JP4252753B2 - 電子制御スロットル装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、モータの駆動力によってスロットル弁を開閉動作させる電子制御スロットル装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
モータの駆動力によってスロットル弁を開閉動作させる電子制御スロットル装置において、スロットルボディは、一般に、リターンスプリングとオープナスプリングとを有して構成されている。そして、これらのスプリングによって、モータが非通電のときのスロットル開度が所定の中間開度に維持され、制御系等に故障が発生した際にも最低限の退避走行を可能とする。
【０００３】
この種の電子制御スロットル装置においては、エンジン停止時に、各種故障診断が行われる。例えば特開平１１−１９０２３０号公報に開示されているように、電子制御スロットル装置では、エンジン停止時に、モータを駆動してスロットル弁を診断所定開度まで開き、開いた状態でモータの電気制御を停止して絞り弁の機械的な戻り状態を監視することにより、リターンスプリングやオープナスプリング等の機構系の故障診断が行われる。さらに、上述の故障診断の他に、例えば、バッテリからモータ駆動回路への通電をオン／オフするモータリレーが適正にオフされるか否かを監視する等、モータ電源系の故障診断が行われる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述のように複数の故障診断を行うことは診断時間を長大化させる。一般に、故障診断中は燃料噴射が禁止される等してエンジンの始動ができない状態に制御される。従って、イグニッションスイッチオン時に上述の故障診断よってエンジンの始動が妨げられることを防止するため、上述の各種故障診断は、一般に、イグニッションスイッチがオフされてエンジンが停止された後に行われる。
【０００５】
しかしながら、エンジン停止後の故障診断が行われている最中にエンジン再始動の操作が行われた場合には、エンジンの始動が遅延する虞がある。また、バッテリや他のスロットル制御系部品等が交換された後の最初のエンジン始動前には上述の各種故障診断が行われることが望ましいが、このような場合においても、エンジンの始動が遅延する虞がある。このように希に起こり得る各場面にも対応して良好なエンジンの始動性を確保するためには、故障診断を効率よく行って診断時間を短縮することが要求される。
【０００６】
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、エンジン停止時に行われる故障診断を効率よく行って診断時間を短縮することのできる電子制御スロットル装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の一態様による電子制御スロットル装置は、スロットル弁を駆動するモータと、
上記モータを駆動制御するモータ駆動手段と、
バッテリから上記モータ駆動手段への通電をオン／オフするリレー手段と、
上記モータの非駆動時に上記スロットル弁を中間開度に保持するための付勢手段と、
イグニッションスイッチがオンされてエンジンが始動する前に、上記モータ駆動手段により上記モータを駆動制御させて上記スロットル弁を上記中間開度から所定開度まで動作させた後、上記モータ駆動手段による上記モータの駆動制御を停止させて、設定時間内における上記スロットル弁の上記所定開度から上記中間開度への戻り状態を監視することで上記付勢手段の故障判定を行う第１の故障判定手段と、
上記モータ駆動手段による上記モータの駆動制御の停止とともに上記リレー手段をオフさせ、当該オフ後の上記スロットル弁の戻り状態の監視と共通化した上記設定時間内における上記バッテリから上記モータ駆動手段への電源電圧の降下を監視することで上記リレー手段の故障判定を行う第２の故障判定手段と、を備えている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。図面は本発明の実施の一形態に係わり、図１はエンジン制御系の概略構成図、図２はスロットルボディ及びモータ電源系の故障判定ルーチンを示すフローチャート、図３はスロットルボディ及びモータ電源系の故障判定のタイムチャートである。
【０００９】
図１において、符号１はエンジンであり、このエンジン１の吸気ポートにインジェクタ３が介装され、吸気ポートの上流側に、この吸気ポートに連通する吸気通路２を形成するスロットルボディ４が配設されている。スロットルボディ４には、スロットル弁５が介装され、このスロットル弁５が電子制御ユニット（ＥＣＵ）１００によって駆動制御されるモータ（本形態においては、直流モータ）６にギヤ７を介して連設されている。また、スロットルボディ４の上流側には、吸入空気量センサ８が介装されている。
