JP4121091B2 - 電子スロットル制御装置 - Google Patents
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Description
この発明は、自動車用エンジンの吸気管内に配設されたスロットルバルブの開度量を制御するスロットルアクチュエータのモータの断線故障を検出する電子スロットル制御装置に関するものである。
スロットルアクチュエータのモータ通電系の断線故障を検出するスロットル制御装置では、スロットルバルブを駆動するモータをＰＷＭ（パルス幅変調）制御し、該ＰＷＭ制御での駆動デューティ比を変化させることによってモータ電流を制御し、該スロットルバルブの開度が目標開度になるように制御するスロットル制御装置において、駆動デューティ比が所定値以上であり、かつ、モータに流れる電流が所定値以下であるときにモータに断線が発生していると判定する（例えば、特許文献１参照）。
しかし、モータ断線検出のためにモータに流れる電流を検出する必要があるため、電流検出回路の追加によるコストがアップするという問題がある。
また、ＰＷＭ駆動によりモータ電流を制御してスロットルアクチュエータ駆動を行う場合、これらスロットルアクチュエータに使われるモータの電気的時定数は小さいのが一般的であり、ＰＷＭ駆動時のモータ巻線への通電のＯＮ／ＯＦＦ制御によるモータ電流脈動（リップル）は大きく、ＰＷＭ駆動周期内での電流検出タイミングによっては検出電流値も大きく変動することになり、モータ断線検出判定用の電流値の設定が困難であるという問題がある。
また、モータ電流検出用シャント抵抗を設け、このシャント抵抗に流れるモータ電流信号を電圧信号としてＡＤ変換器に入力し、前記ＰＷＭ駆動周期と同期した所定タイミングでＡＤ変換処理して電流検出する場合、マイコン処理負荷の増大を伴うなどの問題がある。
また、マイコンの処理負荷を軽減する目的でモータ電流信号を平滑回路により平滑化して電流検出しようとすると検出遅れが生じるなどの問題がある。
また、ＰＷＭ駆動によりモータ電流を制御してスロットルアクチュエータ駆動を行う場合、これらスロットルアクチュエータに使われるモータの電気的時定数は小さいのが一般的であり、ＰＷＭ駆動時のモータ巻線への通電のＯＮ／ＯＦＦ制御によるモータ電流脈動（リップル）は大きく、ＰＷＭ駆動周期内での電流検出タイミングによっては検出電流値も大きく変動することになり、モータ断線検出判定用の電流値の設定が困難であるという問題がある。
また、モータ電流検出用シャント抵抗を設け、このシャント抵抗に流れるモータ電流信号を電圧信号としてＡＤ変換器に入力し、前記ＰＷＭ駆動周期と同期した所定タイミングでＡＤ変換処理して電流検出する場合、マイコン処理負荷の増大を伴うなどの問題がある。
また、マイコンの処理負荷を軽減する目的でモータ電流信号を平滑回路により平滑化して電流検出しようとすると検出遅れが生じるなどの問題がある。
この発明の目的は、モータ電流を検出することなくモータ断線故障が検出可能な電子スロットル制御装置を提供することである。
この発明に係わる電子スロットル制御装置は、エンジンへの吸入空気量を調節するスロットルバルブ、上記スロットルバルブの実スロットル開度位置を検出するスロットル開度センサ、上記スロットルバルブを駆動するモータおよび上記モータに通電していないときに上記スロットルバルブを中間開度ストッパ位置に保持する中間開度位置停止機構を具備するスロットルアクチュエータを、上記スロットル開度センサにより検出された実スロットル開度位置が目標スロットル開度位置に一致するようにスロットル開度Ｆ／Ｂ制御する電子スロットル制御装置において、上記スロットル開度Ｆ／Ｂ制御中に、上記実スロットル開度位置と上記中間開度ストッパ位置との開度位置偏差の絶対値が第１の所定値以下で、且つ、上記目標スロットル開度位置と上記実スロットル開度位置との制御偏差の絶対値が第２の所定値以上の状態を上記スロットルバルブが所定時間継続するとき、上記モータに通電する配線の断線故障と判定する。
この発明に係わる電子スロットル制御装置の効果は、モータ断線故障が発生すると、中間開度位置停止機構により、機械的にスロットルバルブが中間開度ストッパ位置に戻されることに着目し、ＤＣモータに通電してスロットル開度Ｆ／Ｂ制御中に、実スロットル開度位置と中間開度ストッパ位置との開度位置偏差の絶対値が第１の所定値以内にあることからスロットルバルブが中間開度ストッパ位置に戻っていることを確認し、かつ、目標ストッパ開度位置とストッパ開度位置との制御偏差の絶対値が第２の所定値以上であることからスロットル開度Ｆ／Ｂ制御で制御偏差がゼロになるようにモータ電流を増大していることを確認し、この状態が所定時間に亘って継続しているときモータ通電系の断線故障と判定するようにしたので、モータ電流を検出することなしにモータ通電系の断線を確実に検出できる。
