WO2005054647A1 - 電子スロットル弁の制御システムおよび自動二輪車 - Google Patents

電子スロットル弁の制御システムおよび自動二輪車 Download PDF

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WO2005054647A1
WO2005054647A1 PCT/JP2004/016609 JP2004016609W WO2005054647A1 WO 2005054647 A1 WO2005054647 A1 WO 2005054647A1 JP 2004016609 W JP2004016609 W JP 2004016609W WO 2005054647 A1 WO2005054647 A1 WO 2005054647A1
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throttle valve
control system
electric motor
rotation
urging
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PCT/JP2004/016609
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Keisuke Maruo
Tomoaki Kishi
Takeshi Matsuda
Masato Yokoi
Naoya Yamaguchi
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Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha
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    • Y02T10/10—Internal combustion engine [ICE] based vehicles
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Definitions

  • the present invention relates to a control system for an electronic throttle valve, and more particularly to a control system for a throttle valve when an abnormality occurs in the control system.
  • Electronic throttle valves control the opening of the throttle valve by electronic control and adjust the intake amount of the engine (internal combustion engine), so that low exhaust gas and low fuel consumption can be realized. It is starting to be adopted.
  • Patent Document 1 discloses that, even without providing such a bypass line, by providing a spring that urges in the closing direction and a spring that urges in the opening direction, the relative urging force can be reduced.
  • a method is disclosed in which a throttle valve is rotated by using the same to maintain a predetermined opening position.
  • Patent Document 2 discloses that in order to prevent such a sudden rotation of the throttle valve, a throttle is provided by adding resistance to the rotation of the throttle valve which is biased in the closing direction by the spring. A method for gently closing a valve is disclosed. As a result, even if the vehicle is running in a low-speed gear where the engine output does not suddenly decrease, the behavior of the vehicle will not be jerky.
  • a means (buffering means) for adding resistance to the rotation of the throttle valve an electronic damper function using an electro-viscous fluid is used.
  • Patent document 3 discloses an example in which an electronic throttle valve is applied to a motorcycle.
  • Patent document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-201866
  • Patent Document 2 JP-A-6-248979
  • Patent Document 3 JP-A-2002-106368
  • Patent Document 2 The method described in Patent Document 2 is excellent in suppressing rapid rotation of the throttle valve.
  • a method of urging the rotation of the throttle valve in the closing direction and a method of controlling the throttle valve are described.
  • the means for adding resistance to rotation is attached to the valve shaft of the throttle valve. To install these mechanisms, a certain accommodation space must be secured around the valve shaft. No.
  • the axial force of the throttle valve is extended to one of the left and right sides of the throttle valve, and the extended valve shaft is provided with a piston of an electronic damper (buffering means), Since the return spring is connected, it requires approximately the same storage space as the throttle body itself.
  • the present invention has been made in view of the point of being powerful, and it is intended to surely suppress the rapid rotation of the throttle valve even when an abnormality occurs in a control system that does not increase the accommodation space. It is an object of the present invention to provide a control system of an electronic throttle valve capable of performing the above-mentioned.
  • An electronic throttle valve control system includes a throttle valve that adjusts an intake amount of an internal combustion engine, an electric motor that drives the throttle valve, and a throttle valve that decelerates the rotation of the electric motor.
  • An electronic throttle valve control system including a rotation reduction mechanism for controlling rotation of the throttle valve, wherein an urging mechanism for urging the throttle valve in a closing direction and the urging mechanism when an abnormality occurs in the control system.
  • a damping mechanism for attenuating a speed at which the throttle valve rotates in the closing direction by the urging force, wherein at least one of the urging mechanism and the damping mechanism is connected to the rotation reduction mechanism.
  • the urging mechanism is provided in the rotation reduction mechanism, and the damping mechanism is connected to the rotation reduction mechanism.
  • the rotation reduction mechanism is connected to the electric motor, and when an abnormality occurs in the control system, the electric motor is switched to a regenerative state.
  • An electric motor forms the damping mechanism.
  • the internal combustion engine is a multi-cylinder internal combustion engine having a throttle valve for each cylinder, and the rotation reduction mechanism is disposed between the plurality of throttle valves.
  • the rotation reduction mechanism includes a plurality of rotating bodies provided between the electric motor and the throttle valve, and the urging mechanism includes the plurality of rotating bodies. It is attached to at least one of the rotating bodies.
  • the damping mechanism is configured by a piston that reciprocates in a cylinder, and the piston is connected to the rotation damping mechanism, and an abnormality occurs in the control system. At this time, the piston is controlled so that resistance is added to the reciprocating operation of the piston.
  • the piston is connected to the rotating body closest to the throttle valve.
  • the slot when an abnormality occurs in the control system, the slot is unloaded.
  • the tor valve is held in a predetermined opening position after rotating in the closing direction by the urging force of the urging mechanism.
  • the throttle valve further includes a second biasing mechanism for biasing the throttle valve in a closing direction or an opening direction.
  • the biasing mechanism is configured by a mechanism having a spring.
  • the rotating body is constituted by a reduction gear.
  • a motorcycle according to the present invention includes the above-described electronic throttle valve control system.
  • the urging mechanism that decelerates the rotation of the electric motor and urges the throttle valve in the closing direction to the rotation reduction mechanism that controls the rotation of the throttle valve.
  • a damping mechanism that attenuates the speed at which the throttle valve rotates in the closing direction by the urging force of the urging mechanism is connected, so that when an abnormality occurs in the control system that does not increase the accommodation space, the throttle valve Abrupt rotation can be suppressed.
  • a rotation reduction mechanism for reducing the rotation of the electric motor is essential. Therefore, the throttle valve is urged to the rotation reduction mechanism in the closing direction.
  • an abnormality occurs in the control system that does not increase the accommodation space by connecting the biasing mechanism and the damping mechanism that attenuates the speed at which the throttle valve rotates in the closing direction by the biasing force of the biasing mechanism.
  • the rapid rotation of the throttle valve can be suppressed.
  • the action of the urging mechanism and the damping mechanism occurs in conjunction with the operation of the rotating and decelerating mechanism, the rapid rotation of the throttle valve can be reliably suppressed.
  • the electric motor itself can be used as a damping mechanism by switching the electric motor connected to the rotation reduction mechanism to the regenerative state. It does not increase the storage space that does not need to be added.
  • the piston connected to the rotation reduction mechanism can be used as a damping mechanism by adding resistance to the reciprocating operation of the piston, thereby ensuring a reliable operation.
  • the effect of the damping mechanism can be produced.
  • the rotation reduction mechanism is composed of a plurality of rotating bodies (reduction gears, etc.)
  • connecting the piston to the rotating body closest to the throttle valve allows the piston to rotate as the rotating body rotates.
  • the range of the reciprocating operation can be minimized, and the damping mechanism can be made compact.
  • FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a control system for an electronic throttle valve according to the present invention.
  • FIG. 2 is a side view showing a configuration of a rotation reduction mechanism having an urging mechanism according to the present invention.
  • FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a control circuit of an electric motor according to the present invention, where (a) shows a case where the electric motor performs a forward rotation operation, (b) shows a case where the electric motor performs a reverse rotation operation, and (c) shows a case where the electric motor performs a reverse rotation operation. It is a figure showing each case where a motor is in a regenerative state.
  • FIG. 4 is a diagram equivalently showing a configuration of a control system for an electronic throttle valve of the present invention.
  • FIG. 5 is a sectional view showing an opening position of a throttle valve according to the present invention.
  • FIG. 6 is a graph showing a change in the opening degree of the throttle valve with respect to time in the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing another configuration of the electronic throttle valve control system according to the present invention.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a throttle mechanism according to the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of an electric drive mechanism including a biasing mechanism and a damping mechanism according to the present invention.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a control system of a throttle mechanism according to the present invention.
  • FIG. 11 is a diagram showing a configuration of a rule unit according to the present invention.
  • FIG. 12 is a diagram showing a configuration of a control circuit for an electric motor according to the present invention.
  • the electronic throttle valve is required to have a fail-safe function that is activated when an abnormality occurs in the control system of the electronic throttle valve, which is beneficial in achieving low exhaust gas and low fuel consumption.
  • a fail-safe function that is activated when an abnormality occurs in the control system of the electronic throttle valve, which is beneficial in achieving low exhaust gas and low fuel consumption.
  • motorcycles are lighter in weight than passenger cars, so if the full-safety function used in passenger cars is applied to motorcycles as they are, sudden changes in the behavior of the powered vehicle will be noticeable to the driver of the car. It feels like a motorcycle rider.
  • the inventor of the present application considers that the restriction of the accommodation space becomes an obstacle in applying the electronic throttle valve to the motorcycle, and without increasing the accommodation space, the control system for the electronic throttle valve is not increased. As a result of studying whether or not the buffer means can be provided, the present invention has been reached.
  • FIG. 1 is a diagram schematically showing a basic configuration of a control system for an electronic throttle valve according to the present embodiment.
  • a throttle valve 10 for adjusting an intake air amount of an internal combustion engine (not shown) is provided in a throttle body 11, and an electric motor 20 for driving the throttle valve 10 is provided with a rotary reduction gear. It is connected to the valve shaft 12 of the throttle valve 10 via a structure 30.
  • the rotation reduction mechanism 30 controls the rotation of the throttle valve 10 by reducing the rotation of the electric motor 20, and in the example shown in FIG. 1, three types of rotating bodies 30a, 30b, having different reduction ratios are provided. It is composed of 30c.
