図に基づき説明する。一般的に、リターンスプリング８０５の診断は、リターンスプリング８０５によって付勢されている方向とは逆方向へスロットルバルブを駆動し、任意の開度でスロットルバルブの駆動を停止し、スロットルバルブがデフォルト開度、つまり、リターンスプリング８０５によって付勢され機械全開ストッパ８０７位置へ戻ることを確認する。診断実施時期はエンジンが停止している状態である。これは、エンジン動作中に前述の診断を行うと、不意にエンジンの出力を変動させてしまう可能性があり、これを防止するために、エンジン停止時に行っている。
エンジン停止時に行うと、スロットルバルブをリターンスプリング８０５によって付勢されていない方向へ駆動させ、その後、駆動を停止するので、スロットルバルブが機械全開ストッパ８０７へ衝突し、エンジン動作音と比較し衝突音が顕著に聞こえ、耳障りな音となってしまう問題がある。
また、特開平４−２４６２５７号公報のように、スロットル駆動異常時にリターンスプリングチェックを行う方法がある。この場合、リターンスプリング８０５が故障していたとしても、スロットル駆動異常時にならないとリターンスプリングの診断が行われないため、早期にリターンスプリング故障を検出することができない問題がある。
また、早期に検出できないと、エンジンへの吸気が加給機によって加給されている状態において、リターンスプリング８０５が切れて、振動などによりスロットルバルブ８０２が機械全閉位置ＭｉｎＭＴＰへ不意に動作すると、加給された吸気がスロットルバルブ８０２で遮断され、加給された空気が吸気経路の一番壊れやすい個所から吸気漏れを起こしてしまう可能性がある。

本発明の代表的なスロットルバルブ制御装置の一つは、エンジンの吸気流量を制御するスロットルバルブと、スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサと、スロットルバルブを任意の一方向へ付勢するスプリングと、スロットルバルブの動作範囲を限定するスロットルストッパと、スロットルバルブの開度が所定値以上、または、所定値以下になった場合、スロットルバルブの制御駆動を停止する停止手段と、スロットルバルブの制御駆動を停止した場合に、スロットルセンサの出力値がスロットルストッパにおけるスロットルセンサの出力値であるか否かを判定する出力値判定手段と、スロットルセンサの出力値が、スロットルストッパにおけるスロットルセンサの出力値と異なる場合、一方向へ付勢するスプリングが故障していると判定する故障判定手段とを有する。
また、本発明の代表的なスロットルバルブ制御方法は、スロットルバルブの開度が所定値以上、または、所定値以下になった場合に、スロットルバルブの制御駆動を停止するステップと、スロットルバルブの制御駆動を停止した場合に、スロットルセンサの出力値がスロットルストッパにおけるスロットルセンサの出力値であるか否かを判定するステップと、スロットルセンサの出力値が、スロットルストッパにおけるスロットルセンサの出力値と異なる場合、一方向へ付勢するスプリングが故障していると判定するステップとを有する。
本発明によれば、エンジン動作中にリターンスプリング故障診断を実行するため、リターンスプリング故障診断音を聞こえにくくすることができ、また、リターンスプリングの故障を早期に検出することができる。

第１図は従来のディーゼルエンジン制御システムの構成ブロック図である。
第２図はスロットルバルブ装置の構成図である。
第３図はスロットルバルブ装置の動作範囲図である。
第４図は従来のリターンスプリング診断のタイミングチャート図である。
第５図は本発明におけるディーゼルエンジン制御の概略図である