実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１に係わる電子スロットル制御装置の構成図である。図２、図３は、スロットルバルブの周辺の構成図である。図４は、スロットル開度センサの出力特性を示すグラフである。
電子スロットル制御装置１は、図示しないアクセルペダルの位置をアクセル開度として検出するアクセル開度センサ（ＡＰＳ）２、図示しないエンジンの吸入空気量を制御するスロットルアクチュエータ３、スロットルアクチュエータ３を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）４を備える。
図１は、この発明の実施の形態１に係わる電子スロットル制御装置の構成図である。図２、図３は、スロットルバルブの周辺の構成図である。図４は、スロットル開度センサの出力特性を示すグラフである。
電子スロットル制御装置１は、図示しないアクセルペダルの位置をアクセル開度として検出するアクセル開度センサ（ＡＰＳ）２、図示しないエンジンの吸入空気量を制御するスロットルアクチュエータ３、スロットルアクチュエータ３を制御する電子制御ユニット（ＥＣＵ）４を備える。
このスロットルアクチュエータ３は、ＤＣモータ１０、ＤＣモータ１０の回転を減速して駆動力を増大する減速ギヤ１１、減速ギヤ１１の回転が伝達されるスロットルシャフト１２、スロットルシャフト１２の回転に伴い図示しない空気吸入路を開閉して吸入空気量を制御するスロットルバルブ１３、スロットシャフト１２に連結され、スロットルバルブ１３の位置を実スロットル開度位置として検出するスロットル開度センサ（ＴＰＳ）１４を備える。
この電子制御ユニット４は、アクセル開度センサ２からのアクセル開度信号、スロットル開度センサ１４からのスロットル開度位置信号およびエンジン回転速度信号を用いて実スロットル開度位置のフィードバック制御を行うＦ／Ｂ制御信号を出力するマイコン１６、マイコン１６からのＦ／Ｂ制御信号に基づいてＤＣモータ１０を制御する駆動回路１７を備える。
このマイコン１６は、入力されるアクセル開度信号、スロットル開度位置信号およびエンジン回転速度信号をそれぞれアクセル開度、実スロットル開度位置およびエンジン回転速度にＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器２０、アクセル開度とエンジン回転速度とに基づいて目標スロットル開度位置を演算する目標演算部２１、実スロットル開度位置が目標スロットル開度位置に一致させるＦ／Ｂ制御演算を行ってＦ／Ｂ制御信号を求めるＦ／Ｂ制御部２２、計時するタイマ２３を有する。
Ｆ／Ｂ制御信号は、例えばＰＷＭ駆動時しているときのＤＵＴＹ信号である。そして、駆動回路１７は、ＤＣモータ１０に所望の電流を流してスロットルバルブ１３を回動する。
Ｆ／Ｂ制御信号は、例えばＰＷＭ駆動時しているときのＤＵＴＹ信号である。そして、駆動回路１７は、ＤＣモータ１０に所望の電流を流してスロットルバルブ１３を回動する。
次に、スロットルバルブ１３の周辺の構造を図２を参照して説明する。
スロットルバルブ１３の周辺には、スロットルバルブ１３が当接して停止すると吸気管３０が全閉する位置（以下、全閉ストッパ位置と称す。）に全閉ストッパ３１、スロットルバルブ１３が当接して停止すると吸気管が中間に開度される位置（以下、中間開度ストッパ位置と称す。）に中間開度ストッパ３２、スロットルバルブ１３が当接して停止すると吸気管３０が全開する位置（以下、全開ストッパ位置と称す。）に全開ストッパ３３がそれぞれ配設されている。
スロットルバルブ１３の周辺には、スロットルバルブ１３が当接して停止すると吸気管３０が全閉する位置（以下、全閉ストッパ位置と称す。）に全閉ストッパ３１、スロットルバルブ１３が当接して停止すると吸気管が中間に開度される位置（以下、中間開度ストッパ位置と称す。）に中間開度ストッパ３２、スロットルバルブ１３が当接して停止すると吸気管３０が全開する位置（以下、全開ストッパ位置と称す。）に全開ストッパ３３がそれぞれ配設されている。
また、スロットルバルブ１３には、スロットルバルブ１３を全閉ストッパ３１に向かって回動するように付勢するリターンスプリング３４、逆にスロットルバルブ１３を全開ストッパ３３に向かって回動するように付勢するオープナスプリング３５が配設されている。
そして、スロットルシャフト１２にＤＣモータ１０からの駆動力が加わっていないとき、スロットルバルブ１３が中間開度ストッパ位置に停止するように、オープナスプリング３５の付勢力Ｆ２がリターンスプリング３４の付勢力Ｆ１より大きく設定されている。
