スロットル制御装置
【課題】
エンジン等におけるスロットルの異物の噛み込みに対して、スロットル制御装置により、より適切に対処する。
【解決手段】
内燃機関の吸気管に設けられると共に電動モータによって開閉されるスロットルを制御するスロットル制御装置は、スロットルの実開度を検出するスロットルポジションセンサと、電動モータにかかる電気負荷に基づいて、スロットルの予想開度を予想する開度予想手段とを備える。更に、予想された予想開度と検出された実開度との差に基づいて、スロットルが異物を噛み込んでいるか否かを判定する異常判定手段を備える。
エンジン等におけるスロットルの異物の噛み込みに対して、スロットル制御装置により、より適切に対処する。
【解決手段】
内燃機関の吸気管に設けられると共に電動モータによって開閉されるスロットルを制御するスロットル制御装置は、スロットルの実開度を検出するスロットルポジションセンサと、電動モータにかかる電気負荷に基づいて、スロットルの予想開度を予想する開度予想手段とを備える。更に、予想された予想開度と検出された実開度との差に基づいて、スロットルが異物を噛み込んでいるか否かを判定する異常判定手段を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等に搭載される内燃機関の吸気管に設けられたスロットル或いはスロットル弁を制御する、スロットル制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アクセルペダルの踏込量等に応じて電動モータを駆動し、スロットル開度を制御する内燃機関のスロットル制御装置が知られている。ここで、内燃機関における燃焼時に発生した燃料カスがスロットルのところまで逆流したりすることで、スロットルと吸気管の壁面との間に粘着性の高い異物が付着することがある。この異物が固定化してデポジットが形成されると、スロットルは一部分の吸気管の断面積が変化し、吸入空気量の安定性が損なわれるとともに、スロットルの作動不良を引き起こすおそれがある。
【０００３】
このため従来から、スロットルに異物が付着するのを防止等する各種スロットル制御装置が提案されている。
【０００４】
例えば、アクセル操作量に基づき所定の関数テーブルを参照し、機関の出力を目標値にすべくスロットル開度を設定・制御することで、スロットルへの異物付着等による制御性能の悪化を防止する技術が提案されている（特許文献１参照）。スロットルアクチュエータの制御異常が検出されると、その異常レベルに応じて、アクセル開度をパラメータとして燃料噴射気筒数、点火時期、バイパス制御弁開度、自動変速機の変速段を制御する技術が提案されている（特許文献２参照）。アクセルペダルと独立して開閉動作可能なスロットルを往復運動させ、スロットルの縁部と吸気管内壁とが近接するためデポジットが掻き落される技術が提案されている（特許文献３参照）。内燃機関が所定の運転状態になると、制御手段によりスロットルが電動モータによって全閉位置を通過するように開閉作動し、これにより、スロットルと吸気管の壁面との間に付着した異物を除去する技術が提案されている（特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２２５０５１号公報
【特許文献２】特開平６−２６４８００号公報
【特許文献３】特開２０００−３２０３４７号公報
【特許文献４】特開２００１−１７３４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の特許文献１から特許文献４に開示されている技術には、以下のような問題点がある。
【０００７】
即ち、特許文献１及び特許文献２に開示された技術によれば、実開度検出時点における判定をするにとどまっている。そのため、異物除去作業のタイミングが遅れ、スロットルに対して必要以上の電気負荷を与えてしまい、噛み込んだ異物などが固着してしまう恐れがある。
【０００８】
また、特許文献３に開示された技術によれば、スロットルを全閉にしてデポジットを掻き落し、スロットルの軌跡を確保するが、エンジン始動時或いは停止時にとどまっている。
【０００９】
更に、特許文献４に開示された技術によれば、噛み込み判定後の後処理として、その異物を除去する制御を行うが、除去が不可能と判定した場合の処置が十分ではない。
【００１０】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、スロットルの異物の噛み込みに対して、より適切に対処することを可能ならしめるスロットル制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のスロットル制御装置は、内燃機関の吸気管に設けられると共に電動モータによって開閉されるスロットルを制御するスロットル制御装置であって、前記スロットルの実開度を検出するスロットルポジションセンサと、前記電動モータにかかる電気負荷に基づいて、前記スロットルの予想開度を予想する開度予想手段と、前記予想された予想開度と前記検出された実開度との差に基づいて、前記スロットルが異物を噛み込んでいるか否かを判定する異常判定手段とを備える。
【００１２】
本発明のスロットル制御装置によれば、例えばガソリンエンジン等の内燃機関におけるスロットルを、異物が噛み込まれた時などの異常時に次のように制御する。尚、スロットルは、係る異常時を除く通常時には、概ね当該内燃機関に対するアクセル操作量に応じて電動モータによって開閉される。
【００１３】
即ち、通常運転時を含めて常時又は何らかの異常が発見された異常時に選択的に、スロットルポジションセンサにより、スロットルの実開度が検出される。これと並行して或いは相前後して、電動モータにかかる電気負荷に基づいて、例えばコントローラ等からなる開度予想手段によって、スロットルの予想開度が、例えば所定関数を用いての算出或いはテーブル変換などで予想される。ここでは好ましくは、例えば、電気負荷の時間的な積算値と予想開度との関連付けが学習により行われる。具体的には、電気負荷（電気の振幅×時間）或いは電動モータの仕事量をどれだけかけた場合に、どれだけスロットルが開く筈であるか又はどれだけスロットルが閉まるかというスロットル開度の変化量（例えば、時間当たりのスロットル開度の変化量或いは変化速度）をモニタすることで得た学習曲線を用いて、予想開度が算出可能となる。これにより、経時的又は諸条件に応じて変化し得る、電気負荷と予想開度との関係が、リアルタイム的に適宜探求されることになる。
【００１４】
続いて、例えばコントローラ等からなる異常判定手段によって、これらの予想された予想開度と検出された実開度との差に基づいて、スロットルが異物を噛み込んでいるか否かが判定される。ここでは、例えば、予想された予想開度と検出された実開度との差が固定又は可変の所定閾値より大きければ（即ち、電気負荷をかけてもスロットルが動かない又は通常より動き難い場合には）、スロットルが異物を噛み込んでいるものと判定される。尚、このような異物の噛み込みは、典型的には、内燃機関における燃料の燃焼かす等が逆流して、スロットルと吸気管壁面の間に付着してしまうことであり、スロットルがデポジットと完全に固着してしまっている状態のみならず、デポジットに邪魔されてスロットルが開ききらない或いは閉じきらない状態も含まれる。
【００１５】
このように、スロットルが異物を噛み込んでいるか否かの判定は、先読みされた予想開度に基づくので、目標開度と実開度とを比較する場合等と比べて、より早期に或いはよりリアルタイムに近い時点で、スロットルが噛み込んでいるか否かの判定を行うことが可能となる。このような判定は、例えば、エンジン始動直後や通常運転時に非常に役立つ。そして、このように判定を行えば、その判定結果に応じて、適切な異常回避処理あるいは異常回復処理を、より早期に行うことができる。例えば、早期の異常回復処理により、エンスト回避なども可能となる。これにより、異常から故障に至る前に、或いは異常による不都合を低減することが可能となる。
【００１６】
本発明のスロットル制御装置の一態様では、前記開度予想手段は、前記電気負荷の時間積算値に基づいて、前記予想開度を算出する。
【００１７】
この態様によれば、例えばコントローラ等の開度予想手段によって、電気負荷の時間積算値に基づいて、予想開度が算出される。ここに「電気負荷の時間積算値」とは、電動モータに与えた電気負荷の大きさ及び時間から積算される仕事量を意味する。例えば学習により、電気負荷の時間積算値に対するスロットル開度の変化量を示す特性曲線が得られていれば、この特性曲線を用いて、予想開度を瞬時に算出することも可能である。
【００１８】
本発明のスロットル制御装置の他の態様では、前記異常判定手段は、前記差が所定の閾値を越えた場合に、前記スロットルが異物を噛み込んでいるものと判定する。
【００１９】
この態様によれば、異常判定手段によって、予想された予想開度と検出された実開度との差と、予め設定された固定の又は可変の閾値との大小関係が、一定周期又は不定期に判定される。そして、この差が閾値を越えた場合に、スロットルが異物を噛み込んでいるものと判定され、逆に、この差が閾値を越えない場合に、スロットルが異物を噛み込んでいないものと判定される。尚、この差が閾値に等しい場合には、スロットルが異物を噛み込んでいると判定してもよいし、噛み込んでいないと判定してもよい。このように、予想開度と実開度に所定閾値（後述の閾値β）以上の差があると、スロットルが近い将来、予想外の動作をする恐れがあると考えられる。即ち、スロットルが異物を噛み込んでいると考えてよい。
【００２０】
本発明のスロットル制御装置の他の態様では、前記内燃機関に対するアクセル操作量に対応する前記スロットルの目標開度と前記検出された実開度との誤差をモニタリングする誤差モニタリング手段を更に備え、前記モニタリングされた誤差が所定閾値を超えた場合に選択的に、前記開度予想手段は予想し且つ前記異常判定手段は判定する。
【００２１】
この態様によれば、通常運転或いは基本的に常時、内燃機関に対するアクセル操作量に対応するスロットルの目標開度と検出された実開度との誤差が、モニタリング手段によりモニタリングされる。ここに「目標開度」とは、加速或いは減速するにあたって所定の指示通りに内燃機関が動作するように後述するEUC等の制御手段によって目標として設定されるスロットル開度である。この目標開度と実開度とに所定閾値（後述の閾値α）以上の差があると、差を発生させている何らかの原因があると考えられ、その原因の一つとして、スロットルが異物を噛み込んでいる場合がある。ここで、所定閾値は、実開度が目標開度に十分近づいたと判断される適合値であり、予め固定に又は可変に設定可能である。
【００２２】
そして、この誤差が所定閾値を超えた場合に、即ち、スロットルにおける異物の噛み込みを含めた何らかの異常が発生した蓋然性の高い場合に、選択的に、上述の如き本発明に係る開度予想手段による予想及び異常判定手段による判定が行われる。逆に、この誤差が所定閾値を超えない場合に、上述の如き本発明に係る開度予想手段による予想及び異常判定手段による判定が行われることはない。このように、本発明に係る開度予想手段による予想及び異常判定手段による判定を、必要に応じて適宜に行うので、全体として無駄なくスロットル制御を行うことができる。
【００２３】
本発明のスロットル制御装置の他の態様では、前記異物を噛み込んでいると判定された場合に、前記スロットルにおける異常回避のために予め設定された異常回避処理を行うように少なくとも前記電動モータを制御する異常時制御手段を更に備える。
【００２４】
この態様によれば、異常判定手段により異物を噛み込んでいると判定された場合には、例えばコントローラ等からなる異常時制御手段による制御下で、少なくとも電動モータにより異常回避処理が行われる。例えば、電動モータに係る電気負荷のかけ方（より具体的には、駆動パルスの振幅や幅）、或いはスロットルの回動方向等に変化が加えられる。いずれの場合にも、異常回避処理としては、実験的、経験的或いは理論的に見て、異物をスロットルから除去する可能性を高める処理が行われる。
【００２５】
この異常時制御手段を備える態様では、前記異常時制御手段は、前記異常回避処理の少なくとも一環として、前記電動モータに所定値以上に電気負荷をかけないように前記電動モータの電源を制御してもよい。
【００２６】
このように構成すれば、スロットルに異物が噛み込まれた際に、電動モータに所定値以上に電気負荷がかけられることはないので、過剰負荷により異物がスロットルに確固として固着する事態を未然防止する可能性を高められる。特に、早期に異物が噛み込まれたとの判定を行い、よって早期にこのように電気負荷をかけないようにすれば、異物がスロットルに確固として固着する事態を効果的に防ぐことが可能となる。
【００２７】
或いは本発明のスロットル制御装置の他の態様では、前記異常判定手段は、前記スロットルが異物を噛み込んでいると判定した場合に、更に、前記スロットルが開く際の噛み込みであるか又は閉じる際の噛み込みであるかを判定する。
【００２８】
この態様によれば、異常判定手段により、スロットルが開く際の噛み込みであるか又は閉じる際の噛み込みであるかが判定される。例えば、目標開度よりも実開度の方が大きければ、異物を噛み込んだにも拘わらず実開度が目標開度よりも大きいので、閉じる途中（閉じ過程）に目標まで閉じきる前に異物を噛み込んでしまったとの判定が可能となる。一方、所定の目標開度よりも実開度の方が小さければ、異物を噛み込んだにも拘わらず実開度が目標開度よりも小さいので、開く途中（開き過程）に目標まで開ききる前に異物を噛み込んでしまったとの判定が可能となる。従って、異物を開く際に噛み込んだのか又は閉じる際に噛み込んだのかに応じて、より適切な異常回避処理あるいは異常回復処理を行うことができる。
【００２９】
