JP2004028108A - Throttle valve control device for internal combustion engine - Google Patents

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JP2004028108A JP2003314892A JP2003314892A JP2004028108A JP 2004028108 A JP2004028108 A JP 2004028108A JP 2003314892 A JP2003314892 A JP 2003314892A JP 2003314892 A JP2003314892 A JP 2003314892A JP 2004028108 A JP2004028108 A JP 2004028108A
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佐々木 靖
Sadayuki Aoki
青木 定之
Yasuhiro Kamimura
上村 康宏
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve speed responsiveness and high precision controllability in feedback control to a throttle valve by an actuator such as a motor in a throttle valve control device for an internal combustion engine to be mounted on a vehicle. <P>SOLUTION: A reduction gear in a drive system for feedback control to the throttle valve by the actuator is composed as a light-weight member or a low slide resistance member. High speed responsiveness and high precision controllability in controlling functions of an ISC (idle speed control), FIC (fast idle control), ASCD (auto-speed control device), etc., can be improved. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

 本発明は、絞り弁開閉操作用のアクチュエータと、絞り弁の制御位置を検出する検出手段と、その検出手段の出力と絞り弁の制御目標開度を比較判断して絞り弁開度をフィードバック制御する駆動ユニットを備え、絞り弁の開度を高速,高精度に制御することが出来るようにした車載用の内燃機関における絞り弁制御装置に係り、特に自動車用のエンジンに好適な内燃機関の絞り弁制御装置に関する。 The present invention provides an actuator for opening and closing a throttle valve, a detecting means for detecting a control position of the throttle valve, and a feedback control of the throttle valve opening by comparing and judging an output of the detecting means and a control target opening of the throttle valve. Valve control device for a vehicle-mounted internal combustion engine, which has a drive unit for controlling the opening of the throttle valve with high speed and high accuracy, and particularly relates to a throttle for an internal combustion engine suitable for an automobile engine. The present invention relates to a valve control device.

 近年、例えば自動車など、車輌用内燃機関の絞り弁(スロットルバルブ)制御方式として、従来のアクセルペダル操作による直接的な絞り弁の操作に代えて、アクセルペダルの操作量をセンサにより電気信号として取り込み、所定の演算処理を施してから電動機等からなるアクチュエータに供給し、このアクチュエータにより絞り弁を開閉制御する、いわゆる電子スロットル方式の絞り弁制御装置が注目されるようになり、エンジンの高出力化等自動車の高性能化に際して有効なトラクションコントロールなどの各種のエンジン制御に適用されるようになっている(従来技術:特開平3−50338号公報)。 In recent years, as a throttle valve (throttle valve) control method for an internal combustion engine for a vehicle such as an automobile, an operation amount of an accelerator pedal is captured as an electric signal by a sensor instead of a conventional direct operation of the throttle valve by operating an accelerator pedal. A so-called electronic throttle type throttle valve control device, which performs predetermined arithmetic processing and then supplies the actuator to a motor or the like and controls the opening and closing of the throttle valve by this actuator, has attracted attention, and the engine output has been increased. It has been applied to various engine controls such as traction control effective in improving the performance of automobiles (prior art: JP-A-3-50338).

 このエンジン制御に適用可能な機能として代表的なものに、ISC(アイドルスピードコントロール),FIC(ファーストアイドルコントロール)機能の様な絞り弁低開度制御機能、さらにASCD(定速走行制御機能)等がある。 Representative functions applicable to this engine control include throttle valve low opening control functions such as ISC (idle speed control) and FIC (fast idle control) functions, and ASCD (constant speed traveling control function). There is.

特開平3−50338号公報JP-A-3-50338

 上記従来技術は、減速機として、減速歯車を用いているが、通常、歯車の材料は、例えば、焼結材のような金属材を用いることが多い。 In the above prior art, a reduction gear is used as a speed reducer, but usually, for example, a metal material such as a sintered material is often used as a material of the gear.

 この場合、減速歯車は金属材であることから、軽量部材とは異なり重く、また歯車の摺動部には特に摺動抵抗を低減する構成をとっていないものが主流であった。 In this case, since the reduction gear is made of a metal material, unlike a lightweight member, the reduction gear is heavy and the sliding portion of the gear is not particularly configured to reduce the sliding resistance.

 車載用の内燃機関における絞り弁制御装置電子スロットル方式の絞り弁制御装置は、絞り弁開閉操作用のアクチュエータと、絞り弁の制御位置を検出する検出手段と、その検出手段の出力と絞り弁の制御目標開度を比較判断して絞り弁開度をフィードバック制御する駆動ユニットにより、絞り弁の開度を高速,高精度に制御することを目的としているが、アクチュエータにより駆動される減速歯車系のイナーシャが大きい為、制御時の駆動立上りが遅くなったり、駆動時の摺動抵抗が大きく高速制御性に欠けることがあり、また、機械的なヒステリシスが残ることから、制御精度が安定しないことが多かった。すなわち、絞弁を高速,高精度に制御することが難しいという問題があった。 A throttle valve control device in an on-board internal combustion engine An electronic throttle type throttle valve control device includes an actuator for opening and closing a throttle valve, a detecting unit for detecting a control position of the throttle valve, and an output of the detecting unit and a throttle valve. A drive unit that compares and judges the control target opening and performs feedback control of the throttle valve opening is intended to control the opening of the throttle valve with high speed and high accuracy. Due to the large inertia, the drive rise during control may be slow, the sliding resistance during drive may be large, and high-speed controllability may be lacking, and control accuracy may not be stable due to the remaining mechanical hysteresis. There were many. That is, there is a problem that it is difficult to control the throttle valve at high speed and with high accuracy.