第６図は本実施例１のリターンスプリング診断処理のフロー図である。
第７図は本実施例２のリターンスプリング診断処理のフロー図である。
第８図は本実施例３のリターンスプリング診断処理のフロー図である。
第９図は本実施例４のリターンスプリング診断処理のフロー図である。
第１０図は本実施例５のリターンスプリング診断処理のフロー図である。
第１１図は本実施例６のリターンスプリング診断処理のフロー図である。

以下、本発明の実施形態を実施例に基づいて説明する。
まず、ディーゼルエンジンを制御するためのシステムについて、第５図に基づいて説明する。第５図は本実施例におけるディーゼルエンジンを制御するための概略図である。エンジンを制御するためのエンジン制御装置１には、燃料インジェクタ２を駆動するためのインジェクタ駆動ドライバや、グロープラグ３を駆動するためのグロープラグ駆動ドライバ、エンジンを制御するための制御用マイクロコンピュータ（マイコン）、スロットルバルブ装置を制御するためのモータドライバが備えられている。また、アクセル開度を検出するためのアクセルポジションセンサ４やエンジンの水温センサ、エンジン回転センサ５などの各種センサ情報が取り込まれ、前記制御用マイコンによって各種演算処理が行われて燃料噴射時期や燃料噴射時間、また、スロットル目標開度ＴＴＰが算出される。スロットル目標開度ＴＴＰに基づいてスロットルバルブ装置８を制御する。また、ディーゼルエンジン用スロットルバルブ装置のスロットル開度は、基本的に空気流量が最大となる制御全開位置で制御されており、制御全開位置ＭａｘＣＴＰと機械全開位置ＭａｘＭＴＰにおいて、吸気流量に差がない場合、スロットル制御を行っても行わなくても、エンジン出力に影響を与えることはない。

次に、本発明の実施例１におけるギアの磨耗を低減するスロットル制御停止手段とリターンスプリング故障診断処理、スロットルバルブ全開方向駆動処理について、第６図を用いて説明する。（以下、リターンスプリング故障診断１とする。）本実施例１の処理は一定時間毎に繰り返し実行される。
まず、ステップＳ１０１において、リターンスプリング故障であるか否かを判定し、リターンスプリング故障であれば、ステップＳ１０２に移行し、スロットル全開方向駆動処理などのフェールセーフ処理を行う。リターンスプリング故障でない場合、ステップＳ１０３に移行する。
ステップＳ１０３で各種情報を元にスロットル目標開度ＴＴＰを算出する。次に、ステップＳ１０４において、スロットル目標開度ＴＴＰのチェックを行い、スロットル目標開度ＴＴＰが、制御全開位置ＭａｘＣＴＰであるか否かを判定する。スロットル目標開度ＴＴＰが制御全開位置ＭａｘＣＴＰではない場合、ステップＳ１１２に移行し、そのスロットル目標開度ＴＴＰへスロットル制御を継続する。スロットル目標開度ＴＴＰが制御全開位置ＭａｘＣＴＰである場合、ステップＳ１０５に移行し、制御全開位置ＭａｘＣＴＰへ制御し続けた時間Ｔｔｉｍｅｒ１が待ち時間Ｔｗａｉｔ１時間以上となっているか否かを判定する。Ｔｉｍｅｒ１＜＝Ｔｗａｉｔ１である場合、ステップＳ１１０とステップＳ１１１へ移行し、スロットルバルブ８０２を制御全開位置ＭａｘＣＴＰへ制御し、Ｔｔｉｍｅｒ１をカウントアップし、スロットルバルブ８０２を制御全開位置ＭａｘＣＴＰへ制御し続けている時間を計測する。