このスロットルが開く際又は閉じる際の噛み込みであるかの判定に係る態様では、前記開く際の噛み込みであると判定された場合に、前記スロットルが開く際の異常回避のために予め設定された第１異常回避処理を行うように少なくとも前記電動モータを制御すると共に、前記閉じる際の噛み込みであると判定された場合に、前記スロットルが閉じる際の異常回避のために予め設定された第２異常回避処理を行うように少なくとも前記電動モータを制御する異常時制御手段を更に備えてもよい。
【００３０】
このように構成すれば、スロットルが開く際に異物を噛み込んでいると判定された場合には、例えばコントローラ等からなる異常時制御手段による制御下で、少なくとも電動モータにより第１異常回避処理が行われる。例えば、若干スロットルを閉じることで、異物を除去する可能性を高められる。他方、スロットルが閉じる際に異物を噛み込んでいると判定された場合には、例えばコントローラ等からなる異常時制御手段による制御下で、少なくとも電動モータにより第２異常回避処理が行われる。例えば、フューエルカットなどで、不快なトルク変動無しに異物を除去する可能性を高められる。
【００３１】
尚、このような第１及び第２異常回避処理では、電動モータに係る電気負荷のかけ方（より具体的には、駆動パルスの振幅や幅）、或いはスロットルの回動方向等に変化が加えられるが、スロットルは、通常は、バネ等によって閉じる側に付勢されている。このため、開く際に行うべき第１異常回復処理と閉じる際に行うべき第２異常回復処理とは、スロットルの回動方向だけでなく電気負荷等についても異なる。いずれの場合にも、第１及び第２異常回避処理としては夫々、実験的、経験的或いは理論的に見て、異物をスロットルから除去する可能性を高める処理が行われる。
【００３２】
この第１及び第２異常回避処理に係る態様では、前記異常時制御手段は、前記第１異常回避処理の少なくとも一環として、予め設定された前記異物を除去するための除去作業を行うように少なくとも前記電動モータを制御し、前記除去作業により前記異物が除去されない場合に、前記電動モータに対して前記スロットルを閉じるように閉じ指令を出し、該閉じ指令に応じて前記スロットルが閉じた場合には、前記異物が再び噛み込まれない開度に、前記スロットルを固定するように前記電動モータを制御してもよい。
【００３３】
このように構成すれば、スロットルが開く際に異物を噛み込んでいる場合、異常時制御手段による制御下で、先ず、少なくとも電動モータにより除去作業が行われる。この除去作業により異物が除去されない場合に（例えば、異常判定手段により、依然として異物が噛み込まれていると判定される場合）、閉じ命令が出される。更に、この閉じ命令に応じて電動モータによりスロットルが閉じられると、異物が再び噛み込まれない開度に、即ち（例えば後述の「上限ガード」或いは「固着角度」に相当する）直前に異物が噛み込まれた角度よりも小さい角度に、スロットルが固定される。これらの結果、残留している可能性のある異物がスロットルに再び噛み込まれる事態を未然防止できる。従って、異物に起因した故障を抑えることができ、この状態で安全な退避走行を行うことも可能となる。
【００３４】
この第１及び第２異常回避処理に係る態様では、前記異常時制御手段は、前記第２異常回避処理の少なくとも一環として、前記内燃機関に対するフューエルカットを強制的に実行しつつ、予め設定された前記異物を除去するための除去作業を行うように、前記内燃機関及び少なくとも前記電動モータを制御してもよい。
【００３５】
このように構成すれば、スロットルが閉じる際に異物を噛み込んでいる場合、異常時制御手段による制御下で、先ず、フューエルカットが強制的に実行される。即ち、一又は複数ストロークの間、例えば電子噴射式の燃料の噴射が強制的に停止される。すると、除去作業中に吸気管に燃料が供給されることがないため、除去作業によってスロットルを開閉させてもトルク出力へ影響を及ぼすことがない。そのため除去作業時における電気負荷の振幅を、フューエルカットをしていない場合に比べて大きくとることが可能となる。このように、フューエルカットの間に除去作業を行う時間が確保される。従って、フューエルカットと除去作業とにより、運転手等に対して不快感を与えることなく異物を除去する可能性を高められる。
【００３６】
この場合更に、前記異常時制御手段は、前記フューエルカットを停止するまでの間、前記除去作業を繰り返し行い、前記異常判定手段は、前記フューエルカットを停止するまでの間、前記除去作業が行われる都度に、前記異物を噛み込んでいるか否かを判定してもよい。
【００３７】
このように構成すれば、運転手等に対して不快感を与えることなく且つエンストを回避しながら、フューエルカットと除去作業とにより、異物を除去する可能性を高められる。
【００３８】
上述の除去作業に係る態様では、前記異常時制御手段は、前記除去作業として、前記導電モータに対し、前記電気負荷として所定周期の正弦波又は矩形波の電気パルスをかけるように、前記電動モータの電源を制御してもよい。
【００３９】
このように構成すれば、スロットルを、半閉じ或いは半開きの状態で、電気パルスの変動に応じて通常の開動作及び閉動作に費やす時間と比べて短い時間内で周期的に揺動させることが可能となり、これにより、異物を比較的効率良く或いは迅速に除去できる。尚、スロットルが一層固着してしまわないように、最初に与える電気負荷は、噛み込みが起こった際のスロットルの回動方向と反対方向にかけることが望ましい。即ち、開き過程において除去作業を行う際は、まずスロットルが閉じるように電気負荷を与える、また、閉じ過程においては開くように電気負荷を与えることが望ましい。
【００４０】
本発明のスロットル制御装置の他の態様では、前記異常時制御手段は、前記除去作業により前記異物が除去されずに前記スロットルが固着された場合、前記検出された実開度が所定値より大きければ、前記内燃機関を暴走させないために予め設定された暴走阻止用処理を行いつつ前記スロットルを閉じる側に前記電動モータに相対的に高い電気負荷をかけるように前記電動モータの電源を制御し、前記検出された実開度が前記所定値より小さければ、前記スロットルを開く側に前記電動モータに相対的に高い電気負荷をかけるように前記電動モータの電源を制御する。
【００４１】
この態様によれば、結局、除去作業により異物が除去されずにスロットルが固着された場合、異常時制御手段による制御下で、検出された実開度が、例えば内燃機関のアイドル時の開度である、所定値より大きければ、内燃機関を暴走させないために予め設定された暴走阻止用処理が行われる。ここでは例えば、内燃機関の暴走を阻止するように、点火遅角、自動ブレーキ、フューエルカットなどが行われる。この状態で、電動モータにより、高い電気負荷がかけられて（例えば、駆動パルスの振幅や巾が大きくされて）、スロットルに対して閉じ側に強力に力がかけられる。逆に、除去作業により異物が除去されずにスロットルが固着された場合、検出された実開度が所定値より小さければ、異常時制御手段による制御下で、電動モータにより、高い電気負荷がかけられて、スロットルに対して開き側に強力に力がかけられる。このように除去作業が失敗した場合においても、加速しすぎ或いは減速不能という状況を回避し、安全な走行が可能となる。
【００４２】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施例から更に明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４４】
（エンジン）
先ず図１を参照して、本実施形態に係るスロットル制御装置が設けられた内燃機関の一例たるエンジンの詳細な構成を、その基本動作と共に説明する。ここに、図１は、本実施形態に係るエンジンの図式的なシステム系統図である。
【００４５】
図１において、エンジン２００は、シリンダ２０１内において点火プラグ２０２により混合気を爆発させると共に、爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクションロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。以下に、エンジン２００の要部構成を動作と共に説明する。
【００４６】
シリンダ２０１内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は吸気管２０６を通過し、インジェクタ２０７から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。インジェクタ２０７には、燃料（ガソリン）が燃料タンク２２３からフィルタ２２４を介して供給されており、インジェクタ２０７は、この供給される燃料を、制御装置１００の制御に従って吸気管２０６内に噴射することが可能に構成されている。尚、燃料タンク２２３には、燃料残量を検出するための燃料センサ２２５が設置されている。
【００４７】
ここで、制御装置１００は電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ECU）からなり、周知の中央処理装置（Central Processing Unit：CPU）、制御プログラムを格納した読み出し専用メモリ（Read Only Memory：ROM）、各種データを格納する随時書き込み読み出しメモリ（Random Access Memory：RAM）等を中心とした論理演算回路として構成されている。また、スロットルポジションセンサ２１５等の各種センサからの入力信号を受ける入力ポート及び、電動モータ２１７や燃料供給手段等の各種アクチュエータに制御信号を送る出力ポートに対して、バスを介して接続されている。
【００４８】
シリンダ２０１内部と吸気管２０６とは、吸気弁２０８の開閉によって連通状態が制御されている。シリンダ２０１内部で燃焼した混合気は排気ガスとなり吸気弁２０８の開閉に連動して開閉する排気弁２０９を通過して排気管２１０を介して排気される。
【００４９】
吸気管２０６上には、クリーナ２１１が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される。クリーナ２１１の下流側（シリンダ側）には、エアフローメータ２１２が配設されている。エアフローメータ２１２は、ホットワイヤー式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量を直接測定することが可能に構成されている。吸気管２０６には更に、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ２１３が設置されている。
【００５０】
吸気管２０６におけるエアフローメータ２１２の下流側には、シリンダ２０１内部への吸入空気量を調節するスロットル２１４が配設されている。このスロットル２１４には、スロットルポジションセンサ２１５が制御装置１００と電気的に接続されており、その開度が検出可能に構成されている。更に、スロットル２１４の周囲には、運転者によるアクセルペダル２２６の踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ２１６、及びスロットル２１４を駆動する電動モータ２１７も配設されている。従って、この内燃機関のスロットル制御装置においては、アクセルペダル２２６の踏込量を検知するアクセルポジションセンサ２１６からの信号または内部演算により求めた目標スロットル開度に実際のスロットル開度が一致するように電動モータ２１７に電流を流し、電動モータ２１７が駆動されることでスロットル２１４が開閉され、吸気管２０６を通過する吸気量が制御される。
【００５１】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２１８が設置されている。クランクポジションセンサ２１８は、クランクシャフト２０５の回転状態に基づいて、シリンダ２０１内部におけるピストン２０３の位置、及びエンジン２００の回転数など取得することが可能に構成されている。また、シリンダ２０１を収容するシリンダブロックには、エンジン２００のノック強度を測定可能なノックセンサ２１９が配設されており、係るシリンダブロック内のウォータージャケット内には、エンジン２００の冷却水温度を検出するための水温センサ２２０が配設されている。
【００５２】
排気管２１０に沿って排気口側へと下っていくと、前段の三元触媒装置２２２及び後段の三元触媒装置２３３が設置されている。両三元触媒装置とも、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な触媒である。三元触媒装置２２２の上流側（シリンダ側）には、空燃比センサ２２１が配設されている。空燃比センサ２２１は、排気管２１０を介して排出される排気ガスから、エンジン２００の空燃比を検出することが可能に構成されている。
【００５３】
このように本実施形態に係るエンジンは、電子スロットルであるスロットル２１４と、電子燃料噴射システム（EFI）を構築するインジェクタ２０７とを備える。制御装置１００は、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、燃料噴射時間等の検出が可能であり、更に、電動モータ２１７によるスロットル開度制御、車両の減速時にフーエルカット（F/C）制御等が可能である。
【００５４】
（スロットル制御装置の構成）
次に図２に従って、本実施形態に係るスロットル制御装置の構成を以下説明する。
【００５５】
図２において、スロットル制御装置は、図１に示したスロットルポジションセンサ２１５と、図１に示した制御装置１００内に論理的に構築される、開度予想部１００１、異常判定部１００２、誤差モニタリング部１００３、及び異常時制御部１００４とを備える。
【００５６】