 本発明の目的は、電子スロットル方式の絞り弁制御装置において、アクチュエータにより駆動される減速歯車系の軽量化、及び摺動抵抗の低減化を計り、絞り弁の開度を高速,高精度に制御することができる内燃機関の絞り弁制御装置を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to control the opening degree of a throttle valve at high speed and with high precision by reducing the weight of a reduction gear system driven by an actuator and reducing sliding resistance in an electronic throttle type throttle valve control device. And a throttle valve control device for an internal combustion engine.

 電子スロットル方式の絞り弁制御装置は、絞り弁の実開度を表すスロットルポジションセンサの出力電圧と目標開度との比較判断により、駆動信号がモータに伝送され、これにより、絞り弁のフィードバック制御が成立している。 An electronic throttle type throttle valve control device transmits a drive signal to a motor based on a comparison between an output voltage of a throttle position sensor indicating an actual opening of the throttle valve and a target opening, thereby performing feedback control of the throttle valve. Holds.

 制御応答性は、主に、絞弁を制御するアクチュエータの性能,減速機の選定,減速機を含めた駆動系の摺動抵抗低減策選定により決まる。また、制御精度は、主に、駆動ユニット内に備えたマイクロコンピュータのA/D変換処理能力,減速機を含めた駆動系の機械的なヒステリシスの低減策選定により決まる。 The control response is mainly determined by the performance of the actuator that controls the throttle valve, the selection of the reduction gear, and the selection of the measures to reduce the sliding resistance of the drive system including the reduction gear. The control accuracy is mainly determined by the A / D conversion processing capability of the microcomputer provided in the drive unit and the selection of a measure for reducing the mechanical hysteresis of the drive system including the speed reducer.

 従って、上記目的は、減速機である減速歯車に軽量部材及び低摺動抵抗部材を用いることにより、高速制御及び高精度制御を達成することができる。 Therefore, the above object can achieve high-speed control and high-precision control by using a lightweight member and a low sliding resistance member for the reduction gear that is a reduction gear.

 電子スロットル方式の絞り弁制御装置において、アクチュエータにより駆動される減速歯車系の軽量化及び摺動抵抗の低減化を計る方法は、減速歯車をプラスチック材の様な軽量部材,低摺動抵抗部材とする方法、あるいは、減速歯車を金属材にフッ素コーティングを施した様な低摺動抵抗部材とする方法等により可能となる。 In an electronic throttle type throttle valve control device, a method of reducing the weight and reducing sliding resistance of a reduction gear system driven by an actuator is to reduce the reduction gear to a lightweight member such as a plastic material and a low sliding resistance member. Or a method of using the reduction gear as a low sliding resistance member such as a metal material coated with fluorine.

 従って、絞弁をアクチュエータにより駆動制御する場合の高速制御性及び高精度制御性を確保することができる。 Therefore, high-speed controllability and high-precision controllability when the throttle valve is driven and controlled by the actuator can be ensured.

 本発明によれば、電子スロットル方式の絞り弁制御装置において、アクチュエータにより駆動される減速歯車系の軽量化、及び摺動抵抗の低減化を計ることができるので、絞り弁の開度を高速,高精度に制御することができる内燃機関の絞り弁制御装置を提供することができる。 According to the present invention, in the electronic throttle type throttle valve control device, the reduction gear system driven by the actuator can be reduced in weight and the sliding resistance can be reduced. A throttle valve control device for an internal combustion engine that can be controlled with high accuracy can be provided.

 以下、本発明による内燃機関の絞り弁制御装置について、実施例により詳細に説明する。 Hereinafter, a throttle valve control device for an internal combustion engine according to the present invention will be described in detail with reference to embodiments.

 図1は、本発明による内燃機関の絞り弁制御装置の構成図を示している。 FIG. 1 shows a configuration diagram of a throttle valve control device for an internal combustion engine according to the present invention.

 101は、絞り弁開閉操作用のアクチュエータで、絞り弁の開閉駆動部材103と、アクチュエータ101からの駆動力を開閉駆動部材103に伝達する減速機102と、絞り弁の開閉駆動部材103の制御位置を検出する検出手段104と、その検出手段104の出力と絞り弁の制御目標開度を比較判断して絞り弁開度をフィードバック制御する駆動ユニット105により構成されている。 Reference numeral 101 denotes an actuator for opening / closing the throttle valve. The opening / closing drive member 103 for the throttle valve, a speed reducer 102 for transmitting the driving force from the actuator 101 to the opening / closing drive member 103, and the control position of the throttle valve opening / closing drive member 103. And a drive unit 105 for comparing and judging the output of the detecting means 104 with the control target opening of the throttle valve to feedback-control the throttle valve opening.

