JP2004324653A - 電子スロットルバルブの制御装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子スロットルバルブの制御応答性を安定的に高めること。
【解決手段】電子スロットルバルブ１は、エンジンの吸気通路２に設けられるスロットルバルブ３をモータ４により開閉駆動させる。アクセルセン７は、スロットルバルブ３の目標開度を設定するために運転者により操作される。スロットルセンサ６は、スロットルバルブ３の実開度を検出する。電子制御装置（ＥＣＵ）２１は、検出される実開度を１階微分することにより算出される１階微分値に基づき実開度を先行的に補正し、設定される目標開度と補正される実開度との開度偏差を算出し、その算出される開度偏差に基づき制御量を算出し、その算出される制御量に基づきモータ４をフィードバック制御（微分先行型ＰＩＤ制御）することにより、実開度を目標開度に近付ける。また、ＥＣＵ２１は、実開度を２階微分することにより算出される実開度２階微分値に基づき実開度を更に補正する。
【選択図】 図1

Description

この発明は、エンジンの吸気通路に設けられるスロットルバルブをモータにより開閉駆動させる電子スロットルバルブに係り、詳しくは、その電子スロットルバルブの制御装置に関する。

従来、この種の電子スロットルバルブの制御装置として、運転者の要求により設定されるスロットルバルブの目標開度と、その目標開度に従ってモータが駆動されることにより得られる実際のスロットルバルブの開度（実開度）との偏差に基づいて、モータをフィードバック制御することにより、スロットルバルブを制御するようにしたものがある。

下記の特許文献１は、この種の制御装置の一例を開示する。この制御装置は、スロットルバルブの目標開度と、センサにより検出される検出開度（実開度）との偏差を用いてフィードバック補正項としての比例項を含むフィードバック制御量を演算し、その演算結果に基づいてモータ等のスロットルアクチュエータをフィードバック制御することにより、スロットルバルブの開度を目標開度に近付けるようにフィードバック制御するものである。この制御装置は、上記偏差が小さいときには大きいときに比較して、比例項に係るゲインを大きくすることを特徴としている。これにより、摩擦抵抗を伴うスロットルバルブの動作速度の低下を防止し、スロットルバルブの実開度を応答性良く目標開度に近付けるようにしている。

ところで、電子スロットルバルブの制御応答性を高めるには、一般に、ＰＩＤ（比例，積分，微分の三項動作）制御を採用し、その制御において、制御ゲインを高くすることが行われている。

特開平７−３３２１３６号公報（第２−４頁、図４−６）

しかしながら、電子スロットルバルブの制御応答性を高めるために制御ゲインを高くし過ぎたのでは、目標開度に対する実開度の挙動にオーバーシュートやアンダーシュートを含む発振現象が生じて制御が不安定になるおそれがある。この結果、かえって実開度を目標開度に近付け難くなり、電子スロットルバルブの制御性が低下するおそれがある。このため、発振現象が生じない範囲で制御ゲインを高めて最適化を図ることが行われることになるが、この方法では、電子スロットルバルブの制御応答性をこれ以上改善することは困難である。

特に、トルクモータ等のように、モータの持つ抵抗とインダクタンスにより、Ｌ／Ｒの電流時定数が比較的大きいものでは、制御出力の変化に対し電流変化が鈍いことから、動作の上で十分な応答性が得られない傾向にある。従って、この種のモータを使用した電子スロットルバルブでは、上記のような応答性の改善が一層困難になっている。

更に、モータの出力軸をギアを介さずに直接スロットルバルブの軸に連結するいわゆる直動式のモータを電子スロットルバルブに適用した場合、スロットルバルブの慣性がモータに直接かかることになり、その分だけモータ系の持つ慣性が大きくなる。このため、スロットルバルブは動き出し難く、動き出したら止めにくい傾向があり、電子スロットルバルブの制御性が悪くなるおそれがある。

この発明は上記の事情に鑑みてなされたものであって、その第１の目的は、電子スロットルバルブの制御応答性を安定的に高めることを可能にした電子スロットルバルブの制御装置を提供することにある。この発明の第２の目的は、特に、トルクモータ又は直動式のモータを採用した電子スロットルバルブの制御応答性を安定的に高めることを可能にした電子スロットルバルブの制御装置を提供することにある。

上記第１の目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、エンジンの吸気通路に設けられるスロットルバルブをモータにより開閉駆動させる電子スロットルバルブの制御装置であって、スロットルバルブの目標開度を設定するための目標開度設定手段と、スロットルバルブの実開度を検出するための実開度検出手段と、検出される実開度を１階微分することにより算出される１階微分値に基づいて実開度を先行的に補正し、設定される目標開度と補正される実開度との開度偏差を算出し、その算出される開度偏差に基づいて制御量を算出し、その算出される制御量に基づいてモータをフィードバック制御することにより実開度を目標開度に近付けるための微分先行型ＰＩＤ制御による制御手段と、実開度を２階微分することにより算出される実開度２階微分値に基づいて実開度を更に補正するための実開度補正手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成の電子スロットルバルブの制御装置によれば、例えば、運転者により目標開度設定手段が操作されることにより、同手段によりスロットルバルブの目標開度が設定される。又、そのときどきのスロットルバルブの実開度は、実開度検出手段により検出される。ここで、検出される実開度が１階微分されることにより算出される１階微分値に基づいて実開度が制御手段により先行的に補正される。更に、上記設定される目標開度と上記補正される実開度との開度偏差が制御手段により算出され、その算出される開度偏差に基づいて制御量が制御手段により算出される。そして、その算出される制御量に基づいてモータが制御手段によりフィードバック制御されることにより、スロットルバルブが駆動され、その実開度が目標開度に近付けられる。
ここで、この発明では、上記制御量の算出に当たって、実開度補正手段により実開度が２階微分されることにより実開度２階微分値が算出され、その２階微分値に基づいて実開度が実開度補正手段により更に補正される。
従って、実開度２階微分値は実開度の変化加速度を反映した値となり、その経時的な位相変化は、補正前の制御量の経時的な位相変化に対して所定周期だけ進んだものとなる。このため、実開度の２階微分値により補正される実開度に基づいて算出される制御量についても、その経時的な位相変化は、補正前の制御量の経時的な位相変化に対して所定周期だけ進んだものとなる。これにより、モータが、実開度の変化を予測したかたちで制御され、実開度の変化に先行してスロットルバルブが開閉駆動されることになる。

上記第１の目的を達成するために、請求項２に記載の発明は、エンジンの吸気通路に設けられるスロットルバルブをモータにより開閉駆動させる電子スロットルバルブの制御装置であって、スロットルバルブの目標開度を設定するための目標開度設定手段と、スロットルバルブの実開度を検出するための実開度検出手段と、検出される実開度を１階微分することにより算出される１階微分値に基づいて実開度を先行的に補正し、設定される目標開度と補正される実開度との開度偏差を算出し、その算出される開度偏差に基づいて制御量を算出し、その算出される制御量に基づいてモータをフィードバック制御することにより実開度を目標開度に近付けるための微分先行型ＰＩＤ制御による制御手段と、開度偏差を２階微分することにより算出される開度偏差２階微分値に基づいて制御量を補正するための制御量補正手段とを備えたことを趣旨とする。