  • the forward / reverse rotation of the electric motor 20 is controlled by the control unit 21, whereby the opening / closing operation of the throttle valve 10 is controlled.
  • As the rotating bodies 30a, 30b, 30c for example, a reduction gear, a link, or the like can be used.
  • FIG. 2 is a side view of a part (30b, 30c) of the rotating body when the directional force of the valve shaft 12 of the throttle valve 10 is viewed.
  • a biasing mechanism (for example, a spring or the like) 31 is attached so as to wind around the rotation axis of the rotating body 30c, and one end 31a is locked by a pin 32 provided on the rotating body 30c, The other end 31b is supported outside, such as the throttle body 11 (not shown).
  • the biasing mechanism 31 arranged in this way applies a biasing force for rotating the valve shaft 12 (not shown) in the closing direction via the rotating body 30c.
  • the urging mechanism 31 configured as described above can be integrated with a rotation reduction mechanism that transmits the rotation of the electric motor 20 to the valve shaft of the throttle valve. There is no need to reserve extra storage space for installation. In addition, a return spring for preventing backlash of the rotation reduction mechanism can be used as the urging mechanism 31.
  • the rotation reduction mechanism 30 includes a plurality of rotating bodies, the urging mechanism 31 only needs to be attached to at least one rotating body.
  • the overall throttle mechanism can be made compact. be able to.
  • control unit 21 controls the speed at which the throttle valve 10 rotates in the closing direction by the urging force of the urging mechanism 31 by turning the electric motor 20 into the regenerative state. Control.
  • the electric motor in the regenerative state acts as a buffer for sudden rotation of the throttle valve.
  • FIG. 3 (a)-(c) shows a control circuit that switches the electric motor 20 to the regenerative state when an abnormality occurs in the control system in the control section 21.
  • Fig. 3 (a) shows a case where the electric motor 20 performs forward rotation. In this case, the FETs 1 and 4 are turned on and the FETs 2 and 3 are turned off, so that the electric current flows in the path indicated by the arrow.
  • FIG. 3B shows a case where the electric motor 20 performs a reverse rotation operation. In this case, when the FETs 2 and 3 are turned on and the FETs 1 and 4 are turned off, a current flows in a path indicated by an arrow. As described above, by switching the direction of the current flowing through the electric motor 20, the rotation direction of the electric motor 20 is changed, whereby the opening / closing operation of the throttle valve 10 is controlled.
  • FIG. 3 (c) shows a case where the electric motor 20 is in a regenerative state.
  • the FETs 1 and 2 are turned on, and the FETs 3 and 4 are turned off, thereby indicating with an arrow.
  • Current flows in the path.
  • the electric motor 20 operates as a generator, generates a back electromotive force, and a current flows in the opposite direction. Due to this current, a torque in a direction opposite to the rotation direction of the electric motor 20 is generated, and a braking operation for suppressing the rotation of the electric motor 20 is performed.
  • the electric motor 20 can be brought into a regenerative state by turning off the FETs 1 and 2 and turning on the FETs 3 and 4. Further, when the electric motor 20 is brought into the regenerative state, it is preferable to shut off the power supplied to the electric motor.
  • the fail-safe function of the present invention is performed by switching the electric motor 20 to the regenerative state. This operation is performed by a common control circuit that controls the normal operation of the electric motor 20. Control can be performed using a circuit. That is, the fail-safe function according to the present invention allows the electric motor 20 that drives the throttle valve 10 to act as a buffer for sudden rotation of the throttle valve 10 and controls the buffer to correct the electric motor 20. It can be executed by using the control circuit that controls reverse rotation as it is, so there is no need to add any new mechanism to the conventional electronic throttle valve control system.
  • FIG. 4 shows an equivalent configuration of the electronic throttle valve control system shown in FIG. 1 and FIG.
  • the rotation of the throttle valve 10 disposed in the throttle body 11 is driven by the electric motor 20 connected to the throttle valve 10, and when an abnormality occurs in the control system, the throttle valve is closed in the closing direction.
  • An urging mechanism 31 for urging and a damping mechanism 38 for damping the speed at which the throttle valve 10 rotates in the closing direction by the urging force of the urging mechanism 31 cooperate with each other. As a result, the throttle valve 10 slowly rotates in the closing direction and is kept at a predetermined opening position.
  • a characteristic point here is that at least one of the urging mechanism 31 and the damping mechanism 38 is connected to the rotation reduction mechanism 30. That is, the action of the urging mechanism 31 or the Z and the damping mechanism 38 occurs in accordance with the operation of the rotation speed reduction mechanism 30, so that the effect of the urging mechanism or the Z and the damping mechanism can be reliably obtained.
  • the electric motor 20 when an abnormality occurs in the control system, the electric motor 20 itself forms the damping mechanism 38 by bringing the electric motor 20 into a regenerative state.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing an opening position of the throttle valve 10 in the throttle body 11 as viewed from a direction force parallel to the valve shaft 12 of the throttle valve 10.
  • the solid line indicates the opening position 1 Oa of the throttle valve 10 during normal operation.
  • the urging force of the urging mechanism 31 is adjusted in advance so as to have an opening degree at which the internal combustion engine can maintain the limp-home state at the predetermined opening position 10b shown in FIG.
  • “Evacuation traveling state” refers to a state in which the vehicle can at least be evacuated to a safe place such as a roadside even when the electric control of the electronic throttle valve is cut off, and includes an idling state.
  • FIG. 6 shows that the throttle valve 10 is rotated in the closing direction from the opening ⁇ at the time of occurrence of an abnormality in the control system to the predetermined opening ⁇ .
  • the throttle valve when an abnormality has occurred in the control system, the throttle valve is rotated in the closing direction and held at the predetermined opening position. If the vehicle can be maintained in the limp mode, the throttle valve may be rotated to the fully closed state. For example, by providing a separate bypass line in the throttle body, if an abnormality occurs in the control system, if a certain amount of air is sucked into the internal combustion engine through the bypass line, the internal combustion engine can be evacuated. It can be maintained in a running state. In the case of a motorcycle, the body of the motorcycle is light. Therefore, if the vehicle can be pushed and moved even when the throttle valve is fully closed, there is no particular need to provide a bypass line.
  • a curve A shown by a dotted line shows a case where the throttle valve 10 is rotated in the closing direction only by the urging force of the conventional urging mechanism 31, and in a very short time (t), Predetermined opening ⁇
  • a curve B shown by a solid line shows a case where the electric motor 20 is rotated in the closing direction while the rotation speed of the throttle valve 10 is suppressed by setting the electric motor 20 in the regenerative state.
  • the predetermined opening ⁇ has been reached over (t).
  • FIG. 7 is a diagram showing an example in which a so-called air damper is used as the damping mechanism 38.
  • One end of a piston 33 that reciprocates in the cylinder 34 is connected to the rotating body 30c.
  • An air vent hole 35 and an opening 36 are formed at an end of the cylinder 34, and an electromagnetic valve 37 is attached to the opening 36.
  • the magnitude of the resistance added to the reciprocating operation of the piston 34 in the cylinder 34 is controlled by the opening and closing operation of the electromagnetic valve 37.
  • the electromagnetic valve 37 is open, so that no resistance is added to the reciprocating operation of the piston 34 in conjunction with the rotation of the rotating body 30c.
  • the electromagnetic valve 37 is closed, thereby adding resistance to the reciprocating operation of the piston 34.
  • the piston 34 is preferably connected to the rotating body 30c closest to the throttle valve 10.
  • the rotation reduction mechanism 30 for reducing the rotation of the electric motor 20 is generally configured in combination with a plurality of rotation bodies, and the rotation body 30c closest to the throttle valve 10 has the smallest rotation range. Therefore, the range of the reciprocating operation of the piston 33 connected to the rotating body 30c is also minimized, so that the air damper as the reduction mechanism can be made more compact.
  • the force required to attenuate the speed at which the throttle valve rotates in the closing direction (damping force) ) Is determined by the relative relationship with the force for urging the throttle valve in the closing direction by the urging mechanism. Therefore, when the urging force is small, the damping force may be small. Therefore, even in the normal operation of the electronic throttle valve, if the applied damping force is smaller than the torque of the electric motor, the normal operation does not hinder even if the damping mechanism is always connected to the rotation reduction mechanism. In this case, for example, when an air damper is used as the damping mechanism, if the air vent hole 35 is set to an appropriate size, the opening and closing operation of the opening 36 by the electromagnetic valve 37 is not required, and the configuration of the damping mechanism is simplified. It can be something.
  • FIG. 8 is a diagram showing a configuration of a throttle mechanism 40 connected to an intake port of each cylinder of an engine unit (not shown).
  • the throttle body 41 has a cylindrical shape.
  • the throttle valve 42 has a disc-shaped valve plate 42b disposed in each throttle body 41, and one throttle valve 42b disposed so as to pass through the throttle body 41.
  • the left and right throttle bodies 41 in FIG. 8 are connected to each other by a connection boss 4 Id, and an electric drive mechanism 43 is provided between the center throttle bodies 41.
  • the electric drive mechanism 43 arranges the electric motor 43a so that its rotation axis is parallel to the valve shaft 42a, and controls the rotation of a drive gear 43b mounted on the rotation shaft of the electric motor 43a to an intermediate large gear.