 ここで、減速機102の仕様選定において、軽量部材,低摺動抵抗部材を用いることで、絞弁開閉駆動部材103をアクチュエータ101により駆動制御する場合の高速制御性及び高精度制御性を確保することができる。 Here, in selecting the specifications of the speed reducer 102, by using a lightweight member and a low sliding resistance member, high-speed controllability and high-accuracy controllability when the throttle valve opening / closing drive member 103 is driven and controlled by the actuator 101 are ensured. be able to.

 次に、図2乃至図4における具体的な実施例により詳細に説明する。 Next, a detailed description will be given with reference to specific examples in FIGS.

 1は絞り弁で、この絞り弁1は、支持体(スロットルボディ)2に回動自在に支承されている絞り弁軸3に固定されている。 A throttle valve # 1 is fixed to a throttle valve shaft 3 rotatably supported by a support (throttle body) 2.

 4は、コントロールユニット、6は、絞り弁開度制御用のアクチュエータとなるモータで、コントロールユニット4には、エンジンの運転状態を示す種々の情報に基づいて設定された絞弁目標開度信号5が入力され、それにより、モータ6へ駆動信号7を伝送する。 Reference numeral 4 denotes a control unit. Reference numeral 6 denotes a motor serving as an actuator for controlling the throttle valve opening. The control unit 4 includes a throttle valve target opening signal 5 set based on various information indicating the operating state of the engine. Is transmitted, whereby the drive signal 7 is transmitted to the motor 6.

 次に、8は、電磁クラッチで、コントロールユニット4からの励磁信号9により動作し、絞り弁軸3とモータ6の間での駆動力の伝達切離しを制御する駆動力結合切離し手段を構成する。 Next, reference numeral 8 denotes an electromagnetic clutch which is operated by an excitation signal 9 from the control unit 4 and constitutes a driving force coupling / separating means for controlling the transmission / disconnection of the driving force between the throttle valve shaft 3 and the motor 6.

 この電磁クラッチ8のクラッチ板付入力側ギア8aは、モータ軸6aに回動自在に構成されているが、励磁信号9により電磁クラッチ8が励磁された時には、モータ軸6aと一体で回動するように構成されている。そして、このギア8aに噛み合っている減速機10a,絞り弁軸3に固定されている減速機10bを介してモータ6からの駆動力が絞り弁軸3に伝達されるようになっている。 The input gear 8a with a clutch plate of the electromagnetic clutch 8 is configured to be rotatable about the motor shaft 6a. When the electromagnetic clutch 8 is excited by the excitation signal 9, the input gear 8a rotates together with the motor shaft 6a. Is configured. The driving force from the motor 6 is transmitted to the throttle valve shaft 3 via a speed reducer 10a meshing with the gear 8a and a speed reducer 10b fixed to the throttle valve shaft 3.

 次に、11は、スプリング駆動力伝達機構で、絞り弁軸3に取り付けられた制御レバー11aと、アクセルワイヤ15を介してアクセルペダル14に連結されたスロットルレバー11b、それに2個のロストモーション用のスプリング11c,11dで構成されている。そして、スロットルレバー11bと制御レバー11aは、これら2個のロストモーション用のスプリング11c,11dにより係合されている。 Next, reference numeral 11 denotes a spring driving force transmitting mechanism, which is a control lever 11a attached to the throttle valve shaft 3, a throttle lever 11b connected to an accelerator pedal 14 via an accelerator wire 15, and two lost motion Of springs 11c and 11d. The throttle lever 11b and the control lever 11a are engaged by these two lost motion springs 11c and 11d.

 一方、スロットルレバー11bには、レバー12を介してリターンスプリング13が設けてあり、これにより、絞り弁1を閉じ方向に付勢されている。 On the other hand, a return spring 13 is provided on the throttle lever 11b via the lever 12, whereby the throttle valve 1 is urged in the closing direction.

 次に、16は、スロットルポジションセンサで、絞り弁1の実開度を検出する検出手段となり、17はアクセルポジションセンサで、スロットルレバー11bの操作位置を検出する検出手段となる。 Next, reference numeral 16 denotes a throttle position sensor, which serves as detecting means for detecting the actual opening of the throttle valve 1, and reference numeral 17 denotes an accelerator position sensor, which serves as detecting means for detecting the operating position of the throttle lever 11b.

 また、スロットルレバー11bは、全開ストッパ18,全閉ストッパ19と係合して絞り弁1の回動範囲を規定する働きをも果たしている。尚、この図2では、全開ストッパ
18,全閉ストッパ19は表れていない。
Further, the throttle lever 11b engages with the fully-open stopper 18 and the fully-closed stopper 19, and also has a function of defining the rotation range of the throttle valve 1. In FIG. 2, the fully open stopper 18 and the fully closed stopper 19 are not shown.

 次に、20,21はスプリング受けで、樹脂材のような摩擦係数の小さい材料で作られ、ロストモーション用のスプリング11c,11dをこれらのスプリング受け20,21上に設けることにより、これらの摺動抵抗を少なくする働きをする。 Next, reference numerals 20 and 21 denote spring receivers, which are made of a material having a small coefficient of friction such as a resin material. By providing the lost motion springs 11c and 11d on the spring receivers 20 and 21, these slide receivers are provided. Works to reduce dynamic resistance.

