JP2011001863A - 内燃機関用スロットル制御装置およびスロットル位置全閉学習法 - Google Patents

Abstract

【課題】スロットルボア内に堆積したカーボンデポジットの影響による、スロットルバルブの固着低減を行う。
【解決手段】イグニッションキースイッチがオフされた後、スロットルバルブが全閉位置に向かう際、スロットルバルブが閉じ方向に単純に閉弁動作するのではなく、断続的に閉動作，停止を繰り返しながら徐々に全閉位置まで開度を小さくしていく。好適には、スロットルバルブを開方向にも作動させるスイング動作をさせながら全閉位置に到達させてスロットル位置の全閉学習を実施する。これによりエンジン始動時にスロットルバルブがデポジットにかみ込むことが原因で作動不良を起こす現象（全閉位置近傍で、スロットルバルブがデポジットによってボア内壁面にへばりつく現象）が少なくなる。
【選択図】 図６

Description

本発明は、内燃機関用スロットル制御装置に係り、特に前記スロットル制御装置のスロットルの全閉位置学習方法に関する。

特開２００３−１２０３４２号公報などで知られる従来のスロットルバルブの全閉位置の学習は、順次演算されるスロットルセンサの演算地が過去に演算された値と比較して小さい値のときに最小値として認識し、その値をスロットルバルブ制御の基準となるスロットルバルブ位置として記憶する。

また、特開２００５−１５５３５１号公報などで知られる従来のディーゼルエンジンにおけるスロットルバルブの全閉位置の学習は、イグニッションがキーオフされる毎に、スロットルバルブは一定時間内に徐々に開度を下げ全閉位置学習を実行し、スロットルバルブ制御の基準となるスロットルバルブ位置を学習する。また、同文献にはガソリンエンジンの場合にはイグニッションキースイッチがオンされエンジンクランキングが始まる前に、全閉位置が学習されるものについて記載されている。

特開２００３−１２０３４２号公報 特開２００５−１５５３５１号公報

上記従来技術においては、スロットル位置全閉学習の過程でスロットルボア内に堆積したデポジットにスロットルバルブがかみ込み、スロットルバルブが固着し、次回エンジン始動時に、エンストを起こすという問題がある。

本発明の目的は、内燃機関の吸入空気流量または圧力を制御するための絞り弁を用いた吸入空気流量制御装置において、スロットル位置全閉学習の過程で、ボア内に堆積したデポジットにスロットルバルブがかみ込まないような制御を行うことで、スロットルバルブの固着低減を実現するものである。

本発明では上記目的を達成するために、イグニッションキースイッチがオフされた後、スロットルバルブが全閉位置に向かう際、スロットルバルブが閉じ方向に単純に閉弁動作するのではなく、断続的に閉動作，停止を繰り返しながら徐々に全閉位置まで開度を小さくしていく。

好適には、スロットルバルブを開方向にも作動させるスイング動作をさせながら全閉位置に到達させてスロットル位置の全閉学習を実施する。

また、別の解決手段として、スロットルバルブが閉じなくなった位置、すなわち全閉位置においてスロットルバルブを開閉方向に複数回作動させた（スイング動作させた）後、スロットル位置の全閉学習を実施しても良い。前者と後者の両方を組み合わせても良い。

このように構成した本発明では、スロットル全閉位置学習時に、スロットルバルブがスイングすることによってボア内に堆積したデポジットが排除され、これによりエンジン始動時にスロットルバルブがデポジットにかみ込むことが原因で作動不良を起こす現象（全閉位置近傍で、スロットルバルブがデポジットによってボア内壁面にへばりつく現象）が少なくなる。さらに、本発明によれば、デポジット付着防止のようなコーティングをスロットルボディのボア内に施工する（ボアやスロットルバルブのデポジット付着が懸念される場所に二硫化モリブデンやカーボンのような低摩擦係数物質をあらかじめ塗布しておく）より安価にデポジットが原因によるスロットルバルブ固着抑制の効果が確立できる。