Ｔｔｉｍｅｒ１＞Ｔｗａｉｔ１である場合、ステップＳ１０６へ移行し、スロットル制御を停止し、ステップＳ１０７に移行する。ステップＳ１０７において、スロットルバルブ開度ＡＴＰが機械全開位置ＭａｘＭＴＰであるか否かを判定する。スロットルバルブ開度ＡＴＰが機械全開位置ＭａｘＭＴＰである場合、スロットルバルブ８０２がリターンスプリング８０５によって機械全開位置ＭａｘＭＴＰへ戻り、リターンスプリング８０５が正常であると判断し、この場合は、フェールセーフ処理などは行わない。スロットルバルブ開度ＡＴＰが機械全開位置ＭａｘＭＴＰではない場合、リターンスプリング８０５の故障と判断し、ステップＳ１０８，Ｓ１０９に移行する。ステップＳ１０８では、リターンスプリング故障確定処理を行い、ステップＳ１０９では、スロットルバルブ８０２を全開方向へ駆動するフェールセーフ処理を行う。
このように、スロットル目標開度ＴＴＰが制御全開位置ＭａｘＣＴＰである場合、所定時間、制御全開位置ＭａｘＣＴＰへスロットルバルブ８０２を制御し、その後スロットル制御を停止する。これによって、例えば、制御全閉位置ＭｉｎＣＴＰからスロットル制御を停止した場合に比べ、スロットルバルブ８０２の機械全開位置ＭａｘＭＴＰへの衝突力を減少させることが可能となる。さらに、リターンスプリング８０５によって、スロットルバルブ８０２を機械全開位置ＭａｘＭＴＰへ保持することにより、スロットルバルブを制御全開位置ＭａｘＣＴＰで保持する場合と比較して、ギアの磨耗量を低減することが可能となる。さらには、前記スロットル制御を停止している期間において、スロットルバルブ開度ＡＴＰをチェクし、機械全開位置ＭａｘＭＴＰとなっていない場合、リターンスプリング故障によって、スロットルバルブ８０２が機械全開位置ＭａｘＭＴＰへ保持できないと判断でき、リターンスプリング故障を検出することが可能となる。つまりは、エンジン動作中においても、ギアの磨耗量を低減する手段と合わせて、リターンスプリング故障診断を行うことが可能となり、早期にリターンスプリング故障を検出することが可能となる。
以上のとおり、実施例１では、スロットルバルブ８０２を駆動する中間ギア８０４，モータギア８０９，スロットルギア８１０の磨耗を低減する手段を有するスロットルバルブ装置において、スロットル制御を停止し、前記ギアの磨耗を低減しつつ、エンジン動作中にリターンスプリング故障診断を行うため、エンジン動作音によってリターンスプリング故障診断音を聞こえずらくすることが可能となる。さらには、エンジン動作時においてもリターンスプリング故障診断を行うため、リターンスプリング故障を早期に検出することが可能となる。さらには、リターンスプリング故障検出後、スロットルバルブ８０２を全開方向へ駆動し、スロットルバルブ８０２が機械全閉位置方向へ動作することを防止し、前記吸気経路の破損を防止することが可能となる。

次に、本発明の実施例２におけるリターンスプリング故障診断（以下、リターンスプリング故障診断２とする。）について、第７図に基づいて説明する。第７図のステップＳ２０１からステップＳ２１３までの処理は、前記実施例１の第６図のステップＳ１０１からステップＳ１１３の処理と同一内容である。
ステップＳ２０６において、スロットル制御を停止し、ステップＳ２１４に移行する。ステップＳ２１４において、スロットル制御停止後からの時間を計測するＴｔｉｍｅｒ２が待ち時間Ｔｗａｉｔ２を越えたか否かを判定する。Ｔｔｉｍｅｒ２＜＝Ｔｗａｉ２である場合、ステップＳ２１５へ移行し、Ｔｔｉｍｒ２をカウントアップし、本リターンスプリング故障診断２を終了する。Ｔｔｉｍｅｒ２＞Ｔｗａｉｔ２である場合、ステップＳ２０７に移行し、実施例１のステップＳ１０７からステップＳ１０９の処理と同様に、スロットルバルブ開度ＡＴＰのチェックを行い、フェールセーフ処理などを行う。