  • the power is transmitted to a fan-shaped valve shaft driving gear 43e fixed to the valve shaft 42a via the small intermediate gear 43d.
  • the valve shaft 42a is configured to be rotationally driven by the valve shaft driving gear 43e.
  • the electric drive mechanism 43 is housed in a case 43f formed separately from the throttle body 41.
  • a throttle valve opening sensor 44 for detecting the opening of the throttle valve 42 is attached to the right end protruding outward of the valve shaft 42a.
  • a disc-shaped boss 45a of the free arm 45 is mounted on the left end so as to be relatively rotatable.
  • the arm 45b (not shown) of the free arm 45 is connected to the intermediate pulley via the link plate 46. Connected to 47.
  • This intermediate pulley 47 is connected to a throttle grip of a steering handle via a throttle cable 48. Connected to 49.
  • the link plate 46, the intermediate pulley 47, the throttle cable 48, and the throttle grip 49 constitute a throttle operating mechanism 60 that manually opens and closes the throttle valve 42 in accordance with the operation amount of the rider's throttle grip 49.
  • the electric drive mechanism 43 and the throttle operation mechanism 60 function as a drive source.
  • the intermediate pulley 47 is fixedly supported at the left end of the intermediate shaft 47a so as to rotate therewith.
  • the intermediate shaft 47a is rotatable by a boss 41c formed on the throttle body 41 at the left end. It is pivotally supported.
  • a throttle grip opening sensor 50 for detecting an operation angle of the throttle grip 49 is mounted.
  • a fuel injection valve 51 is provided below each throttle body 41 for each cylinder, and a common fuel supply pipe 52 is connected to a fuel introduction portion of each fuel injection valve 51.
  • FIG. 9 is a diagram showing a configuration in which the electric drive mechanism 43 is provided with a spring 31 as an urging mechanism and an air damper 70 as a damping mechanism.
  • the spring 31 is attached so as to wind around the rotation axis of the valve shaft driving gear 43e, and one end of the spring 31 is engaged with a pin 32 provided on the valve shaft driving gear 43e. The other end is supported by the case 43f or a throttle body (not shown).
  • the spring 31 arranged in this manner applies an urging force for rotating the valve shaft 42a in the closing direction via the valve shaft driving gear 43e.
  • the piston 73 of the air damper 70 has a rod 71 supported by the valve shaft driving gear 43e, and an end of the cylinder 72 connected to the case 43f.
  • the drive mechanism 43 is integrated.
  • An air vent hole 74 and an opening 76 are formed at the end of the cylinder 72, and an electromagnetic valve 75 is attached to the opening 76.
  • the magnitude of the resistance added to the reciprocating operation of the piston 73 in the cylinder 72 is controlled by the opening and closing operation of the electromagnetic valve 75.
  • the electromagnetic valve 75 is open, so that no resistance is added to the reciprocating operation of the piston 73 interlocked with the rotation of the valve shaft driving gear 43e.
  • the electromagnetic valve 75 is closed, thereby adding resistance to the reciprocating operation of the piston 73.
  • the air vent hole 74 is formed small enough to add resistance to the reciprocating operation of the piston 73, and the opening 76 is large enough not to add resistance to the reciprocating operation of the piston 73 when opened. Is formed.
  • the rod 71 of the piston 73 is connected to a valve shaft driving gear 43e which is a rotation reduction mechanism closest to the throttle valve 10. Since the valve shaft driving gear 43e closest to the throttle valve 10 has the smallest rotation range, the range of the reciprocating motion of the piston 73 connected to the valve shaft driving gear 43e can be minimized, thereby reducing the air damper 70. It can be more compact.
  • FIG. 10 is a block diagram showing a configuration of a control system of the throttle mechanism.
  • the amount of intake air introduced into each cylinder is adjusted by throttle mechanism 40, and the amount of fuel injection in each cylinder is adjusted by fuel injection valve 51, thereby adjusting the output power.
  • the valve shaft 42a is rotated by the driving force of the electric motor 43a in the electric drive mechanism 43, and the throttle valve 42 is opened and closed.
  • the throttle valve opening sensor 44 detects the opening of the throttle valve 42 and outputs a throttle opening detection signal to the control unit 100.
  • the electric motor 43a in the electric drive mechanism 43 generates a driving force according to a throttle driving signal input from the control unit 100, and drives the driving gear 43b, the intermediate large gear 43c, and the intermediate small gear 43d by the driving force. Through this, the valve shaft 42a in the throttle mechanism 40 is rotated.
  • the throttle operation mechanism 60 manually opens and closes the throttle valve 42 according to the operation amount of the rider's throttle grip 49 when the driving force of the electric drive mechanism 43 is cut off.
  • Vehicle speed sensor 103 detects the rotation speed of rear wheel 115, and outputs a vehicle speed signal corresponding to the rotation speed to control unit 100.
  • the throttle grip opening sensor 50 detects the operation angle of the throttle grip 49 and outputs a throttle operation angle detection signal to the control unit 100.
  • the shift switch 105 outputs a shift position signal to the control unit 100 in response to a manual operation of the rider.
  • FIG. 11 is a block diagram of the control unit 100.
  • the circuit includes a plurality of input circuits 201 and 202, a CPU 205, a drive circuit 206, an output monitoring circuit 208, and a motor power cutoff circuit 214.
  • the input circuit 201 outputs a throttle opening detection signal input from the throttle valve opening sensor 44 to the CPU 205.
  • the input circuit 202 outputs a throttle operation angle detection signal input from the throttle grip opening sensor 50 to the CPU 205.
  • the CPU 205 outputs a control signal for controlling each operation of the electric motor 43a in the electric drive mechanism 43 to the drive circuit 206 based on various signals input from the input circuits 201 and 202, respectively.
  • the CPU 205 has a function of monitoring its own operation state and detecting an operation abnormality. When detecting the operation abnormality, the CPU 205 outputs a cutoff signal to each motor power cutoff circuit 214 and A mode switching signal for shifting the electric motor 43a to the brake mode is output to the drive circuit 206.
  • the CPU 205 has a function of detecting an abnormality of each of the sensors 44 and 50 based on each signal input from the input circuits 201 and 202, respectively.
  • a signal is output to each motor power cutoff circuit 214 and a mode switching signal for shifting the electric motor 43a to the brake mode is output to each drive circuit 206.
  • the CPU 205 has a function of detecting an abnormality of the drive circuit 206 and the electric motor 43a based on a signal input from the output monitoring circuit 208.
  • the mode switching signal Is output to the drive circuit 206.
  • the drive circuit 206 forms an H-bridge circuit composed of FETs 1-4 (see FIG. 3).
  • the FETs 1 and 4 are turned on, the FETs 2 and 3 are turned off, and the drive current flows through the path shown in FIG.
  • the drive circuit 206 and the electric motor operate in reverse, the FETs 2 and 3 are turned on and the FETs 1 and 4 are turned off, and a drive current flows through the path shown in FIG.
  • the FETs 1 and 2 are turned on, the FETs 3 and 4 are turned off, and a drive current flows through a path shown in FIG. 3 (c).
  • the electric motor 43a operates as a generator, generates a back electromotive voltage, and a current flows in the opposite direction. Due to this current, a torque is generated in a direction opposite to the original rotation direction of the electric motor 43a, and a braking operation is performed.
  • the drive circuit 206 controls ON / OFF of the FETs 1-4 based on each control signal input from the CPU 205 to control the forward rotation operation and the reverse rotation operation of each electric motor 43a. Also, drive The driving circuit 206 controls the FETs 1-4 on and off based on the mode switching signal input from the CPU 205 to control the braking operation of each electric motor 43a.
  • the output monitoring circuit 208 detects a drive current flowing between the drive circuit 206 and the electric motor 43a, and outputs a drive current signal to the CPU 205.
  • the motor power supply cutoff circuit 214 supplies the motor power supply to the drive circuit 206, and cuts off the motor power supply to the drive circuit 206 when an abnormal signal is input from the CPU 205.
  • the throttle valve opening sensor 44 and the vehicle speed sensor 103 function as a detection unit that detects an operation state of the vehicle.
  • the operation angle is detected by the throttle grip opening sensor 50, and the throttle operation angle detection signal is input to the CPU 205 in the control unit 100. Further, the opening of the throttle valve 42 is detected by a throttle valve opening sensor 44, and the throttle opening detection signal is input to the CPU 205 in the control unit 100.
  • the CPU 205 controls the electric drive in the electric drive mechanism 43 based on the throttle operation angle detection signal input from the throttle grip opening sensor 50 and the throttle opening detection signal input from the throttle valve opening sensor 44.
  • a control signal for controlling the operation of the motor 43a is output to the drive circuit 206.
  • the drive circuit 206 performs ON / OFF control of the FETs 1-4 based on the control signal input from the CPU 205 to cause the electric motor 43a to perform normal rotation operation or reverse rotation operation, and to set the throttle valve 42 to a desired opening position. Open and close.
  • the CPU 205 When detecting an abnormality in the operation state, the CPU 205 outputs a cutoff signal to each motor power supply cutoff circuit 214 and outputs a mode switching signal to the drive circuit 206.
  • Cross circuit 214 shielding the motor power, when shutdown signal from the CPU205 is input, motor supplies the drive circuit 206 - to cut off the motor power 0
  • the drive circuit 206 interrupts the supply of the motor power by the motor power cutoff circuit 214.