ここで、スロットルポジションセンサ２１５は、電動モータ２１７によって、シリンダ２０１内部への吸入空気量を調節するよう開閉駆動されるスロットル２１４の実開度を検出する。これにより、通常運転時を含めて常時又は何らかの異常が発見された異常時に選択的に、スロットル２１４の実開度が検出される。また、スロットル２１４は制御装置１００と電気的に接続されており、実開度の検出結果は、制御装置１００へと伝達される。
【００５７】
また、本発明に係る「開度予想手段」の一例としての開度予想部１００１は、例えばＥＣＵの一部或いはコントローラ等からなり、通常運転時を含めて常時又は何らかの異常が発見された異常時に選択的に、スロットル２１４の実開度及び電動モータ２１７にかかる電気負荷に基づいて、例えば所定関数を用いての算出或いはテーブル変換などを行うことにより、スロットル２１４の予想開度を予想する。
【００５８】
また、本発明に係る「開度異常判定手段」の一例としての異常判定部１００２は、例えばＥＣＵの一部或いはコントローラ等からなり、開度予想部１００１により予想された予想開度と、スロットルポジションセンサ２１５により検出された実開度との差に基づいて、スロットル２１４が異物を噛み込んでいるか否かを判定する。
【００５９】
また、本発明に係る「誤差モニタリング手段」の一例としての誤差モニタリング部１００３は、通常運転或いは基本的に常時、内燃機関に対するアクセル２１６の操作量に対応するスロットル２１４の目標開度と、スロットルポジションセンサ２１５により検出された実開度との誤差をモニタリングする。
【００６０】
そして、本発明に係る「異常時制御手段」の一例としての異常時制御部１００４は、異常判定部１００２により異物を噛み込んでいると判定された場合に、スロットル２１４における異常回避のために予め設定された異常回避処理を行うように電動モータ２１７、インジェクタ２０７等を制御する。
【００６１】
（スロットル制御装置によるスロットル噛み込み判定処理）
次に以上のように構成された本実施形態に係る、スロットル制御装置による、主にスロットル噛み込み判定に係る動作処理について、図２に加えて、図３及び図４を参照して説明する。ここに図３は、本実施形態の動作を示す一のフローチャートであり、図４は、スロットルの予想開度を算出する際に用いられる特性曲線の一例を示す特性図である。
【００６２】
図３において、まず、スロットルポジションセンサ２１５によって実際のスロットル開度である「実開度」を測定し、誤差モニタリング部１００３によって、この測定された「実開度」と所定の目標スロットル開度である「目標開度」との大小関係を判定する（ステップＳ１０１）。ここで、｜目標開度−実開度｜が所定閾値α以下の場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、スロットル噛み込み異常を含む、スロットル２１４に関連する異常は発生していないとして、本処理を終了する。一方、所定閾値αよりも大きい場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、目標以上にスロットルが開いており又は目標からかけ離れて閉まっており、異常の可能性があるとして処理を進める。
【００６３】
ここで、制御装置１００によって、電動モータ２１７に与えられる電気負荷（モータ仕事量）をモニタする（ステップＳ１０２）。ここでのモニタリングは、ステップＳ１０１の判定処理と無関係に常時行われていてもよい。
【００６４】
ステップＳ１０２でモニタした電気負荷に対するスロットル２１４の開度を制御装置１００内のRAMに蓄積し、図４に示されるような、電気負荷の時間積算値（即ち電動モータ２１７の仕事量）とスロットル実開度の変化量との相関関係を表した学習曲線を得る（ステップＳ１０３）。ここで、図４に示されるように、スロットル２１４の開き過程における開度変化の学習曲線４０１と、閉じ過程における開度変化の学習曲線４０２とは、スロットル２１４を閉じ側に付勢する閉じバネ等の影響により異なる。そのため、開き過程における学習曲線及び閉じ過程における学習曲線を夫々得る必要がある。
【００６５】
制御装置１００が、ステップＳ１０３で得た図４の学習曲線に、ステップＳ１０２でモニタしたモータ仕事量を照らし合わせることで、スロットル開度の変化量を先読みし、所定時間経過後のスロットル２１４の予測開度を算出する（ステップＳ１０４）。
【００６６】
そして、異常判定部１００２によって、この予想開度と実開度との差に基づいて、スロットル噛み込み異常が発生しているか否かの判定を行う（ステップＳ１０５）。ここで、予想開度と実開度との間に、所定の閾値βよりも小さい差しかない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、異常でなく通常動作であるとして、本処理を終了する。一方、閾値βよりも大きい差がある場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）には、スロットル２１４が近い将来、学習曲線にのらない予想外の動作をする恐れがあると考えられる。即ち、スロットル２１４が異物を噛み込んでいると推定される。
【００６７】
そのため、スロットル噛み込み異常が発生しているとの判定をする（ステップＳ１０６）。このように、モータ仕事量からスロットル２１４の開度変化量を先読みし、予測値と実開度とからスロットル噛み込みを早期により確実に判定することで、その対策（エンスト回避など）を実行する時間的な余裕が生まれる。
【００６８】
続いて、異常時制御部１００４によって、電動モータ２１７に必要以上に電気負荷をかけないように、この時点で保持されている電気負荷を維持する（ステップＳ１０７）。過剰負荷をかけるとスロットル２１４が固着してしまい、異物の除去作業も不可能になってしまうためである。
【００６９】
続いて、異常判定部１００２によって、所定の目標開度と実開度との大小関係に基づいて、スロットル噛み込み異常がスロットル開き過程又は閉じ過程のどちらの過程で発生したのかを判定する開閉過程判定処理を行う（ステップＳ１０８）。この判定により、以降それぞれのケースに合った異物除去作業を行うことが可能となる。ここで、（所定の目標開度−実開度）が正の場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、目標スロットル開度に、実際のスロットル開度がまだ達していないということなので、開き過程で異物を噛み込んだスロットル異常であると判断する（ステップＳ１０９）。他方、（所定の目標開度−実開度）が負の場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、目標スロットル開度より実際のスロットル開度が大きいということなので、閉じ過程で異物を噛み込んだスロットル異常であると判断する（ステップＳ１１０）。
【００７０】
以上の結果、本実施形態によれば、ステップＳ１０５におけるスロットル２１４が異物を噛み込んでいるか否かの判定は、先読みされた予想開度に基づくので、目標開度と実開度とを比較する場合等と比べて、より早期に或いはよりリアルタイムに近い時点で、スロットル２１４が噛み込んでいるか否かの判定を行うことが可能となる。そして、このように判定を行えば、その判定結果に応じて、次の実施形態に例示するような、適切な異常回避処理あるいは異常回復処理を、より早期に行うことができる。
【００７１】
加えて、本実施形態によれば、予めステップＳ１０１でモニタリングされた誤差の大小を判定することで、スロットルにおける異物の噛み込みを含めた何らかの異常が発生した蓋然性の高い場合に選択的に、上述の如きステップＳ１０２〜Ｓ１１０の処理が行われるので、全体として無駄なくスロットル制御を行うことができる。
【００７２】
（スロットル制御装置による異物除去作業）
次に、以上のように構成された本実施形態に係る、スロットル制御装置による、異物を除去するための動作処理について、図２に加えて、図５から図８を参照して説明する。ここに図５は、本実施形態の動作を示す他のフローチャートであり、図６は、スロットル開き過程における時間に対する開度変化の様子を表す特性図であり、図７は、異物除去作業のために電動モータに与えられる周期的な電気負荷を表す特性図であり、図８は、スロットル閉じ過程における時間に対する開度変化の様子を表す特性図である。
【００７３】
異物除去作業は、上述した図３及び図４を参照して説明したスロットル異常と判定された場合に（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ、ステップＳ１０６）、即ち、スロットル２１４に異物が噛み込まれていると判定された場合に特に行われる、異物を除去するための処理である。
【００７４】
先ず図５に示すように、異物除去作業を行うか否かを、先のステップＳ１０６のスロットル噛み込み異常判定結果に基づいて判断する（ステップＳ５０１）。即ち、ステップＳ１０６においてスロットル噛み込み異常がないとされた場合（ステップＳ５０１：Ｎｏ）、異常でなく通常動作であるとして、本処理を終了する。一方、スロットル噛み込み異常があると判定された場合（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０８の開閉過程判定結果に応じて、開き過程用の異物除去作業と閉じ過程用の異物除去作業とに分岐する（ステップＳ５０２）。
【００７５】
このように異常判定部１００２により、スロットル２１４が開く際の噛み込みであるか又は閉じる際の噛み込みであるかが判定されるので、異物を開く際に噛み込んだのか又は閉じる際に噛み込んだのかに応じて、より適切な異常回避処理あるいは異常回復処理を次のように行うことができる。
【００７６】
以下に述べるステップＳ５０３からステップＳ５１０までの処理は、本発明に係る「第１異常回避処理」の一例であり、開き過程で異物を噛み込んだスロットル異常であると判断される場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）の処理である。
【００７７】
まず、異常判定部１００２によって、加速中か否かを判断する（ステップＳ５０３）。加速中でないと判断される場合（ステップＳ５０３：Ｎｏ）には、ステップＳ５２１以降の減速過程用の処理を行う。
【００７８】
一方、加速中であると判断される場合（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）には、異常時制御部１００４によって、図６に示す短い異物除去作業が行われる（ステップＳ５０４）。即ち、図７に示すような周期的な電気負荷を電動モータ２１７に与え、スロットル２１４を開閉させることで、吸気弁２０８とスロットル２１４の間に詰まった異物を掻き出すことを試みる。短い除去作業とは、好適には１サイクルの周期的な電気負荷を与えることである。あえて短時間に限ったのは、開き過程でスロットル２１４が異物を噛み込んでしまうと暴走の恐れがあるためである。
【００７９】
続いて、異物の除去を確認し（ステップＳ５０５）、異物が除去されている場合には、制御装置１００に蓄えられた故障履歴をクリアして当該処理を終了する（ステップＳ５０５：Ｙｅｓ）。
【００８０】
一方、異物が除去されていない場合（ステップＳ５０５：Ｎｏ）には、まず暴走防止のためにスロットル２１４が閉じるように電動モータ２１７へ電気負荷をかける（ステップＳ５０６）。この時、スロットル２１４を閉じることができない場合（ステップＳ５０６：Ｎｏ）には、暴走のおそれが高まるので、スロットルの異物が除去できないフェイル状態であるとの判定（以下単に「フェイル判定」ともいう）がなされ、ステップＳ５０９のフェイル判定後の退避走行処理に備える（ステップＳ５０７）。
【００８１】
その後、スロットル２１４の開度上限ガードを行い（ステップＳ５０８）、残留異物を再び噛み込むのを防止する。ここに、「開度上限ガード」或いは「開度上限ガード処理」とは、異物が再びスロットル２１４に噛み込まれることのないように、直前に異物が噛み込まれた開度（角度）よりも小さい開度（角度）である上限開度に、スロットル２１４を固定する処理をいう。
【００８２】
続いて、Ｓ５０７のフェイル判定結果に基づいて、予め設定された退避走行処理を行う（ステップＳ５０９）。なお、該フェイル判定後退避処理の詳細は後述する。
【００８３】
更に、上記異常結果を運転者に通知するために図示しないMILを点灯し（ステップＳ５１０）、本制御を終了する。
【００８４】
他方、以下に述べるステップＳ５２０からステップＳ５３１までの処理は、本発明に係る「第２異常回避処理」の一例であり、閉じ過程で異物を噛み込んだスロットル異常であると判断される場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）の処理である。
【００８５】
まず、異常判定部１００２によって、減速中か否かを判断する（ステップＳ５２０）。減速中でないと判断する場合（ステップＳ５２０：Ｎｏ）には、ステップＳ５０３以降の加速過程用の処理を行う。
【００８６】
他方、加速中であると判断された場合（ステップＳ５２０：Ｙｅｓ）には、更にフューエルカットが行われているか否かを判断し（ステップＳ５２１）、フューエルカットが行われている場合（ステップＳ５２１：Ｙｅｓ）には、そのまま次のステップＳ５２３へ処理をすすめる。一方、フューエルカットが行われていない場合（ステップＳ５２１：Ｎｏ）には、インジェクタ２０７に燃料供給停止命令を出すことで、異物除去作業に先立つ強制フューエルカットを行う（ステップＳ５２２）。このように、閉じ過程で異物を噛み込んだスロットル異常に対しては、基本的に、フューエルカットを行いながら、異常回避処理（即ち、第２異常回避処理）が行われる。
【００８７】