このように、スロットル制御停止後から所定時間経過後（Ｔｗａｉｔ２）に、スロットルバルブ開度ＡＴＰを判定し、リターンスプリング故障判定を行うことによって、リターンスプリング故障の誤検出を防止することが可能となる。
例えば、スロットルバルブ８０２が制御全閉位置ＭｉｎＣＴＰから機械全開位置ＭａｘＭＴＰへ戻っている最中にスロットルバルブ開度ＡＴＰのチェックを行うと、必ずスロットルバルブ開度ＡＴＰは、機械全開位置ＭａｘＭＴＰではないため、リターンスプリング８０２によって、機械全開位置ＭａｘＭＴＰへ戻っているにもかかわらず、リターンスプリング故障と誤検出されてしまう。Ｔｗａｉｔ２は、例えば、スロットルバルブ８０２が制御を停止し、制御全閉位置ＭｉｎＣＴＰから機械全開位置ＭａｘＭＴＰへリターンスプリング力によって戻る時間とすれば、スロットルバルブ８０２が制御全閉位置ＭｉｎＣＴＰから制御全開位置ＭａｘＣＴＰの間のどの位置にあったとしても、リターンスプリング力によって、機械全開位置ＭａｘＭＴＰへ戻っている最中にスロットルバルブ開度ＡＴＰのチェックを行わないため、前記のようにリターンスプリング故障の誤検出を防止することが可能となる。
以上のとおり、実施例２では、スロットル制御停止後から、スロットルバルブが機械全閉位置ＭｉｎＭＴＰから機械全開位置ＭａｘＭＴＰへの戻り時間分だけ予めリターンスプリング故障診断を停止し、前記戻り時間経過後、リターンスプリング故障診断を行う。つまり、確実にスロットルバルブが機械全開位置ＭａｘＭＴＰへ戻る時間だけリターンスプリング故障診断を停止することによって、スロットルバルブ８０２が機械全開位置ＭａｘＭＴＰへ戻っている最中にリターンスプリング故障診断を行い、故障を誤検出してしまうことを防止することができる。

次に、本発明の実施例３におけるリターンスプリング故障診断（以下、リターンスプリング故障診断３とする。）について、第８図に基づいて説明する。第８図のステップＳ３０１からステップＳ３１３までの処理は、前記実施例１の第６図のステップＳ１０１からステップＳ３１３の処理と同一内容である。
ステップＳ３０６において、スロットル制御を停止し、ステップＳ３０７に移行し、スロットルバルブ開度ＡＴＰが機械全開位置ＭａｘＭＴＰであるか否かを判定する。スロットルバルブ開度ＡＴＰが機械全開位置ＭａｘＭＴＰである場合、本リターンスプリング故障診断３を終了する。スロットルバルブ開度ＡＴＰが機械全開位置ＭａｘＭＴＰである場合、ステップＳ３１４へ移行し、スロットルバルブ開度ＡＴＰが機械全開位置ＭａｘＭＴＰではない間の時間Ｔｔｉｍｅｒ３が待ち時間Ｔｗａｉｔ３を越えているか否かを判定する。Ｔｔｉｍｅｒ３＜＝Ｔｗａｉｔ３の場合、ステップＳ３１５に移行し、Ｔｔｉｍｅｒ３をカウントアップし、本リターンスプリング故障診断３を終了する。Ｔｔｉｍｅｒ３＞Ｔｗａｉｔ３の場合、ステップＳ３０８へ移行し、実施例１のステップＳ１０７からステップＳ１０９の処理と同様に、スロットルバルブ開度ＡＴＰのチェックを行い、フェールセーフ処理などを行う。
このように、スロットル制御停止後、スロットルバルブ開度ＡＴＰが機械全開位置ＭａｘＭＴＰであるか否かの判定を行い、スロットルバルブ開度ＡＴＰが機械全開位置ＭａｘＭＴＰでない場合の経過時間Ｔｔｉｍｅｒ３を計測し、その経過時間が待ち時間Ｔｗａｉｔ３を越えた場合に、リターンスプリング故障とすると、前記実施例２と同等のリターンスプリング故障の誤検出を防止することが可能となる。
つまり、スロットル制御を停止し、スロットルバルブ８０２が制御全閉位置ＭｉｎＣＴＰから機械全開位置ＭａｘＭＴＰへの戻り時間を前記待ち時間Ｔｗａｉｔ３とすることで、スロットルバルブ８０２が制御全閉位置ＭｉｎＣＴＰから機械全開位置ＭａｘＭＴＰへ戻っている最中は、リターンスプリング故障が確定しないことになり、リターンスプリング故障の誤検出を防止することが可能となる。