  • the mode switch signal is input from the CPU 205, the FETs 1 and 2 are turned on, the FETs 3 and 4 are turned off, and the operation shifts to the brake operation, as shown in FIG. Suppresses the sudden movement of.
  • the CPU 205 When detecting an abnormality in the throttle opening detection signal or the throttle operation angle detection signal input from the input circuit 201 or the input circuit 202, the CPU 205 detects an abnormality in the throttle valve opening sensor 44 or the throttle grip opening sensor 50. Is determined, and a cutoff signal is output to the motor power cutoff circuit 214, and a mode switching signal is output to the drive circuit 206. When a cutoff signal is input from the CPU 205, the motor power cutoff circuit 214 cuts off the motor power supplied to the drive circuit 206.
  • the supply of the motor power to the drive circuit 206 that drives the electric motor 43a is interrupted when an abnormality occurs in each of the sensors 44 and 50. Thereafter, the drive circuit 206 switches each electric motor 43a to a braking operation.
  • the drive circuit shows an H-bridge circuit configuration composed of FETs 1-4.
  • FET 1-4 fails, it may be difficult to shift to braking operation.
  • a brake operation relay circuit 300 it is conceivable to connect a brake operation relay circuit 300 to the H-bridge circuit as shown in FIG.
  • the relay circuit 300 is operated, the electric motor can be reliably braked. As a result, the reliability of the brake operation can be improved.
  • the element used for the relay circuit 300 is not limited to a relay, and for example, a semiconductor element capable of performing a switching operation may be used.
  • the present invention is applied to a vehicle using an engine unit as a power source.
  • the present invention is not limited to this.
  • the present invention is also applicable to a vehicle using an electric motor as a power source.
  • the throttle mechanism includes the electric drive mechanism 143 and the throttle operation mechanism 60 as drive sources, but a configuration may be employed in which a spring that biases the throttle valve is included as a drive source.
  • the present invention is not limited to this. When an abnormality occurs, the control system of the present invention can be applied.
  • the motorcycle in the above-described embodiment means a motorcycle, and includes a motor-operated bicycle (motorbike) and a starter, and specifically refers to a vehicle that can turn by tilting the vehicle body. Therefore, even if at least one of the front wheel and the rear wheel is two or more wheels and the number of tires is counted as a tricycle or a four-wheel vehicle (or more), it can be included in the “motorcycle”.
  • motorbike motor-operated bicycle
  • starter specifically refers to a vehicle that can turn by tilting the vehicle body. Therefore, even if at least one of the front wheel and the rear wheel is two or more wheels and the number of tires is counted as a tricycle or a four-wheel vehicle (or more), it can be included in the “motorcycle”.
  • an electronic throttle valve control system capable of suppressing rapid rotation of a throttle valve even when an abnormality occurs in a control system that does not increase the accommodation space. it can.

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Abstract

【課題】　制御システムに異常が発生したときでも、確実にスロットル弁の急激な回動を抑制することができる電子スロットル弁の制御システムを提供することを目的とする。 【解決手段】　内燃機関の吸気量を調整するスロットル弁１０と、スロットル弁１０を駆動する電動モータ２０と、電動モータ２０の回転を減速してスロットル弁１０の回動を制御する回転減速機構３０とを備え、回転減速機構３０は、スロットル弁１０を閉方向に付勢する付勢機構３１を備えている。制御システムに異常が発生した際、回転減速機構３０は、付勢機構３１の付勢力によってスロットル弁１０が閉方向に回動する速度を減衰させる減衰機構３８（２０）に連結されている。減衰機構３８は、電動モータ２０の回生状態、または、空気ダンパ等で構成される。

Description

明 細 書
電子スロットル弁の制御システムおよび自動二輪車
技術分野
[0001] 本発明は、電子スロットル弁の制御システムに関し、特に、制御システムに異常が 発生した際のスロットル弁の制御システムに関する。
背景技術
[0002] 電子スロットル弁は、電子制御によってスロットル弁の開度を制御し、エンジン（内燃 機関)の吸気量を調整するため、低排気ガス、低燃費が実現でき、一部の乗用車で は既に採用され始めている。
[0003] この電子スロットル弁では、制御システムに何らかの異常が発生した場合に、電子 モータによるスロットル弁の駆動を遮断し、スプリングの付勢力によってスロットル弁を 全閉方向に戻すような、いわゆるフ ールセーフ機能が備えられている。これにより、 エンジンは、退避走行可能な状態が維持され、車両を安全なところに退避させること ができる。
[0004] なお、スロットル弁をスプリングの付勢力によって全閉状態に戻っても、エンジンが 一定量の空気を吸気できるよう、バイパスラインを設けることによって、エンジンは、退 避走行可能な状態に維持される。
[0005] 特許文献 1には、このようなバイパスラインを設けなくても、閉方向に付勢するスプリ ングと、開方向に付勢するスプリングを設けることによって、これらの相対的な付勢力 を利用してスロットル弁を回動し、所定の開度位置に維持する方法が開示されている
[0006] ところで、制御システムに異常が発生して、スプリングの付勢力によって、スロットル 弁が全閉方向に回動する速度は非常に速い。そのため、エンジンの出力も急激に低 下する。乗用車（自動四輪車など）の場合には、車両の重量が重いので、このような 急激なエンジン出力の低下が生じても、ドライバに車両の挙動変化を感じさせないが 、重量の軽い自動二輪車の場合には、ライダは、車両の挙動変化を感じ、この変化 をライダが操作性の低下あるいは不快に感じることがある。 [0007] 特許文献 2には、このようなスロットル弁の急激な回動を起こさないために、スプリン グによって閉方向に付勢されるスロットル弁の回動に、抵抗を付加することによって、 スロットル弁を緩やかに閉じる方法が開示されている。これにより、エンジンの急激な 出力低下は生じなぐ車両が低速ギアで走行していても、車両の挙動がギクシャクす ることはない。なお、スロットル弁の回動に抵抗を付加する手段 (緩衝手段）として、電 気粘性流体を利用した電子式ダンバ機能等が用いられている。