 また、22はアクセルポジションセンサ軸で、これは、センサハウジング23に回動自在に挿入保持され、これにレバー24が取り付けられている。そして、このレバー24は、スロットルレバー11bと、接合ピン24aにより係合されているので、スロットルレバー11bの回動に伴って一緒に回動し、スロットルレバー11bの回動をアクセルポジションセンサ17へ伝えることができる。 Reference numeral 22 denotes an accelerator position sensor shaft, which is rotatably inserted and held in a sensor housing 23, and a lever 24 is attached thereto. Since the lever 24 is engaged with the throttle lever 11b by the joint pin 24a, the lever 24 rotates together with the rotation of the throttle lever 11b, and the rotation of the throttle lever 11b is transmitted to the accelerator position sensor 17. Can tell.

 そして、このとき、このアクセルポジションセンサ軸22には、リターンスプリング
13が設けてあることにより、回動伝達系に存在する遊びを無くすようになっている。
At this time, the return spring 13 is provided on the accelerator position sensor shaft 22, so that play existing in the rotation transmission system is eliminated.

 また、スロットルポジションセンサ16の出力電圧25は、図4に示すようにコントロールユニット4に入力され、絞り弁1の実開度を表す出力電圧値25と目標開度5との比較判断により駆動信号7がモータ6に伝送され、これにより絞り弁1のフィードバック制御が成立している。 The output voltage 25 of the throttle position sensor 16 is input to the control unit 4 as shown in FIG. 4, and the drive signal is determined by comparing the output voltage value 25 representing the actual opening of the throttle valve 1 with the target opening 5. 7 is transmitted to the motor 6, whereby feedback control of the throttle valve 1 is established.

 そして、モータ6による制御が中断しているときは、基本的には、スロットルポジションセンサ16の出力電圧25とアクセルポジションセンサ17の出力電圧26との間には、ある一定の相関があり、これらをコントロールユニット4に取り込み、比較判断して正常の動作をしているか否かのフェイルセイフ制御が成立している。 When the control by the motor 6 is interrupted, basically, there is a certain correlation between the output voltage 25 of the throttle position sensor 16 and the output voltage 26 of the accelerator position sensor 17. Is taken into the control unit 4 and a fail-safe control is performed to determine whether or not a normal operation is performed by comparing and judging.

 但し、ここで説明したフェイルセイフ制御ロジックは一例にすぎず、これにかぎられるものではない。 However, the fail-safe control logic described here is merely an example, and the present invention is not limited to this.

 図3は、スプリング駆動力伝達機構11を図2のPから見た図で、絞り弁1は絞り弁軸3に固定され、制御レバー11aも絞り弁軸3に固定されており、従って、絞り弁1と一体となって回動する。 FIG. 3 is a view of the spring driving force transmission mechanism 11 as viewed from P in FIG. 2. The throttle valve 1 is fixed to the throttle valve shaft 3, and the control lever 11 a is also fixed to the throttle valve shaft 3. It rotates integrally with the valve 1.

 一方、スロットルレバー11bは絞り弁軸3に対して回動自在に支承されておりロストモーション用のスプリング11c,11dは、スプリング受け20,21上に、互いに逆方向の付勢力をもたせて組み付けられており、これにより、これらスプリング11c,
11dは、スロットルレバー11bに対して相互に反対方向の変位を受けるように配置され、且つそれぞれが予応力を与えられるように構成されていることになる。
On the other hand, the throttle lever 11b is rotatably supported on the throttle valve shaft 3, and the lost motion springs 11c and 11d are mounted on the spring receivers 20 and 21 with biasing forces in directions opposite to each other. As a result, these springs 11c,
11d are arranged so as to receive displacements in mutually opposite directions with respect to the throttle lever 11b, and each is configured to be prestressed.

 また、アクセルワイヤ15はスロットルレバー11bのワイヤガイド溝15aを通って、玉掛け部11eでスロットルレバー11bに固定され、アクセルペダル14の操作により、リターンスプリング13の付勢力に対して、絞り弁1を矢印θA 方向に回転させることができるように構成されている。 Further, the accelerator wire 15 passes through the wire guide groove 15a of the throttle lever 11b, is fixed to the throttle lever 11b by the slinging portion 11e, and operates the accelerator pedal 14 to move the throttle valve 1 against the urging force of the return spring 13. and it is configured to be able to rotate in the arrow theta a direction.

 次に、これら図2,図3に示した実施例の動作について、以下、図4の構成概念図により説明する。 Next, the operation of the embodiment shown in FIGS. 2 and 3 will be described below with reference to the conceptual configuration diagram of FIG.

 この図4は、理解を容易にするため、図2の実施例における回転動作を左右方向の直線移動で表し、図2と同じ部分、もしくは同等の部分には同じ符号を付したものである。 In FIG. 4, for ease of understanding, the rotation operation in the embodiment of FIG. 2 is represented by a linear movement in the left-right direction, and the same reference numerals are given to the same or equivalent parts as in FIG.