上記発明の構成の電子スロットルバルブの制御装置によれば、請求項１の発明の作用と異なり、制御量の算出に当たって、制御量補正手段により開度偏差が２階微分されることにより開度偏差２階微分値が算出され、その２階微分値に基づいて制御量が制御量補正手段により補正される。
従って、開度偏差２階微分値は開度偏差の変化加速度を反映した値となり、その経時的な位相変化は、補正前の制御量の経時的な位相変化に対して所定周期だけ進んだものとなる。このため、開度偏差２階微分値により補正される制御量についても、その経時的な位相変化は、補正前の制御量の経時的な位相変化に対して所定周期だけ進んだものとなる。これにより、モータが、開度偏差の変化を予測したかたちで制御され、開度偏差の変化に先行してスロットルバルブが開閉駆動されることになる。

上記第２の目的を達成するために、請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項３の発明の構成において、モータは、出力軸を所定の作動角度範囲内で回動可能とした可動磁石型直流トルクモータであることを趣旨とする。

上記発明の構成の電子スロットルバルブの制御装置によれば、請求項１又は請求項２の発明の構成において、モータを可動磁石型直流トルクモータとしていることから、同モータに供給される制御量に対して、出力軸の動作に十分な応答性が得られ難い傾向がある。しかし、この発明では、その直流トルクモータが、開度偏差又は実開度の変化を予測したかたちで制御されることから、開度偏差又は実開度の変化に先行してスロットルバルブが開閉駆動されることになる。

上記第２の目的を達成するために、請求項４に記載の発明は、請求項１乃至請求項３の何れか一つの発明の構成において、モータの出力軸をスロットルバルブの支軸にギアを介さずに直接的に連結したことを趣旨とする。

上記発明の構成の電子スロットルバルブの制御装置によれば、請求項１乃至請求項３の何れか一つの発明の構成において、モータの出力軸が直接的に支軸に連結されることから、スロットルバルブの慣性がモータに直接かかることになり、その分だけモータ系の慣性が大きくなる傾向にある。しかし、この発明では、そのモータが、開度偏差又は実開度の変化を予測したかたちで制御されることから、開度偏差又は実開度の変化に先行してスロットルバルブが開閉駆動されることになる。

請求項１の発明によれば、実開度の１階微分値により先行的に補正される実開度と目標開度との開度偏差に基づき算出される制御量に基づいてモータをフィードバック制御することにより実開度を目標開度に近付けるようにした微分先行型ＰＩＤ制御による電子スロットルバルブの制御装置において、実開度の２階微分値に基づいて実開度を更に先行的に補正するようにしている。
従って、実開度の２階微分値により補正される実開度に基づいて算出される制御量についても、その経時的な位相変化は、補正前の制御量の経時的な位相変化に対して所定周期だけ進んだものとなる。これにより、モータが、実開度の変化を予測したかたちで制御され、実開度の変化に先行してスロットルバルブが開閉駆動されることになる。このため、電子スロットルバルブの制御応答性を安定的に高めることができるという効果を発揮する。

請求項２の発明によれば、請求項１の発明とは異なり、開度偏差を２階微分することにより算出される開度偏差の２階微分値に基づいて制御量を補正するようにしている。
従って、開度偏差の２階微分値により補正される制御量についても、その経時的な位相変化は、補正前の制御量の経時的な位相変化に対して所定周期だけ進んだものとなる。これにより、モータが、開度偏差の変化を予測したかたちで制御され、開度偏差の変化に先行してスロットルバルブが開閉駆動されることになる。このため、電子スロットルバルブの制御応答性を安定的に高めることができるという効果を発揮する。

請求項３の発明によれば、請求項１又は請求項２の発明の構成において、モータを、出力軸を所定の作動角度範囲内で回動可能とした可動磁石型直流トルクモータとしている。
従って、可動磁石型直流トルクモータが、開度偏差又は実開度の変化を予測したかたちで制御されることから、開度偏差又は実開度の変化に先行してスロットルバルブが開閉駆動されることになる。このため、特に、直流トルクモータを採用した電子スロットルバルブの制御応答性を安定的に高めることができるという効果を発揮する。

請求項４の発明によれば、請求項１乃至請求項３の何れか一つの発明の構成において、モータの出力軸をスロットルバルブの支軸にギアを介さずに直接的に連結するよにしている。
従って、直動型のモータが、開度偏差又は実開度の変化を予測したかたちで制御されることから、開度偏差又は実開度の変化に先行してスロットルバルブが開閉駆動されることになる。このため、特に、直動型のモータを採用した電子スロットルバルブの制御応答性を安定的に高めることができるという効果を発揮する。

［第１の実施形態］
以下、本発明の電子スロットルバルブの制御装置を具体化した第１の実施形態を図面を参照して詳細に説明する。

図１に電子スロットルバルブ１及びその制御装置の概略構成図を示す。この電子スロットルバルブ１は、自動車用エンジン（図示しない）の吸気通路２に設けられるスロットルバルブ３をモータ４により開閉駆動させるものである。スロットルバルブ３は、吸気通路２を貫通するスロットルバルブ３の支軸、即ちスロットル軸５により回動可能に支持される。スロットル軸５の一端にはモータ４が連結され、その他端にはスロットルセンサ６が連結される。モータ４の出力軸は、スロットル軸５に対してギアを介さずに直接的に連結される。

この実施形態のモータ４には単極可動磁石型直流トルクモータが採用される。図２にこのモータ４の構成を示す。このモータ４は、出力軸１１を所定の作動角度θの範囲内で回動可能としたものである。モータ４は、出力軸１１を構成する可動子１２と、その可動子１２を内包する固定子１３とを備える。可動子１２は、円柱状の軟鉄よりなる鉄心１４と、その鉄心１４の外周に固着された半円筒形状をなす一対の永久磁石１５，１６とを含む。固定子１３は、軟鉄より略コ字形状に形成され、基部１３ａとその両端の第１及び第２の磁極部１３ｂ，１３ｃとを含む。両磁極部１３ｂ，１３ｃは、所定の空隙を保って可動子１２に対向配置される。基部１３ａ上には、コイル１７が巻き付けられる。

鉄心１４に固着された永久磁石１５，１６は、互いに逆方向に磁化される。一方の磁石１５は、その表面（外周面）側がＮ極に、裏面（内面）側がＳ極にそれぞれ磁化される。他方の磁石１６は、その表面（外周面）側がＳ極に、裏面（内面）側がＮ極にそれぞれ磁化される。これら永久磁石１５，１６の磁力と、コイル１７に流されたコイル電流により各磁極部１３ｂ，１３ｃで発生する磁極との反発・吸引により、可動子１２、即ち出力軸１１が所定の作動角度θの範囲内で回動する。この実施形態のモータ４では、原理上、作動角度が０〜１８０度の範囲で回動可能であるが、０度又は１８０度の付近の作動角度θでは安定点となり、回動方向が不安定となり、トルクが極端に低下することから、実際の作動角度θの範囲を、４５〜１３５度の９０度の範囲に制限している。