本発明の実施例１，２に係る内燃機関の吸気絞り弁制御装置が適用された電子制御スロットル装置における断面図（１）。 スロットル全閉位置学習時のスロットルバルブ動作を表すタイムチャート。 本発明の実施例１，２に係る内燃機関の吸気絞り弁制御装置が適用された電子制御スロットル装置における断面図（２）。 本発明の実施例１，２に係る内燃機関の吸気絞り弁制御装置が適用された電子制御スロットル装置にデポジットがボア内に付着している状態を示しているボア近傍の拡大断面図。 本発明の実施例１に係るスロットル全閉位置学習時のスロットルバルブ動作を表すタイムチャート。 本発明の実施例２に係るスロットル全閉位置学習時のスロットルバルブ動作を表すタイムチャート。

以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。

図１は本発明の実施形態の第１実施例にかかる絞り弁をガソリンエンジン用のモータ駆動式吸気絞り弁制御装置に適用した例であり、部品構成について本図１にて具体的に説明する。

以下の説明中図１，図３，図４ついてはスロットル装置機構に関する説明を断面図を用い説明し、図２，図５，図６についてはスロットル位置全閉学習に関する作動パターンについて示している。

内燃機関の吸気通路には、スロットルバルブ１が介装され、該スロットルバルブ１をそのバルブ軸である、スロットルシャフト２に連結されたスロットルギア３，中間ギア４，モータギア５を介して駆動することによって弁開度を電子制御可能なＤＣモータ６が備えられている。前記スロットルギア３と同軸上に備え付けられているデフォルトレバー７には、リターンスプリング８とデフォルトスプリング９が、連結されており、ＤＣモータ６の通電をＯＦＦとした状態では、前記リターンスプリング８とデフォルトスプリング９との付勢力がバランスする位置でスロットルバルブ１が所定のデフォルト開度に保持されるようになっている。また、前記スロットルバルブ１には、該スロットルバルブ１の開度を検出するスロットル開度センサのスロットルセンサ１０が設けられている。

自動車等の車両に用いられる内燃機関の電子制御式スロットル装置は、一般に、スロットルバルブ１の全閉位置をスロットルセンサ１０でその開き角度（開度）を検出し、その検出出力値を基準としてＤＣモータ６等のアクチュエータの駆動によってスロットルバルブ１を所定の制御目標値に位置させるようになっている。

そして、スロットルバルブ１の開度を所望の位置となるように制御するためには、スロットルセンサ１０の出力値を監視しながら、ＤＣモータ６に適切な駆動電流を供給することが必要である。ただし、スロットルセンサ１０には、各個体のばらつき偏差、あるいは、スロットルボディへの取付け誤差などがあり、スロットルバルブ１の開度位置とスロットルセンサ１０との間には、スロットルボディごとに偏差が生じる。

このため、スロットルバルブ１が所望位置にあることを、スロットルセンサ９の出力値だけで判定することはできない。この偏差を補正するために、スロットルバルブ１の最小開き位置でのスロットルセンサ出力値（以下、スロットル全閉値と呼ぶ）を記憶し、スロットルバルブ１の開き角度は、スロットルセンサ値の出力値からスロットル全閉値を減算した値から求める方法が用いられている。スロットルバルブ１の最小開き位置でのスロットルセンサ出力値を求める動作を、以下、スロットル全閉学習と呼ぶこととする。スロットル全閉学習は、スロットルバルブ１を閉じ方向に駆動し、スロットルバルブ１の開き角度の最小位置でスロットルバルブ１が停止したときのスロットルセンサ値を記憶する方法が用いられる。