このように付勢力が設定されるリターンスプリング３４、オープナスプリング３５および中間開度ストッパ３２をまとめて中間開度位置停止機構と称す。
そして、スロットルシャフト１２にＤＣモータ１０からの駆動力が加わっていないとき、スロットルバルブ１３が中間開度ストッパ位置に停止するように、オープナスプリング３５の付勢力Ｆ２がリターンスプリング３４の付勢力Ｆ１より大きく設定されている。
このように付勢力が設定されるリターンスプリング３４、オープナスプリング３５および中間開度ストッパ３２をまとめて中間開度位置停止機構と称す。
次に、スロットルシャフト１２に作用する力の関係を説明する。なお、図２には、ＤＣモータ１０を非通電状態にしたときのスロットルバルブ１３の中間開度ストッパ位置に停止する様子を示したものである。図３には、エンジンのアイドルスピードコントロール中のＤＣモータ１０を駆動してスロットルバルブ１３を全閉ストッパ位置の近傍に位置した様子を示す。
ＤＣモータ１０を非通電状態にすると、ＤＣモータ１０の発生トルクは零となるため、減速ギヤ１１を介してスロットルシャフト１２に伝達するＤＣモータ１０の駆動力ＦＭは零となる。そして、スロットルシャフト１２にはリターンスプリング３４の付勢力Ｆ１とオープナスプリング３５の付勢力Ｆ２が打ち消し合うように作用するが、オープナスプリング３５の付勢力Ｆ２がリターンスプリング３４の付勢力Ｆ１より大きく設定されているため、スロットルバルブ１３は、中間開度ストッパ３２に当接して停止する。
ＤＣモータ１０を非通電状態にすると、ＤＣモータ１０の発生トルクは零となるため、減速ギヤ１１を介してスロットルシャフト１２に伝達するＤＣモータ１０の駆動力ＦＭは零となる。そして、スロットルシャフト１２にはリターンスプリング３４の付勢力Ｆ１とオープナスプリング３５の付勢力Ｆ２が打ち消し合うように作用するが、オープナスプリング３５の付勢力Ｆ２がリターンスプリング３４の付勢力Ｆ１より大きく設定されているため、スロットルバルブ１３は、中間開度ストッパ３２に当接して停止する。
また、リターンスプリング３４の付勢力Ｆ１と同一方向（以下、全閉方向と称す。）にＤＣモータ１０を回転すると、ＤＣモータ１０からの駆動力ＦＭとリターンスプリング３４の付勢力Ｆ１の加算値がオープナスプリング３５の付勢力Ｆ２より大きくなり、スロットルバルブ１３は全閉ストッパ３１に当接して停止する。
一方、リターンスプリング３４の付勢力Ｆ１に対向する方向（以下、全開方向と称す。）にＤＣモータ１０を回転すると、ＤＣモータ１０からの駆動力ＦＭがリターンスプリング３４の付勢力Ｆ１より大きいので、スロットルバルブ１３は全開ストッパ３３に当接して停止する。
一方、リターンスプリング３４の付勢力Ｆ１に対向する方向（以下、全開方向と称す。）にＤＣモータ１０を回転すると、ＤＣモータ１０からの駆動力ＦＭがリターンスプリング３４の付勢力Ｆ１より大きいので、スロットルバルブ１３は全開ストッパ３３に当接して停止する。
また、オープナスプリング３５の付勢力Ｆ２に対抗する方向にＤＣモータ１０を回転してスロットルバルブ１３を全閉方向へ回動し、ＤＣモータ１０の駆動力ＦＭとリターンスプリング３４の付勢力Ｆ１の加算値とオープナスプリング３５の付勢力Ｆ２との釣り合いによりスロットルバルブ１３が全閉ストッパ位置の近傍で図３に示すように停止させることができる。スロットルバルブ１３の位置はスロットルシャフト１２に連結されたスロットル開度センサ（ＴＰＳ）１４のスロットル開度位置信号として出力される信号を用いてＥＣＵ４により監視することができる。
次に、スロットル開度センサ１４の出力特性について図４を参照して説明する。
スロットル開度センサ１４は、スロットルバルブ１３が全閉ストッパ位置に停止しているときには、例えば０．５Ｖからなる全閉位置ＶＴＬ、スロットルバルブ１３が全開ストッパ位置に停止しているときには、例えば４．５Ｖからなる全開位置ＶＴＨを出力する。また、ＤＣモータ１０が非通電状態にあり、スロットルバルブ１３が中間開度ストッパ位置に停止しているときには、例えば０．８Ｖからなる中間開度ストッパ位置ＶＴＭを出力する。
スロットル開度センサ１４は、スロットルバルブ１３が全閉ストッパ位置に停止しているときには、例えば０．５Ｖからなる全閉位置ＶＴＬ、スロットルバルブ１３が全開ストッパ位置に停止しているときには、例えば４．５Ｖからなる全開位置ＶＴＨを出力する。また、ＤＣモータ１０が非通電状態にあり、スロットルバルブ１３が中間開度ストッパ位置に停止しているときには、例えば０．８Ｖからなる中間開度ストッパ位置ＶＴＭを出力する。
図５は、イグニッションキースイッチがＯＦＦにされ、スロットルバルブ１３の各開度位置を学習するときのスロットル開度位置信号の変化を示すタイムチャートである。