スロットルセンサ６は、スロットルバルブ３の実開度ＶＴＡを検出するためのものであり、本発明の実開度検出手段を構成する。このセンサ６は、例えば、ポテンショメータより構成される。アクセルセンサ７は、スロットルバルブ３の目標開度ＲＴＡを設定するために、運転者が操作するアクセルペダル（図示しない）の踏み込み量を目標開度ＲＴＡとして検出するためのものであり、本発明の目標開度設定手段を構成する。このセンサ７は、例えば、ポテンショメータより構成される。

電子制御装置（ＥＣＵ）２１は、コンピュータ２２、第１及び第２のＡ／Ｄコンバータ２３，２４及び駆動回路２５を含む。コンピュータ２２は、電子スロットルバルブ１の制御を統括するものであり、本発明の制御手段及び制御量補正手段を構成する。コンピュータ２２は、中央処理装置（ＣＰＵ）、読み出し書き換えメモリ（ＲＡＭ）及び読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）等を備える。そのＲＯＭには、電子スロットルバルブ１を制御するためのプログラムが記憶される。各Ａ／Ｄコンバータ２３，２４は、各センサ６，７から出力されるアナログ信号をデジタル信号に変換してコンピュータ２２へ出力するものである。駆動回路２５は、コンピュータ２２から出力される制御信号を受けてモータ４へ駆動信号を出力するものである。

スロットルセンサ６から出力される実開度ＶＴＡに対応するアナログ信号は、第１のＡ／Ｄコンバータ２３によりデジタル値の実開度信号ｓｉｇＶに変換され、その信号がコンピュータ２２に入力される。アクセルセンサ７から出力される目標開度ＲＴＡに対応するアナログ信号は、第２のＡ／Ｄコンバータ２４によりデジタル値の目標開度信号ｓｉｇＲに変換され、その信号がコンピュータ２２に入力される。

コンピュータ２２は、ＰＩＤ制御の手法に従い、入力される実開度信号ｓｉｇＶ及び目標開度信号ｓｉｇＲに基づいて電子スロットルバルブ１を制御する。即ち、コンピュータ２２は、各入力信号ｓｉｇＶ，ｓｉｇＲに基づいて目標開度ＲＴＡと実開度ＶＴＡとの開度偏差ＥＲＲＯＲを算出し、その算出される開度偏差ＥＲＲＯＲに基づいて制御量としての駆動デューティ比ＤＵＴＹを算出する。そして、コンピュータ２２は、その算出される駆動デューティ比ＤＵＴＹに応じた制御信号を駆動回路２５を介して駆動信号としてモータ４へ出力し、モータ４のコイル電流を制御する。これにより、モータ４をフィードバック制御してスロットルバルブ３の実開度ＶＴＡを目標開度ＲＴＡに近付けるようにしている。この実施形態では、特に、コンピュータ２２は、開度偏差ＥＲＲＯＲを２階微分することにより算出される開度偏差２階微分値ＶＩＡに基づいて駆動デューティ比ＤＵＴＹを補正するようにしている。

駆動回路２５は、具体的には、コンピュータ２２で算出される駆動デューティ比ＤＵＴＹに基づいてモータ４に対する印加電圧をスイッチングし、モータ４のコイル電流を変化させるようにしたＰＷＭ方式の駆動回路である。このＰＷＭ駆動方式において、コイル電流は、モータ４に印加されるパルス波の駆動デューティ比ＤＵＴＹに比例する。即ち、駆動デューティ比ＤＵＴＹが増加することにより、それに比例してコイル電流も増加する関係を有する。

ここで、モータ４の動作特性について説明する。図３にモータ４の角度−トルク特性を示す。図中、「Ｉｃ」はコイル電流を示し、「θ」は作動角度を示す。モータ４は、その出力軸１１、即ちスロットル軸５を大きく回動させる場合、回動当初に比較的大きなトルクでスロットル軸５を回動させ、大きな角加速度を得ることができる。従って、例えば、スロットルバルブ３を全閉付近（θ＝４５度）の位置から全開付近の位置（θ＝１３５度）まで、或いは、この逆に全開付近の位置から全閉付近の位置まで変化させる場合等に、スロットルバルブ３の応答性を高くすることができる。回動終了時には、得られるトルクが小さくなるので、スロットルバルブ３をスムーズに停止させることができる。一方、スロットル軸５を小さく回動させる場合、作動角度θの変化量が小さいことから応答性を高くする必要はなく、得られるトルクが小さくても問題が生じることはなく、モータ４を安定して制御することができる。しかも、固定子１３の寸法や重量が比較的小さくなることから、モータ４を小型軽量化することができる。従って、電子スロットルバルブ１全体をも小型計量化することができる。

次に、コンピュータ２２が実行する電子スロットルバルブ１の制御プログラムについて詳しく説明する。図４に制御プログラムの内容に関するフローチャートを示す。コンピュータ２２は、このルーチンを所定時間毎に周期的に実行する。

処理がこのルーチンへ移行すると、コンピュータ２２は、ステップ１００において、目標開度ＲＴＡの値から実開度ＶＴＡの値を減算することにより開度偏差ＥＲＲＯＲの値を算出する。コンピュータ２２は、この演算を、各センサ６，７で検出され、各Ａ／Ｄコンバータ２３，２４から出力される目標開度信号ｓｉｇＲ及び実開度信号ｓｉｇＶに基づいて行う。

ステップ１１０において、コンピュータ２２は、開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づいてフィードバック補正項の一つである比例項ＶＩＰの値を算出する。コンピュータ２２は、次式（１）に従って比例項ＶＩＰの値を算出する。
ＶＩＰ＝ＫＰ＊ＥＲＲＯＲ …（１）
ここで、「ＫＰ」はフィードバック制御ゲインの一つである比例定数である。

ステップ１２０において、コンピュータ２２は、開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づいてフィードバック補正項の一つである積分項ＶＩＩの値を算出する。コンピュータ２２は、次式（２）に従って積分項ＶＩＩの値を算出する。
ＶＩＩ＝Σ（ＫＩ＊ＥＲＲＯＲ） …（２）
ここで、「ＫＩ」はフィードバック制御ゲインの一つである積分定数である。

ステップ１３０において、コンピュータ２２は、開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づいてフィードバック補正項の一つである１階微分項ＶＩＤの値を算出する。コンピュータ２２は、次式（３）に従って１階微分項ＶＩＤの値を算出する。
ＶＩＤ＝ＫＤ＊（ｄ（ＥＲＲＯＲ）／ｄｔ） …（３）
ここで、「ＫＤ」はフィードバック制御ゲインの一つである１階微分定数である。

ステップ１４０において、コンピュータ２２は、開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づいて、フィードバック補正項の一つである２階微分項ＶＩＡの値を算出する。コンピュータ２２は、次式（４）に従って２階微分項ＶＩＡの値を算出する。
ＶＩＡ＝ＫＡ＊（ｄ²（ＥＲＲＯＲ）／ｄｔ²） …（４）
ここで、「ＫＡ」はフィードバック制御ゲインの一つである２階微分定数である。

ステップ１５０において、コンピュータ２２は、上記算出された各項ＶＩＰ，ＶＩＩ，ＶＩＤ，ＶＩＡに基づいて制御量としての駆動デューティ比ＤＵＴＹの値を算出する。コンピュータ２２は、次式（５）に従って駆動デューティ比ＤＵＴＹの値を算出する。
ＤＵＴＹ＝ＶＩＰ＋ＶＩＩ＋ＶＩＤ＋ＶＩＡ …（５）