次に、従来のスロットル全閉学習処理を図２に基づいて説明する。

一般的なスロットル制御装置は、イグニッションキースイッチがオフされる毎にスロットルバルブ全閉位置学習を実行し、スロットルバルブの開閉制御の基準となるスロットルバルブ位置を学習する。一般的にスロットルバルブ全閉位置学習は、ＤＣモータ６の通電をＯＦＦした際にスロットルバルブ１が位置しているデフォルト開度から、全閉位置を学習させるために、一度所定位置（ここではＴＧＴＶＯと定義する）までスロットルバルブ１を開かせ、その開度から、スロットルバルブを全閉方向へ一定駆動し、スロットルバルブ位置を検出するスロットルセンサが一定範囲に収束した場合、つまり、スロットル制御装置内に配置してあるモータを駆動するモータドライバにはモータロック電流がながれ、スロットルバルブが機械的に全閉位置に押付けられた場合、そのスロットルバルブ位置をスロットルバルブ全閉位置として学習する。

前記スロットル全閉学習動作においては、スロットルバルブ１を閉じ方向に駆動するとき、早い速度で駆動したときには、スロットルバルブ１がスロットル全閉位置で跳ね返り、振動して、スロットルバルブ１の最小位置が判別できない、あるいは、正しくないスロットルセンサ出力値をスロットル全閉値とみなすという問題が生じる可能性がある。また、スロットルバルブの跳ね返りが減衰して全閉位置で収束して安定するまでには、長い時間を要してしまう。従って所定開度ＤＴＧＴＶＯＣＬを小さい値（例えば１ｍｓ当たり０.０５５°）に設定することで、スロットルバルブ１の閉弁速度が小さく制御され、全閉ストッパーへの衝撃力低減を図っている。

次に図３，図４に基づいて、スロットルバルブの全閉位置近傍にてスロットルバルブ１がスロットルボディ通路内のボア１１に付着したカーボンデポジット１２の影響で、かみ込みを起こし、スロットルバルブの作動を妨げてしまう現象について説明する。

内燃機関を源とするエンジンにおいては、通常エンジン内部の汚れは、ガソリンによるものや、ブローバイガスや、ＥＧＲ等に含まれる未燃焼物質などの様々な要因が絡み合い、カーボンデポジット１２を生じる傾向にある。

そして、このカーボンデポジット１２が空気流れ通路のボア１１壁面に付着し、スロットルバルブ１の先端が、ボディボア１１に近づいていく際、スロットルバルブ１の先端がデポジット内にかみ込んでしまい、スロットルバルブが固着してしまうという現象がある。

そこで、スロットルバルブ１の固着低減を目的とした全閉学習処理を図５に基づいて説明する。イグニッションキースイッチがオフされ、スロットルバルブ１が規定開度のＴＧＴＶＯ開度から、全閉位置点に達するまでの全閉学習中の間、スロットルバルブ１が、閉じ方向に一定作動するのではなく、所定の開度で、一回乃至は複数回開度を保持（ここでは、ＨＯＴＶＯと定義）させ、徐々に全閉位置まで作動させていく。そうすることにより、ボア内壁面に付着したカーボンデポジット１２が、スロットルバルブ１先端に累積的に堆積する量が減り、かみ込み量を低減することができる。また徐々に全閉位置まで制御作動させていくことで、ボア内に堆積したカーボンデポジット１２をスロットルバルブ１の先端で、スロットルバルブの軌道下面側に押し下げていくことでき、スロットルバルブ１先端がカーボンデポジット１２の中にかみ込む現象を低減することができる。

図６は、本発明の実施例２に係るスロットル位置全閉学習に関する作動パターンを示したものである。

本実施例では、スロットルバルブ１が、全閉学習中に閉じ方向に一定作動するのではなく、バルブ作動途中に開き側にも作動（ここでは、ＵＰ１ＴＶＯと定義）を設けることを特徴とする。そうすることで、スロットルバルブ１先端が、ボア内壁面に付着した大量のカーボンデポジットをかみ込み過ぎる前に、一度スロットルバルブが開くため、カーボンデポジット１２のかみ込み過ぎによるバルブの固着を低減することができると共に、スロットルバルブ１を開き方向に作動させることで、スロットルバルブ１の作動する軌道を確保することができ、以降のスロットルバルブ作動時のカーボンデポジット１２のかみ込み防止を行うことができる。