次に、イグニッションキースイッチをＯＦＦにして、各開度位置を学習することを説明する。
図示しないエンジンキースイッチがＯＦＦに切り替わったことを示す信号がマイコン１６に入力されると、タイマ２３で計時が開始される。この開始時点をｔ０とする。同時に、ＤＣモータ１０を駆動してスロットルバルブ１３を全閉ストッパ位置まで回動して一旦停止してスロットル開度センサ１４からのスロットル開度位置信号を読み取り、それを全閉位置学習値ＶＴＬＬＮとして記憶する。次に、スロットルバルブ１３を全開ストッパ位置まで回動して一旦停止してスロットル開度センサ１４からのスロットル開度位置信号を読み取り、それを全開位置学習値ＶＴＨＬＮとして記憶する。このように、各ストッパ位置に停止してそのときのスロットル開度位置信号を読み取り、それを記憶することを学習と称す。
次に、イグニッションキースイッチをＯＦＦにして、各開度位置を学習することを説明する。
図示しないエンジンキースイッチがＯＦＦに切り替わったことを示す信号がマイコン１６に入力されると、タイマ２３で計時が開始される。この開始時点をｔ０とする。同時に、ＤＣモータ１０を駆動してスロットルバルブ１３を全閉ストッパ位置まで回動して一旦停止してスロットル開度センサ１４からのスロットル開度位置信号を読み取り、それを全閉位置学習値ＶＴＬＬＮとして記憶する。次に、スロットルバルブ１３を全開ストッパ位置まで回動して一旦停止してスロットル開度センサ１４からのスロットル開度位置信号を読み取り、それを全開位置学習値ＶＴＨＬＮとして記憶する。このように、各ストッパ位置に停止してそのときのスロットル開度位置信号を読み取り、それを記憶することを学習と称す。
全開位置学習値ＶＴＨＬＮの学習完了後（ｔ＝ｔ１時点）、例えば図示しないリレーを作動してＤＣモータ１０への電源供給を遮断すると、リターンスプリング３４が正常なとき、例えば１．０秒を経過するとスロットルバルブ１３は中間開度ストッパ位置に戻されるので、スロットル開度位置信号は、中間開度ストッパ位置ＶＴＭに一致する。
そして、ＤＣモータ１０への電源供給遮断時（ｔ＝ｔ１時点）からスロットルバルブ１３が中間開度ストッパ位置に戻るのに十分余裕を持った例えば３秒の所定時間後（ｔ＝ｔ２時点）のスロットル開度位置信号を読み取り、中間開度ストッパ位置学習値ＶＴＭＬＮとして記憶する。
このように中間開度ストッパ位置学習値ＶＴＭＬＮをエンジンキースイッチをＯＦＦに出来るときに学習することにより、中間開度位置停止機構の機械的公差による中間開度ストッパ位置の機差をなくすことができる。
そして、ＤＣモータ１０への電源供給遮断時（ｔ＝ｔ１時点）からスロットルバルブ１３が中間開度ストッパ位置に戻るのに十分余裕を持った例えば３秒の所定時間後（ｔ＝ｔ２時点）のスロットル開度位置信号を読み取り、中間開度ストッパ位置学習値ＶＴＭＬＮとして記憶する。
このように中間開度ストッパ位置学習値ＶＴＭＬＮをエンジンキースイッチをＯＦＦに出来るときに学習することにより、中間開度位置停止機構の機械的公差による中間開度ストッパ位置の機差をなくすことができる。
図６は、イグニッションキースイッチがＯＮであり、ＥＣＵ４がスロットルアクチュエータ３をスロットル開度Ｆ／Ｂ制御、すなわち、エンジンのアイドルスピードコントロール中にＤＣモータ１０に断線が発生した場合のスロットル開度位置信号の変化を示したタイムチャートである。
モータ断線時（ｔ＝ｔ３時点）、ＤＣモータ１０の駆動力ＦＭは零となるため、リターンスプリング３４の付勢力Ｆ１より大きく設定されているオープナスプリング３５の付勢力Ｆ２により、所定時間経過後（ｔ４時点）にはスロットルバルブ１３は中間開度ストッパ位置に戻され、スロットル開度位置信号は中間開度ストッパ位置ＶＴＭと一致する。
そして、スロットルバルブ１３が中間開度ストッパ位置にあることを実スロットル開度位置と中間開度ストッパ位置ＶＴＭとの開度位置偏差の絶対値が第１の所定値以下であることと、スロットル開度Ｆ／Ｂ制御で制御偏差が零になるようにモータ電流が増大していることを目標スロットル開度位置と実スロットル開度位置との制御偏差の絶対値が第２の所定値以上であることを確認することにより、ＤＣモータ１０の断線を検出することができる。
モータ断線時（ｔ＝ｔ３時点）、ＤＣモータ１０の駆動力ＦＭは零となるため、リターンスプリング３４の付勢力Ｆ１より大きく設定されているオープナスプリング３５の付勢力Ｆ２により、所定時間経過後（ｔ４時点）にはスロットルバルブ１３は中間開度ストッパ位置に戻され、スロットル開度位置信号は中間開度ストッパ位置ＶＴＭと一致する。