そして、ステップ１６０において、コンピュータ２２は、モータ４を制御するために、即ちスロットルバルブ３を制御するために、算出された駆動デューティ比ＤＵＴＹを駆動回路２５へ出力し、その後の処理を一旦終了する。

ここで、上記のＰＩＤ制御系を図５にブロック線図で示す。図中の「ＰＷＭ出力手段」は、ＰＷＭ方式を採用した駆動回路２５を意味する。このブロック線図からも分かるように、このＰＩＤ制御系では、目標開度ＲＴＡと実開度ＶＴＡとの開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づいて算出された比例項ＶＩＰ、積分項ＶＩＩ、１階微分項ＶＩＤ及び２階微分項ＶＩＡの値が互いに加算されることにより駆動デューティ比ＤＵＴＹの値が算出される。この駆動デューティ比ＤＵＴＹの値がＰＷＭ方式の出力手段である駆動回路２５からモータ４へ出力されることにより、スロットルバルブ３が開閉駆動される。そして、スロットルセンサ６により検出されるスロットルバルブ３の実開度ＶＴＡの値が開度偏差ＥＲＲＯＲの値の算出のためにフィードバックされることにより、実開度ＶＴＡが目標開度ＲＴＡに近付けられる。

以上説明したように、この実施形態の電子スロットルバルブの制御装置によれば、自動車の運転者によるアクセルペダルの踏み込みに伴いアクセルセンサ７が操作されることにより、同センサ７によりスロットルバルブ３の目標開度ＲＴＡの値が設定され、その目標開度ＲＴＡの値が検出値として同センサ７より出力される。一方、そのときどきにモータ４により開閉駆動されるスロットルバルブ３の実開度ＶＴＡの値は、スロットルセンサ６により検出される。ここで、設定される目標開度ＲＴＡの値と、検出される実開度ＶＴＡの値との開度偏差ＥＲＲＯＲの値がコンピュータ２２により算出される。又、その算出される開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づいて制御量としての駆動デューティ比ＤＵＴＹの値がコンピュータ２２により算出される。そして、その算出される駆動デューティ比ＤＵＴＹの値に基づいてモータ４がコンピュータ２２によりフィードバック制御（ＰＩＤ制御）されることにより、スロットルバルブ３が開閉駆動され、その実開度ＶＴＡの値が目標開度ＲＴＡの値に近付けられる。

ここで、上記のＰＩＤ制御によれば、開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づいて算出される比例項ＶＩＰ、積分項ＶＩＩ及び１階微分項ＶＩＤのそれぞれの値に基づいて駆動デューティ比ＤＵＴＹの値が算出される。このため、駆動デューティ比ＤＵＴＹは、それぞれＰＩＤ制御におけるフィードバック補正項である比例項ＶＩＰ、積分項ＶＩＩ及び１階微分項ＶＩＤのそれぞれの特性を反映した値となる。従って、比例項ＶＩＰの値が大きくなることにより、目標開度ＲＴＡに対する実開度ＶＴＡの追従性が改善される。積分項ＶＩＩによれば、比例項ＶＩＰだけではとりきれない定常偏差が補償される。１階微分項ＶＩＤによれば、目標開度ＲＴＡに対する実開度ＶＴＡの追従の立ち上がり特性が改善される。これらの特性によりスロットルバルブ３の制御性が改善される。

ここでは、スロットルバルブ３の応答性を高めるためには、比例項ＶＩＰ、積分項ＶＩＩ及び１階微分項ＶＩＤのそれぞれに対応する制御ゲインである比例定数ＫＰ、積分定数ＫＩ及び１階微分定数ＫＤを相対的に大きくするのが有効と言われている。しかし、各定数ＫＰ，ＫＩ，ＫＤを、単に大きくしただけでは、実開度ＶＴＡの挙動に発振現象が生じるおそれがあり、かえって電子スロットルバルブ１の制御が不安定になり、制御性が低下するおそれがある。

そこで、この実施形態では、駆動デューティ比ＤＵＴＹの算出に当たって、コンピュータ２２により開度偏差ＥＲＲＯＲの値が２階微分されることにより開度偏差の２階微分値としての２階微分項ＶＩＡの値が算出される。そして、その２階微分項ＶＩＡの値が駆動デューティ比ＤＵＴＹに加算されることにより、同デューティ比ＤＵＴＹの値がコンピュータ２２により補正されるようにしている。

従って、２階微分項ＶＩＡの値は開度偏差ＥＲＲＯＲの変化加速度を反映した値となり、その経時的な位相変化は、補正前の駆動デューティ比ＤＵＴＹの経時的な位相変化に対して所定周期だけ進んだものとなる。このため、２階微分項ＶＩＡの値により補正される駆動デューティ比ＤＵＴＹについても、その経時的な位相変化が、補正前の駆動デューティ比ＤＵＴＹの経時的な位相変化に対して所定周期だけ進んだものとなる。これにより、モータ４が、開度偏差ＥＲＲＯＲの変化を予測したかたちで制御され、開度偏差ＥＲＲＯＲの変化に先行してスロットルバルブ３が開閉駆動されるようになる。このため、従来のＰＩＤ制御を採用した制御装置のように各定数ＫＰ，ＫＩ，ＫＤを単に大きくしただけで発振現象を生じさせる場合とは異なり、本実施形態の制御装置によれば、電子スロットルバルブ１の制御の応答性を高めることができ、しかも、その応答性を発振現象を生じさせることなく安定的に高めることができるようになる。

特に、この実施形態では、モータ４に可動磁石型直流トルクモータを採用していることから、モータ４に供給される制御量、即ち駆動デューティ比ＤＵＴＹに対し、構造上の理由から、出力軸１０の動作の上で十分な応答性が得られ難い傾向がある。しかしながら、この実施形態では、上記したように開度偏差ＥＲＲＯＲの変化を予測したかたちでモータ４が制御されることから、開度偏差ＥＲＲＯＲの変化に先行してスロットルバルブ３が開閉駆動されることになる。この結果、モータ４に可動磁石型直流トルクモータを採用した電子スロットルバルブ１としても、その制御の応答性を安定的に高めることができるようになっている。

更には、この実施形態では、モータ４の出力軸１０がスロットル軸５にギアを介さずに直接的に連結されることから、スロットルバルブ３の慣性がモータ４に直接かかることになり、その分だけモータ系の慣性が大きくなる傾向にある。しかしながら、この実施形態では、上記したようにモータ４が、開度偏差ＥＲＲＯＲの変化を予測したかたちで制御されることから、開度偏差ＥＲＲＯＲの変化に先行してスロットルバルブ３が開閉駆動されることになる。この結果、モータ４に直動式のモータを採用した電子スロットルバルブ１としても、その制御の応答性を安定的に高めることができるようになる。