なお、自動二輪車において、電子スロットル弁を適用する例が、特許文献 3に開示 されている。
特許文献 1：特開 2003—201866号公報
特許文献 2：特開平 6— 248979号公報
特許文献 3：特開 2002-106368号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0008] 上記特許文献 2に記載された方法は、スロットル弁の急激な回動を抑制する点で優 れているが、スロットル弁の回動を閉方向に付勢するスプリング、及びスロットル弁の 回動に抵抗を付加する手段 (緩衝手段）は、スロットル弁の弁軸に取り付けられており 、これらの機構を設置するためには、弁軸の周辺に一定の収容スペースを確保しな ければならない。
[0009] 例えば、特許文献 2に開示された例では、スロットル弁の弁軸力 スロットル弁の左 右一方に延長され、この延長されて弁軸に、電子式ダンバ (緩衝手段）のピストンと、 リターンスプリングが連結されて 、るので、スロットルボディ本体とほぼ同程度の収容 スペースを要している。
[0010] しかしながら、 自動二輪車の場合には、乗用車の場合と違って、このような機構を新 たに設置するための収容スペースを確保することは難しぐまた、設置する場所が、 弁軸の周辺に限定されるという制約も受けることから、自動二輪車にこのような機構を 採用するには至っていない。
[0011] 本発明は力かる点に鑑みてなされたもので、収容スペースを増やすことなぐ制御 システムに異常が発生したときでも、確実にスロットル弁の急激な回動を抑制すること ができる電子スロットル弁の制御システムを提供することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0012] 本発明の電子スロットル弁の制御システムは、内燃機関の吸気量を調整するスロッ トル弁と、前記スロットル弁を駆動する電動モータと、前記電動モータの回転を減速し て、前記スロットル弁の回動を制御する回転減速機構とを備えた電子スロットル弁の 制御システムにおいて、前記スロットル弁を閉方向に付勢する付勢機構と、前記制御 システムに異常が発生した際、前記付勢機構の付勢力によって前記スロットル弁が 閉方向に回動する速度を減衰させる減衰機構とをさらに備え、前記付勢機構および 前記減衰機構の少なくとも一方は、前記回転減速機構に連結されていることを特徴と する。
[0013] ある好適な実施形態において、前記付勢機構は、前記回転減速機構に配設され、 前記減衰機構は、前記回転減速機構に連結されている。
[0014] ある好適な実施形態において、前記回転減速機構は、前記電動モータに連結され ており、 前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータが回生状態に切り 替わること〖こよって、該電動モータが前記減衰機構をなす。
[0015] ある好適な実施形態において、前記内燃機関は、気筒毎にスロットル弁を備えた多 気筒内燃機関よりなり、前記回転減速機構は、前記複数のスロットル弁の間に配置さ れている。
[0016] ある好適な実施形態にぉ ヽて、前記回転減速機構は、前記電動モータと前記スロ ットル弁の間に設けられた複数の回転体で構成され、前記付勢機構は、前記複数の 回転体の少なくとも一つに取り付けられている。
[0017] ある好適な実施形態にぉ ヽて、前記減衰機構は、シリンダ内を往復動作するピスト ンで構成され、該ピストンは前記回転減衰機構に連結されており、前記制御システム に異常が発生した際、前記ピストンの往復動作に抵抗が付加されるように制御されて いる。
[0018] 前記ピストンは、前記スロットル弁に最も近い前記回転体に連結されていることが好 ましい。
[0019] ある好適な実施形態にぉ 、て、前記制御システムに異常が発生した際、前記スロッ トル弁は、前記付勢機構の付勢力よつて閉方向に回動した後、所定開度位置に保持 される。
[0020] ある好適な実施形態にぉ 、て、前記スロットル弁は、該スロットル弁を閉方向又は 開方向に付勢する第 2の付勢機構をさらに備えている。
[0021] 前記付勢機構は、スプリングを有する機構で構成されて 、ることが好ま 、。
[0022] 前記回転体は、減速ギアで構成されて 、ることが好ま 、。
[0023] 本発明の自動二輪車は、上記電子スロットル弁の制御システムを備えていることを 特徴とする。
発明の効果
[0024] 本発明の電子スロットル弁の制御システムによれば、電動モータの回転を減速して 、スロットル弁の回動を制御する回転減速機構に、スロットル弁を閉方向に付勢する 付勢機構、及び付勢機構の付勢力によってスロットル弁が閉方向に回動する速度を 減衰させる減衰機構が連結されているので、収容スペースを増やすことなぐ制御シ ステムに異常が発生した際、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる。
[0025] また、電動モータでスロットル弁の開閉を制御するには、電動モータの回転を減速 させる回転減速機構が必須であることから、かかる回転減速機構に、スロットル弁を 閉方向に付勢する付勢機構、及び付勢機構の付勢力によってスロットル弁が閉方向 に回動する速度を減衰させる減衰機構を連結することによって、収容スペースを増や すことなぐ制御システムに異常が発生した際、スロットル弁の急激な回動を抑制する ことができる。さら〖こ、カゝかる回転減速機構の動作に連動して、付勢機構及び減衰機 構の作用が生じるので、スロットル弁の急激な回動の抑制を確実なものにすることが できる。
[0026] また、制御システムに異常が発生した際、回転減速機構に連結された電動モータ を回生状態に切り換えることによって、電動モータ自身を減衰機構となすことができる ので、減衰機構として特別な構成を加える必要がなぐ収容スペースを増やすことは ない。
[0027] カロえて、制御システムに異常が発生した際、回転減速機構に連結されたピストンに 、ピストンの往復動作に抵抗が付加することによって減衰機構となすことにより、確実 に減衰機構の作用効果を生じさせることができる。なお、回転減速機構が複数の回 転体 (減速ギア等)で構成されて ヽる場合、ピストンをスロットル弁の最も近い回転体 に連結しておくことによって、回転体の回動に伴うピストンの往復動作の範囲を最小 限にすることができ、減衰機構をコンパクトにすることができる。
図面の簡単な説明
[0028] [図 1]本発明に係る電子スロットル弁の制御システムの構成を示す図である。
[図 2]本発明における付勢機構を備えた回転減速機構の構成を示す側面図である。
[図 3]本発明における電動モータの制御回路の構成を示す図で、（a)は電動モータ が正転動作する場合、（b)は電動モータが逆転動作をする場合、（c)は電動モータ が回生状態にある場合をそれぞれ表す図である。
[図 4]本発明の電子スロットル弁の制御システムの構成を等価的に表した図である。
[図 5]本発明におけるスロットル弁の開度位置を示す断面図である。
[図 6]本発明におけるスロットル弁の時間に対する開度変化を示したグラフである。
[図 7]本発明における電子スロットル弁の制御システムの他の構成を示す図である。
[図 8]本発明におけるスロットル機構の構成を示した図である。
[図 9]本発明における付勢機構と減衰機構を備えた電動駆動機構の断面図である。
[図 10]本発明におけるスロットル機構の制御系の構成を示すブロック図である。
[図 11]本発明におけるコントルールユニットの構成を示す図である。
[図 12]本発明における電動モータの制御回路の構成を示す図である。
符号の説明
[0029] 10 スロットル弁
11、 41 スロットルボディ
12、 42 スロットル弁
12、 42b 弁軸
20, 43b 電動モータ
21 制御部
30 回転減衰機構
30a、 30b、 30c 回転体 (減速ギア） 付勢機構 (スプリング） 、 73 ビス卜ン
、 72 シリンダ
、 74 空気抜穴
、 76 開口部
、 75 電磁バルブ
減衰機構
スロットル機構
電動駆動機構
b 駆動ギヤ
c 中間大ギヤ
e 弁軸駆動ギヤd 中間小ギヤ
f ケース
スロットルバルブ開度センサ フリーアーム
リンクプレート
中間プーリ
スロットルケ一ブル スロットルグリップ スロットルグリップ開度センサ 燃料噴射弁
燃料供給パイプ
スロットル操作機構 空気ダンバ
ロッド
コントロールユニット
車速センサ 107 エンジンユニット
143 電動駆動機構
201 、 202 入力回路
206 駆動回路
208 出力監視回路
214 モータ電源遮断回路
300 リレー回路
発明を実施するための最良の形態
[0030] 電子スロットル弁は、低排気ガス、低燃費が実現できる点で有益である力 電子スロ ットル弁の制御システムに異常が発生した際に作動するフェールセーフ機能を備え ることが必要である。しかしながら、 自動二輪車は、乗用車に比べて軽量であるが故 に、乗用車で採用されるフ ールセーフ機能をそのまま自動二輪車に適用すると、 乗用車のドライバには感じな力つた車両の急激な挙動変化を、自動二輪車のライダ には感じてしまう。
[0031] この車両の急激な挙動変化は、スロットル弁の急激な回動に起因するものであるが 、このような急激な回動を抑制しようと思えば、特許文献 2に開示されているような緩 衝手段をスロットル弁の弁軸に設置しなければならない。しかしながら、自動二輪車 には、このような緩衝手段をスロットル弁の弁軸に設置するような収容スペースを確保 することは難し 、。
[0032] 本願発明者は、自動二輪車に電子スロットル弁を適用するためには、この収容スぺ ースの制約が障害になると考え、いかに収容スペースを増やさずに、電子スロットル 弁の制御システムに緩衝手段を設けることができるかについて検討を行なった結果、 本発明を想到するに至った。
[0033] 以下、図 1一図 3を参照しながら、本発明の電子スロットル弁の制御システムについ て説明する。なお、本発明は以下の実施形態に限定されない。