 図4において、いま、運転者が、図示してないキースイッチをONにすると、これと同時に励磁信号9が電磁クラッチ8に伝送され、電磁クラッチ8はON状態となり、これで通常制御状態での準備完了となり、コントロールユニット4からモータ6へ駆動信号7が伝送されて、絞り弁1が開閉制御されることになる。 In FIG. 4, when the driver turns on a key switch (not shown), an excitation signal 9 is simultaneously transmitted to the electromagnetic clutch 8 and the electromagnetic clutch 8 is turned on. When the preparation is completed, the drive signal 7 is transmitted from the control unit 4 to the motor 6, and the opening and closing of the throttle valve 1 is controlled.

 このとき、絞り弁軸3に取り付けられている制御レバー11aは、モータ6の回転により、絞り弁1と一体になって、図中に破線で示すように移動(回転)する。この制御レバー11aの移動(回転)により発生するスロットルレバー11bとの相対変位は、ロストモーション用のスプリング11c,11dの一方の伸びと他方の縮み(図2では、一方の巻き緩みと、他方の巻き締まりとなる)により吸収され、この結果、アクセルペダル14の踏み込み量に応じて与えられているスロットルレバー11bの操作位置にかかわらず、これと独立に、モータ6による絞り弁1の開閉制御が可能になり、電子スロットルモードとしての動作がえられることになる。 At this time, the control lever 11a attached to the throttle valve shaft 3 moves (rotates) as shown by a broken line in the figure, integrally with the throttle valve 1 by the rotation of the motor 6. The relative displacement of the control lever 11a with respect to the throttle lever 11b caused by the movement (rotation) of the control lever 11a is caused by one extension and the other contraction of the lost motion springs 11c and 11d (in FIG. As a result, the opening / closing control of the throttle valve 1 by the motor 6 is performed independently of the operation position of the throttle lever 11b given according to the depression amount of the accelerator pedal 14 regardless of the operation amount. As a result, the operation as the electronic throttle mode can be obtained.

 次に、いま、何らかの理由により、モータ駆動系に故障等の異常が発生したとする。すると、コントロールユニット4に内蔵されている異常判断機能の働きにより、まず、電磁クラッチ8の励磁が停止され、この電磁クラッチ8がOFF状態にされ、次に絞り弁軸3はモータ6から切り離され、フリーになる。 Next, it is assumed that an abnormality such as a failure has occurred in the motor drive system for some reason. Then, by the function of the abnormality determination function built in the control unit 4, first, the excitation of the electromagnetic clutch 8 is stopped, the electromagnetic clutch 8 is turned off, and then the throttle valve shaft 3 is disconnected from the motor 6. Be free.

 しかして、このとき、スロットルレバー11bと制御レバー11aとの間に相対変位が生じていたとすると、ロストモーション用のスプリング11cとロストモーション用のスプリング11dの付勢荷重に差が生じているので、この付勢荷重の差がバランスする位置、つまり相対変位差をゼロとする位置まで、これらのスプリング11c,11dの働きにより制御レバー11aが移動(回転)され、この結果、絞り弁1もアクセルペダル14の操作位置に適合した開度に移動(回転)させられてしまうことになる。 However, at this time, if a relative displacement occurs between the throttle lever 11b and the control lever 11a, a difference occurs between the biasing loads of the lost motion spring 11c and the lost motion spring 11d. The control lever 11a is moved (rotated) by the action of the springs 11c and 11d to a position where the difference between the biasing loads is balanced, that is, a position where the relative displacement difference is zero, and as a result, the throttle valve 1 also moves the accelerator pedal. It will be moved (rotated) to an opening degree suitable for the 14 operation positions.

 そして、この結果、絞り弁軸3は、制御レバー11aとロストモーション用のスプリング11c,11d、それにスロットルレバー11bを介してアクセルペダル14にだけ結合された状態になり、ここでアクセルペダル14の操作で絞り弁1を駆動させるための準備が完了されることになる。 As a result, the throttle valve shaft 3 is in a state of being connected only to the accelerator pedal 14 via the control lever 11a, the lost motion springs 11c and 11d, and the throttle lever 11b. Thus, the preparation for driving the throttle valve 1 is completed.

 それからは、アクセルペダル14を踏み込むことにより、リターンスプリング13の復帰力に抗してスロットルレバー11bは回転され、このスロットルレバー11bの移動
(回転)に応じて、制御レバー11aにはロストモーション用のスプリング11c,11dの荷重がバランスするような力が作用するので、制御レバー11aはスロットルレバー
11bに追従して、それと同位相での移動(回転)を行い、絞り弁1の開度制御が得られ、リンプホーム機能を達成することができるのである。
Then, when the accelerator pedal 14 is depressed, the throttle lever 11b is rotated against the return force of the return spring 13, and the throttle lever 11b is moved.
In response to the (rotation), a force is applied to the control lever 11a such that the loads of the lost motion springs 11c and 11d are balanced, so that the control lever 11a follows the throttle lever 11b and is in phase with the throttle lever 11b. By performing the movement (rotation), the opening degree control of the throttle valve 1 is obtained, and the limp home function can be achieved.

 図5は、この実施例における制御可能領域を示したもので、モータ6による絞り弁1の開度制御領域は、全域にわたっての開閉制御が可能である。また、リンプホームモード時でも、従来技術と同様で、アクセルペダル操作にそのまま追従した制御になることが判る。 FIG. 5 shows a controllable region in this embodiment. The opening control region of the throttle valve 1 by the motor 6 can be controlled to open and close over the entire region. Also, it can be seen that, even in the limp home mode, the control follows the accelerator pedal operation as it is, similarly to the prior art.