強制フューエルカット後は、異常時制御部１００４によって、スロットル２１４が噛み込んだ異物の除去作業が行われる。即ちまず、除去作業に先立ち、カウンタがインクリメントされる（ステップＳ５２３）。続いて、異常時制御部１００４は、除去作業として、導電モータ２１７に対し、電気負荷として図７に示すような所定周期の正弦波又は矩形波の電気パルスをかけるように、電動モータ２１７の電源を制御する（ステップＳ５２４）。その後、カウンタが所定の値（n）を越えるか否かが判断される（ステップＳ５２５）。カウンタが所定の値（n）を越えていない場合には（ステップＳ５２５：Ｎｏ）、ステップＳ５２３に戻り、除去作業（ステップＳ５２４）が再度行われる。この周期的な電気負荷の振幅は、フューエルカット中であれば大きくすることが可能であり、強い除去作業を行うことが可能となる。ただし、スロットル２１４が更に固着してしまわないように、最初に与える電気負荷は、開閉過程とは反対方向にかける。即ち、開き過程において異物除去作業を行う際は、まずスロットル２１４が閉じるように電気負荷を与え、また、閉じ過程においては開くように電気負荷を与えるように制御する。また、振動数はスロットル２１４のレスポンスと電気負荷の振幅に基づいて適合定数として決定することが望ましい。
【００８８】
続いて、異物除去作業の結果、異物が除去されているか否かが確認される（ステップＳ５２７）。異物が除去されている場合（ステップＳ５２７：Ｙｅｓ）には、故障履歴をクリアして（ステップＳ５１１）本処理を終了する。
【００８９】
他方、異物除去作業を行ったにも関わらず異物が除去されていない場合（ステップＳ５２７：Ｎｏ）には、更に、ループ処理を抜ける指示たる復帰要求があるか否かが判断される（ステップＳ５２８）。復帰要求は例えば、エンスト回避のために、フューエルカットの期間が長くなりすぎないようにフューエルカットの開始時から所定期間の経過後に、制御装置１００により発せられる。ここで、復帰要求がない場合（ステップＳ５２８：Ｎｏ）、ステップＳ５２３に戻り、再び所定の回数除去作業を行う。一方、復帰要求がある場合（ステップＳ５２８：Ｙｅｓ）には、強制復帰して異物除去のルーチンを抜ける（ステップＳ５２９）。
【００９０】
続いてスロットル２１４が開くか否かを判定する（ステップＳ５３０）。ここでストットル２１４が異物に固着してしまって開かない場合（ステップＳ５３０：Ｎｏ）には、フェイル判定がなされる（ステップＳ５３１）。一方、開く場合（ステップＳ５３０：Ｙｅｓ）には、フェイル判定が下ることなく処理を終了する。
【００９１】
このように本実施形態によれば、スロットル２１４が開く際に異物を噛み込んでいると判定された場合には、異常時制御部１００４による制御下で、少なくとも電動モータ２１７により第１異常回避処理が行われ、異物を除去する可能性を高められる。
【００９２】
他方、スロットル２１４が閉じる際に異物を噛み込んでいると判定された場合には、異常時制御部１００４による制御下で、少なくとも電動モータ２１７により第２異常回避処理が行われ、不快なトルク変動無しに異物を除去する可能性を高められる。
【００９３】
加えて、本実施形態によれば、運転手等に対して不快感を与えることなく且つエンストを回避しながら、フューエルカットと除去作業とにより、異物を除去する可能性を高められる。
【００９４】
更に、本実施形態によれば、スロットル２１４を、半閉じ或いは半開きの状態で、電気パルスの変動に応じて通常の開動作及び閉動作に費やす時間と比べて短い時間内で周期的に、言わばバタバタ或いはガチャガチャと揺動させることが可能となり、これにより、異物を比較的効率良く或いは迅速に除去できる。
【００９５】
（退避走行処理）
以下、図２に加えて、図９のフローチャートに基づいて、ステップＳ５０９のフェイル判定後の退避走行処理について詳しく説明する。ここに図９は、本実施形態の動作を示す他のフローチャートである。
【００９６】
図９に示すように、ステップＳ５０７或いはステップＳ５３１においてフェイル状態であると判定された場合（ステップＳ７０１：Ｙｅｓ）には、除去作業を行ったにも関わらずスロットルから異物が取れていないということであるので、以下の退避走行モードに切り替わる。
【００９７】
まず、スロットルポジションセンサ２１５の出力より、スロットル２１４が異物に固着している状態での開度、即ち故障開度を取得し（ステップＳ７０２）、この故障開度をアイドル時の開度ＩＳＣと比較することで、当該故障が開き過程に生じたのか、或いは閉じ過程に生じたのかを判断する（ステップＳ７０３）。ここで、故障開度がアイドル開度ＩＳＣと比較して大きい場合（ステップＳ７０３：Ｙｅｓ）には、必要以上にスロットル２１４が開いているとして、ステップＳ７０４からステップＳ７１０において後述するようにスロットル２１４を強制的に閉じる。一方、故障スロットル開度がアイドル開度ＩＳＣより小さい場合（ステップＳ７０３：Ｎｏ）には、スロットルが十分に開いていないとして、ステップＳ７２０からステップＳ７２２において後述するようにスロットル２１４を強制的に開く。
【００９８】
スロットル２１４を強制的に閉じる処理として、まず、インジェクタ２０７に燃料供給停止命令を出すことで強制的にフューエルカットを行う（ステップＳ７０４）。これは、必要以上にスロットル２１４が開いて暴走する恐れがあるためである。
【００９９】
その後、スロットル２１４を強制的に閉じるために、電動モータ２１７に対して、相対的に高い電気負荷を与える（ステップＳ７０５）。この電気負荷は、以下に述べるループ処理を抜ける指示たる自然復帰要求があるまで与え続けることとなる。即ち、自然復帰要求がなされるか否かが判断され（ステップＳ７０６）、自然復帰要求がある場合（ステップＳ７０６：Ｙｅｓ）、ループ処理を抜け、更にスロットル２１４が正常に作動しているか否か（ステップＳ７０７）について判断される等の暴走阻止用処理を行う。一方、自然復帰要求がない場合（ステップＳ７０６：Ｎｏ）、再び強制的にフューエルカットがなされ（ステップＳ７０４）、スロットルを強制的に閉じるための処理（ステップＳ７０５）が行われる。
続いて、スロットル２１４が正常に作動していれば（ステップＳ７０７：Ｙｅｓ）、通常制御に戻る（ステップＳ７０８）。
【０１００】
他方、正常に作動しない場合（ステップＳ７０７：Ｎｏ）には、図示しない可変バルブタイミング機構（Variable Valve Timing-intelligent：VVT）、電子燃料噴射システム（Electric Fuel Injection：EFI）等により点火遅角制御を行い（ステップＳ７０９）、更に自動ブレーキをかけて（ステップＳ７１０）、本処理を終了する。その後は、先に述べたステップＳ５１０のＭＩＬ点灯等を行うこととなる。
【０１０１】
他方、ステップＳ７０３の判定の結果、故障スロットル開度がアイドル開度ＩＳＣより小さい場合（ステップＳ７０３：Ｎｏ）には、スロットル２１４を強制的に開く処理として、電動モータ２１７に対して、相対的に高いプラスの電気負荷を与える（ステップＳ７２０）。
【０１０２】
この強制開処理は、スロットル２１４の正常作動が確認されるまで繰り返し行われる（ステップＳ７２１）。即ち、ステップＳ７２１において正常作動が確認されない場合（ステップＳ７２１：Ｎｏ）には、ステップＳ７２１において正常作動が確認された場合（ステップＳ７２１：Ｙｅｓ）には、通常制御に戻り（ステップＳ７２２）、本処理を終了する。
【０１０３】
以上のように、本実施形態によれば、結局、除去作業により異物が除去されずにスロットル２１４が固着された場合においても、加速しすぎ或いは減速不能という状況を回避し、安全な走行が可能となる。
【０１０４】
なお、上述の実施形態では、ガソリンにより運転される直噴型のガソリンエンジンを用いていたが、その他に、伝統的なポート噴射型のガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、タービンエンジン、ジェットエンジン等の各種の内燃あるいは外燃機関を用いることができる。
【０１０５】
加えて、本発明のスロットル制御装置は、既存の若しくは現在開発中又は今後開発される各種パラレルハイブリッド方式や各種シリアルハイブリッド方式の車両にも適用してもよい。
【０１０６】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うスロットル制御装置もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本実施形態に係るエンジンの図式的なシステム系統図である。
【図２】本実施形態に係るスロットル制御装置の構成図である。
【図３】本実施形態の動作を示す一のフローチャートである。
【図４】本発明に係るスロットルの予想開度を算出する際に用いられる特性曲線の一例を示す特性図である。
【図５】本実施形態の動作を示す他のフローチャートである。
【図６】スロットル開き過程における時間に対する開度変化の様子を表す特性図である。
【図７】スロットル開き過程における時間に対する開度変化の様子を表す特性図である。
【図８】スロットル閉じ過程における時間に対する開度変化の様子を表す特性図である。
【図９】本実施形態に係る退避走行処理の流れを表すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０８】
１００…制御装置、２００…エンジン、２０６…吸気管、２０７…インジェクタ、２０８…吸気弁、２１２…エアフローメータ、２１４…スロットル、２１５…スロットルポジションセンサ、２１６…アクセルポジションセンサ、２１７…電動モータ、２２６…アクセルペダル、
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば自動車等に搭載される内燃機関の吸気管に設けられたスロットル或いはスロットル弁を制御する、スロットル制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、アクセルペダルの踏込量等に応じて電動モータを駆動し、スロットル開度を制御する内燃機関のスロットル制御装置が知られている。ここで、内燃機関における燃焼時に発生した燃料カスがスロットルのところまで逆流したりすることで、スロットルと吸気管の壁面との間に粘着性の高い異物が付着することがある。この異物が固定化してデポジットが形成されると、スロットルは一部分の吸気管の断面積が変化し、吸入空気量の安定性が損なわれるとともに、スロットルの作動不良を引き起こすおそれがある。
【０００３】
このため従来から、スロットルに異物が付着するのを防止等する各種スロットル制御装置が提案されている。
【０００４】
例えば、アクセル操作量に基づき所定の関数テーブルを参照し、機関の出力を目標値にすべくスロットル開度を設定・制御することで、スロットルへの異物付着等による制御性能の悪化を防止する技術が提案されている（特許文献１参照）。スロットルアクチュエータの制御異常が検出されると、その異常レベルに応じて、アクセル開度をパラメータとして燃料噴射気筒数、点火時期、バイパス制御弁開度、自動変速機の変速段を制御する技術が提案されている（特許文献２参照）。アクセルペダルと独立して開閉動作可能なスロットルを往復運動させ、スロットルの縁部と吸気管内壁とが近接するためデポジットが掻き落される技術が提案されている（特許文献３参照）。内燃機関が所定の運転状態になると、制御手段によりスロットルが電動モータによって全閉位置を通過するように開閉作動し、これにより、スロットルと吸気管の壁面との間に付着した異物を除去する技術が提案されている（特許文献４参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平３−２２５０５１号公報
【特許文献２】特開平６−２６４８００号公報
【特許文献３】特開２０００−３２０３４７号公報
【特許文献４】特開２００１−１７３４６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前述の特許文献１から特許文献４に開示されている技術には、以下のような問題点がある。
【０００７】
即ち、特許文献１及び特許文献２に開示された技術によれば、実開度検出時点における判定をするにとどまっている。そのため、異物除去作業のタイミングが遅れ、スロットルに対して必要以上の電気負荷を与えてしまい、噛み込んだ異物などが固着してしまう恐れがある。
【０００８】
また、特許文献３に開示された技術によれば、スロットルを全閉にしてデポジットを掻き落し、スロットルの軌跡を確保するが、エンジン始動時或いは停止時にとどまっている。
【０００９】
更に、特許文献４に開示された技術によれば、噛み込み判定後の後処理として、その異物を除去する制御を行うが、除去が不可能と判定した場合の処置が十分ではない。
【００１０】
本発明は、例えば上記問題点に鑑みてなされたものであり、スロットルの異物の噛み込みに対して、より適切に対処することを可能ならしめるスロットル制御装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明のスロットル制御装置は、内燃機関の吸気管に設けられると共に電動モータによって開閉されるスロットルを制御するスロットル制御装置であって、前記スロットルの実開度を検出するスロットルポジションセンサと、前記電動モータにかかる電気負荷に基づいて、前記スロットルの予想開度を予想する開度予想手段と、前記予想された予想開度と前記検出された実開度との差に基づいて、前記スロットルが異物を噛み込んでいるか否かを判定する異常判定手段とを備える。
【００１２】
本発明のスロットル制御装置によれば、例えばガソリンエンジン等の内燃機関におけるスロットルを、異物が噛み込まれた時などの異常時に次のように制御する。尚、スロットルは、係る異常時を除く通常時には、概ね当該内燃機関に対するアクセル操作量に応じて電動モータによって開閉される。
【００１３】