[0034] 図 1は、本実施形態の電子スロットル弁の制御システムの基本的な構成を模式的に 示した図である。スロットルボディ 11内に、内燃機関（不図示）の吸気量を調整するス ロットル弁 10が配置され、スロットル弁 10を駆動する電動モータ 20が、回転減速機 構 30を介して、スロットル弁 10の弁軸 12と連結している。回転減速機構 30は、電動 モータ 20の回転を減速して、スロットル弁 10の回動を制御するもので、図 1に示した 例では、異なる減速比を有する 3種類の回転体 30a、 30b、 30cで構成されている。 電動モータ 20の正逆の回転は、制御部 21で制御され、これにより、スロットル弁 10の 開閉動作が制御される。なお、回転体 30a、 30b、 30cとしては、例えば減速ギア、リ ンク等を用いることができる。
[0035] 図 2は、回転体の一部（30b、 30c)を、スロットル弁 10の弁軸 12の方向力 見た側 面図である。付勢機構 (例えば、スプリング等） 31が、回転体 30cの回転軸の周りを 巻くように取り付けられており、一方の端部 31aは、回転体 30cに設けられたピン 32 に係止され、他方の端部 31bは、スロットルボディ 11 (不図示)等の外部に支持され ている。このように配置された付勢機構 31は、回転体 30cを介して弁軸 12 (不図示） を閉方向に回動させる付勢力を与える。
[0036] このように構成された付勢機構 31は、電動モータ 20の回転をスロットル弁の弁軸に 伝達する回転減速機構と一体となった構成にすることができるので、付勢機構 31を 設けるための余分な収容スペースを確保する必要はない。また、回転減速機構のバ ックラッシュ防止用のリターンスプリングを付勢機構 31として用いることも可能である。
[0037] なお、回転減速機構 30が複数の回転体で構成されている場合には、付勢機構 31 は、少なくとも一つの回転体に取り付けられていればよい。また、スロットル弁 10が気 筒毎に設置された多気筒内燃機関の場合には、回転減速機構を、複数のスロットル 弁の間に配置しておけば、全体のスロットル機構をコンパクトなものにすることができ る。
[0038] 制御部 21は、制御システムに異常が発生した際、電動モータ 20を回生状態にする ことにより、付勢機構 31の付勢力よつてスロットル弁 10が閉方向に回動する速度を制 御する。すなわち、回生状態になっている電動モータ力 スロットル弁の急激な回動 に対する緩衝手段となって 、る。
[0039] 図 3 (a)一（c)は、制御部 21において、制御システムに異常が発生した際、電動モ ータ 20を回生状態に切り換える制御回路を示した図で、 4つのトランジスタ FET1— 4からなる Hブリッジ回路で構成されて 、る。 [0040] 図 3 (a)は、電動モータ 20が正転動作する場合を示しており、この場合、 FET1、 4 を ONにし、 FET2、 3を OFFにすることによって、矢印で示す経路に電流が流れる。 図 3 (b)は、電動モータ 20が逆転動作する場合を示しており、この場合、 FET2、 3を ONにし、 FET1、 4を OFFにすることによって、矢印で示す経路に電流が流れる。こ のように、電動モータ 20に流れる電流の向きを切り換えることによって、電動モータ 2 0の回転方向を変え、これによつて、スロットル弁 10の開閉動作が制御される。
[0041] 図 3 (c)は、電動モータ 20が、回生状態になっている場合を示しており、この場合、 FET1、 2を ONにし、 FET3、 4を OFFにすることによって、矢印で示す経路に電流 が流れる。このとき、電動モータ 20は、発電機として動作し、逆起電力が発生し、逆 向きの電流が流れる。この電流によって、電動モータ 20の回転方向とは逆向きのトル クが発生し、電動モータ 20の回転を抑制するブレーキ動作となる。なお、 FET1、 2を OFFにし、 FET3、 4を ONにすることによつても、電動モータ 20を回生状態にするこ とができる。また、電動モータ 20を回生状態にするときは、電動モータに供給される 電源を遮断しておくことが好まし 、。
[0042] このように、本発明におけるフェールセーフ機能は、電動モータ 20を回生状態に切 り換えることによって動作される力 かかる動作は、電動モータ 20の通常動作を制御 する制御回路と共通の制御回路を用いて制御することが可能となる。すなわち、本発 明におけるフェールセーフ機能は、スロットル弁 10を駆動する電動モータ 20自身を 、スロットル弁の急激な回動に対する緩衝手段として作用させるとともに、かかる緩衝 手段の制御を、電動モータ 20の正逆回転を制御する制御回路をそのまま利用するこ とによって実行することができるので、従来の電子スロットル弁の制御システムに、何 ら新たな機構を付加する必要はな ヽ。
[0043] 図 1一図 3に示した電子スロットル弁の制御システムの構成を等価的に表すと、図 4 のようになる。
[0044] すなわち、スロットルボディ 11内に配置されたスロットル弁 10の回動は、スロットル 弁 10に連結した電動モータ 20によって駆動され、制御システムに異常が発生したと き、スロットル弁を閉方向に付勢する付勢機構 31と、その付勢機構 31の付勢力によ つてスロットル弁 10が閉方向に回動する速度を減衰させる減衰機構 38との協働によ り、スロットル弁 10は、ゆっくりと閉方向に回動し、所定の開度位置に保持される。
[0045] ここでの特徴的な点は、付勢機構 31および減衰機構 38の少なくとも一方が、回転 減速機構 30に連結されていることである。すなわち、回転減速機構 30の動作に応じ て、付勢機構 31または Zおよび減衰機構 38の作用が生じることによって、確実にこ れら付勢機構または Zおよび減衰機構の効果を得ることができる。
[0046] なお、図 1一図 3に示した例では、制御システムに異常が発生した際、電動モータ 2 0を回生状態にすることにより、電動モータ 20自身が減衰機構 38をなしている。
[0047] 図 5は、スロットル弁 10の弁軸 12に平行な方向力 見た、スロットルボディ 11内のス ロットル弁 10の開度位置を示す断面図である。図 5において、実線は、通常動作をし て 、るときのスロットル弁 10の開度位置 1 Oaを示す。制御システムに異常が発生した とき、スロットル弁 10は、付勢機構 31の付勢力によって閉方向（矢印の方向）に回動 し、点線で示す所定開度位置 10bに保持される。
[0048] 付勢機構 31は、図 5に示す所定開度位置 10bにおいて、内燃機関が退避走行状 態を維持できる程度の開度を持つように、その付勢力が予め調整されている。なお、 「退避走行状態」とは、電子スロットル弁の電気的制御が遮断されても、最低限、車両 を路側等の安全なところに退避走行させることができる状態をいい、アイドリング状態 も含む。
[0049] 図 6は、スロットル弁 10が、制御システムに異常が発生した時の開度 Θ から、閉方 向に回動して、所定の開度 Θ
0に達するまでの、時間に対する開度変化を示したダラ フである。
[0050] なお、本実施形態では、制御システムに異常が発生した場合に、スロットル弁が閉 方向に回動して、所定開度位置に保持されるとしたが、他の手段により、内燃機関を 退避走行状態に維持できれば、スロットル弁を全閉状態まで回動させても構わな 、。 例えば、スロットルボディに別途バイパスラインを設けておくことによって、制御システ ムに異常が発生した際に、バイパスラインを通じて内燃機関に一定量の空気が吸入 されるようにしておけば、内燃機関を退避走行状態に維持させることができる。なお、 自動二輪車の場合には、車体が軽いので、スロットル弁が全閉状態のままでも、車両 を押して動かすことができれば、特段、バイパスラインを設けなくても構わない。 [0051] 点線で示した曲線 Aは、従来の付勢機構 31による付勢力だけでスロットル弁 10を 閉方向に回動する場合を示したもので、非常に短時間（t )のうちに、所定の開度 Θ
1 0 に達している。それに対し、実線で示した曲線 Bは、電動モータ 20を回生状態にする ことによって、スロットル弁 10の回動速度を抑制しながら閉方向に回動する場合を示 したもので、ゆっくりとした時間（t )をかけて所定の開度 Θ に達している。
2 0
[0052] このように、本発明における電子スロットル弁の制御システムにお!/、ては、制御シス テムに異常が発生して、フェールセーフ機能が働いても、スロットル弁の急激な回動 は生じず、その結果、自動二輪車のライダは、車両の急激な挙動変化を感じることは ない。
[0053] 図 7は、減衰機構 38として、いわゆる空気ダンパを用いた例を示した図である。シリ ンダ 34内を往復動作するピストン 33の一端が、回転体 30cに連結されている。シリン ダ 34の端部には、空気抜穴 35と開口部 36が形成され、開口部 36には電磁バルブ 3 7が取り付けられている。電磁バルブ 37の開閉動作により、シリンダ 34内のピストン 3 4の往復動作に付加される抵抗の大きさを制御している。
[0054] 電子スロットル弁の通常動作時は、電磁バルブ 37は開放されており、これにより、 回転体 30cの回動に連動したピストン 34の往復動作に対して抵抗は付加されない。 一方、制御システムに異常が発生したときは、電磁バルブ 37は閉じられ、これにより、 ピストン 34の往復動作に抵抗が付加される。
[0055] すなわち、電子スロットル弁の通常動作時は、回転減速機構 30の回動によるスロッ トル弁 10の開閉動作には影響を与えないが、制御システムに異常が発生したときは 、回転減速機構 30の回動に抵抗が付加されるので、付勢機構 31の付勢力によって スロットル弁 10が閉方向に回動する速度を減衰させることができる。
[0056] なお、ピストン 34は、スロットル弁 10に最も近い回転体 30cに連結することが好まし い。電動モータ 20の回転を減速する回転減速機構 30は、複数に組み合わさって構 成されているのが普通で、スロットル弁 10に最も近い回転体 30cが、最も回動範囲が 小さい。そのため、回転体 30cに連結されたピストン 33の往復動作の範囲も最も小さ くなるので、減速機構としての空気ダンバをよりコンパクトなものにすることができる。
[0057] ところで、スロットル弁が閉方向に回動する速度を減衰させるのに必要な力（減衰力 )は、付勢機構によってスロットル弁を閉方向に付勢する力との相対的な関係で決ま るので、付勢力が小さい場合には、減衰力も小さくてよい。従って、電子スロットル弁 の通常動作時においても、力かる減衰力が電動モータのトルクよりも小さければ、減 衰機構は、常時、回転減速機構に連結されていても、通常動作に支障はない。この 場合、例えば、減衰機構として空気ダンバを用いたとき、空気抜孔 35を適当な大きさ に設定しておけば、電磁バルブ 37による開口部 36の開閉動作は必要なくなり、減衰 機構の構成を簡単なものにすることができる。