 従って、この実施例によれば、異常発生時には、モータ6が絞り弁軸3から切り離されてアクセルペダルによる開度制御下に自動的に移行すると共に、絞り弁1の開度も、自動的にアクセルペダルの操作位置に対応した状態でアクセルペダルによる開度制御下に置かれることになり、リンプホーム機能が与えられると共に、このときには、絞り弁はアクセルペダル操作位置まで戻されるので、リンプホーム状態での暴走等の重大事故発生は確実に抑えられ、完全なフェイルセイフ機能と高信頼性を達成することができる。 Therefore, according to this embodiment, when an abnormality occurs, the motor 6 is disconnected from the throttle valve shaft 3 and automatically shifts to the opening control by the accelerator pedal, and the opening of the throttle valve 1 is also automatically adjusted. In the state corresponding to the operation position of the accelerator pedal, it is placed under the opening control by the accelerator pedal, and the limp home function is provided. At this time, the throttle valve is returned to the accelerator pedal operation position, so the limp home state The occurrence of serious accidents, such as runaways, can be reliably suppressed, and a complete fail-safe function and high reliability can be achieved.

 図6は、この実施例におけるスプリング駆動力伝達機構11の、モータ6による制御時と、アクセルペダル14の操作による制御時での動作を示す概略図で、横軸は絞り弁1の開度TVOを、縦軸はロストモーション用スプリング11c,11dの付勢トルクTを示している。 FIG. 6 is a schematic diagram showing the operation of the spring driving force transmission mechanism 11 in this embodiment at the time of control by the motor 6 and at the time of control by operation of the accelerator pedal 14, and the horizontal axis is the opening TVO of the throttle valve 1. The vertical axis indicates the biasing torque T of the lost motion springs 11c and 11d.

 図中で、点Oは、中立(初期)状態を表し、ここはアクセルペダルの操作位置に一致した絞り弁開度TVOにあるものとする。 点 In the figure, the point O represents a neutral (initial) state, and it is assumed that the point O is at the throttle valve opening TVO corresponding to the operation position of the accelerator pedal.

 まず、モータ6により、絞り弁1を角度θM degだけ、開き方向に制御している状態を考えると、一方のロストモーション用スプリング11cは巻き込まれる方向に偏角し、他方のロストモーション用スプリング11dは、緩む方向に偏角することになり、従って、この図6に示すO−A″特性がスプリング11cの付勢トルクT特性を示し、O−B″特性がスプリング11dの付勢トルクT特性を示すことになる。そして、ここで、A″−B″の絶対値が、モータ6の発生すべき必要トルクを表すこととなる。 First, considering a state in which the throttle valve 1 is controlled in the opening direction by the angle θ M deg by the motor 6, one lost motion spring 11c is deflected in the direction in which it is wound, and the other lost motion spring 11c is deflected. 11d is deflected in the loosening direction. Therefore, the OA "characteristic shown in FIG. 6 indicates the biasing torque T characteristic of the spring 11c, and the OB" characteristic indicates the biasing torque T of the spring 11d. Characteristics. Here, the absolute value of A "-B" represents the required torque to be generated by the motor 6.

 なお、これは、絞り弁1を開き方向に制御をしている場合についての説明であるが、閉じ方向に制御している場合も同様である。 This is a description of the case where the throttle valve 1 is controlled in the opening direction, but the same applies to the case where the throttle valve 1 is controlled in the closing direction.

 次に、この図6において、O点からスプリング駆動力伝達機構11によるリンプホーム機構が作動した場合を考える。 Next, in FIG. 6, consider the case where the limp home mechanism by the spring driving force transmission mechanism 11 is operated from the point O.

 アクセルペダル14の操作により、スロットルレバー11bが角度θA degだけ開き方向に回動したとすると、スプリング11c,11dの付勢トルクTは、それぞれがバランスする方向に相対移動させられる。この結果、制御レバー11aはスロットルレバー
11bの回動に伴って同一方向に追従し、図6上では、O点からO′点に移動することになり、絞り弁1は、同じ角度θA deg、開き方向に回動し、この結果、モータ6を含む駆動系に異常が発生した場合でも、確実にリンプホーム機構が成立することになる。
Assuming that the throttle lever 11b is turned in the opening direction by the angle θ A deg by operating the accelerator pedal 14, the biasing torques T of the springs 11c and 11d are relatively moved in directions in which they are balanced. As a result, the control lever 11a follows the same direction with the rotation of the throttle lever 11b, and moves from the point O to the point O 'in FIG. 6, and the throttle valve 1 has the same angle θ A deg. Thus, even when an abnormality occurs in the drive system including the motor 6, the limp home mechanism is reliably established.

 通常、この実施例の様に、アクセルペダル14側にクラッチなどを設けないと、モータ6などのアクチュエータにより絞り弁1の制御がなされたとき、アクセルペダル14にキックバック現象が現れる。 Normally, if a clutch or the like is not provided on the accelerator pedal 14 side as in this embodiment, a kickback phenomenon appears on the accelerator pedal 14 when the throttle valve 1 is controlled by an actuator such as the motor 6.