以上のとおり、実施例３では、スロットル制御停止後から、リターンスプリング故障診断を行い、スロットルセンサの出力値が機械全開位置にない状態が一定時間経過した場合、リターンスプリング故障と判定すると、スロットルバルブ８０２が機械全開位置ＭａｘＭＴＰへ戻っている最中に、リターンスプリング故障であると誤検出することを防止できる。

次に、本発明の実施例４におけるリターンスプリング故障診断（以下、リターンスプリング故障診断４とする。）について、第９図に基づいて説明する。第９図のステップＳ４０１からステップＳ４１３までの処理は、前記実施例１の第６図のステップＳ１０１からステップＳ１１３の処理と同一内容である。
ステップＳ４０５において、制御全開位置へ制御し続けた時間Ｔｔｉｍｅｒ１がＴｗａｉｔ１時間以上となっているか否かを判定し、Ｔｔｉｍｅｒ１＞Ｔｗａｉｔ１の場合、ステップＳ４１４に移行する。ステップＳ４１４において、スロットル制御停止直前のスロットルバルブ開度ＡＴＰから、スロットル制御を停止し機械全開位置へのスロットル戻り時間Ｔｗａｉｔを算出したか否かを判定する。スロットル戻り時間Ｔｗａｉｔ４を算出していない場合、ステップＳ４１５に移行し、スロットル制御停止直前のスロットルバルブ開度ＡＴＰから機械全開位置ＭａｘＭＴＰへのスロットル戻り時間Ｔｗａｉｔ４を算出する。スロットル戻り時間Ｔｗａｉｔ４を算出済みである場合、ステップＳ４０６へ移行するので、スロットル制御を停止する場合、スロットル戻り時間Ｔｗａｉｔ４の算出は１回のみとなる。
ステップＳ４０６において、スロットル制御を停止し、ステップＳ４１６へ移行する。ステップＳ４１６において、スロットル制御停止後からの経過時間Ｔｔｉｍｅｒ４が前記スロットル戻り時間Ｔｗａｉｔ４を超えたか否かを判定する。Ｔｔｉｍｅｒ４＜＝Ｔｗａｉｔ４の場合、ステップＳ４１７へ移行し、経過時間Ｔｔｉｍｅｒ４のカウントアップを行う。Ｔｔｉｍｅｒ４＞Ｔｗａｉｔ４の場合、ステップＳ４０７へ移行し、実施例１のステップＳ１０７からステップＳ１０９の処理と同様に、スロットルバルブ開度ＡＴＰのチェックを行い、フェールセーフ処理などを行う。
このように、スロットル制御を停止してから、スロットルバルブ開度ＡＴＰが機械全開位置ＭａｘＭＴＰであるか否かを判定するまでの待ち時間Ｔｗａｉｔ４を、スロットル制御停止直前のスロットルバルブ開度ＡＴＰから算出することによって、前記実施例１から実施例３のリターンスプリング故障診断と比較して、リターンスプリングの故障判定を早期に行うことが可能となる。
前記スロットルバルブ開度ＡＴＰが制御全開位置近傍にある場合と制御全閉位置近傍にある場合を比較すると、スロットル開度が制御全開位置近傍にある場合のほうが前記待ち時間を短くすることが可能となり、実施例２の前記待ち時間を制御全閉位置から機械全開位置への一定の戻り時間Ｔｗａｉｔ２とした場合に比べ、早期にリターンスプリング故障を検出することが可能となる。
以上のとおり、実施例４では、スロットル制御停止直前のスロットルセンサの出力値を元に、スロットルバルブ８０２が機械全開位置ＭａｘＭＴＰへ戻る予測戻り時間を算出し、スロットル制御停止時から予測戻り時間経過後にスロットルセンサの出力値が機械全閉位置にない場合、リターンスプリング故障と判断することによって、スロットル制御停止直前のスロットルバルブ開度毎の故障検出時間で故障を早期に検出することができる。