そして、スロットルバルブ１３が中間開度ストッパ位置にあることを実スロットル開度位置と中間開度ストッパ位置ＶＴＭとの開度位置偏差の絶対値が第１の所定値以下であることと、スロットル開度Ｆ／Ｂ制御で制御偏差が零になるようにモータ電流が増大していることを目標スロットル開度位置と実スロットル開度位置との制御偏差の絶対値が第２の所定値以上であることを確認することにより、ＤＣモータ１０の断線を検出することができる。
図７は、実施の形態１に係わる電子スロットル制御装置におけるモータ断線故障判定処理の手順を示すフローチャートである。
次に、実施の形態１に係わる電子スロットル制御装置１におけるモータ断線故障判定処理の手順を図７を参照して説明する。
ステップＳ１では、例えば５ｍｓｅｃの所定の処理周期毎にモータ断線故障フラグＦがセットされているか否かを判定し、モータ断線故障フラグＦがセットされているときにはステップＳ１３に進み、モータ断線故障フラグＦがセットされていないときにはステップＳ２へ進む。
ステップＳ２では、スロットル開度Ｆ／Ｂ制御中か否かを判定し、スロットル開度Ｆ／Ｂ制御中でないときにはステップＳ１４へ進み、スロットル開度Ｆ／Ｂ制御中のときにはステップＳ３へ進む。
ステップＳ３では、実スロットル開度位置ＶＴＰＳと中間開度ストッパ位置学習値ＶＴＭＬＮの開度位置偏差の絶対値｜ＶＴＰＳ−ＶＴＭＬＮ｜が第１の所定値Ｖ１（例えば０．０５Ｖ）以下か否かを判定し、絶対値｜ＶＴＰＳ−ＶＴＭＬＮ｜が第１の所定値Ｖ１を超えているときにはステップＳ８へ進み、絶対値｜ＶＴＰＳ−ＶＴＭＬＮ｜が第１の所定値Ｖ１以下のときにはステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、実スロットル開度位置ＶＴＰＳと目標スロットル開度位置ＶＴＡＧの制御偏差の絶対値｜ＶＴＰＳ−ＶＴＡＧ｜が第２の所定値Ｖ２（例えば０．１Ｖ）以上か否かを判定し、絶対値｜ＶＴＰＳ−ＶＴＡＧ｜が第２の所定値Ｖ２未満のときにはステップＳ８へ進み、絶対値｜ＶＴＰＳ−ＶＴＡＧ｜が第２の所定値Ｖ２以上のときにはステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、所定の処理周期間での目標スロットル開度位置の変化速度の絶対値｜ΔＶＴＡＧ｜が第３の所定値Ｖ３（例えば０．０５Ｖ）以下か否かを判定し、絶対値｜ΔＶＴＡＧ｜が第３の所定値Ｖ３を超えるときにはステップＳ８へ進み、絶対値｜ΔＶＴＡＧ｜が第３の所定値Ｖ３以下のときにはステップＳ６へ進む。
ステップＳ６では、実スロットル開度位置の変化速度の絶対値｜ΔＶＴＰＳ｜が第４の所定値Ｖ４以下か否かを判定し、絶対値｜ΔＶＴＰＳ｜が第４の所定値Ｖ４を超えるときにはステップＳ８へ進み、絶対値｜ΔＶＴＰＳ｜が第４の所定値Ｖ４以下のときにはステップＳ７へ進む。
ステップＳ７では、モータ駆動ＤＵＴＹの絶対値｜ＤＵＴＹ｜が第５の所定値Ｄ１以上か否かを判定し、絶対値｜ＤＵＴＹ｜が第５の所定値Ｄ１未満のときにはステップＳ８へ進み、絶対値｜ＤＵＴＹ｜が第５の所定値Ｄ１以上のときにはステップＳ１０へ進む。
ステップＳ８では、故障判定条件を満足しないので故障判定用タイマーカウンタｔｆをクリアしてステップＳ９に進む。
ステップＳ９では、スロットル開度Ｆ／Ｂ制御を行い、１つの処理周期での処理を終了する。
ステップＳ１０では、故障判定用タイマーカウンタをカウントアップ（ｔｆ＝ｔｆ＋1）し、ステップＳ１１へ進む。
ステップＳ１１では、故障判定用タイマーカウンタのカウント値ｔｆが例えば、０．５ｓｅｃのタイマ所定値ｔｆ１以上か否かを判定し、カウント値ｔｆがタイマ所定値ｔｆ１未満のときにはステップＳ９に進み、カウント値ｔｆがタイマ所定値ｔｆ１以上のときにはステップＳ１２へ進む。
ステップＳ１２では、モータ断線故障と判定して故障判定フラグＦをセットし、ステップＳ１３へ進む。
ステップＳ１３では、退避走行処理としてスロットルアクチュエータ３への通電を例えばリレーをＯＦＦして遮断し、スロットルバルブ１３を退避走行用開度位置としての中間開度スロットル位置に戻し、退避走行用のエンジン出力制限を行い、処理を終了する。
ステップＳ１４では、スロットル開度Ｆ／Ｂ制御中でなければ故障判定条件を満足しないので故障判定用タイマーカウンタｔｆをクリアして１つの処理周期での処理を終了する。
次に、実施の形態１に係わる電子スロットル制御装置１におけるモータ断線故障判定処理の手順を図７を参照して説明する。
ステップＳ１では、例えば５ｍｓｅｃの所定の処理周期毎にモータ断線故障フラグＦがセットされているか否かを判定し、モータ断線故障フラグＦがセットされているときにはステップＳ１３に進み、モータ断線故障フラグＦがセットされていないときにはステップＳ２へ進む。
ステップＳ２では、スロットル開度Ｆ／Ｂ制御中か否かを判定し、スロットル開度Ｆ／Ｂ制御中でないときにはステップＳ１４へ進み、スロットル開度Ｆ／Ｂ制御中のときにはステップＳ３へ進む。