【００１０】
スロットル弁５は、モータ６が非通電のとき、オープナストッパ９に当接するように付勢手段としてのリターンスプリング１０ａによって付勢されており、オープナストッパ９でのスロットル開度が万一の場合の退避走行を可能とするリンプホーム開度（中間開度）θｔｈ０を与える。また、スロットル弁５が付勢手段としてのオープナスプリング１０ｂの付勢力に抗してモータ６により閉側に制御されたときの全閉位置は、全閉ストッパ１１によって規制される。尚、図においては、スロットル弁５の位置を、上下方向の動きで模式的に示している。
【００１１】
ＥＣＵ１００は、メイン及びサブの２つのマイクロコンピュータ１０１，１０２（以下、メインマイコン１０１、サブマイコン１０２と記載する）を備えている。メインマイコン１０１とサブマイコン１０２とは、互いの通信インターフェイスを介して双方向通信可能であり、主としてメインマイコン１０１で燃料噴射制御や点火時期制御等のエンジン制御を分担し、サブマイコン１０２でモータ６の駆動制御（スロットル制御）を分担する。
【００１２】
このため、メインマイコン１０１には、アクセルペダル１２の踏込み量を検出する２系統のアクセルセンサ１３（メインアクセルセンサ１３ａ、サブアクセルセンサ１３ｂ）、及びスロットル弁５の開度を検出する２系統のスロットルセンサ１４（メインスロットルセンサ１４ａ、サブスロットルセンサ１４ｂ）からの信号が入力されると共に、吸入空気量センサ８、クランク角センサ１５、冷却水温センサ１６、その他、エンジン運転状態を検出するための図示しないセンサ類からの信号が入力され、インジェクタ３からの燃料噴射量や点火時期等のエンジン制御量を演算する。一方、サブマイコン１０２には、２系統のアクセルセンサ１３、及び２系統のスロットルセンサ１４からの信号が入力されると共に、メインマイコン１０１からのデータが入力され、目標スロットル開度Ｍθｔｈと実スロットル開度θｔｈとの偏差に基づいて、モータ駆動手段としてのモータ駆動回路１０３によりモータ６をＰＷＭ制御するためのデューティ比を演算する。
【００１３】
２系統のアクセルセンサ１３、及び２系統のスロットルセンサ１４からの信号は、一方の系統が通常の制御に使用され、他方の系統が自己診断に使用される。すなわち、アクセルペダル１２の踏込み量を２重系のアクセルセンサ１３で検出してＥＣＵ１００内部に読込み、ＥＣＵ１００内部のメインマイコン１０１とサブマイコン１０２とによる２重系で処理した上で、モータ６を駆動して最適なスロットル開度に制御すると共に、スロットル弁５の動きを２重系のスロットルセンサ１４で検出してＥＣＵ１００内部に読込み、正常に動作しているか否かを監視する。
【００１４】
ＥＣＵ１００内部のメインマイコン１０１とサブマイコン１０２とによる２重系の出力は、一致回路１０４を介してリレー手段としてのモータリレー１０５に出力される。そして、正常時には、この一致回路１０４の出力によってモータリレー１０５が駆動され、バッテリ１０６からの電源がモータリレー１０５からモータ駆動回路１０３を介してモータ６に供給される。
【００１５】
ところで、ＥＣＵ１００内部のサブマイコン１０２では、エンジン１の停止時に、スロットルボディ４の機構系の故障や、モータ電源系の故障を診断する。すなわち、サブマイコン１０２は、第１の故障判定手段及び第２の故障判定手段としての機能を有し、具体的には、リターンスプリング１０ａやオープナスプリング１０ｂの断線等に起因するスロットルボディ４の故障や、モータリレー１０５が適正にオフされない等のモータ電源系の故障を診断する。ここで、これらの故障診断は、原則的に、イグニッションスイッチ（図示せず）がオフされてエンジン１が停止する度毎に行われるが、その他にも、例えば、バッテリ１０６や他のスロットル制御系部品等が交換された後の最初のエンジン１始動前等にも行われる。
【００１６】
次に、サブマイコン１０２で実行されるスロットルボディ及びモータ電源系の故障判定について、図２のフローチャート及び図３のタイムチャートに従って説明する。なお、図３に示すタイムチャートは、スロットルボディ及びモータ電源系の故障診断が、イグニッションスイッチオン後のエンジン１の始動前に行われた場合の一例について示すものである。
【００１７】
イグニッションスイッチがオンされ、モータリレー１０５がオン状態となってルーチンがスタートすると、先ず、ステップＳ１０１では、目標スロットル開度Ｍθｔｈを中間開度θｔｈ０よりも閉弁側の所定開度θｔｈ１（例えばθｔｈ１＝０の全閉位置）に設定し、この開度θｔｈ１へのスロットル制御を行う。すなわち、ステップＳ１０１では、目標スロットル開度Ｍθｔｈを”θｔｈ１”とした、モータ６のＰＷＭ制御が行われる。
【００１８】