次に、本発明の実施例５におけるリターンスプリング診断（以下、リターンスプリング診断５とする。）について、第１０図に基づいて説明する。第１０図のステップＳ５０１からステップ５１３までの処理は、前記実施例１の第６図のステップＳ１０１からステップＳ１１３の処理と同一内容である。
ステップＳ５０５において、制御全開位置へ制御し続けた時間Ｔｔｉｍｅｒ１がＴｗａｉｔ１時間以上となっているか否かを判定し、Ｔｔｉｍｅｒ１＞Ｔｗａｉｔ１の場合、ステップＳ５１４に移行する。ステップＳ５１４において、現在のスロットルバルブ開度ＡＴＰをスロットルバルブ開度バッファＡＴＰ＿Ｂｕｆｆｅｒへ保存し、ステップＳ５０６に移行する。ステップＳ５０６において、スロットル制御を停止し、ステップＳ５１５に移行する。ステップＳ５１５において、現在のスロットルバルブ開度ＡＴＰと前記スロットル制御停止直前のスロットルバルブ開度バッファＡＴＰ＿Ｂｕｆｆｅｒを比較する。ＡＴＰ＜＝ＡＴＰ＿Ｂｕｆｆｅｒの場合、つまり、全閉方向に動作している場合、リターンスプリング故障と判断し、ステップＳ５０８へ移行し、リターンスプリング故障確定処理とフェールセーフ処理などを行う。ＡＴＰ＞ＡＴＰ＿Ｂｕｆｆｅｒの場合、つまり、スロットル全開方向へ動作している場合、リターンスプリングによって、スロットル全開方向へ付勢され、リターンスプリングが正常であると判定し、ステップＳ５０７へ移行する。ステップＳ５０７からステップＳ５０９は、実施例１のステップＳ１０７からステップＳ１０９の処理と同様に、スロットルバルブ開度ＡＴＰのチェックを行い、フェールセーフ処理などを行う。
このように、スロットル制御停止直前のスロットルバルブ開度バッファＡＴＰ＿Ｂｕｆｆｅｒとスロットル制御停止後のスロットルバルブ開度ＡＴＰを比較することによって、スロットル制御停止後のスロットルバルブ開度バッファＡＴＰ＿Ｂｕｆｆｅｒがスロットル全閉方向へ動作している場合、つまり、リターンスプリング８０５によって付勢されている方向とは逆方向へ動作している場合、リターンスプリング故障であると早期に検出することが可能となる。
以上のとおり、実施例５では、スロットル制御停止直前のスロットルセンサ出力値と比較し、リターンスプリング８０５で付勢されている方向と逆方向にスロットルセンサ出力値が動作した場合、リターンスプリング８０５が故障していると判断でき、早期にリターンスプリング故障を検出することができる。

次に本発明の実施例６におけるリターンスプリング故障診断（以下、リターンスプリング故障診断６とする。）について、第１１図に基づいて説明する。第１１図のステップＳ６０１からステップＳ６１３までの処理は、前記実施例１の第６図のステップＳ１０１からステップＳ１１３の処理と同一内容である。
ステップＳ６０１において、リターンスプリング故障が確定しているか否かを判定する。リターンスプリング故障が確定していない場合、ステップＳ６０３に移行する。リターンスプリング故障が確定している場合、ステップＳ６１４に移行し、リターンスプリング故障確定後から、つまり、フェールセーフ処理開始後からの経過時間Ｔｔｉｍｅｒ６が待ち時間Ｔｗａｉｔ６以上経過したか否かを判定する。
Ｔｔｉｍｅｒ６＜＝Ｔｗａｉｔ６の場合、ステップＳ６１６へ移行し、スロットルバルブ８０２を全開方向へ駆動する駆動量を固定値１とする。Ｔｔｉｍｅｒ６＞Ｔｗａｉｔ６の場合、ステップＳ６１５へ移行し、前記駆動量を固定値２とし、フェールセーフ動作を継続する。