図６に本実施形態のＰＩＤ制御の動作説明をタイムチャートに示す。このタイムチャートには、スロットルバルブ開度（目標開度ＲＴＡ及び実開度ＶＴＡ）、開度偏差の１階微分値（ｄ（ＥＲＲＯＲ）／ｄｔ）、開度偏差の２階微分値（ｄ²（ＥＲＲＯＲ）／ｄｔ²）及び駆動デューティ比ＤＵＴＹの挙動を示す。
このタイムチャートに示すように、時刻ｔ０において目標開度ＲＴＡが所定値Ｔ１から所定値Ｔ２に立ち上がると、時刻ｔ０から時刻ｔ２までの間で、実開度ＶＴＡが所定値Ｔ１から所定値Ｔ２へ向かって曲線的に増大する。このときの目標開度ＲＴＡと実開度ＶＴＡとの開度偏差の１階微分値（ｄ（ＥＲＲＯＲ）／ｄｔ）は、中間の時刻ｔ１において極小となる変化を示す。このときの駆動デューティ比ＤＵＴＹの変化について、開度偏差の２階微分値（ｄ² （ＥＲＲＯＲ）／ｄｔ²）によって補正されない従来例の挙動を破線に、同じく２階微分値（ｄ²（ＥＲＲＯＲ）／ｄｔ² ）によって補正される本実施形態の挙動を実線にそれぞれ示す。
タイムチャートからも明かなように、開度偏差の２階微分値（ｄ² （ＥＲＲＯＲ）／ｄｔ² ）の位相変化は、補正前の従来例の駆動デューティ比ＤＵＴＹの位相変化に対して所定周期だけ進んでいることが分かる。このため、その２階微分値（ｄ²（ＥＲＲＯＲ）／ｄｔ²）により補正される本実施形態の駆動デューティ比ＤＵＴＹについても、その位相変化が、従来例のそれに対して所定周期だけ進んだものとなることが分かる。この位相の進みにより、モータ４が開度偏差ＥＲＲＯＲの変化を予測したかたちで、応答遅れを補償したかたちで制御され、開度偏差ＥＲＲＯＲの変化に先行してスロットルバルブ３の開度が制御されることになる。

この実施形態のＰＩＤ制御では、開度偏差の２階微分値（ｄ² （ＥＲＲＯＲ）／ｄｔ² ）に基づいて駆動デューティ比ＤＵＴＹが補正されることから、目標開度ＲＴＡの変化も駆動デューティ比ＤＵＴＹの値に反映されることになる。即ち、開度偏差ＥＲＲＯＲを埋めるために必要な駆動デューティ比ＤＵＴＹの算出に２階微分値（ｄ²（ＥＲＲＯＲ）／ｄｔ²）が使われることになる。このため、本実施形態のように、開度偏差ＥＲＲＯＲを無くすことを目的とする制御、或いは、モータ４を直動式のトルクモータとしたことによる応答遅れの対処には好適である。

［第２の実施形態］
次に、本発明の電子スロットルバルブの制御装置を具体化した第２の実施形態を図面に従って説明する。
尚、以下に説明する各実施形態（本実施形態を含む）において、前記第１の実施形態における構成と同一の部材等については、同一の符号を付して説明を省略する。

図７に本実施形態におけるＰＩＤ制御系のブロック線図を示す。前記第１の実施形態では、図５のブロック線図に示すように、開度偏差ＥＲＲＯＲを２階微分することにより算出される２階微分値（ｄ²（ＥＲＲＯＲ）／ｄｔ²）、即ち２階微分項ＶＩＡに基づいて駆動デューティ比ＤＵＴＹを補正するようにした。これに対し、本実施形態では、実開度ＶＴＡを２階微分することにより算出される実開度の２階微分値、即ち２階微分項Ｖ２に基づいて駆動デューティ比ＤＵＴＹを補正するようにしている点で第１の実施形態と異なる。この実施形態では、コンピュータ２２が本発明の制御量補正手段を構成している。

具体的には、本実施形態のＰＩＤ制御系では、目標開度ＲＴＡと実開度ＶＴＡとの開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づいて算出された比例項ＶＩＰ、積分項ＶＩＩ及び１階微分項ＶＩＤの値が互いに加算されることにより、駆動デューティ比ＤＵＴＹの値が算出される。更に、その駆動デューティ比ＤＵＴＹの値から実開度の２階微分項Ｖ２が減算されることにより、駆動デューティ比ＤＵＴＹが補正される。そして、この補正された駆動デューティ比ＤＵＴＹの値がＰＷＭ方式の出力手段である駆動回路２５からモータ４へ出力されることにより、スロットルバルブ３が開閉駆動される。スロットルセンサ６により検出される実開度ＶＴＡの値は開度偏差ＥＲＲＯＲの値の算出にフィードバックされると共に、その実開度ＶＴＡの２階微分項Ｖ２の値が、開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づいて算出された駆動デューティ比ＤＵＴＹの補正に供されるのである。

以上説明したように、この実施形態の電子スロットルバルブの制御装置によれば、コンピュータ２２により実開度ＶＴＡの値が２階微分されることにより実開度の２階微分項Ｖ２が算出され、その２階微分項Ｖ２に基づいて駆動デューティ比ＤＵＴＹの値がコンピュータ２２により補正される。

従って、この制御装置のＰＩＤ制御によれば、実開度の２階微分項Ｖ２は実開度ＶＴＡの変化加速度を反映した値となり、その経時的な位相変化は、補正前の駆動デューティ比ＤＵＴＹの経時的な位相変化に対して所定周期だけ進んだものとなる。このため、実開度の２階微分項Ｖ２の値により補正される駆動デューティ比ＤＵＴＹについても、その経時的な位相変化は、補正前の駆動デューティ比ＤＵＴＹの経時的な位相変化に対して所定周期だけ進んだものとなる。これにより、モータ４が実開度ＶＴＡの変化を予測したかたちで制御されることになり、実開度ＶＴＡの変化に先行してスロットルバルブ３が開閉駆動されることになる。この結果、電子スロットルバルブ制御の応答性を安定的に高めることができるようになる。しかも、モータ４に可動磁石型直流トルクモータを採用した電子スロットルバルブ１として、或いは、モータ４に直動式のモータを採用した電子スロットルバルブ１としても、その制御の応答性を安定的に高めることができるようになる。

［第３の実施形態］
次に、本発明（請求項１，３，４の発明）の電子スロットルバルブの制御装置を具体化した第３の実施形態を図面に従って説明する。

図８にコンピュータ２２が実行する電子スロットルバルブ１の制御プログラムの内容に関するフローチャートを示す。この制御プログラムは、微分先行型のＰＩＤ制御である点において前記第１及び第２の実施形態のＰＩＤ制御と異なる。この実施形態では、コンピュータ２２が本発明の実開度補正手段を構成している。

処理がこのルーチンへ移行すると、コンピュータ２２は、ステップ２００において、実開度ＶＴＡを１階微分することにより１階微分項Ｖ１を算出する。コンピュータ２２は、この演算を、スロットルセンサ６で検出されて第１のＡ／Ｄコンバータ２３から出力される実開度信号ｓｉｇＶに基づいて次式（６）に従って行う。
Ｖ１＝ＫＤ＊（ｄ（ＶＴＡ）／ｄｔ） …（６）
ここで、「ＫＤ」は１階微分定数である。