即ち、通常運転時を含めて常時又は何らかの異常が発見された異常時に選択的に、スロットルポジションセンサにより、スロットルの実開度が検出される。これと並行して或いは相前後して、電動モータにかかる電気負荷に基づいて、例えばコントローラ等からなる開度予想手段によって、スロットルの予想開度が、例えば所定関数を用いての算出或いはテーブル変換などで予想される。ここでは好ましくは、例えば、電気負荷の時間的な積算値と予想開度との関連付けが学習により行われる。具体的には、電気負荷（電気の振幅×時間）或いは電動モータの仕事量をどれだけかけた場合に、どれだけスロットルが開く筈であるか又はどれだけスロットルが閉まるかというスロットル開度の変化量（例えば、時間当たりのスロットル開度の変化量或いは変化速度）をモニタすることで得た学習曲線を用いて、予想開度が算出可能となる。これにより、経時的又は諸条件に応じて変化し得る、電気負荷と予想開度との関係が、リアルタイム的に適宜探求されることになる。
【００１４】
続いて、例えばコントローラ等からなる異常判定手段によって、これらの予想された予想開度と検出された実開度との差に基づいて、スロットルが異物を噛み込んでいるか否かが判定される。ここでは、例えば、予想された予想開度と検出された実開度との差が固定又は可変の所定閾値より大きければ（即ち、電気負荷をかけてもスロットルが動かない又は通常より動き難い場合には）、スロットルが異物を噛み込んでいるものと判定される。尚、このような異物の噛み込みは、典型的には、内燃機関における燃料の燃焼かす等が逆流して、スロットルと吸気管壁面の間に付着してしまうことであり、スロットルがデポジットと完全に固着してしまっている状態のみならず、デポジットに邪魔されてスロットルが開ききらない或いは閉じきらない状態も含まれる。
【００１５】
このように、スロットルが異物を噛み込んでいるか否かの判定は、先読みされた予想開度に基づくので、目標開度と実開度とを比較する場合等と比べて、より早期に或いはよりリアルタイムに近い時点で、スロットルが噛み込んでいるか否かの判定を行うことが可能となる。このような判定は、例えば、エンジン始動直後や通常運転時に非常に役立つ。そして、このように判定を行えば、その判定結果に応じて、適切な異常回避処理あるいは異常回復処理を、より早期に行うことができる。例えば、早期の異常回復処理により、エンスト回避なども可能となる。これにより、異常から故障に至る前に、或いは異常による不都合を低減することが可能となる。
【００１６】
本発明のスロットル制御装置の一態様では、前記開度予想手段は、前記電気負荷の時間積算値に基づいて、前記予想開度を算出する。
【００１７】
この態様によれば、例えばコントローラ等の開度予想手段によって、電気負荷の時間積算値に基づいて、予想開度が算出される。ここに「電気負荷の時間積算値」とは、電動モータに与えた電気負荷の大きさ及び時間から積算される仕事量を意味する。例えば学習により、電気負荷の時間積算値に対するスロットル開度の変化量を示す特性曲線が得られていれば、この特性曲線を用いて、予想開度を瞬時に算出することも可能である。
【００１８】
本発明のスロットル制御装置の他の態様では、前記異常判定手段は、前記差が所定の閾値を越えた場合に、前記スロットルが異物を噛み込んでいるものと判定する。
【００１９】
この態様によれば、異常判定手段によって、予想された予想開度と検出された実開度との差と、予め設定された固定の又は可変の閾値との大小関係が、一定周期又は不定期に判定される。そして、この差が閾値を越えた場合に、スロットルが異物を噛み込んでいるものと判定され、逆に、この差が閾値を越えない場合に、スロットルが異物を噛み込んでいないものと判定される。尚、この差が閾値に等しい場合には、スロットルが異物を噛み込んでいると判定してもよいし、噛み込んでいないと判定してもよい。このように、予想開度と実開度に所定閾値（後述の閾値β）以上の差があると、スロットルが近い将来、予想外の動作をする恐れがあると考えられる。即ち、スロットルが異物を噛み込んでいると考えてよい。
【００２０】
本発明のスロットル制御装置の他の態様では、前記内燃機関に対するアクセル操作量に対応する前記スロットルの目標開度と前記検出された実開度との誤差をモニタリングする誤差モニタリング手段を更に備え、前記モニタリングされた誤差が所定閾値を超えた場合に選択的に、前記開度予想手段は予想し且つ前記異常判定手段は判定する。
【００２１】
この態様によれば、通常運転或いは基本的に常時、内燃機関に対するアクセル操作量に対応するスロットルの目標開度と検出された実開度との誤差が、モニタリング手段によりモニタリングされる。ここに「目標開度」とは、加速或いは減速するにあたって所定の指示通りに内燃機関が動作するように後述するEUC等の制御手段によって目標として設定されるスロットル開度である。この目標開度と実開度とに所定閾値（後述の閾値α）以上の差があると、差を発生させている何らかの原因があると考えられ、その原因の一つとして、スロットルが異物を噛み込んでいる場合がある。ここで、所定閾値は、実開度が目標開度に十分近づいたと判断される適合値であり、予め固定に又は可変に設定可能である。
【００２２】
そして、この誤差が所定閾値を超えた場合に、即ち、スロットルにおける異物の噛み込みを含めた何らかの異常が発生した蓋然性の高い場合に、選択的に、上述の如き本発明に係る開度予想手段による予想及び異常判定手段による判定が行われる。逆に、この誤差が所定閾値を超えない場合に、上述の如き本発明に係る開度予想手段による予想及び異常判定手段による判定が行われることはない。このように、本発明に係る開度予想手段による予想及び異常判定手段による判定を、必要に応じて適宜に行うので、全体として無駄なくスロットル制御を行うことができる。
【００２３】
本発明のスロットル制御装置の他の態様では、前記異物を噛み込んでいると判定された場合に、前記スロットルにおける異常回避のために予め設定された異常回避処理を行うように少なくとも前記電動モータを制御する異常時制御手段を更に備える。
【００２４】
この態様によれば、異常判定手段により異物を噛み込んでいると判定された場合には、例えばコントローラ等からなる異常時制御手段による制御下で、少なくとも電動モータにより異常回避処理が行われる。例えば、電動モータに係る電気負荷のかけ方（より具体的には、駆動パルスの振幅や幅）、或いはスロットルの回動方向等に変化が加えられる。いずれの場合にも、異常回避処理としては、実験的、経験的或いは理論的に見て、異物をスロットルから除去する可能性を高める処理が行われる。
【００２５】
この異常時制御手段を備える態様では、前記異常時制御手段は、前記異常回避処理の少なくとも一環として、前記電動モータに所定値以上に電気負荷をかけないように前記電動モータの電源を制御してもよい。
【００２６】
このように構成すれば、スロットルに異物が噛み込まれた際に、電動モータに所定値以上に電気負荷がかけられることはないので、過剰負荷により異物がスロットルに確固として固着する事態を未然防止する可能性を高められる。特に、早期に異物が噛み込まれたとの判定を行い、よって早期にこのように電気負荷をかけないようにすれば、異物がスロットルに確固として固着する事態を効果的に防ぐことが可能となる。
【００２７】
或いは本発明のスロットル制御装置の他の態様では、前記異常判定手段は、前記スロットルが異物を噛み込んでいると判定した場合に、更に、前記スロットルが開く際の噛み込みであるか又は閉じる際の噛み込みであるかを判定する。
【００２８】
この態様によれば、異常判定手段により、スロットルが開く際の噛み込みであるか又は閉じる際の噛み込みであるかが判定される。例えば、目標開度よりも実開度の方が大きければ、異物を噛み込んだにも拘わらず実開度が目標開度よりも大きいので、閉じる途中（閉じ過程）に目標まで閉じきる前に異物を噛み込んでしまったとの判定が可能となる。一方、所定の目標開度よりも実開度の方が小さければ、異物を噛み込んだにも拘わらず実開度が目標開度よりも小さいので、開く途中（開き過程）に目標まで開ききる前に異物を噛み込んでしまったとの判定が可能となる。従って、異物を開く際に噛み込んだのか又は閉じる際に噛み込んだのかに応じて、より適切な異常回避処理あるいは異常回復処理を行うことができる。
【００２９】
このスロットルが開く際又は閉じる際の噛み込みであるかの判定に係る態様では、前記開く際の噛み込みであると判定された場合に、前記スロットルが開く際の異常回避のために予め設定された第１異常回避処理を行うように少なくとも前記電動モータを制御すると共に、前記閉じる際の噛み込みであると判定された場合に、前記スロットルが閉じる際の異常回避のために予め設定された第２異常回避処理を行うように少なくとも前記電動モータを制御する異常時制御手段を更に備えてもよい。
【００３０】
このように構成すれば、スロットルが開く際に異物を噛み込んでいると判定された場合には、例えばコントローラ等からなる異常時制御手段による制御下で、少なくとも電動モータにより第１異常回避処理が行われる。例えば、若干スロットルを閉じることで、異物を除去する可能性を高められる。他方、スロットルが閉じる際に異物を噛み込んでいると判定された場合には、例えばコントローラ等からなる異常時制御手段による制御下で、少なくとも電動モータにより第２異常回避処理が行われる。例えば、フューエルカットなどで、不快なトルク変動無しに異物を除去する可能性を高められる。
【００３１】
尚、このような第１及び第２異常回避処理では、電動モータに係る電気負荷のかけ方（より具体的には、駆動パルスの振幅や幅）、或いはスロットルの回動方向等に変化が加えられるが、スロットルは、通常は、バネ等によって閉じる側に付勢されている。このため、開く際に行うべき第１異常回復処理と閉じる際に行うべき第２異常回復処理とは、スロットルの回動方向だけでなく電気負荷等についても異なる。いずれの場合にも、第１及び第２異常回避処理としては夫々、実験的、経験的或いは理論的に見て、異物をスロットルから除去する可能性を高める処理が行われる。
【００３２】
この第１及び第２異常回避処理に係る態様では、前記異常時制御手段は、前記第１異常回避処理の少なくとも一環として、予め設定された前記異物を除去するための除去作業を行うように少なくとも前記電動モータを制御し、前記除去作業により前記異物が除去されない場合に、前記電動モータに対して前記スロットルを閉じるように閉じ指令を出し、該閉じ指令に応じて前記スロットルが閉じた場合には、前記異物が再び噛み込まれない開度に、前記スロットルを固定するように前記電動モータを制御してもよい。
【００３３】
このように構成すれば、スロットルが開く際に異物を噛み込んでいる場合、異常時制御手段による制御下で、先ず、少なくとも電動モータにより除去作業が行われる。この除去作業により異物が除去されない場合に（例えば、異常判定手段により、依然として異物が噛み込まれていると判定される場合）、閉じ命令が出される。更に、この閉じ命令に応じて電動モータによりスロットルが閉じられると、異物が再び噛み込まれない開度に、即ち（例えば後述の「上限ガード」或いは「固着角度」に相当する）直前に異物が噛み込まれた角度よりも小さい角度に、スロットルが固定される。これらの結果、残留している可能性のある異物がスロットルに再び噛み込まれる事態を未然防止できる。従って、異物に起因した故障を抑えることができ、この状態で安全な退避走行を行うことも可能となる。
【００３４】
この第１及び第２異常回避処理に係る態様では、前記異常時制御手段は、前記第２異常回避処理の少なくとも一環として、前記内燃機関に対するフューエルカットを強制的に実行しつつ、予め設定された前記異物を除去するための除去作業を行うように、前記内燃機関及び少なくとも前記電動モータを制御してもよい。
【００３５】
このように構成すれば、スロットルが閉じる際に異物を噛み込んでいる場合、異常時制御手段による制御下で、先ず、フューエルカットが強制的に実行される。即ち、一又は複数ストロークの間、例えば電子噴射式の燃料の噴射が強制的に停止される。すると、除去作業中に吸気管に燃料が供給されることがないため、除去作業によってスロットルを開閉させてもトルク出力へ影響を及ぼすことがない。そのため除去作業時における電気負荷の振幅を、フューエルカットをしていない場合に比べて大きくとることが可能となる。このように、フューエルカットの間に除去作業を行う時間が確保される。従って、フューエルカットと除去作業とにより、運転手等に対して不快感を与えることなく異物を除去する可能性を高められる。
【００３６】
この場合更に、前記異常時制御手段は、前記フューエルカットを停止するまでの間、前記除去作業を繰り返し行い、前記異常判定手段は、前記フューエルカットを停止するまでの間、前記除去作業が行われる都度に、前記異物を噛み込んでいるか否かを判定してもよい。
【００３７】
このように構成すれば、運転手等に対して不快感を与えることなく且つエンストを回避しながら、フューエルカットと除去作業とにより、異物を除去する可能性を高められる。
【００３８】
上述の除去作業に係る態様では、前記異常時制御手段は、前記除去作業として、前記導電モータに対し、前記電気負荷として所定周期の正弦波又は矩形波の電気パルスをかけるように、前記電動モータの電源を制御してもよい。
【００３９】
このように構成すれば、スロットルを、半閉じ或いは半開きの状態で、電気パルスの変動に応じて通常の開動作及び閉動作に費やす時間と比べて短い時間内で周期的に揺動させることが可能となり、これにより、異物を比較的効率良く或いは迅速に除去できる。尚、スロットルが一層固着してしまわないように、最初に与える電気負荷は、噛み込みが起こった際のスロットルの回動方向と反対方向にかけることが望ましい。即ち、開き過程において除去作業を行う際は、まずスロットルが閉じるように電気負荷を与える、また、閉じ過程においては開くように電気負荷を与えることが望ましい。
【００４０】