ステップＳ３では、実スロットル開度位置ＶＴＰＳと中間開度ストッパ位置学習値ＶＴＭＬＮの開度位置偏差の絶対値｜ＶＴＰＳ−ＶＴＭＬＮ｜が第１の所定値Ｖ１（例えば０．０５Ｖ）以下か否かを判定し、絶対値｜ＶＴＰＳ−ＶＴＭＬＮ｜が第１の所定値Ｖ１を超えているときにはステップＳ８へ進み、絶対値｜ＶＴＰＳ−ＶＴＭＬＮ｜が第１の所定値Ｖ１以下のときにはステップＳ４に進む。
ステップＳ４では、実スロットル開度位置ＶＴＰＳと目標スロットル開度位置ＶＴＡＧの制御偏差の絶対値｜ＶＴＰＳ−ＶＴＡＧ｜が第２の所定値Ｖ２（例えば０．１Ｖ）以上か否かを判定し、絶対値｜ＶＴＰＳ−ＶＴＡＧ｜が第２の所定値Ｖ２未満のときにはステップＳ８へ進み、絶対値｜ＶＴＰＳ−ＶＴＡＧ｜が第２の所定値Ｖ２以上のときにはステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、所定の処理周期間での目標スロットル開度位置の変化速度の絶対値｜ΔＶＴＡＧ｜が第３の所定値Ｖ３（例えば０．０５Ｖ）以下か否かを判定し、絶対値｜ΔＶＴＡＧ｜が第３の所定値Ｖ３を超えるときにはステップＳ８へ進み、絶対値｜ΔＶＴＡＧ｜が第３の所定値Ｖ３以下のときにはステップＳ６へ進む。
ステップＳ６では、実スロットル開度位置の変化速度の絶対値｜ΔＶＴＰＳ｜が第４の所定値Ｖ４以下か否かを判定し、絶対値｜ΔＶＴＰＳ｜が第４の所定値Ｖ４を超えるときにはステップＳ８へ進み、絶対値｜ΔＶＴＰＳ｜が第４の所定値Ｖ４以下のときにはステップＳ７へ進む。
ステップＳ７では、モータ駆動ＤＵＴＹの絶対値｜ＤＵＴＹ｜が第５の所定値Ｄ１以上か否かを判定し、絶対値｜ＤＵＴＹ｜が第５の所定値Ｄ１未満のときにはステップＳ８へ進み、絶対値｜ＤＵＴＹ｜が第５の所定値Ｄ１以上のときにはステップＳ１０へ進む。
ステップＳ８では、故障判定条件を満足しないので故障判定用タイマーカウンタｔｆをクリアしてステップＳ９に進む。
ステップＳ９では、スロットル開度Ｆ／Ｂ制御を行い、１つの処理周期での処理を終了する。
ステップＳ１０では、故障判定用タイマーカウンタをカウントアップ（ｔｆ＝ｔｆ＋1）し、ステップＳ１１へ進む。
ステップＳ１１では、故障判定用タイマーカウンタのカウント値ｔｆが例えば、０．５ｓｅｃのタイマ所定値ｔｆ１以上か否かを判定し、カウント値ｔｆがタイマ所定値ｔｆ１未満のときにはステップＳ９に進み、カウント値ｔｆがタイマ所定値ｔｆ１以上のときにはステップＳ１２へ進む。
ステップＳ１２では、モータ断線故障と判定して故障判定フラグＦをセットし、ステップＳ１３へ進む。
ステップＳ１３では、退避走行処理としてスロットルアクチュエータ３への通電を例えばリレーをＯＦＦして遮断し、スロットルバルブ１３を退避走行用開度位置としての中間開度スロットル位置に戻し、退避走行用のエンジン出力制限を行い、処理を終了する。
ステップＳ１４では、スロットル開度Ｆ／Ｂ制御中でなければ故障判定条件を満足しないので故障判定用タイマーカウンタｔｆをクリアして１つの処理周期での処理を終了する。
このような電子スロットル制御装置１は、モータ断線故障が発生すると、中間開度位置停止機構により、機械的にスロットルバルブ１３が中間開度ストッパ位置に戻されることに着目し、ＤＣモータ１０に通電してスロットル開度Ｆ／Ｂ制御中に、実スロットル開度位置と中間開度ストッパ位置との開度位置偏差の絶対値が第１の所定値以内にあることからスロットルバルブ１３が中間開度ストッパ位置に戻っていることを確認し、かつ、目標ストッパ開度位置とストッパ開度位置との制御偏差の絶対値が第２の所定値以上であることからスロットル開度Ｆ／Ｂ制御で制御偏差がゼロになるようにモータ電流を増大していることを確認し、この状態が所定時間に亘って継続しているときモータ通電系の断線故障と判定するようにしたので、モータ電流を検出することなしにモータ通電系の断線を確実に検出できる。
また、モータ非通電時の実スロットル開度位置を学習し、その中間開度ストッパ位置学習値を開度位置偏差の算出に用いているので、中間開度位置停止機構の機械的公差による中間開度ストッパ位置のばらつきが小さくなり、モータ通電系の断線故障を精度良く判定することができる。
また、実スロットル開度位置の変化速度の絶対値が所定値以下のときだけ断線故障判定を行うようにしたので、運転者のアクセル操作時などのスロットル開閉駆動時の目標スロットル開度位置への実スロットル開度位置の追従遅れが生じた場合での誤判定を防止できる。
また、スロットル開度Ｆ／Ｂ制御中のモータ駆動ＤＵＴＹ値の絶対値が所定値以上のときだけ断線故障判定を行うようにしたので、モータ通電系の断線判定条件である目標スロットル開度位置と実スロットル開度位置との制御偏差の絶対値に対する第４の所定値を小さく設定でき、故障検出開度領域を拡大することができるとともに誤判定を防止することができる。