 然し乍ら、この実施例では、ロストモーション用のスプリングとして、2個のスプリング11c,11dを用い、これらの付勢トルクが反対になるようにして組み立ててあり、この結果、この実施例によれば、これらのスプリング11c,11dの絞り弁軸3に対する付勢トルク定数を同一にとることにより、各々の合成トルクをフラット化し、図6の特性O−Cを得ることができ、従って、この実施例によれば、キックバック現象を無くすことが出来るという効果がある。 However, in this embodiment, two springs 11c and 11d are used as lost motion springs and assembled so that their biasing torques are opposite. As a result, according to this embodiment, By setting the same biasing torque constant of the springs 11c and 11d with respect to the throttle valve shaft 3, each combined torque can be flattened and the characteristic OC of FIG. 6 can be obtained. According to this, there is an effect that the kickback phenomenon can be eliminated.

 この様な電子スロットル方式の絞り弁制御装置により、ISC(アイドルスピードコントロール),FIC(ファーストアイドルコントロール)機能あるいはASCD(オートスピードコントロールデバイス)機能等を成立させるには、制御時の高速応答性及び高精度制御を施すことが必須となっている。 In order to realize an ISC (idle speed control), FIC (fast idle control) function, an ASCD (auto speed control device) function, or the like by such an electronic throttle type throttle valve control device, a high-speed response at the time of control is required. It is essential to perform high-precision control.

 そこで、本発明において、高速応答性及び高精度制御を施した実施例を以下に説明する。 Therefore, an embodiment in which high-speed response and high-precision control are performed in the present invention will be described below.

 図2において、モータ6による駆動系は、主に、モータ6,電磁クラッチ8のクラッチ板付入力側ギア8a,減速歯車10a,10b,絞弁軸3,絞弁1である。モータ6の駆動により絞弁1をフィードバック位置制御する場合には、これら駆動系を起動することができる起動トルクを、モータ6は、発生することが必要である。また、これら駆動系にフリクション(摺動抵抗)が存在すると、さらに大なる起動トルクを、モータ6は、発生することが必要である。 In FIG. 2, the driving system of the motor 6 is mainly the motor 6, the input gear 8a with the clutch plate of the electromagnetic clutch 8, the reduction gears 10a and 10b, the throttle valve shaft 3, and the throttle valve 1. When the throttle valve 1 is subjected to feedback position control by driving the motor 6, the motor 6 needs to generate a starting torque capable of starting these drive systems. Further, when friction (sliding resistance) exists in these drive systems, the motor 6 needs to generate a larger starting torque.

 一方、駆動系に機械的なヒステリシスが存在すると、モータ6の駆動により絞弁1をフィードバック位置制御する場合には、制御精度を上げることがかなり難しいこととなる。 On the other hand, if there is mechanical hysteresis in the drive system, it becomes very difficult to increase the control accuracy when controlling the throttle valve 1 by feedback position control by driving the motor 6.

 そこで、本発明の実施例として、電磁クラッチ8のクラッチ板付入力側ギア8a,減速歯車10a,10bの構成部品をプラスチック材で代表される軽量部材,低摺動抵抗部材とすることで、駆動時の回転イナーシャを小さくでき、かつ、これら構成部品の軸受との摺動抵抗を小さくすることができるので、従って、高速応答性及び高精度制御を可能とする良好な方法である。 Therefore, as an embodiment of the present invention, the components of the input side gear 8a with the clutch plate and the reduction gears 10a and 10b of the electromagnetic clutch 8 are made of a lightweight member represented by a plastic material and a low sliding resistance member so that the electromagnetic clutch 8 can be driven at a low speed. Therefore, the rotational inertia can be reduced, and the sliding resistance of these components with the bearing can be reduced. Therefore, it is a good method that enables high-speed response and high-precision control.

 また、この場合、電磁クラッチ8のクラッチ板付入力側ギア8a,減速歯車10a,
10bが回動する時の音は、金属材と金属材の回動音と異なり、かなり低減することができ、回動音を低減する良好な方法である。
In this case, the input side gear 8a with the clutch plate of the electromagnetic clutch 8, the reduction gear 10a,
The sound when the 10b rotates is different from that of the metal material and can be considerably reduced, which is a good method for reducing the rotational sound.

 一方、本発明のその他の実施例として、電磁クラッチ8のクラッチ板付入力側ギア8a,減速歯車10a,10bの構成部品を、金属材としながらも、フッ素材で代表される低摺動抵抗部材をコーティングすることで、これら構成部品の軸受との摺動抵抗を小さくすることができるので、従って、高精度制御を可能とする良好な方法である。 On the other hand, as another embodiment of the present invention, while the components of the input side gear 8a with clutch plate and the reduction gears 10a and 10b of the electromagnetic clutch 8 are made of metal, a low sliding resistance member represented by a fluorine material is used. By coating, the sliding resistance of these components with the bearing can be reduced, so that it is a good method that enables high precision control.