次に、全閉位置到達後の、全閉位置学習について図５，図６のＢ部を用いて説明する。全閉学習位置を認識する方法は、スロットルセンサ１０の出力値が一定時間内にある出力変化以下（例えば、２００ｍｓ内でスロットルセンサ出力変化が１０ｍＶ以下）であった時点で、スロットルセンサの出力値は、収束していると判断し、スロットルバルブ１は、全閉位置にあると判定する。

そこで、全閉位置に到達後に、スロットルバルブ１を開方向に、一回乃至は数回作動（ここでは、ＵＰ２ＴＶＯと定義）させ、全閉位置近傍に堆積しているデポジットの排除を行う。それにより、次回エンジン始動時のスロットルバルブの軌道を確保することができ、スロットルバルブの作動不良が低減できる。その後、再度スロットルバルブが機械的に全閉位置に押付けられたスロットルバルブ位置をスロットルバルブ全閉位置として学習する。

このように、全閉位置学習を行う過程において、開方向の作動パターンを取り入れることで、ボア内に蓄積したデポジットを排除することができ、スロットルバルブの固着によるエンジンストールを防ぐことが可能になる。

実施例の特徴をまとめると以下の通りである。

エンジンを制御するエンジン制御装置とスロットル制御装置と、エンジン制御装置はエンジンを動作，停止させるためのイグニッションキースイッチのオン／オフを検出する手段を備え、スロットル制御装置によってエンジンへの吸気流量を制御するスロットルバルブ装置と、スロットルバルブ装置はスロットルバルブ位置を検出するスロットルポジションセンサを備え、イグニッションキースイッチがオフされた場合には、所定時間が経過するまで、エンジン制御装置がスロットル制御装置へ、エンジンへの吸気流量を絞る指示を通知するとともに、エンジン制御装置がスロットル制御装置に対してスロットルバルブ全閉位置学習指示を通知し、スロットル制御装置が、全閉位置に達するまでの所要時間内にスロットルバルブを作動させながら全閉位置学習動作を行うことを特徴とする内燃機関用スロットル制御装置。

１ スロットルバルブ
２ スロットルシャフト
３ スロットルギア
４ 中間ギア
５ モータギア
６ ＤＣモータ
７ デフォルトレバー
８ リターンスプリング
９ デフォルトスプリング
１０ スロットルセンサ
１１ ボア
１２ カーボンデポジット

Claims (4)

1. 内燃機関のスロットルバルブの位置を検出するスロットルセンサを備えたものにおいて、
   前記スロットルバルブの全閉位置検出時に前記スロットルバルブを断続的に閉弁，停止させる
   ことを特徴とする内燃機関用スロットル制御装置。
2. 請求項１に記載のものにおいて、
   前記内燃機関が、イグニッションキースイッチがオフされ、スロットルバルブが規定開度から、全閉位置へ閉じ方向へ制御される際、所定の開度で一回乃至複数回、停止させる
   ことを特徴とする内燃機関用スロットル制御装置。
3. 請求項１に記載のものにおいて、
   イグニッションキースイッチがオフされ、スロットルバルブが規定開度から、全閉位置へ閉じ方向へ制御される際、閉じ方向の制御のみではなく、開き方向の制御も一回乃至複数回作動させながら（スイングさせながら）、徐々に全閉位置に到達させる
   ことを特徴とする内燃機関用スロットル制御装置。
4. 請求項１，２，３のいずれかに記載のものにおいて、
   スロットルバルブ全閉位置学習点に到達後、スロットルバルブを全閉位置から開き方向に一回乃至複数回作動させ（スイングさせ）、その後スロットルバルブの全閉位置学習を行う
   ことを特徴とする内燃機関用スロットル制御装置。

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