本発明のスロットル制御装置の他の態様では、前記異常時制御手段は、前記除去作業により前記異物が除去されずに前記スロットルが固着された場合、前記検出された実開度が所定値より大きければ、前記内燃機関を暴走させないために予め設定された暴走阻止用処理を行いつつ前記スロットルを閉じる側に前記電動モータに相対的に高い電気負荷をかけるように前記電動モータの電源を制御し、前記検出された実開度が前記所定値より小さければ、前記スロットルを開く側に前記電動モータに相対的に高い電気負荷をかけるように前記電動モータの電源を制御する。
【００４１】
この態様によれば、結局、除去作業により異物が除去されずにスロットルが固着された場合、異常時制御手段による制御下で、検出された実開度が、例えば内燃機関のアイドル時の開度である、所定値より大きければ、内燃機関を暴走させないために予め設定された暴走阻止用処理が行われる。ここでは例えば、内燃機関の暴走を阻止するように、点火遅角、自動ブレーキ、フューエルカットなどが行われる。この状態で、電動モータにより、高い電気負荷がかけられて（例えば、駆動パルスの振幅や巾が大きくされて）、スロットルに対して閉じ側に強力に力がかけられる。逆に、除去作業により異物が除去されずにスロットルが固着された場合、検出された実開度が所定値より小さければ、異常時制御手段による制御下で、電動モータにより、高い電気負荷がかけられて、スロットルに対して開き側に強力に力がかけられる。このように除去作業が失敗した場合においても、加速しすぎ或いは減速不能という状況を回避し、安全な走行が可能となる。
【００４２】
本発明のこのような作用及び他の利得は次に説明する実施例から更に明らかにされる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００４４】
（エンジン）
先ず図１を参照して、本実施形態に係るスロットル制御装置が設けられた内燃機関の一例たるエンジンの詳細な構成を、その基本動作と共に説明する。ここに、図１は、本実施形態に係るエンジンの図式的なシステム系統図である。
【００４５】
図１において、エンジン２００は、シリンダ２０１内において点火プラグ２０２により混合気を爆発させると共に、爆発力に応じて生じるピストン２０３の往復運動を、コネクションロッド２０４を介してクランクシャフト２０５の回転運動に変換することが可能に構成されている。以下に、エンジン２００の要部構成を動作と共に説明する。
【００４６】
シリンダ２０１内における燃料の燃焼に際し、外部から吸入された空気は吸気管２０６を通過し、インジェクタ２０７から噴射された燃料と混合されて前述の混合気となる。インジェクタ２０７には、燃料（ガソリン）が燃料タンク２２３からフィルタ２２４を介して供給されており、インジェクタ２０７は、この供給される燃料を、制御装置１００の制御に従って吸気管２０６内に噴射することが可能に構成されている。尚、燃料タンク２２３には、燃料残量を検出するための燃料センサ２２５が設置されている。
【００４７】
ここで、制御装置１００は電子制御ユニット（Electronic Control Unit：ECU）からなり、周知の中央処理装置（Central Processing Unit：CPU）、制御プログラムを格納した読み出し専用メモリ（Read Only Memory：ROM）、各種データを格納する随時書き込み読み出しメモリ（Random Access Memory：RAM）等を中心とした論理演算回路として構成されている。また、スロットルポジションセンサ２１５等の各種センサからの入力信号を受ける入力ポート及び、電動モータ２１７や燃料供給手段等の各種アクチュエータに制御信号を送る出力ポートに対して、バスを介して接続されている。
【００４８】
シリンダ２０１内部と吸気管２０６とは、吸気弁２０８の開閉によって連通状態が制御されている。シリンダ２０１内部で燃焼した混合気は排気ガスとなり吸気弁２０８の開閉に連動して開閉する排気弁２０９を通過して排気管２１０を介して排気される。
【００４９】
吸気管２０６上には、クリーナ２１１が配設されており、外部から吸入される空気が浄化される。クリーナ２１１の下流側（シリンダ側）には、エアフローメータ２１２が配設されている。エアフローメータ２１２は、ホットワイヤー式と称される形態を有しており、吸入された空気の質量流量を直接測定することが可能に構成されている。吸気管２０６には更に、吸入空気の温度を検出するための吸気温センサ２１３が設置されている。
【００５０】
吸気管２０６におけるエアフローメータ２１２の下流側には、シリンダ２０１内部への吸入空気量を調節するスロットル２１４が配設されている。このスロットル２１４には、スロットルポジションセンサ２１５が制御装置１００と電気的に接続されており、その開度が検出可能に構成されている。更に、スロットル２１４の周囲には、運転者によるアクセルペダル２２６の踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ２１６、及びスロットル２１４を駆動する電動モータ２１７も配設されている。従って、この内燃機関のスロットル制御装置においては、アクセルペダル２２６の踏込量を検知するアクセルポジションセンサ２１６からの信号または内部演算により求めた目標スロットル開度に実際のスロットル開度が一致するように電動モータ２１７に電流を流し、電動モータ２１７が駆動されることでスロットル２１４が開閉され、吸気管２０６を通過する吸気量が制御される。
【００５１】
クランクシャフト２０５近傍には、クランクシャフト２０５の回転位置を検出するクランクポジションセンサ２１８が設置されている。クランクポジションセンサ２１８は、クランクシャフト２０５の回転状態に基づいて、シリンダ２０１内部におけるピストン２０３の位置、及びエンジン２００の回転数など取得することが可能に構成されている。また、シリンダ２０１を収容するシリンダブロックには、エンジン２００のノック強度を測定可能なノックセンサ２１９が配設されており、係るシリンダブロック内のウォータージャケット内には、エンジン２００の冷却水温度を検出するための水温センサ２２０が配設されている。
【００５２】
排気管２１０に沿って排気口側へと下っていくと、前段の三元触媒装置２２２及び後段の三元触媒装置２３３が設置されている。両三元触媒装置とも、エンジン２００から排出されるＣＯ（一酸化炭素）、ＨＣ（炭化水素）、及びＮＯｘ（窒素酸化物）を夫々浄化することが可能な触媒である。三元触媒装置２２２の上流側（シリンダ側）には、空燃比センサ２２１が配設されている。空燃比センサ２２１は、排気管２１０を介して排出される排気ガスから、エンジン２００の空燃比を検出することが可能に構成されている。
【００５３】
このように本実施形態に係るエンジンは、電子スロットルであるスロットル２１４と、電子燃料噴射システム（EFI）を構築するインジェクタ２０７とを備える。制御装置１００は、スロットル開度、アクセル開度、エンジン回転数、燃料噴射時間等の検出が可能であり、更に、電動モータ２１７によるスロットル開度制御、車両の減速時にフーエルカット（F/C）制御等が可能である。
【００５４】
（スロットル制御装置の構成）
次に図２に従って、本実施形態に係るスロットル制御装置の構成を以下説明する。
【００５５】
図２において、スロットル制御装置は、図１に示したスロットルポジションセンサ２１５と、図１に示した制御装置１００内に論理的に構築される、開度予想部１００１、異常判定部１００２、誤差モニタリング部１００３、及び異常時制御部１００４とを備える。
【００５６】
ここで、スロットルポジションセンサ２１５は、電動モータ２１７によって、シリンダ２０１内部への吸入空気量を調節するよう開閉駆動されるスロットル２１４の実開度を検出する。これにより、通常運転時を含めて常時又は何らかの異常が発見された異常時に選択的に、スロットル２１４の実開度が検出される。また、スロットル２１４は制御装置１００と電気的に接続されており、実開度の検出結果は、制御装置１００へと伝達される。
【００５７】
また、本発明に係る「開度予想手段」の一例としての開度予想部１００１は、例えばＥＣＵの一部或いはコントローラ等からなり、通常運転時を含めて常時又は何らかの異常が発見された異常時に選択的に、スロットル２１４の実開度及び電動モータ２１７にかかる電気負荷に基づいて、例えば所定関数を用いての算出或いはテーブル変換などを行うことにより、スロットル２１４の予想開度を予想する。
【００５８】
また、本発明に係る「開度異常判定手段」の一例としての異常判定部１００２は、例えばＥＣＵの一部或いはコントローラ等からなり、開度予想部１００１により予想された予想開度と、スロットルポジションセンサ２１５により検出された実開度との差に基づいて、スロットル２１４が異物を噛み込んでいるか否かを判定する。
【００５９】
また、本発明に係る「誤差モニタリング手段」の一例としての誤差モニタリング部１００３は、通常運転或いは基本的に常時、内燃機関に対するアクセル２１６の操作量に対応するスロットル２１４の目標開度と、スロットルポジションセンサ２１５により検出された実開度との誤差をモニタリングする。
【００６０】
そして、本発明に係る「異常時制御手段」の一例としての異常時制御部１００４は、異常判定部１００２により異物を噛み込んでいると判定された場合に、スロットル２１４における異常回避のために予め設定された異常回避処理を行うように電動モータ２１７、インジェクタ２０７等を制御する。
【００６１】
（スロットル制御装置によるスロットル噛み込み判定処理）
次に以上のように構成された本実施形態に係る、スロットル制御装置による、主にスロットル噛み込み判定に係る動作処理について、図２に加えて、図３及び図４を参照して説明する。ここに図３は、本実施形態の動作を示す一のフローチャートであり、図４は、スロットルの予想開度を算出する際に用いられる特性曲線の一例を示す特性図である。
【００６２】
図３において、まず、スロットルポジションセンサ２１５によって実際のスロットル開度である「実開度」を測定し、誤差モニタリング部１００３によって、この測定された「実開度」と所定の目標スロットル開度である「目標開度」との大小関係を判定する（ステップＳ１０１）。ここで、｜目標開度−実開度｜が所定閾値α以下の場合（ステップＳ１０１：Ｎｏ）、スロットル噛み込み異常を含む、スロットル２１４に関連する異常は発生していないとして、本処理を終了する。一方、所定閾値αよりも大きい場合（ステップＳ１０１：Ｙｅｓ）、目標以上にスロットルが開いており又は目標からかけ離れて閉まっており、異常の可能性があるとして処理を進める。
【００６３】
ここで、制御装置１００によって、電動モータ２１７に与えられる電気負荷（モータ仕事量）をモニタする（ステップＳ１０２）。ここでのモニタリングは、ステップＳ１０１の判定処理と無関係に常時行われていてもよい。
【００６４】
ステップＳ１０２でモニタした電気負荷に対するスロットル２１４の開度を制御装置１００内のRAMに蓄積し、図４に示されるような、電気負荷の時間積算値（即ち電動モータ２１７の仕事量）とスロットル実開度の変化量との相関関係を表した学習曲線を得る（ステップＳ１０３）。ここで、図４に示されるように、スロットル２１４の開き過程における開度変化の学習曲線４０１と、閉じ過程における開度変化の学習曲線４０２とは、スロットル２１４を閉じ側に付勢する閉じバネ等の影響により異なる。そのため、開き過程における学習曲線及び閉じ過程における学習曲線を夫々得る必要がある。
【００６５】
制御装置１００が、ステップＳ１０３で得た図４の学習曲線に、ステップＳ１０２でモニタしたモータ仕事量を照らし合わせることで、スロットル開度の変化量を先読みし、所定時間経過後のスロットル２１４の予測開度を算出する（ステップＳ１０４）。
【００６６】
そして、異常判定部１００２によって、この予想開度と実開度との差に基づいて、スロットル噛み込み異常が発生しているか否かの判定を行う（ステップＳ１０５）。ここで、予想開度と実開度との間に、所定の閾値βよりも小さい差しかない場合（ステップＳ１０５：Ｎｏ）、異常でなく通常動作であるとして、本処理を終了する。一方、閾値βよりも大きい差がある場合（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ）には、スロットル２１４が近い将来、学習曲線にのらない予想外の動作をする恐れがあると考えられる。即ち、スロットル２１４が異物を噛み込んでいると推定される。
【００６７】
そのため、スロットル噛み込み異常が発生しているとの判定をする（ステップＳ１０６）。このように、モータ仕事量からスロットル２１４の開度変化量を先読みし、予測値と実開度とからスロットル噛み込みを早期により確実に判定することで、その対策（エンスト回避など）を実行する時間的な余裕が生まれる。
【００６８】
続いて、異常時制御部１００４によって、電動モータ２１７に必要以上に電気負荷をかけないように、この時点で保持されている電気負荷を維持する（ステップＳ１０７）。過剰負荷をかけるとスロットル２１４が固着してしまい、異物の除去作業も不可能になってしまうためである。
【００６９】
続いて、異常判定部１００２によって、所定の目標開度と実開度との大小関係に基づいて、スロットル噛み込み異常がスロットル開き過程又は閉じ過程のどちらの過程で発生したのかを判定する開閉過程判定処理を行う（ステップＳ１０８）。この判定により、以降それぞれのケースに合った異物除去作業を行うことが可能となる。ここで、（所定の目標開度−実開度）が正の場合（ステップＳ１０８：Ｙｅｓ）、目標スロットル開度に、実際のスロットル開度がまだ達していないということなので、開き過程で異物を噛み込んだスロットル異常であると判断する（ステップＳ１０９）。他方、（所定の目標開度−実開度）が負の場合（ステップＳ１０８：Ｎｏ）、目標スロットル開度より実際のスロットル開度が大きいということなので、閉じ過程で異物を噛み込んだスロットル異常であると判断する（ステップＳ１１０）。