ステップ２１０において、コンピュータ２２は、実開度ＶＴＡを２階微分することにより２階微分項Ｖ２を算出する。コンピュータ２２は、この演算を、スロットルセンサ６で検出されて第１のＡ／Ｄコンバータ２３から出力される実開度信号ｓｉｇＶに基づいて次式（７）に従って行う。
Ｖ２＝ＫＡ＊（ｄ²（ＶＴＡ）／ｄｔ²） …（７）
ここで、「ＫＡ」は２階微分定数である。

ステップ２３０において、コンピュータ２２は、実開度ＶＴＡの値に１階微分項Ｖ１及び２階微分項Ｖ２の値をそれぞれ加算補正した値を目標開度ＲＴＡの値ｋから減算することにより、開度偏差ＥＲＲＯＲの値を算出する。コンピュータ２２は、この演算を、各センサ６，７で検出され、各Ａ／Ｄコンバータ２３，２４から出力される目標開度信号ｓｉｇＲ及び実開度信号ｓｉｇＶに基づいて行う。

ステップ２４０において、コンピュータ２２は、算出された開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づきフィードバック補正項の一つである比例項ＶＩＰの値を算出する。コンピュータ２２は、前述した式（１）に従って比例項ＶＩＰの値を算出する。

ステップ２５０において、コンピュータ２２は、算出された開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づきフィードバック補正項の一つである積分項ＶＩＩの値を算出する。コンピュータ２２は、前述した式（２）に従って積分項ＶＩＩの値を算出する。

ステップ２６０において、コンピュータ２２は、上記算出された各項ＶＩＰ，ＶＩＩの値を加算することにより、制御量としての駆動デューティ比ＤＵＴＹの値を算出する。

そして、ステップ２７０において、コンピュータ２２は、モータ４を制御するために、即ちスロットルバルブ３を制御するために、算出された駆動デューティ比ＤＵＴＹを駆動回路２５へ出力し、その後の処理を一旦終了する。

ここで、上記の微分先行型ＰＩＤ制御系を図９にブロック線図で示す。このブロック線図からも分かるように、微分先行型ＰＩＤ制御系では、開度偏差ＥＲＲＯＲの算出に先立って実開度ＶＴＡの値に基づき１階微分項Ｖ１及び２階微分項ＶＩＡ２がそれぞれ算出される。そして、目標開度ＲＴＡと、実開度ＶＴＡ、１階微分項Ｖ１及び２階微分項Ｖ２の加算値との開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づいて比例項ＶＩＰ及び積分項ＶＩＩの値がそれぞれ算出され、それらの値が互いに加算されることにより駆動デューティ比ＤＵＴＹの値が算出される。その駆動デューティ比ＤＵＴＹの値がＰＷＭ方式の出力手段である駆動回路２５からモータ４へ出力されることにより、スロットルバルブ３が開閉駆動される。そして、スロットルセンサ６により検出されるスロットルバルブ３の実開度ＶＴＡの値が、１階微分項Ｖ１及び２階微分項Ｖ２の値の算出に先行して使用されると共に、開度偏差ＥＲＲＯＲの値の算出にフィードバックされることにより、実開度ＶＴＡが目標開度ＲＴＡに近付けられる。

以上説明したように、この実施形態の電子スロットルバルブの制御装置によれば、第１の実施形態の制御装置とは異なり、開度偏差ＥＲＲＯＲの算出に先行して、実開度ＶＴＡが１階微分及び２階微分されることにより実開度の１階微分項Ｖ１及び２階微分項Ｖ２の値がコンピュータ２２により算出される。それら１階微分項Ｖ１及び２階微分項Ｖ２の値に基づいて実開度ＶＴＡがコンピュータ２２により補正される。そして、設定される目標開度ＲＴＡの値と、補正された実開度ＶＴＡの値との開度偏差ＥＲＲＯＲの値がコンピュータ２２により算出される。その算出される開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づいて制御量としての駆動デューティ比ＤＵＴＹの値がコンピュータ２２により算出される。そして、その算出される駆動デューティ比ＤＵＴＹの値に基づいてモータ４がコンピュータ２２によりフィードバック制御（ＰＩＤ制御）されることにより、スロットルバルブ３が開閉駆動され、その実開度ＶＴＡの値が目標開度ＲＴＡの値に近付けられる。

ここで、上記の微分先行型ＰＩＤ制御によれば、開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づいて算出される比例項ＶＩＰ及び積分項ＶＩＩのそれぞれの値に基づいて駆動デューティ比ＤＵＴＹの値が算出される。このため、駆動デューティ比ＤＵＴＹは、ＰＩＤ制御におけるフィードバック補正項である比例項ＶＩＰ及び積分項ＶＩＩのそれぞれの特性を反映した値となる。従って、比例項ＶＩＰの値が大きくなることにより、目標開度ＲＴＡに対する実開度ＶＴＡの追従性が改善されることになる。積分項ＶＩＩによれば、比例項ＶＩＰだけではとりきれない定常偏差が補償されることになる。

ここでは、スロットルバルブ３の応答性を高めるためには、比例項ＶＩＰ及び積分項ＶＩＩにそれぞれ対応する制御ゲインである比例定数ＫＰ及び積分定数ＫＩを相対的に大きくするのが有効と言われている。しかし、各定数ＫＰ，ＫＩを、単に大きくしただけでは、実開度ＶＴＡの挙動に発振現象が生じるおそれがあり、かえって電子スロットルバルブ１の制御が不安定になり、制御性が低下するおそれがある。

そこで、この実施形態では、駆動デューティ比ＤＵＴＹの算出に当たって、開度偏差ＥＲＲＯＲの算出に先行して実開度ＶＴＡが２階微分されることにより実開度の２階微分値、即ち２階微分項Ｖ２の値が算出される。そして、その２階微分項Ｖ２の値により実開度ＶＴＡの値が加算補正されることにより、駆動デューティ比ＤＵＴＹの値がコンピュータ２２により補正されることになる。

従って、実開度の２階微分項Ｖ２の値は、実開度ＶＴＡの変化加速度を反映した値となり、その経時的な位相変化は、補正前の駆動デューティ比ＤＵＴＹの経時的な位相変化に対して所定周期だけ進んだものとなる。このため、実開度の２階微分項Ｖ２により補正される駆動デューティ比ＤＵＴＹについても、その経時的な位相変化は、補正前の駆動デューティ比ＤＵＴＹの経時的な位相変化に対して所定周期だけ進んだものとなる。これにより、モータ４が、実開度ＶＴＡの変化を予測したかたちで制御され、実開度ＶＴＡの変化に先行してスロットルバルブ３が開閉駆動されることになる。このため、従来の微分先行型ＰＩＤ制御を採用した制御装置とは異なり、各定数ＫＰ，ＫＩを単に大きくしただけで発振現象を生じさせる場合とは異なり、本実施形態の制御装置によれば、電子スロットルバルブ１の制御応答性を高めることができ、しかも、その応答性を発振現象を伴うことなく安定的に高めることができるようになる。特に、モータ４に可動磁石型直流トルクモータを採用した電子スロットルバルブ１としても、その制御応答性を安定的に高めることができる。更には、モータ４に直動式のモータを採用した電子スロットルバルブ１としても、その制御の応答性を安定的に高めることができるようになる。