[0058] 以上、本発明に係る電子スロットル弁の制御システムについて説明してきた力 電 子スロットル弁の制御システムの具体的な構成について、以下、図 8—図 12を参照し ながら詳説する。
[0059] 図 8は、エンジンユニット（不図示）の各気筒の吸気ポートに接続されるスロットル機 構 40の構成を示した図である。
[0060] スロットルボディ 41は円筒状をなしており、スロットル弁 42は、各スロットルボディ 41 内に配置された円盤状の弁板 42bを、全てスロットルボディ 41を貫通するように配置 された 1本の共通の弁軸 42aに固定したものである。図 8の左右のスロットルボディ 41 同士は接続ボス部 4 Idにより互いに接続され、また中央のスロットルボディ 41間に電 動駆動機構 43が配設されて ヽる。
[0061] 電動駆動機構 43は、電動モータ 43aをこれの回転軸が弁軸 42aと平行になるよう に配設し、電動モータ 43aの回転軸に装着された駆動ギヤ 43bの回転を中間大ギヤ 43c、中間小ギヤ 43dを介して弁軸 42aに固定された扇形の弁軸駆動ギヤ 43eに伝 達して 、る。この弁軸駆動ギヤ 43eにより弁軸 42aを回転駆動するように構成されて いる。この電動駆動機構 43は、スロットルボディ 41とは別体に形成されたケース 43f 内に収容されている。
[0062] そして、弁軸 42aの外方に突出する右端部にはスロットル弁 42の開度を検出するス ロットルバルブ開度センサ 44が取り付けられている。また、左端部にはフリーアーム 4 5の円盤状のボス部 45aが相対回転可能に装着されており、フリーアーム 45のァー ム部 45b (不図示）は、リンクプレート 46を介して中間プーリ 47に連結されている。こ の中間プーリ 47は、スロットルケーブル 48を介して操向ハンドルのスロットルグリップ 49に連結されている。
[0063] リンクプレート 46、中間プーリ 47、スロットルケーブル 48及びスロットルグリップ 49は 、ライダのスロットルグリップ 49の操作量に応じてスロットル弁 42を手動開閉するスロ ットル操作機構 60を構成する。電動駆動機構 43及びスロットル操作機構 60は、駆動 源として機能する。
[0064] 中間プーリ 47は、中間軸 47aの左端にこれと共に回動するように固定支持されてお り、この中間軸 47aは左端のスロットルボディ 41に形成されたボス部 41cにより回動可 能に軸支されている。また、中間軸 47aの右端にはスロットルグリップ 49の操作角度 を検出するスロットルグリップ開度センサ 50が装着されている。
[0065] また、各スロットルボディ 41の下側には気筒毎に燃料噴射弁 51が配設され、各燃 料噴射弁 51の燃料導入部には共通の燃料供給パイプ 52が接続されている。
[0066] 図 9は、電動駆動機構 43に、付勢機構としてのスプリング 31、及び減衰機構として の空気ダンバ 70を配した構成を示した図である。
[0067] スプリング 31は、弁軸駆動ギヤ 43eの回転軸の周りを卷くように取り付けられており 、スプリング 31の一方の端部は、弁軸駆動ギヤ 43eに設けられたピン 32に係止され 、他方の端部は、ケース 43f又はスロットルボディ（不図示）に支持されている。このよ うに配置されたスプリング 31は、弁軸駆動ギヤ 43eを介して弁軸 42aを閉方向に回動 させる付勢力を与える。
[0068] また、空気ダンバ 70のピストン 73は、そのロッド 71が弁軸駆動ギヤ 43eに支持され 、シリンダ 72の端部は、ケース 43fに結合されており、これにより、空気ダンバ 70と電 動駆動機構 43は一体化されている。
[0069] シリンダ 72の端部には、空気抜穴 74と開口部 76が形成され、開口部 76には電磁 バルブ 75が取り付けられている。電磁バルブ 75の開閉動作により、シリンダ 72内の ピストン 73の往復動作に付加される抵抗の大きさを制御している。
[0070] 電子スロットル弁の通常動作時は、電磁バルブ 75は開放されており、これにより、 弁軸駆動ギヤ 43eの回動に連動したピストン 73の往復動作に対して抵抗は付加され ない。一方、制御システムに異常が発生したときは、電磁バルブ 75は閉じられ、これ により、ピストン 73の往復動作に抵抗が付加される。 [0071] なお、空気抜穴 74は、ピストン 73の往復動作に抵抗を付加する程度に小さく形成 され、開口部 76は、開方時に、ピストン 73の往復動作に抵抗を付加しない程度に大 きく形成されている。
[0072] また、ピストン 73のロッド 71は、スロットル弁 10に最も近い回転減速機構である弁軸 駆動ギヤ 43eに連結されている。スロットル弁 10に最も近い弁軸駆動ギヤ 43eが、最 も回動範囲が小さいので、弁軸駆動ギヤ 43eに連結されたピストン 73の往復動作の 範囲を最も小さくでき、これにより、空気ダンバ 70をよりコンパクトなものにすることが できる。
[0073] 図 10は、スロットル機構の制御系の構成を示すブロック図である。
[0074] エンジンユニット 107は、スロットル機構 40により各気筒内に導入される吸気量が調 整され、燃料噴射弁 51により各気筒内の燃料噴射量が調整されて、その出力動力 が調整される。スロットル機構 40は、電動駆動機構 43内の電動モータ 43aの駆動力 により弁軸 42aが回動されてスロットル弁 42が開閉される。スロットルバルブ開度セン サ 44は、スロットル弁 42の開度を検出してスロットル開度検出信号をコントロールュ ニット 100に出力する。
[0075] 電動駆動機構 43内の電動モータ 43aは、コントロールユニット 100から入力される スロットル駆動信号により駆動力を発生し、その駆動力により駆動ギヤ 43b、中間大 ギヤ 43c、及び中間小ギヤ 43dを介して、スロットル機構 40内の弁軸 42aを回動する 。スロットル操作機構 60は、電動駆動機構 43の駆動力が遮断された場合に、ライダ のスロットルグリップ 49の操作量に応じてスロットル弁 42を手動開閉する。
[0076] 車速センサ 103は、後輪 115の回転数を検出し、その回転数に対応する車速信号 をコントロールユニット 100に出力する。スロットルグリップ開度センサ 50は、スロットル グリップ 49の操作角度を検出してスロットル操作角度検出信号をコントロールユニット 100に出力する。シフトスィッチ 105は、ライダの手動操作に応じてシフト位置信号を コントロールユニット 100に出力する。
[0077] 図 11は、コントロールユニット 100のブロック図である。複数の入力回路 201、 202 と、 CPU205と、駆動回路 206と、出力監視回路 208と、モータ電源遮断回路 214と により構成されている。 [0078] 入力回路 201は、スロットルバルブ開度センサ 44から入力されるスロットル開度検 出信号を CPU205に出力する。入力回路 202は、スロットルグリップ開度センサ 50か ら入力されるスロットル操作角度検出信号を CPU205に出力する。 CPU205は、入 力回路 201、 202からそれぞれ入力される各種信号に基づいて、電動駆動機構 43 内の電動モータ 43aの各動作を制御する制御信号を駆動回路 206に出力する。
[0079] また、 CPU205は、自身の動作状態を監視して動作異常を検出する機能を有して おり、その動作異常を検出すると、遮断信号を各モータ電源遮断回路 214に出力す るとともに、電動モータ 43aをブレーキモードに移行させるモード切換信号を駆動回 路 206に出力する。
[0080] さらに、 CPU205は、入力回路 201、 202からそれぞれ入力される各信号に基づ いて各センサ 44、 50の異常を検出する機能を有しており、その異常状態を検出する と、異常信号を各モータ電源遮断回路 214に出力するとともに、電動モータ 43aをブ レーキモードに移行させるモード切換信号を各駆動回路 206に出力する。
[0081] また、 CPU205は、出力監視回路 208から入力される信号に基づいて、駆動回路 206及び電動モータ 43aの異常を検出する機能を有しており、その異常状態を検出 すると、モード切換信号を駆動回路 206に出力する。
[0082] 駆動回路 206は、 FET1— 4からなる Hブリッジ回路を構成している（図 3参照)。駆 動回路 206及び電動モータが正転動作する場合、 FET1、 4を ONし、 FET2、 3を O FFして、図 3 (a)に示す経路で駆動電流が流れる。また、駆動回路 206及び電動モ ータが逆転動作する場合、 FET2、 3を ONし、 FET1、 4を OFFして、図 3 (b)に示す 経路で駆動電流が流れる。
[0083] また、駆動回路 206及び電動モータがブレーキ動作する場合、 FET1、 2を ONし、 FET3、 4を OFFして、図 3 (c)に示す経路で駆動電流が流れる。この場合、電動モ ータ 43aは、発電機として動作し、逆起電圧が発生し、逆向きの電流が流れる。この 電流によって、電動モータ 43aのもともとの回転方向とは逆向きのトルクが発生してブ レーキ動作となる。
[0084] 駆動回路 206は、 CPU205から入力される各制御信号に基づいて、 FET1— 4を ONZOFF制御して各電動モータ 43aの正転動作、逆転動作を制御する。また、駆 動回路 206は、 CPU205から入力されるモード切換信号に基づいて、 FET1— 4を ONZOFF制御して各電動モータ 43aのブレーキ動作を制御する。
[0085] 出力監視回路 208は、駆動回路 206と電動モータ 43aの間に流れる駆動電流を検 出し、駆動電流信号を CPU205に出力する。
[0086] モータ電源遮断回路 214は、モータ電源を駆動回路 206に供給し、 CPU205から 異常信号が入力されると、駆動回路 206に供給するモータ電源を遮断する。なお、 上記スロットルバルブ開度センサ 44、車速センサ 103は、車両の動作状態を検出す る検出部として機能する。
[0087] 次に、電子スロットル弁の通常時の制御動作について説明する。
[0088] 自動二輪車では、ライダカスロットルグリップ 49を操作すると、その操作角度がスロ ットルグリップ開度センサ 50により検出され、そのスロットル操作角度検出信号がコン トロールユニット 100内の CPU205に入力される。また、スロットル弁 42の開度は、ス ロットルバルブ開度センサ 44により検出され、そのスロットル開度検出信号がコント口 ールユニット 100内の CPU205に入力される。