続くステップＳ１０２では、開度θｔｈ１へのスロットル制御が開始されてから所定時間ｔ１が経過したか否かを調べる。ここで、時間ｔ１は、図３に示すように、スロットル弁５を中間開度θｔｈ０から開度θｔｈ１までモータ６の駆動力によって動作させるのに必要十分な時間に設定されている。
【００１９】
そして、ステップＳ１０２において、未だ時間ｔ１が経過していないと判定された場合には、ステップＳ１０１に戻り、開度θｔｈ１へのスロットル制御を継続する。
【００２０】
一方、ステップＳ１０２において、時間ｔ１が経過したと判定されると、ステップＳ１０３に進み、モータ６をＰＷＭ制御するためのデューティ比を”０”に設定する（ｄｕｔｙ←０）。すなわちステップＳ１０３では、デューティ比を”０”に設定することにより、モータ６の駆動制御を停止する。
【００２１】
続くステップＳ１０４では、デューティ比が”０”に設定されてから所定時間ｔ２が経過したか否かを調べる。ここで、時間ｔ２は、図３に示すように、モータ６の駆動制御が停止された際に、オープナスプリング１０ｂの付勢力によって、スロットル弁５が開度θｔｈ１から中間開度θｔｈ０まで戻るのに必要十分な時間に設定されている。
【００２２】
そして、ステップＳ１０４において、未だ時間ｔ２が経過していないと判定されると、そのまま待機する。
【００２３】
一方、ステップＳ１０４において、時間ｔ２が経過したと判定されると、ステップＳ１０５に進む。ステップＳ１０５では、実スロットル開度θｔｈ＝θｔｈ０であるか否かを調べることにより、スロットル弁５が開度θｔｈ１から中間開度θｔｈ０に戻ったか否かを調べる。
【００２４】
そして、ステップＳ１０５において、θｔｈ＝θｔｈ０である場合には、ステップＳ１０６に進み、オープナスプリング１０ｂが正常に機能していると判定する。
【００２５】
一方、ステップＳ１０５において、θｔｈ≠θｔｈ０である場合には、ステップＳ１０７に進み、オープナスプリング１０ｂに断線等の異常が発生していると判定する。
【００２６】
ステップＳ１０６、或いは、ステップＳ１０７からステップＳ１０８に進むと、ステップＳ１０８では、目標スロットル開度Ｍθｔｈを中間開度θｔｈ０よりも開弁側の所定開度θｔｈ２に設定し、この開度θｔｈ２へのスロットル制御を行う。すなわち、ステップＳ１０８では、目標スロットル開度Ｍθｔｈを”θｔｈ２”とした、モータ６のＰＷＭ制御が行われる。
【００２７】
続くステップＳ１０９では、開度θｔｈ２へのスロットル制御が開始されてから所定時間ｔ３が経過したか否かを調べる。ここで、時間ｔ３は、図３に示すように、スロットル弁５を中間開度θｔｈ０から開度θｔｈ２までモータ６の駆動力によって動作させるのに必要十分な時間に設定されている。
【００２８】
そして、ステップＳ１０９において、未だ時間ｔ３が経過していないと判定された場合には、ステップＳ１０８に戻り、開度θｔｈ２へのスロットル制御を継続する。
【００２９】
一方、ステップＳ１０９において、時間ｔ３が経過したと判定されると、ステップＳ１１０に進む。ステップＳ１１０では、モータリレー１０５をオフするとともに、モータ６をＰＷＭ制御するためのデューティ比を”０”に設定する（ｄｕｔｙ＝０）。すなわち、ステップＳ１１０では、モータリレー１０５をオフしてバッテリ１０６からモータ駆動回路１０３への通電をオフするとともに、デューティ比を”０”に設定することにより、モータ６の駆動制御を停止する。
【００３０】
続くステップＳ１１１では、モータリレー１０５がオフされ、デューティ比が”０”に設定されてから所定時間ｔ４が経過したか否かを調べる。ここで、時間ｔ４は、図３に示すように、モータリレー１０５がオフされた際に、バッテリ１０６からモータ駆動回路１０３に供給される電源電圧Ｖが０（Ｖ）近傍まで低下するのに必要十分な時間であって、且つ、モータ６の駆動制御が停止された際に、リターンスプリング１０ａの付勢力によって、スロットル弁５が開度θｔｈ２から中間開度θｔｈ０まで戻るのに必要十分な時間に設定されている。
【００３１】
そして、ステップＳ１１１において、未だ時間ｔ４が経過していないと判定された場合には、そのまま待機する。
【００３２】
一方、ステップＳ１１１において、時間ｔ４が経過したと判定されると、ステップＳ１１２に進む。ステップＳ１１２では、バッテリ１０６からモータ駆動回路１０３に供給される電源電圧Ｖが、Ｖ０（例えば、１（Ｖ））よりも低くなったか否かを調べる。
【００３３】
そして、ステップＳ１１２において、Ｖ≦Ｖ０であると判定された場合には、ステップＳ１１３に進み、モータリレー１０５が正常に機能していると判定する。
【００３４】
一方、ステップＳ１１２において、Ｖ＞Ｖ０であると判定された場合には、ステップＳ１１４に進み、モータリレー１０５が正常にオフされておらず、モータリレー１０５に何らかの異常が発生していると判定する。