図１０に本実施形態における微分先行型ＰＩＤ制御の動作説明をタイムチャートに示す。このタイムチャートには、スロットルバルブ開度（目標開度ＲＴＡ及び実開度ＶＴＡ）及び駆動デューティ比ＤＵＴＹの挙動を示す。このタイムチャートに示すように、時刻ｔ０において目標開度ＲＴＡが所定値Ｔ１から所定値Ｔ２に立ち上がると、時刻ｔ０から時刻ｔ３までの間で、実開度ＶＴＡが所定値Ｔ１から所定値Ｔ２へ向かって曲線的に増大する。このときの実開度ＶＴＡをその１階微分項Ｖ１のみで補正した値（ＶＴＡ＋Ｖ１）は、破線で示すように、中間の時刻ｔ２において極大となる変化を示し、それに対応して駆動デューティ比ＤＵＴＹは、破線で示すように、同時刻ｔ２において極小となる変化を示す。これに対し、このときの実開度ＶＴＡをその１階微分項Ｖ１及び２階微分項Ｖ２で補正した値（ＶＴＡ＋Ｖ１＋Ｖ２）は、実線で示すように、時刻ｔ２よりも早い時刻ｔ１において極大となる変化を示し、それに対応して駆動デューティ比ＤＵＴＹは、実線で示すように、同時刻ｔ１において極小となる変化を示す。
このタイムチャートからも明かなように、実開度ＶＴＡをその１階微分項Ｖ１及び２階微分項Ｖ２で補正した値（ＶＴＡ＋Ｖ１＋Ｖ２）の位相変化は、実開度ＶＴＡをその１階微分項Ｖ１のみで補正した値（ＶＴＡ＋Ｖ１）の位相変化に対して所定周期だけ進んでいることが分かる。このため、２階微分項Ｖ２により補正された実開度ＶＴＡと目標開度ＲＴＡとの開度偏差ＥＲＲＯＲに基づいて算出される駆動デューティ比ＤＵＴＹについても、その位相変化が、従来例のそれに対して所定周期だけ進んだものとなることが分かる。この位相の進みにより、モータ４が実開度ＶＴＡの変化を予測したかたちで、応答遅れを補償したかたちで制御され、実開度ＶＴＡの変化に先行してスロットルバルブ３の開度が制御されるのである。

この実施形態の微分先行型ＰＩＤ制御では、開度偏差ＥＲＲＯＲの算出に供される実開度ＶＴＡがその実開度ＶＴＡの２階微分項Ｖ２に基づいて補正されることから、モータ４の慣性による動作変化の遅れに対して好適である。しかも、２階微分項Ｖ２の値が積分項ＶＩＩにも反映されることから、積分項ＶＩＩが特に有効に働くスロットルバルブ３の微小開度域において、その積分項ＶＩＩの効果が高くなる。

［第４の実施形態］
次に、本発明（請求項２〜４の発明）の電子スロットルバルブの制御装置を具体化した第４の実施形態を図面に従って説明する。

図１１に本実施形態における微分先行型ＰＩＤ制御系のブロック線図を示す。前記第３の実施形態では、図９のブロック線図に示すように、実開度ＶＴＡを２階微分することにより算出される２階微分値、即ち２階微分項Ｖ２の値に基づいて実開度ＶＴＡを補正するようにした。これに対し、本実施形態では、開度偏差ＥＲＲＯＲを２階微分することにより算出される２階微分値、即ち２階微分項ＶＩＡに基づいて駆動デューティ比ＤＵＴＹを補正するようにしている点で第３の実施形態と異なる。この実施形態では、コンピュータ２２が本発明の制御量補正手段を構成している。

具体的には、本実施形態の微分先行型ＰＩＤ制御系では、実開度ＶＴＡの１階微分項Ｖ１により補正された実開度ＶＴＡと目標開度ＲＴＡとの開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づいて比例項ＶＩＰ、積分項ＶＩＩ及び２階微分項ＶＩＡの値がそれぞれ算出される。そして、それら算出された比例項ＶＩＰ、積分項ＶＩＩ及び２階微分項ＶＩＡの値が互いに加算されることにより、駆動デューティ比ＤＵＴＹの値が算出される。そして、この算出された駆動デューティ比ＤＵＴＹの値がＰＷＭ方式の出力手段である駆動回路２５からモータ４へ出力されることにより、スロットルバルブ３が開閉駆動される。スロットルセンサ６により検出される実開度ＶＴＡの値は１階微分項Ｖ１の値の先行的な算出に供されると共に、開度偏差ＥＲＲＯＲの値の算出にフィードバックされるのである。

以上説明したように、この実施形態の電子スロットルバルブの制御装置によれば、微分先行型ＰＩＤ制御系において、コンピュータ２２により開度偏差ＥＲＲＯＲの値が２階微分されることにより開度偏差の２階微分項ＶＩＡが算出され、その２階微分項ＶＩＡに基づいて駆動デューティ比ＤＵＴＹの値がコンピュータ２２により算出される。

従って、開度偏差の２階微分値、即ち２階微分項ＶＩＡは開度偏差ＥＲＲＯＲの変化加速度を反映した値となり、その経時的な位相変化は、補正前の駆動デューティ比ＤＵＴＹの経時的な位相変化に対して所定周期だけ進んだものとなる。このため、開度偏差の２階微分項ＶＩＡにより補正される駆動デューティ比ＤＵＴＹについても、その経時的な位相変化は、補正前の駆動デューティ比ＤＵＴＹの経時的な位相変化に対して所定周期だけ進んだものとなる。これにより、モータ４が、開度偏差ＥＲＲＯＲの変化を予測したかたちで制御され、開度偏差ＥＲＲＯＲの変化に先行してスロットルバルブ３が開閉駆動されることになる。この結果、電子スロットルバルブの制御応答性を安定的に高めることができるようになる。しかも、モータ４に可動磁石型直流トルクモータを採用した電子スロットルバルブ１としても、或いは、モータ４に直動式のモータを採用した電子スロットルバルブ１としても、その制御応答性を安定的に高めることができるようになる。

［第５の実施形態］
次に、本発明の電子スロットルバルブの制御装置を具体化した第５の実施形態を図面に従って説明する。

図１２に本実施形態における微分先行型ＰＩＤ制御系のブロック線図を示す。前記第４の実施形態では、図１１のブロック線図に示すように、微分先行型ＰＩＤ制御系において、開度偏差ＥＲＲＯＲを２階微分することにより算出される２階微分値、即ち２階微分項ＶＩＡの値に基づいて駆動デューティ比ＤＵＴＹを補正するようにしている。これに対し、この実施形態では、微分先行型ＰＩＤ制御系において、実開度ＶＴＡを２階微分することにより算出される実開度の２階微分値、即ち２階微分項Ｖ２の値に基づき、算出される駆動デューティ比ＤＵＴＹを補正するようにしている点で前記第４の実施形態と異なる。この実施形態では、コンピュータ２２が本発明の制御量補正手段を構成している。