例えば、前記固定値１はスロットル制御全閉位置からスロットル機械全開位置へ確実に駆動するに十分な値とし、固定値２はスロットルバルブ８０２を機械全開位置へ保持するに十分な値とする。つまり、前記固定値１と固定値２の関係は、固定値１＞固定値２となる。また、スロットルバルブ８０２の制御は一般的にモータ８０３で行っており、このモータ８０３を制御するモータドライバに固定値１と固定値２を入力し、スロットルバルブを駆動する。固定値１と固定値２をモータドライバへ入力した場合のモータドライバの発熱は、固定値１の方が大きく、つまり固定値１を入力し続ければ、モータドライバがより発熱してしまう。前記記待ち時間Ｔｗａｉｔ６経過後、駆動量を固定値２にすることによって、前記モータドライバの発熱を低減することが可能となる。
また、実施例１から実施例６において、スロットル目標開度ＴＴＰが制御全開位置ＭａｘＣＴＰである場合、スロットル制御の駆動を停止していたが、スロットル制御を停止するスロットル目標開度ＴＴＰは前記制御全開位置ＭａｘＭＴＰでなくても構わない。さらに、スロットルバルブ開度ＡＴＰが機械全開位置ＭａｘＭＴＰと異なる場合、リターンスプリング故障と判定していたが、リターンスプリング故障と判定する前記機械全開位置ＭａｘＭＴＰを異なる値、例えば、機械全開位置ＭａｘＭＴＰから閉じ方向へ１°ずらした値であっても構わない。
実施例６においては、前記実施例１から実施例５において、リターンスプリング故障が確定した場合、スロットルバルブ８０５を機械全開方向へ固定値で駆動しているが、前記固定値を出力してからの時間が所定時間経過後には、前記固定値を減少させることによって、モータを駆動するためのモータドライバの発熱を低減することができる。

Claims

エンジンの吸気流量を制御するスロットルバルブと、
前記スロットルバルブの開度を検出するスロットルセンサと、
前記スロットルバルブを任意の一方向へ付勢するスプリングと、
前記スロットルバルブの動作範囲を限定するスロットルストッパと、
前記スロットルバルブの前記開度が所定値以上、または、所定値以下になった場合、前記スロットルバルブの制御駆動を停止する停止手段と、
前記スロットルバルブの前記制御駆動を停止した場合に、前記スロットルセンサの出力値が前記スロットルストッパにおけるスロットルセンサの出力値であるか否かを判定する出力値判定手段と、
前記スロットルセンサの出力値が、前記スロットルストッパにおけるスロットルセンサの出力値と異なる場合、前記一方向へ付勢する前記スプリングが故障していると判定する故障判定手段とを有することを特徴とするスロットルバルブ制御装置。
請求項１記載のスロットルバルブ制御装置において、
前記故障判定手段は、前記スロットルバルブの前記制御駆動が停止してから所定時間が経過した後に、前記スプリングが故障していると判定することを特徴とするスロットルバルブ制御装置。
請求項１記載のスロットルバルブ制御装置において、
前記スロットルバルブ制御装置は、さらに、前記スロットルセンサの出力値が、前記スロットルストッパにおけるスロットルセンサの出力値ではない時間を計測する計測手段を有し、
前記故障判定手段は、前記スロットルストッパにおけるスロットルセンサの出力値ではない時間が所定時間経過した場合、前記一方向へ付勢する前記スプリングが故障していると判定することを特徴とするスロットルバルブ装置。
請求項１記載のスロットルバルブ制御装置において、
前記スロットルバルブ制御装置は、さらに、前記スロットルバルブの制御を停止する直前の前記スロットルセンサの出力値に基づき、前記スロットルストッパへの戻り時間を算出する算出手段を有し、
前記出力値判定手段は、前記スロットルバルブの制御停止後から前記戻り時間が経過した後に、前記スロットルセンサの出力値が前記スロットルストッパにおけるスロットルセンサの出力値であるか否かを判定することを特徴とするスロットルバルブ制御装置。