このように、スロットルアクチュエータ３のモータ断線故障検出をモータ電流を検出することなく、実スロットル開度位置、目標スロットル開度位置、中間開度ストッパ位置学習値に基づいて検出するので、低コストで確実な故障検出ができる。
また、故障判定したときにはエンジンの出力制限を行うので、運転者に異常を認知させることができ、正常な部品への早期交換を促すことにより車両走行時の安全性を確保できる。
また、故障判定したときにはエンジンの出力制限を行うので、運転者に異常を認知させることができ、正常な部品への早期交換を促すことにより車両走行時の安全性を確保できる。
実施の形態２．
上述の実施の形態１に係わる電子スロットル制御装置１では、目標スロットル開度位置ＶＴＡＧと実スロットル開度位置ＶＴＰＳとの制御偏差の絶対値に対応する断線故障の判定に用いる判定値としてスロットルバルブ１３の駆動方向に関係なく全開度領域で共通の第２の所定値Ｖ２としたが、この発明の実施の形態２に係わる電子スロットル制御装置では、制御偏差の絶対値に対応する判定値として、中間開度ストッパ位置を基準としてスロットルバルブ１３の駆動方向により、全閉方向に駆動されるときには例えば０．１Ｖの第６の所定値Ｖ２Ｃとし、全開方向に駆動されるときには例えば０．５Ｖの第７の所定値Ｖ２Ｏとしてモータ通電系の断線故障判定を行う。これ以外は、実施の形態１と同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
上述の実施の形態１に係わる電子スロットル制御装置１では、目標スロットル開度位置ＶＴＡＧと実スロットル開度位置ＶＴＰＳとの制御偏差の絶対値に対応する断線故障の判定に用いる判定値としてスロットルバルブ１３の駆動方向に関係なく全開度領域で共通の第２の所定値Ｖ２としたが、この発明の実施の形態２に係わる電子スロットル制御装置では、制御偏差の絶対値に対応する判定値として、中間開度ストッパ位置を基準としてスロットルバルブ１３の駆動方向により、全閉方向に駆動されるときには例えば０．１Ｖの第６の所定値Ｖ２Ｃとし、全開方向に駆動されるときには例えば０．５Ｖの第７の所定値Ｖ２Ｏとしてモータ通電系の断線故障判定を行う。これ以外は、実施の形態１と同様であるので、同様な部分に同じ符号を付記して説明は省略する。
図８は、実施の形態２に係わる電子スロットル制御装置におけるモータ断線故障判定処理の手順を示すフローチャートである。
次に、実施の形態２に係わる電子スロットル制御装置におけるモータ断線故障判定処理の手順を図８を参照して説明する。なお、図８の手順のうち図７と同じ手順のブロックには同じ符号を付記して説明は省略する。
ステップＳ１００では、目標スロットル開度位置ＶＴＡＧが中間開度ストッパ位置学習値ＶＴＭＬＮ以下か否かを判定し、目標スロットル開度位置ＶＴＡＧが中間開度ストッパ位置学習値ＶＴＭＬＮ以下のときにはステップＳ１０１へ進み、目標スロットル開度位置ＶＴＡＧが中間開度ストッパ位置学習値ＶＴＭＬＮを超えるときにはステップＳ１０２へ進む。
ステップＳ１０１では、実スロットル開度位置ＶＴＰＳから目標スロットル開度位置ＶＴＡＧを減算して得た制御偏差が例えば０．１Ｖの全閉側判定値Ｖ２Ｃ以上か否かを判定し、制御偏差が全閉側判定値Ｖ２Ｃ未満のときにはステップＳ８へ進み、制御偏差が全閉側判定値Ｖ２Ｃ以上のときにはステップＳ５へ進む。
ステップＳ１０２では、目標スロットル開度位置ＶＴＡＧから実スロットル開度位置ＶＴＰＳを減算して得た制御偏差が例えば０．５Ｖの全開側判定値Ｖ２Ｏ以上か否かを判定し、制御偏差が全開側判定値Ｖ２Ｏ未満のときにはステップＳ８へ進み、制御偏差が全開側判定値Ｖ２Ｏ以上のときにはステップＳ５に進む。
このように、実施の形態２に係わる電子スロットル制御装置では、制御偏差に対する判定値として、目標スロットル開度位置ＶＴＡＧが中間開度ストッパ位置学習値ＶＴＭＬＮより全閉側の場合の全閉側判定値Ｖ２Ｃと全開側の場合の全開側判定値Ｖ２Ｏに別々に設定するようにした。
次に、実施の形態２に係わる電子スロットル制御装置におけるモータ断線故障判定処理の手順を図８を参照して説明する。なお、図８の手順のうち図７と同じ手順のブロックには同じ符号を付記して説明は省略する。
ステップＳ１００では、目標スロットル開度位置ＶＴＡＧが中間開度ストッパ位置学習値ＶＴＭＬＮ以下か否かを判定し、目標スロットル開度位置ＶＴＡＧが中間開度ストッパ位置学習値ＶＴＭＬＮ以下のときにはステップＳ１０１へ進み、目標スロットル開度位置ＶＴＡＧが中間開度ストッパ位置学習値ＶＴＭＬＮを超えるときにはステップＳ１０２へ進む。