具体的には、本実施形態の微分先行型ＰＩＤ制御系では、実開度ＶＴＡの１階微分項Ｖ１の値により先行的に補正された実開度ＶＴＡと目標開度ＲＴＡとの開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づいて比例項ＶＩＰ及び積分項ＶＩＩの値がそれぞれ算出される。そして、それら比例項ＶＩＰ及び積分項ＶＩＩの値が互いに加算されることにより、駆動デューティ比ＤＵＴＹの値が算出される。更に、この駆動デューティ比ＤＵＴＹの値から実開度の２階微分項Ｖ２の値が減算されることにより、駆動デューティ比ＤＵＴＹの値が補正される。そして、この補正された駆動デューティ比ＤＵＴＹの値がＰＷＭ方式の出力手段である駆動回路２５からモータ４へ出力されることにより、スロットルバルブ３が開閉駆動される。スロットルセンサ６により検出される実開度ＶＴＡの値は開度偏差ＥＲＲＯＲの値の算出にフィードバックされると共に、実開度ＶＴＡの２階微分項Ｖ２の算出に供されるのである。

以上説明したように、この実施形態の電子スロットルバルブの制御装置によれば、微分先行型ＰＩＤ制御系において、コンピュータ２２により実開度ＶＴＡの値が２階微分されることにより実開度の２階微分項Ｖ２の値が算出され、その２階微分項Ｖ２の値に基づいて駆動デューティ比ＤＵＴＹの値がコンピュータ２２により補正される。

従って、この微分先行型ＰＩＤ制御によれば、実開度の２階微分項Ｖ２の値は実開度ＶＴＡの変化加速度を反映した値となり、その経時的な位相変化は、補正前の駆動デューティ比ＤＵＴＹの経時的な位相変化に対して所定周期だけ進んだものとなる。このため、実開度の２階微分項Ｖ２により補正される駆動デューティ比ＤＵＴＹについても、その経時的な位相変化は、補正前の駆動デューティ比ＤＵＴＹの経時的な位相変化に対して所定周期だけ進んだものとなる。これにより、モータ４が実開度ＶＴＡの変化を予測したかたちで制御されることになり、実開度ＶＴＡの変化に先行してスロットルバルブ３が開閉駆動されることになる。この結果、電子スロットルバルブの制御応答性を安定的に高めることができるようになる。しかも、モータ４に可動磁石型直流トルクモータを採用した電子スロットルバルブ１としても、或いは、モータ４に直動式のモータを採用した電子スロットルバルブ１としても、その制御応答性を安定的に高めることができるようになる。

尚、この発明は前記各実施形態に限定されるものではなく、発明の趣旨を逸脱することのない範囲で以下のように実施することができる。

（１）前記第１及び第２の実施形態では、ＰＩＤ制御系において、開度偏差ＥＲＲＯＲに基づいて算出される比例項ＶＩＤ、積分項ＶＩＩ及び１階微分項ＶＩＤの値に基づいて駆動デューティ比ＤＵＴＹの値を算出するようにした。これに対して、開度偏差ＥＲＲＯＲに基づいて算出される比例項ＶＩＤ、積分項ＶＩＩ及び１階微分項ＶＩＤの値の一つ又は二つに基づいて駆動デューティ比ＤＵＴＹの値を算出するようにしてもよい。

（２）前記第３〜第５の実施形態では、微分先行型ＰＩＤ制御系において、開度偏差ＥＲＲＯＲに基づいて算出される比例項ＶＩＤ及び積分項ＶＩＩの値に基づいて駆動デューティ比ＤＵＴＹの値を算出するようにした。これに対して、開度偏差ＥＲＲＯＲの値に基づいて算出される比例項ＶＩＤ又は積分項ＶＩＩに基づいて駆動デューティ比ＤＵＴＹの値を算出するようにしてもよい。

（３）前記各実施形態では、モータ４として、出力軸１１を所定の作動角度範囲内で回動可能とした可動磁石型直流トルクモータを使用し、出力軸１１をスロットル軸５にギアを介さずに直接的に連結するようにした。これに対し、モータ４として、通常の直流モータを使用し、出力軸１１をスロットル軸５にギアを介して間接的に連結するようにしてもよい。

第１の実施形態に係り、電子スロットルバルブ及びその制御装置を示す概略構成図。 単極可動磁石型直流トルクモータを示す構成図。 モータの角度−トルク特性を示すグラフ。 制御プログラムの内容を示すフローチャート。 ＰＩＤ制御系を示すブロック線図。 ＰＩＤ制御の動作を説明するタイムチャート。 第２の実施形態に係り、ＰＩＤ制御系を示すブロック線図。 第３の実施形態に係り、制御プログラムを示すフローチャート。 微分先行型ＰＩＤ制御系を示すブロック線図。 微分先行型ＰＩＤ制御の動作を説明するタイムチャート。 第４の実施形態に係り、微分先行型ＰＩＤ制御系を示すブロック線図。 第５の実施形態に係り、微分先行型ＰＩＤ制御系を示すブロック線図。

符号の説明

１ 電子スロットルバルブ
２ 吸気通路
３ スロットルバルブ
４ モータ
５ スロットル軸（支軸）
６ スロットルセンサ（実開度検出手段）
７ アクセルセンサ（目標開度設定手段）
１１ 出力軸
２１ ＥＣＵ（制御手段、制御量補正手段及び実開度補正手段）

Claims (4)

1. エンジンの吸気通路に設けられるスロットルバルブをモータにより開閉駆動させる電子スロットルバルブの制御装置であって、
   前記スロットルバルブの目標開度を設定するための目標開度設定手段と、
   前記スロットルバルブの実開度を検出するための実開度検出手段と、
   前記検出される実開度を１階微分することにより算出される１階微分値に基づいて前記実開度を先行的に補正し、前記設定される目標開度と前記補正される実開度との開度偏差を算出し、その算出される開度偏差に基づいて制御量を算出し、その算出される制御量に基づいて前記モータをフィードバック制御することにより前記実開度を前記目標開度に近付けるための微分先行型ＰＩＤ制御による制御手段と、
   前記実開度を２階微分することにより算出される実開度２階微分値に基づいて前記実開度を更に補正するための実開度補正手段と
   を備えたことを特徴とする電子スロットルバルブの制御装置。
2. エンジンの吸気通路に設けられるスロットルバルブをモータにより開閉駆動させる電子スロットルバルブの制御装置であって、
   前記スロットルバルブの目標開度を設定するための目標開度設定手段と、
   前記スロットルバルブの実開度を検出するための実開度検出手段と、
   前記検出される実開度を１階微分することにより算出される１階微分値に基づいて前記実開度を先行的に補正し、前記設定される目標開度と前記補正される実開度との開度偏差を算出し、その算出される開度偏差に基づいて制御量を算出し、その算出される制御量に基づいて前記モータをフィードバック制御することにより前記実開度を前記目標開度に近付けるための微分先行型ＰＩＤ制御による制御手段と、
   前記開度偏差を２階微分することにより算出される開度偏差２階微分値に基づいて前記制御量を補正するための制御量補正手段と
   を備えたことを特徴とする電子スロットルバルブの制御装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載の電子スロットルバルブの制御装置において、
   前記モータは、出力軸を所定の作動角度範囲内で回動可能とした可動磁石型直流トルクモータであることを特徴とする電子スロットルバルブの制御装置。
4. 請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載の電子スロットルバルブの制御装置において、
   前記モータの出力軸を前記スロットルバルブの支軸にギアを介さずに直接的に連結したことを特徴とする電子スロットルバルブの制御装置。

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