【００３５】
ステップＳ１１３、或いは、ステップＳ１１４からステップＳ１１５に進むと、ステップＳ１１５では、実スロットル開度θｔｈ＝θｔｈ０であるか否かを調べることにより、スロットル弁５が開度θｔｈ２から中間開度θｔｈ０に戻ったか否かを調べる。
【００３６】
そして、ステップＳ１１５において、θｔｈ＝θｔｈ０である場合には、ステップＳ１１６に進み、リターンスプリング１０ａが正常に機能していると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００３７】
一方、ステップＳ１１５において、θｔｈ≠θｔｈ０である場合には、ステップＳ１１７に進み、リターンスプリング１０ａに断線等の異常が発生していると判定した後、ルーチンを抜ける。
【００３８】
このような実施の形態によれば、エンジン停止時において、モータ６を駆動制御してスロットル弁５を中間開度θｔｈ０から所定開度θｔｈ２まで動作させた後にモータ６の駆動制御を停止するのに同期して、モータリレー１０５をオフし、スロットル弁５の中間開度θｔｈ０までの戻り状態の監視に基づくリターンスプリング１０ａの故障診断と、モータ駆動回路１０３への通電状態に基づくモータリレー１０５の故障診断とを並行して行うことにより、故障診断を効率よく行うことができる。すなわち、リターンスプリング１０ａの付勢力によってスロットル弁５が中間開度θｔｈ０まで戻るのに要する時間と、モータリレー１０５のオフ時にモータ駆動回路１０３に供給される電源電圧Ｖが降下するのに要する時間とを共通化することにより、故障診断を効率よく行うことができる。
【００３９】
この場合、リターンスプリング１０ａの故障診断は、オープナスプリング１０ｂの故障診断後に行われるので、一旦オフしたモータリレー１０５を、オープナスプリング１０ｂの故障診断のために再度オンすることによる時間的なロスを防止するとともに、リレー作動音の発生回数低減やリレーの耐久性を向上することができる。すなわち、複数のスプリングを順に故障診断する場合には、最後に行うスプリングの故障診断に同期してモータリレー１０５の故障診断を行うことにより、故障診断中に必要以上にモータリレー１０５のオン／オフを繰り返すことによる時間的ロスを防止するとともに、リレー作動音の発生回数低減やリレーの耐久性を向上することができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、エンジン停止時に行われる故障診断を効率よく行って診断時間を短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】エンジン制御系の概略構成図
【図２】スロットルボディ及びモータ電源系の故障判定ルーチンを示すフローチャート
【図３】スロットルボディ及びモータ電源系の故障判定のタイムチャート
【符号の説明】
１ … エンジン
５ … スロットル弁
６ … モータ
１０ａ … リターンスプリング（付勢手段）
１０ｂ … オープナスプリング（付勢手段）
１０２ … サブマイコン（第１の故障判定手段、第２の故障判定手段）
１０３ … モータ駆動回路（モータ駆動手段）
１０５ … モータリレー（リレー手段）
θｔｈ０ … 中間開度
θｔｈ１ … 所定開度
θｔｈ２ … 所定開度

Claims (2)

1. スロットル弁を駆動するモータと、
   上記モータを駆動制御するモータ駆動手段と、
   バッテリから上記モータ駆動手段への通電をオン／オフするリレー手段と、
   上記モータの非駆動時に上記スロットル弁を中間開度に保持するための付勢手段と、
   イグニッションスイッチがオンされてエンジンが始動する前に、上記モータ駆動手段により上記モータを駆動制御させて上記スロットル弁を上記中間開度から所定開度まで動作させた後、上記モータ駆動手段による上記モータの駆動制御を停止させて、設定時間内における上記スロットル弁の上記所定開度から上記中間開度への戻り状態を監視することで上記付勢手段の故障判定を行う第１の故障判定手段と、
   上記モータ駆動手段による上記モータの駆動制御の停止とともに上記リレー手段をオフさせ、当該オフ後の上記スロットル弁の戻り状態の監視と共通化した上記設定時間内における上記バッテリから上記モータ駆動手段への電源電圧の降下を監視することで上記リレー手段の故障判定を行う第２の故障判定手段と、を備えたことを特徴とする電子制御スロットル装置。
2. 上記第１の故障判定手段は、複数の上記付勢手段の故障判定を順次行い、
   上記第２の故障判定手段は、上記第１の故障判定手段で最後に行われる上記付勢手段の故障判定と共通化した時間にて上記リレー手段の故障判定を行うことを特徴とする請求項１記載の電子制御スロットル装置。

Images