本発明による内燃機関の絞り弁制御装置の構成図である。1 is a configuration diagram of a throttle valve control device for an internal combustion engine according to the present invention. 本発明による内燃機関の絞り弁制御装置の実施例を示す断面展開図である。FIG. 1 is a sectional development view showing an embodiment of a throttle valve control device for an internal combustion engine according to the present invention. 本発明による内燃機関の絞り弁制御装置の実施例を示す側面図である。1 is a side view showing an embodiment of a throttle valve control device for an internal combustion engine according to the present invention. 本発明の実施例の原理を示す構成概念図である。FIG. 1 is a conceptual diagram illustrating a configuration of a principle of an embodiment of the present invention. 本発明による制御可能領域を表す特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram illustrating a controllable region according to the present invention. 本発明の実施例におけるスプリング駆動力伝達機構の特性図である。FIG. 4 is a characteristic diagram of a spring driving force transmission mechanism according to the embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of reference numerals

 1…絞り弁、2…支持体(スロットルボディ)、3…絞り弁軸、4…コントロールユニット、5…目標開度信号、6…モータ、7…駆動信号、8…電磁クラッチ、8a…クラッチ板付入力側ギア、9…励磁信号、10a,10b…減速機、11…スプリング駆動力伝達機構、11a…制御レバー、11b…スロットルレバー、11c,11d…ロストモーション用のスプリング、11e…玉掛け部、12,24…レバー、13…リターンスプリング、14…アクセルペダル、15…アクセルワイヤ、16…スロットルポジションセンサ、17…アクセルポジションセンサ、18…全開ストッパ、19…全閉ストッパ、20,21…スプリング受け、22…アクセルポジションセンサ軸、23…センサハウジング、24a…接合ピン、25,26…出力電圧、101…アクチュエータ、102…減速機、103…絞弁開閉駆動部材、104…位置制御検出手段、105…駆動ユニット。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... throttle valve, 2 ... support (throttle body), 3 ... throttle valve shaft, 4 ... control unit, 5 ... target opening signal, 6 ... motor, 7 ... drive signal, 8 ... electromagnetic clutch, 8a ... with clutch plate Input side gear, 9: excitation signal, 10a, 10b: reduction gear, 11: spring driving force transmission mechanism, 11a: control lever, 11b: throttle lever, 11c, 11d: spring for lost motion, 11e: sling section, 12 , 24 ... lever, 13 ... return spring, 14 ... accelerator pedal, 15 ... accelerator wire, 16 ... throttle position sensor, 17 ... accelerator position sensor, 18 ... fully open stopper, 19 ... fully closed stopper, 20, 21 ... spring receiver, 22: accelerator position sensor shaft, 23: sensor housing, 24a: joining pin, 25, 2 ... output voltage, 101 ... actuator, 102 ... reducer, 103 ... throttle valve opening and closing member, 104 ... position control detecting means, 105 ... driving unit.

Claims (5)

 絞り弁開閉操作用のアクチュエータと、絞り弁の開閉駆動部材と、アクチュエータからの駆動力を開閉駆動部材に伝達する減速機と、絞り弁の制御位置を検出する検出手段と、その検出手段の出力と絞り弁の制御目標開度を比較判断して絞り弁開度をフィードバック制御する駆動ユニットを備えた内燃機関の絞り弁制御装置において、減速機として軽量部材を用いたことを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。 An actuator for opening / closing the throttle valve, a drive member for opening / closing the throttle valve, a speed reducer for transmitting the driving force from the actuator to the open / close drive member, a detecting means for detecting a control position of the throttle valve, and an output of the detecting means Valve control device for an internal combustion engine having a drive unit for performing feedback control of the throttle valve opening by comparing and judging a control target opening of the throttle valve and a throttle valve, wherein a lightweight member is used as a speed reducer. Throttle valve control device.  絞り弁開閉操作用のアクチュエータと、絞り弁の開閉駆動部材と、アクチュエータからの駆動力を開閉駆動部材に伝達する減速機と、絞り弁の制御位置を検出する検出手段と、その検出手段の出力と絞り弁の制御目標開度を比較判断して絞り弁開度をフィードバック制御する駆動ユニットを備えた内燃機関の絞り弁制御装置において、減速機として、軽量かつ低摺動抵抗部材を用いたことを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。 An actuator for opening / closing the throttle valve, a drive member for opening / closing the throttle valve, a speed reducer for transmitting the driving force from the actuator to the open / close drive member, a detecting means for detecting a control position of the throttle valve, and an output of the detecting means Valve control device for an internal combustion engine equipped with a drive unit that performs feedback control of the throttle valve opening by comparing and judging the control target opening of the throttle valve and using a lightweight and low sliding resistance member as a speed reducer A throttle valve control device for an internal combustion engine, comprising:  請求項1又は2記載において、減速機の軽量部材または低摺動抵抗部材として、プラスチック部材を用いたことを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。 The throttle valve control device for an internal combustion engine according to claim 1 or 2, wherein a plastic member is used as a lightweight member or a low sliding resistance member of the speed reducer.  請求項2記載において、減速機の低摺動抵抗部材として、金属材にフッ素コーティングを施した部材を用いたことを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。 The throttle valve control device for an internal combustion engine according to claim 2, wherein a metal member coated with fluorine is used as the low sliding resistance member of the speed reducer.  請求項3の記載において、減速機の部材としてフッ素樹脂を用いたことを特徴とする内燃機関の絞り弁制御装置。 The throttle valve control device for an internal combustion engine according to claim 3, wherein a fluorine resin is used as a member of the speed reducer.
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