ステップＳ１０１では、実スロットル開度位置ＶＴＰＳから目標スロットル開度位置ＶＴＡＧを減算して得た制御偏差が例えば０．１Ｖの全閉側判定値Ｖ２Ｃ以上か否かを判定し、制御偏差が全閉側判定値Ｖ２Ｃ未満のときにはステップＳ８へ進み、制御偏差が全閉側判定値Ｖ２Ｃ以上のときにはステップＳ５へ進む。
ステップＳ１０２では、目標スロットル開度位置ＶＴＡＧから実スロットル開度位置ＶＴＰＳを減算して得た制御偏差が例えば０．５Ｖの全開側判定値Ｖ２Ｏ以上か否かを判定し、制御偏差が全開側判定値Ｖ２Ｏ未満のときにはステップＳ８へ進み、制御偏差が全開側判定値Ｖ２Ｏ以上のときにはステップＳ５に進む。
このように、実施の形態２に係わる電子スロットル制御装置では、制御偏差に対する判定値として、目標スロットル開度位置ＶＴＡＧが中間開度ストッパ位置学習値ＶＴＭＬＮより全閉側の場合の全閉側判定値Ｖ２Ｃと全開側の場合の全開側判定値Ｖ２Ｏに別々に設定するようにした。
実スロットル開度位置が中間開度ストッパ位置より全閉側に制御されてエンジンをアイドルスピードコントロールするときのスロットル低開度領域では、制御偏差の判定値を小さく設定することにより検出開度領域の拡大と検出感度の向上とが確保される。
また、実スロットル開度位置が中間開度ストッパ位置より全開側に制御されているスロットル高開度領域では、制御偏差の判定値を大きく設定することにより、運転者のアクセル操作時などのスロットル開閉駆動時の目標スロットル開度位置への実スロットル開度位置の追従遅れが生じた場合での誤判定に対するマージンを確保することができる。このことから、エンジンアイドルスピードコントロール運転領域での検出感度の確保とスロットル高開度領域での誤判定マージン確保の両立が図れるなどの効果が得られる。
また、実スロットル開度位置が中間開度ストッパ位置より全開側に制御されているスロットル高開度領域では、制御偏差の判定値を大きく設定することにより、運転者のアクセル操作時などのスロットル開閉駆動時の目標スロットル開度位置への実スロットル開度位置の追従遅れが生じた場合での誤判定に対するマージンを確保することができる。このことから、エンジンアイドルスピードコントロール運転領域での検出感度の確保とスロットル高開度領域での誤判定マージン確保の両立が図れるなどの効果が得られる。
１ 電子スロットル制御装置、２ アクセル開度センサ、３ スロットルアクチュエータ、４ 電子制御ユニット、１０ ＤＣモータ、１１ 減速ギヤ、１２ スロットシャフト、１２ スロットルシャフト、１３ スロットルバルブ、１４ スロットル開度センサ、１６ マイコン、１７ 駆動回路、２０ Ａ／Ｄ変換器、２１ 目標演算部、２２ Ｆ／Ｂ制御部、２３ タイマ、３０ 吸気管、３１ 全閉ストッパ、３２ 中間開度ストッパ、３３ 全開ストッパ、３４ リターンスプリング、３５ オープナスプリング。
Claims (5)
- エンジンへの吸入空気量を調節するスロットルバルブ、上記スロットルバルブの実スロットル開度位置を検出するスロットル開度センサ、上記スロットルバルブを駆動するモータおよび上記モータに通電していないときに上記スロットルバルブを中間開度ストッパ位置に保持する中間開度位置停止機構を具備するスロットルアクチュエータを、上記スロットル開度センサにより検出された実スロットル開度位置が目標スロットル開度位置に一致するようにスロットル開度Ｆ／Ｂ制御する電子スロットル制御装置において、
上記スロットル開度Ｆ／Ｂ制御中に、上記実スロットル開度位置と上記中間開度ストッパ位置との開度位置偏差の絶対値が第１の所定値以下で、且つ、上記目標スロットル開度位置と上記実スロットル開度位置との制御偏差の絶対値が第２の所定値以上の状態を上記スロットルバルブが所定時間継続するとき、上記モータの断線故障と判定することを特徴とする電子スロットル制御装置。 - 上記モータに通電されていないときに上記スロットルバルブを上記中間開度ストッパ位置に停止して検出した実スロットル開度位置を中間開度ストッパ位置学習値として上記開度位置偏差の算出における上記中間開度ストッパ位置として用いることを特徴とする請求項１に記載する電子スロットル制御装置。
- 上記目標スロットル開度位置の速度が第３の所定値以下で、且つ、上記実スロットル開度位置の速度が第４の所定値以下のときだけ断線故障判定することを特徴とする請求項１または２に記載する電子スロットル制御装置。
- 上記スロットル開度Ｆ／Ｂ制御中のモータ駆動ＤＵＴＹ値の絶対値が第５の所定値以上のときだけ断線故障判定することを特徴とする請求項１または２に記載する電子スロットル制御装置。
- 中間開度ストッパ位置を基準として上記スロットルバルブの駆動方向により上記制御偏差の絶対値に対応する判定値を別々に設定することを特徴とする請求項１または２に記載する電子スロットル制御装置。
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