【００７０】
以上の結果、本実施形態によれば、ステップＳ１０５におけるスロットル２１４が異物を噛み込んでいるか否かの判定は、先読みされた予想開度に基づくので、目標開度と実開度とを比較する場合等と比べて、より早期に或いはよりリアルタイムに近い時点で、スロットル２１４が噛み込んでいるか否かの判定を行うことが可能となる。そして、このように判定を行えば、その判定結果に応じて、次の実施形態に例示するような、適切な異常回避処理あるいは異常回復処理を、より早期に行うことができる。
【００７１】
加えて、本実施形態によれば、予めステップＳ１０１でモニタリングされた誤差の大小を判定することで、スロットルにおける異物の噛み込みを含めた何らかの異常が発生した蓋然性の高い場合に選択的に、上述の如きステップＳ１０２〜Ｓ１１０の処理が行われるので、全体として無駄なくスロットル制御を行うことができる。
【００７２】
（スロットル制御装置による異物除去作業）
次に、以上のように構成された本実施形態に係る、スロットル制御装置による、異物を除去するための動作処理について、図２に加えて、図５から図８を参照して説明する。ここに図５は、本実施形態の動作を示す他のフローチャートであり、図６は、スロットル開き過程における時間に対する開度変化の様子を表す特性図であり、図７は、異物除去作業のために電動モータに与えられる周期的な電気負荷を表す特性図であり、図８は、スロットル閉じ過程における時間に対する開度変化の様子を表す特性図である。
【００７３】
異物除去作業は、上述した図３及び図４を参照して説明したスロットル異常と判定された場合に（ステップＳ１０５：Ｙｅｓ、ステップＳ１０６）、即ち、スロットル２１４に異物が噛み込まれていると判定された場合に特に行われる、異物を除去するための処理である。
【００７４】
先ず図５に示すように、異物除去作業を行うか否かを、先のステップＳ１０６のスロットル噛み込み異常判定結果に基づいて判断する（ステップＳ５０１）。即ち、ステップＳ１０６においてスロットル噛み込み異常がないとされた場合（ステップＳ５０１：Ｎｏ）、異常でなく通常動作であるとして、本処理を終了する。一方、スロットル噛み込み異常があると判定された場合（ステップＳ５０１：Ｙｅｓ）には、ステップＳ１０８の開閉過程判定結果に応じて、開き過程用の異物除去作業と閉じ過程用の異物除去作業とに分岐する（ステップＳ５０２）。
【００７５】
このように異常判定部１００２により、スロットル２１４が開く際の噛み込みであるか又は閉じる際の噛み込みであるかが判定されるので、異物を開く際に噛み込んだのか又は閉じる際に噛み込んだのかに応じて、より適切な異常回避処理あるいは異常回復処理を次のように行うことができる。
【００７６】
以下に述べるステップＳ５０３からステップＳ５１０までの処理は、本発明に係る「第１異常回避処理」の一例であり、開き過程で異物を噛み込んだスロットル異常であると判断される場合（ステップＳ５０２：Ｙｅｓ）の処理である。
【００７７】
まず、異常判定部１００２によって、加速中か否かを判断する（ステップＳ５０３）。加速中でないと判断される場合（ステップＳ５０３：Ｎｏ）には、ステップＳ５２１以降の減速過程用の処理を行う。
【００７８】
一方、加速中であると判断される場合（ステップＳ５０３：Ｙｅｓ）には、異常時制御部１００４によって、図６に示す短い異物除去作業が行われる（ステップＳ５０４）。即ち、図７に示すような周期的な電気負荷を電動モータ２１７に与え、スロットル２１４を開閉させることで、吸気弁２０８とスロットル２１４の間に詰まった異物を掻き出すことを試みる。短い除去作業とは、好適には１サイクルの周期的な電気負荷を与えることである。あえて短時間に限ったのは、開き過程でスロットル２１４が異物を噛み込んでしまうと暴走の恐れがあるためである。
【００７９】
続いて、異物の除去を確認し（ステップＳ５０５）、異物が除去されている場合には、制御装置１００に蓄えられた故障履歴をクリアして当該処理を終了する（ステップＳ５０５：Ｙｅｓ）。
【００８０】
一方、異物が除去されていない場合（ステップＳ５０５：Ｎｏ）には、まず暴走防止のためにスロットル２１４が閉じるように電動モータ２１７へ電気負荷をかける（ステップＳ５０６）。この時、スロットル２１４を閉じることができない場合（ステップＳ５０６：Ｎｏ）には、暴走のおそれが高まるので、スロットルの異物が除去できないフェイル状態であるとの判定（以下単に「フェイル判定」ともいう）がなされ、ステップＳ５０９のフェイル判定後の退避走行処理に備える（ステップＳ５０７）。
【００８１】
その後、スロットル２１４の開度上限ガードを行い（ステップＳ５０８）、残留異物を再び噛み込むのを防止する。ここに、「開度上限ガード」或いは「開度上限ガード処理」とは、異物が再びスロットル２１４に噛み込まれることのないように、直前に異物が噛み込まれた開度（角度）よりも小さい開度（角度）である上限開度に、スロットル２１４を固定する処理をいう。
【００８２】
続いて、Ｓ５０７のフェイル判定結果に基づいて、予め設定された退避走行処理を行う（ステップＳ５０９）。なお、該フェイル判定後退避処理の詳細は後述する。
【００８３】
更に、上記異常結果を運転者に通知するために図示しないMILを点灯し（ステップＳ５１０）、本制御を終了する。
【００８４】
他方、以下に述べるステップＳ５２０からステップＳ５３１までの処理は、本発明に係る「第２異常回避処理」の一例であり、閉じ過程で異物を噛み込んだスロットル異常であると判断される場合（ステップＳ５０２：Ｎｏ）の処理である。
【００８５】
まず、異常判定部１００２によって、減速中か否かを判断する（ステップＳ５２０）。減速中でないと判断する場合（ステップＳ５２０：Ｎｏ）には、ステップＳ５０３以降の加速過程用の処理を行う。
【００８６】
他方、加速中であると判断された場合（ステップＳ５２０：Ｙｅｓ）には、更にフューエルカットが行われているか否かを判断し（ステップＳ５２１）、フューエルカットが行われている場合（ステップＳ５２１：Ｙｅｓ）には、そのまま次のステップＳ５２３へ処理をすすめる。一方、フューエルカットが行われていない場合（ステップＳ５２１：Ｎｏ）には、インジェクタ２０７に燃料供給停止命令を出すことで、異物除去作業に先立つ強制フューエルカットを行う（ステップＳ５２２）。このように、閉じ過程で異物を噛み込んだスロットル異常に対しては、基本的に、フューエルカットを行いながら、異常回避処理（即ち、第２異常回避処理）が行われる。
【００８７】
強制フューエルカット後は、異常時制御部１００４によって、スロットル２１４が噛み込んだ異物の除去作業が行われる。即ちまず、除去作業に先立ち、カウンタがインクリメントされる（ステップＳ５２３）。続いて、異常時制御部１００４は、除去作業として、導電モータ２１７に対し、電気負荷として図７に示すような所定周期の正弦波又は矩形波の電気パルスをかけるように、電動モータ２１７の電源を制御する（ステップＳ５２４）。その後、カウンタが所定の値（n）を越えるか否かが判断される（ステップＳ５２５）。カウンタが所定の値（n）を越えていない場合には（ステップＳ５２５：Ｎｏ）、ステップＳ５２３に戻り、除去作業（ステップＳ５２４）が再度行われる。この周期的な電気負荷の振幅は、フューエルカット中であれば大きくすることが可能であり、強い除去作業を行うことが可能となる。ただし、スロットル２１４が更に固着してしまわないように、最初に与える電気負荷は、開閉過程とは反対方向にかける。即ち、開き過程において異物除去作業を行う際は、まずスロットル２１４が閉じるように電気負荷を与え、また、閉じ過程においては開くように電気負荷を与えるように制御する。また、振動数はスロットル２１４のレスポンスと電気負荷の振幅に基づいて適合定数として決定することが望ましい。
【００８８】
続いて、異物除去作業の結果、異物が除去されているか否かが確認される（ステップＳ５２７）。異物が除去されている場合（ステップＳ５２７：Ｙｅｓ）には、故障履歴をクリアして（ステップＳ５１１）本処理を終了する。
【００８９】
他方、異物除去作業を行ったにも関わらず異物が除去されていない場合（ステップＳ５２７：Ｎｏ）には、更に、ループ処理を抜ける指示たる復帰要求があるか否かが判断される（ステップＳ５２８）。復帰要求は例えば、エンスト回避のために、フューエルカットの期間が長くなりすぎないようにフューエルカットの開始時から所定期間の経過後に、制御装置１００により発せられる。ここで、復帰要求がない場合（ステップＳ５２８：Ｎｏ）、ステップＳ５２３に戻り、再び所定の回数除去作業を行う。一方、復帰要求がある場合（ステップＳ５２８：Ｙｅｓ）には、強制復帰して異物除去のルーチンを抜ける（ステップＳ５２９）。
【００９０】
続いてスロットル２１４が開くか否かを判定する（ステップＳ５３０）。ここでストットル２１４が異物に固着してしまって開かない場合（ステップＳ５３０：Ｎｏ）には、フェイル判定がなされる（ステップＳ５３１）。一方、開く場合（ステップＳ５３０：Ｙｅｓ）には、フェイル判定が下ることなく処理を終了する。
【００９１】
このように本実施形態によれば、スロットル２１４が開く際に異物を噛み込んでいると判定された場合には、異常時制御部１００４による制御下で、少なくとも電動モータ２１７により第１異常回避処理が行われ、異物を除去する可能性を高められる。
【００９２】
他方、スロットル２１４が閉じる際に異物を噛み込んでいると判定された場合には、異常時制御部１００４による制御下で、少なくとも電動モータ２１７により第２異常回避処理が行われ、不快なトルク変動無しに異物を除去する可能性を高められる。
【００９３】
加えて、本実施形態によれば、運転手等に対して不快感を与えることなく且つエンストを回避しながら、フューエルカットと除去作業とにより、異物を除去する可能性を高められる。
【００９４】
更に、本実施形態によれば、スロットル２１４を、半閉じ或いは半開きの状態で、電気パルスの変動に応じて通常の開動作及び閉動作に費やす時間と比べて短い時間内で周期的に、言わばバタバタ或いはガチャガチャと揺動させることが可能となり、これにより、異物を比較的効率良く或いは迅速に除去できる。
【００９５】
（退避走行処理）
以下、図２に加えて、図９のフローチャートに基づいて、ステップＳ５０９のフェイル判定後の退避走行処理について詳しく説明する。ここに図９は、本実施形態の動作を示す他のフローチャートである。
【００９６】
図９に示すように、ステップＳ５０７或いはステップＳ５３１においてフェイル状態であると判定された場合（ステップＳ７０１：Ｙｅｓ）には、除去作業を行ったにも関わらずスロットルから異物が取れていないということであるので、以下の退避走行モードに切り替わる。
【００９７】
まず、スロットルポジションセンサ２１５の出力より、スロットル２１４が異物に固着している状態での開度、即ち故障開度を取得し（ステップＳ７０２）、この故障開度をアイドル時の開度ＩＳＣと比較することで、当該故障が開き過程に生じたのか、或いは閉じ過程に生じたのかを判断する（ステップＳ７０３）。ここで、故障開度がアイドル開度ＩＳＣと比較して大きい場合（ステップＳ７０３：Ｙｅｓ）には、必要以上にスロットル２１４が開いているとして、ステップＳ７０４からステップＳ７１０において後述するようにスロットル２１４を強制的に閉じる。一方、故障スロットル開度がアイドル開度ＩＳＣより小さい場合（ステップＳ７０３：Ｎｏ）には、スロットルが十分に開いていないとして、ステップＳ７２０からステップＳ７２２において後述するようにスロットル２１４を強制的に開く。
【００９８】
スロットル２１４を強制的に閉じる処理として、まず、インジェクタ２０７に燃料供給停止命令を出すことで強制的にフューエルカットを行う（ステップＳ７０４）。これは、必要以上にスロットル２１４が開いて暴走する恐れがあるためである。
【００９９】
その後、スロットル２１４を強制的に閉じるために、電動モータ２１７に対して、相対的に高い電気負荷を与える（ステップＳ７０５）。この電気負荷は、以下に述べるループ処理を抜ける指示たる自然復帰要求があるまで与え続けることとなる。即ち、自然復帰要求がなされるか否かが判断され（ステップＳ７０６）、自然復帰要求がある場合（ステップＳ７０６：Ｙｅｓ）、ループ処理を抜け、更にスロットル２１４が正常に作動しているか否か（ステップＳ７０７）について判断される等の暴走阻止用処理を行う。一方、自然復帰要求がない場合（ステップＳ７０６：Ｎｏ）、再び強制的にフューエルカットがなされ（ステップＳ７０４）、スロットルを強制的に閉じるための処理（ステップＳ７０５）が行われる。
続いて、スロットル２１４が正常に作動していれば（ステップＳ７０７：Ｙｅｓ）、通常制御に戻る（ステップＳ７０８）。
【０１００】
他方、正常に作動しない場合（ステップＳ７０７：Ｎｏ）には、図示しない可変バルブタイミング機構（Variable Valve Timing-intelligent：VVT）、電子燃料噴射システム（Electric Fuel Injection：EFI）等により点火遅角制御を行い（ステップＳ７０９）、更に自動ブレーキをかけて（ステップＳ７１０）、本処理を終了する。その後は、先に述べたステップＳ５１０のＭＩＬ点灯等を行うこととなる。
【０１０１】
他方、ステップＳ７０３の判定の結果、故障スロットル開度がアイドル開度ＩＳＣより小さい場合（ステップＳ７０３：Ｎｏ）には、スロットル２１４を強制的に開く処理として、電動モータ２１７に対して、相対的に高いプラスの電気負荷を与える（ステップＳ７２０）。
【０１０２】