[0089] CPU205は、スロットルグリップ開度センサ 50から入力されたスロットル操作角度検 出信号と、スロットルバルブ開度センサ 44から入力されるスロットル開度検出信号に 基づいて、電動駆動機構 43内の電動モータ 43aの動作を制御する制御信号を駆動 回路 206に出力する。
[0090] 駆動回路 206は、 CPU205から入力される制御信号に基づいて、 FET1— 4を ON ZOFF制御して、電動モータ 43aを正転動作又は逆転動作させ、所望の開度位置 にスロットル弁 42を開閉させる。
[0091] 次に、電子スロット弁の制御システムに異常が発生した時の制御動作について説 明する。
[0092] CPU205は、動作状態の異常を検出すると、遮断信号を各モータ電源遮断回路 2 14に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路 206に出力する。モータ電源遮 断回路 214は、 CPU205から遮断信号が入力されると、駆動回路 206に供給するモ —タ電源を遮断する 0
[0093] そして、駆動回路 206は、モータ電源遮断回路 214によりモータ電源の供給が遮 断され、 CPU205からモード切換信号が入力されると、図 3 (c)に示したように、 FET 1、 2を ONし、 FET3、 4を OFFして、ブレーキ動作に移行して電動モータ 43aの急 激な動作を抑制する。
[0094] したがって、 CPU205が異常を検出した場合は、モータ電源遮断回路 214によりモ ータ電源の供給が遮断され、駆動回路 206はブレーキ動作に移行される。このため、 電動駆動機構 43内の電動モータ 43aは、発電機として動作し、逆起電圧が発生し、 逆向きの電流が流れるため、もともとの回転方向とは逆向きのトルクが発生してブレ ーキ動作となる。その結果、電動モータ 43aがブレーキ動作に移行することにより、ス ロットル弁 42の急速動作を抑制することができる。この後、ライダは、スロットルグリツ プ 49を操作することにより、スロットル弁 42を手動で開閉することが可能になる。
[0095] 以上により、 CPU205が異常を検出した場合に、電動モータ 43aの急激な動作を 抑制して、スロットル弁 42の急速動作を抑制することができ、自動二輪車の急激な挙 動変化を防止することができ、ライダの操作性の変化を防止することができる。
[0096] 次に、各センサ 44、 50に異常が発生した時の制御動作について説明する。
[0097] CPU205は、入力回路 201又は入力回路 202から入力されるスロットル開度検出 信号又はスロットル操作角度検出信号の異常を検出すると、スロットルバルブ開度セ ンサ 44又はスロットルグリップ開度センサ 50に異常が発生したことを判別し、遮断信 号をモータ電源遮断回路 214に出力するとともに、モード切換信号を駆動回路 206 に出力する。モータ電源遮断回路 214は、 CPU205から遮断信号が入力されると、 駆動回路 206に供給するモータ電源を遮断する。
[0098] そして、駆動回路 206は、モータ電源遮断回路 214によりモータ電源の供給が遮 断され、 CPU205からモード切換信号が入力されると、図 3 (c)に示したように、 FET 1、 2を ONし、 FET3、 4を OFFして、ブレーキ動作に移行して電動モータ 43aの急 激な動作を阻止する。
[0099] したがって、スロットルバルブ開度センサ 44又はスロットルグリップ開度センサ 50に 異常が発生した場合は、モータ電源遮断回路 214によりモータ電源の供給が遮断さ れ、駆動回路 206はブレーキ動作に移行される。このため、電動駆動機構 43内の電 動モータ 43aは、発電機として動作し、逆起電圧が発生し、逆向きの電流が流れるた め、もともとの回転方向とは逆向きのトルクが発生してブレーキ動作となる。
[0100] その結果、スロットルバルブ開度センサ 44又はスロットルグリップ開度センサ 50に 異常が発生した場合でも、電動モータ 43aの急激な動作を抑制して、スロットル弁 42 の急速動作を抑制することができ、 自動二輪車の急激な挙動変化を防止することが でき、ライダが感じる不快感ゃ操作性の変化を防止することができる。
[0101] 以上のように、電子スロットル弁の制御システムにおいては、各センサ 44、 50に異 常が発生した場合に、電動モータ 43aを駆動する駆動回路 206へのモータ電源の供 給を遮断した後、駆動回路 206により各電動モータ 43aをブレーキ動作に移行させる よつにした。
[0102] したがって、制御系に異常が発生した場合に、電動モータの急激な動作によるスロ ットル弁の急速動作を抑制して、自動二輪車の急激な挙動の変化を防止することが でき、ライダが感じる不快感ゃ操作性の変化を防止することができる。また、駆動系の 新たな機構や、制御系の新たな回路等を追加することが必要ないため、低コストで上 記のようなフェールセーフ機能を実現することができる。
[0103] なお、駆動回路を FET1— 4からなる Hブリッジ回路構成のものを示した力 この場 合、 FET1— 4が故障すると、ブレーキ動作への移行が困難になる可能性がある。こ のため、例えば、図 12に示すように、 Hブリッジ回路にブレーキ動作用のリレー回路 3 00を接続することが考えられる。
[0104] この場合、異常発生時に駆動回路に供給されるモータ電源を遮断するとともに、リ レー回路 300を動作させれば、電動モータを確実にブレーキ動作させることが可能 になる。その結果、ブレーキ動作の信頼性を向上させることができる。また、リレー回 路 300に用いる素子は、リレーに限るものではなぐ例えば、スイッチング動作が可能 な半導体素子等を用いるようにしてもょ 、。
[0105] また、上記の例では、エンジンユニットを動力源とする車両に適用した場合を説明し た力 これに限るものではなぐ例えば、電動モータを動力源とする車両にも適用可 能である。さらに、スロットル機構において駆動源として電動駆動機構 143及びスロッ トル操作機構 60を含む場合を説明したが、スロットルバルブを付勢するスプリングを 駆動源として含む構成にしてもよい。 [0106] さらに、上記の例では、電子スロットル弁の制御システムにおいて、各センサ 44、 5 0に異常が発生した場合を説明したが、これに限るものではなぐ電子スロットル弁の 制御システムにおいて、何らかの異常が発生した場合に、本発明の制御システムが 適応し得る。
[0107] 以上、本発明を好適な実施形態により説明してきたが、こうした記述は限定事項で はなぐ勿論、種々の改変が可能である。なお、上記実施形態における自動二輪車と は、モーターサイクルの意味であり、原動機付自転車 (モーターバイク）、スタータを 含み、具体的には、車体を傾動させて旋回可能な車両のことをいう。したがって、前 輪および後輪の少なくとも一方を 2輪以上にして、タイヤの数のカウントで三輪車 ·四 輪車 (またはそれ以上）としても、それは「自動二輪車」に含まれ得る。
産業上の利用可能性
[0108] 本発明によれば、収容スペースを増やすことなぐ制御システムに異常が発生した ときでも、スロットル弁の急激な回動を抑制することができる電子スロットル弁の制御シ ステムを提供することができる。

Claims

請求の範囲
[1] 内燃機関の吸気量を調整するスロットル弁と、
前記スロットル弁を駆動する電動モータと、
前記電動モータの回転を減速して、前記スロットル弁の回動を制御する回転減速 機構とを備えた電子スロットル弁の制御システムにおいて、
前記スロットル弁を閉方向に付勢する付勢機構と、
前記制御システムに異常が発生した際、前記付勢機構の付勢力によって前記スロ ットル弁が閉方向に回動する速度を減衰させる減衰機構とをさらに備え、
前記付勢機構および前記減衰機構の少なくとも一方は、前記回転減速機構に連 結されて!ヽることを特徴とする、電子スロットル弁の制御システム。
[2] 前記付勢機構は、前記回転減速機構に配設され、
前記減衰機構は、前記回転減速機構に連結されていることを特徴とする、請求項 1 に記載の電子スロットル弁の制御システム。
[3] 前記回転減速機構は、前記電動モータに連結されており、
前記制御システムに異常が発生した際、前記電動モータが回生状態に切り替わる こと〖こよって、該電動モータが前記減衰機構をなすことを特徴とする、請求項 1に記 載の電子スロットル弁の制御システム。
[4] 前記内燃機関は、気筒毎にスロットル弁を備えた多気筒内燃機関よりなり、
前記回転減速機構は、前記複数のスロットル弁の間に配置されていることを特徴と する、請求項 1に記載の電子スロットル弁の制御システム。
[5] 前記回転減速機構は、前記電動モータと前記スロットル弁の間に設けられた複数 の回転体で構成され、
前記付勢機構は、前記複数の回転体の少なくとも一つに取り付けられていることを 特徴とする、請求項 1に記載の電子スロットル弁の制御システム。
[6] 前記減衰機構は、シリンダ内を往復動作するピストンで構成され、該ピストンは前記 回転減速機構に連結されており、
前記制御システムに異常が発生した際、前記ピストンの往復動作に抵抗が付加さ れるように制御されていることを特徴とする、請求項 1または 5に記載の電子スロットル 弁の制御システム。
[7] 前記ピストンは、前記スロットル弁に最も近い前記回転体に連結されていることを特 徴とする、請求項 6に記載の電子スロットル弁の制御システム。
[8] 前記制御システムに異常が発生した際、前記スロットル弁は、前記付勢機構の付勢 力よつて閉方向に回動した後、所定開度位置に保持されることを特徴とする、請求項
1に記載の電子スロットル弁の制御システム。
[9] 前記スロットル弁は、該スロットル弁を閉方向又は開方向に付勢する第 2の付勢機 構をさらに備えていることを特徴とする、請求項 1に記載の電子スロットル弁の制御シ ステム。
[10] 前記付勢機構は、スプリングを有する機構で構成されて 、ることを特徴とする、請求 項 1に記載の電子スロットル弁の制御システム。
[11] 前記回転体は、減速ギアで構成されていることを特徴とする、請求項 5に記載の電 子スロットル弁の制御システム。
[12] 請求項 1から 11の何れか一つに記載の電子スロットル弁の制御システムを備えた 自動二輪車。
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