請求項１記載のスロットルバルブ制御装置において、
前記スロットルバルブ制御装置は、さらに、前記スロットルバルブの制御を停止する直前の前記スロットルセンサの出力値を保存する保存手段と、
前記保存したスロットルセンサの出力値と前記スロットルバルブの制御停止後からの前記スロットルセンサの出力値とを比較する比較手段とを有し、
前記故障判定手段は、前記スロットルバルブの制御停止後からの前記スロットルセンサの出力値が、前記保存したスロットルセンサ出力値を基準として、前記スプリングにより付勢される逆方向の出力値となった場合、前記一方向へ付勢するスプリングが故障していると判定することを特徴とするスロットルバルブ制御装置。
請求項１記載のスロットルバルブ制御装置において、
前記スロットルバルブ制御装置は、さらに、前記一方向へ付勢する前記スプリングが故障していると判定された場合、前記スプリングにより付勢される方向と同一方向へ前記スロットルバルブを駆動する駆動手段を有することを特徴とするスロットルバルブ制御装置。
請求項６記載のスロットルバルブ制御装置において、
前記スプリングにより付勢される方向と同一方向へ前記スロットルバルブを駆動する駆動量は固定値であることを特徴とするスロットルバルブ制御装置。
請求項７記載のスロットルバルブ制御装置において、
前記固定値としてからの時間が所定時間を経過後に、前記固定値とは別の固定値にすることを特徴とするスロットルバルブ制御装置。
スロットルバルブの開度が所定値以上、または、所定値以下になった場合に、前記スロットルバルブの制御駆動を停止するステップと、
前記スロットルバルブの前記制御駆動を停止した場合に、前記スロットルセンサの出力値が前記スロットルストッパにおけるスロットルセンサの出力値であるか否かを判定するステップと、
前記スロットルセンサの出力値が、前記スロットルストッパにおけるスロットルセンサの出力値と異なる場合、前記一方向へ付勢する前記スプリングが故障していると判定するステップとを有することを特徴とするスロットルバルブ制御方法。
請求項９記載のスロットルバルブ制御方法において、
前記故障していると判定するステップは、前記スロットルバルブの前記制御駆動が停止してから所定時間が経過した後に実行されることを特徴とするスロットルバルブ制御方法。
請求項９記載のスロットルバルブ制御方法において、
前記スロットルバルブ制御方法は、さらに、前記スロットルバルブの制御を停止する直前の前記スロットルセンサの出力値に基づき、前記スロットルストッパへの戻り時間を算出するステップを有し、
前記スロットルセンサの出力値が前記スロットルストッパにおけるスロットルセンサの出力値であるか否かを判定するステップは、前記スロットルバルブの制御停止後から前記戻り時間が経過した後に実行されることを特徴とするスロットルバルブ制御方法。
請求項９記載のスロットルバルブ制御方法において、
前記スロットルバルブ制御方法は、さらに、前記スロットルバルブの制御を停止する直前の前記スロットルセンサの出力値を保存するステップと、
前記保存したスロットルセンサの出力値と前記スロットルバルブの制御停止後からの前記スロットルセンサの出力値とを比較するステップとを有し、
前記スプリングが故障していると判定するステップは、前記スロットルバルブの制御停止後からの前記スロットルセンサの出力値が、前記保存したスロットルセンサ出力値を基準として、前記スプリングにより付勢される逆方向の出力値となった場合、前記一方向へ付勢するスプリングが故障していると判定することを特徴とするスロットルバルブ制御方法。