この強制開処理は、スロットル２１４の正常作動が確認されるまで繰り返し行われる（ステップＳ７２１）。即ち、ステップＳ７２１において正常作動が確認されない場合（ステップＳ７２１：Ｎｏ）には、ステップＳ７２１において正常作動が確認された場合（ステップＳ７２１：Ｙｅｓ）には、通常制御に戻り（ステップＳ７２２）、本処理を終了する。
【０１０３】
以上のように、本実施形態によれば、結局、除去作業により異物が除去されずにスロットル２１４が固着された場合においても、加速しすぎ或いは減速不能という状況を回避し、安全な走行が可能となる。
【０１０４】
なお、上述の実施形態では、ガソリンにより運転される直噴型のガソリンエンジンを用いていたが、その他に、伝統的なポート噴射型のガソリンエンジン、ディーゼルエンジン、タービンエンジン、ジェットエンジン等の各種の内燃あるいは外燃機関を用いることができる。
【０１０５】
加えて、本発明のスロットル制御装置は、既存の若しくは現在開発中又は今後開発される各種パラレルハイブリッド方式や各種シリアルハイブリッド方式の車両にも適用してもよい。
【０１０６】
本発明は、上述した実施形態に限られるものではなく、請求の範囲及び明細書全体から読み取れる発明の要旨、あるいは思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴うスロットル制御装置もまた、本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本実施形態に係るエンジンの図式的なシステム系統図である。
【図２】本実施形態に係るスロットル制御装置の構成図である。
【図３】本実施形態の動作を示す一のフローチャートである。
【図４】本発明に係るスロットルの予想開度を算出する際に用いられる特性曲線の一例を示す特性図である。
【図５】本実施形態の動作を示す他のフローチャートである。
【図６】スロットル開き過程における時間に対する開度変化の様子を表す特性図である。
【図７】スロットル開き過程における時間に対する開度変化の様子を表す特性図である。
【図８】スロットル閉じ過程における時間に対する開度変化の様子を表す特性図である。
【図９】本実施形態に係る退避走行処理の流れを表すフローチャートである。
【符号の説明】
【０１０８】
１００…制御装置、２００…エンジン、２０６…吸気管、２０７…インジェクタ、２０８…吸気弁、２１２…エアフローメータ、２１４…スロットル、２１５…スロットルポジションセンサ、２１６…アクセルポジションセンサ、２１７…電動モータ、２２６…アクセルペダル、
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関の吸気管に設けられると共に電動モータによって開閉されるスロットルを制御するスロットル制御装置であって、
前記スロットルの実開度を検出するスロットルポジションセンサと、
前記電動モータにかかる電気負荷に基づいて、前記スロットルの予想開度を予想する開度予想手段と、
前記予想された予想開度と前記検出された実開度との差に基づいて、前記スロットルが異物を噛み込んでいるか否かを判定する異常判定手段と
を備えることを特徴とするスロットル制御装置。
【請求項２】
前記開度予想手段は、前記電気負荷の時間積算値に基づいて、前記予想開度を算出することを特徴とする請求項１に記載のスロットル制御装置。
【請求項３】
前記異常判定手段は、前記差が所定の閾値を越えた場合に、前記スロットルが異物を噛み込んでいるものと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のスロットル制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関に対するアクセル操作量に対応する前記スロットルの目標開度と前記検出された実開度との誤差をモニタリングする誤差モニタリング手段を更に備え、
前記モニタリングされた誤差が所定閾値を超えた場合に選択的に、前記開度予想手段は予想し且つ前記異常判定手段は判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスロットル制御装置。
【請求項５】
前記異物を噛み込んでいると判定された場合に、前記スロットルにおける異常回避のために予め設定された異常回避処理を行うように少なくとも前記電動モータを制御する異常時制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のスロットル制御装置。
【請求項６】
前記異常時制御手段は、前記異常回避処理の少なくとも一環として、前記電動モータに所定値以上に電気負荷をかけないように前記電動モータの電源を制御することを特徴とする請求項５に記載のスロットル制御装置。
【請求項７】
前記異常判定手段は、前記スロットルが異物を噛み込んでいると判定した場合に、更に、前記スロットルが開く際の噛み込みであるか又は閉じる際の噛み込みであるかを判定することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のスロットル制御装置。
【請求項８】
前記開く際の噛み込みであると判定された場合に、前記スロットルが開く際の異常回避のために予め設定された第１異常回避処理を行うように少なくとも前記電動モータを制御すると共に、前記閉じる際の噛み込みであると判定された場合に、前記スロットルが閉じる際の異常回避のために予め設定された第２異常回避処理を行うように少なくとも前記電動モータを制御する異常時制御手段を更に備えることを特徴とする請求項７に記載のスロットル制御装置。
【請求項９】
前記異常時制御手段は、前記第１異常回避処理の少なくとも一環として、予め設定された前記異物を除去するための除去作業を行うように少なくとも前記電動モータを制御し、前記除去作業により前記異物が除去されない場合に、前記電動モータに対して前記スロットルを閉じるように閉じ指令を出し、該閉じ指令に応じて前記スロットルが閉じた場合には、前記異物が再び噛み込まれない開度に、前記スロットルを固定するように前記電動モータを制御することを特徴とする請求項８に記載のスロットル制御装置。
【請求項１０】
前記異常時制御手段は、前記第２異常回避処理の少なくとも一環として、前記内燃機関に対するフューエルカットを強制的に実行しつつ、予め設定された前記異物を除去するための除去作業を行うように、前記内燃機関及び少なくとも前記電動モータを制御することを特徴とする請求項８又は９に記載のスロットル制御装置。
【請求項１１】
前記異常時制御手段は、前記フューエルカットを停止するまでの間、前記除去作業を繰り返し行い、
前記異常判定手段は、前記フューエルカットを停止するまでの間、前記除去作業が行われる都度に、前記異物を噛み込んでいるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１０に記載のスロットル制御装置。
【請求項１２】
前記異常時制御手段は、前記除去作業として、前記導電モータに対し、前記電気負荷として所定周期の正弦波又は矩形波の電気パルスをかけるように、前記電動モータの電源を制御することを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載のスロットル制御装置。
【請求項１３】
前記異常時制御手段は、前記除去作業により前記異物が除去されずに前記スロットルが固着された場合、前記検出された実開度が所定値より大きければ、前記内燃機関を暴走させないために予め設定された暴走阻止用処理を行いつつ前記スロットルを閉じる側に前記電動モータに相対的に高い電気負荷をかけるように前記電動モータの電源を制御し、前記検出された実開度が前記所定値より小さければ、前記スロットルを開く側に前記電動モータに相対的に高い電気負荷をかけるように前記電動モータの電源を制御することを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項に記載のスロットル制御装置。
【請求項１】
内燃機関の吸気管に設けられると共に電動モータによって開閉されるスロットルを制御するスロットル制御装置であって、
前記スロットルの実開度を検出するスロットルポジションセンサと、
前記電動モータにかかる電気負荷に基づいて、前記スロットルの予想開度を予想する開度予想手段と、
前記予想された予想開度と前記検出された実開度との差に基づいて、前記スロットルが異物を噛み込んでいるか否かを判定する異常判定手段と
を備えることを特徴とするスロットル制御装置。
【請求項２】
前記開度予想手段は、前記電気負荷の時間積算値に基づいて、前記予想開度を算出することを特徴とする請求項１に記載のスロットル制御装置。
【請求項３】
前記異常判定手段は、前記差が所定の閾値を越えた場合に、前記スロットルが異物を噛み込んでいるものと判定することを特徴とする請求項１又は２に記載のスロットル制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関に対するアクセル操作量に対応する前記スロットルの目標開度と前記検出された実開度との誤差をモニタリングする誤差モニタリング手段を更に備え、
前記モニタリングされた誤差が所定閾値を超えた場合に選択的に、前記開度予想手段は予想し且つ前記異常判定手段は判定することを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載のスロットル制御装置。
【請求項５】
前記異物を噛み込んでいると判定された場合に、前記スロットルにおける異常回避のために予め設定された異常回避処理を行うように少なくとも前記電動モータを制御する異常時制御手段を更に備えることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載のスロットル制御装置。
【請求項６】
前記異常時制御手段は、前記異常回避処理の少なくとも一環として、前記電動モータに所定値以上に電気負荷をかけないように前記電動モータの電源を制御することを特徴とする請求項５に記載のスロットル制御装置。
【請求項７】
前記異常判定手段は、前記スロットルが異物を噛み込んでいると判定した場合に、更に、前記スロットルが開く際の噛み込みであるか又は閉じる際の噛み込みであるかを判定することを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載のスロットル制御装置。
【請求項８】
前記開く際の噛み込みであると判定された場合に、前記スロットルが開く際の異常回避のために予め設定された第１異常回避処理を行うように少なくとも前記電動モータを制御すると共に、前記閉じる際の噛み込みであると判定された場合に、前記スロットルが閉じる際の異常回避のために予め設定された第２異常回避処理を行うように少なくとも前記電動モータを制御する異常時制御手段を更に備えることを特徴とする請求項７に記載のスロットル制御装置。
【請求項９】
前記異常時制御手段は、前記第１異常回避処理の少なくとも一環として、予め設定された前記異物を除去するための除去作業を行うように少なくとも前記電動モータを制御し、前記除去作業により前記異物が除去されない場合に、前記電動モータに対して前記スロットルを閉じるように閉じ指令を出し、該閉じ指令に応じて前記スロットルが閉じた場合には、前記異物が再び噛み込まれない開度に、前記スロットルを固定するように前記電動モータを制御することを特徴とする請求項８に記載のスロットル制御装置。
【請求項１０】
前記異常時制御手段は、前記第２異常回避処理の少なくとも一環として、前記内燃機関に対するフューエルカットを強制的に実行しつつ、予め設定された前記異物を除去するための除去作業を行うように、前記内燃機関及び少なくとも前記電動モータを制御することを特徴とする請求項８又は９に記載のスロットル制御装置。
【請求項１１】
前記異常時制御手段は、前記フューエルカットを停止するまでの間、前記除去作業を繰り返し行い、
前記異常判定手段は、前記フューエルカットを停止するまでの間、前記除去作業が行われる都度に、前記異物を噛み込んでいるか否かを判定する
ことを特徴とする請求項１０に記載のスロットル制御装置。
【請求項１２】
前記異常時制御手段は、前記除去作業として、前記導電モータに対し、前記電気負荷として所定周期の正弦波又は矩形波の電気パルスをかけるように、前記電動モータの電源を制御することを特徴とする請求項９から１１のいずれか一項に記載のスロットル制御装置。
【請求項１３】
前記異常時制御手段は、前記除去作業により前記異物が除去されずに前記スロットルが固着された場合、前記検出された実開度が所定値より大きければ、前記内燃機関を暴走させないために予め設定された暴走阻止用処理を行いつつ前記スロットルを閉じる側に前記電動モータに相対的に高い電気負荷をかけるように前記電動モータの電源を制御し、前記検出された実開度が前記所定値より小さければ、前記スロットルを開く側に前記電動モータに相対的に高い電気負荷をかけるように前記電動モータの電源を制御することを特徴とする請求項９から１２のいずれか一項に記載のスロットル制御装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−３２９０４４（Ｐ２００６−３２９０４４Ａ）
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１５２９３０（Ｐ２００５−１５２９３０）
【出願日】平成１７年５月２５日（２００５．５．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月７日（２００６．１２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年５月２５日（２００５．５．２５）
【出願人】（０００００３２０７）トヨタ自動車株式会社 (59,920)
【Ｆターム（参考）】
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