特開 2023-91292 電子スロットル装置の劣化推定装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023091292

(43)【公開日】2023-06-30

(54)【発明の名称】電子スロットル装置の劣化推定装置

(51)【国際特許分類】

   F02D 45/00 20060101AFI20230623BHJP

   G01M 17/007 20060101ALI20230623BHJP

【ＦＩ】

F02D45/00 364Z

G01M17/007 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021205961

(22)【出願日】2021-12-20

(71)【出願人】

【識別番号】000116574

【氏名又は名称】愛三工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000394

【氏名又は名称】弁理士法人岡田国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】長尾 一輝

(72)【発明者】

【氏名】平田 昂暉

【テーマコード（参考）】

3G384

【Ｆターム（参考）】

3G384DA43

3G384ED07

3G384ED11

(57)【要約】

【課題】駆動機構によりスロットルバルブを開閉する電子スロットル装置において、スロットルバルブを作動中の駆動機構の挙動を検出することにより、電子スロットル装置の劣化状態を車載状態のまま容易に推定可能とする。
【解決手段】スロットルバルブの開作動中、オープナ開度ＯＰを通過する際に、オープナ機構のスロットルバルブに対する付勢方向が切り換わる影響により、スロットルバルブを開閉するスロットルギヤとスロットルギヤを回転駆動する中間ギヤとの噛合い状態が切り換わる間に中間ギヤが空走する空走時間ＴＩによって中間ギヤの摩耗状態を推定し、電子スロットル装置の劣化状態を推定する。
【選択図】図８

【特許請求の範囲】

【請求項1】

内燃機関の吸気通路に配設され、開度調整により内燃機関への吸気量を調整するスロットルバルブと、
該スロットルバルブの開度を調整するように駆動する駆動機構と、
前記スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサと、
前記駆動機構による前記スロットルバルブの開度調整が解除された状態で、前記スロットルバルブを所定開度だけ開かれたオープナ開度とするように、前記スロットルバルブの開度が前記オープナ開度より閉側では、前記スロットルバルブを開側に付勢し、前記スロットルバルブの開度が前記オープナ開度より開側では、前記スロットルバルブを閉側に付勢するオープナ機構と、
を備える電子スロットル装置において、
前記駆動機構により前記スロットルバルブを駆動し、前記オープナ開度を通過点として閉側から開側又は開側から閉側へ連続して開作動又は閉作動させ、前記オープナ開度を通過する際の前記駆動機構の挙動を検出することにより前記電子スロットル装置の劣化状態を推定する劣化推定回路を備える電子スロットル装置の劣化推定装置。

【請求項2】

請求項１において、
前記駆動機構は、駆動源としてのモータと、該モータの出力軸に設けられたモータギヤと、前記スロットルバルブを開閉作動するスロットルギヤと、該スロットルギヤ及び前記モータギヤの間にあって前記スロットルギヤ及び前記モータギヤに噛み合う中間ギヤとを備え、
前記劣化推定回路は、前記スロットルバルブの開作動中又は閉作動中、前記オープナ開度を通過する際に、前記オープナ機構の付勢方向が切り換わる影響により、前記スロットルギヤと前記中間ギヤとの噛合い状態が切り換わる間に前記中間ギヤが空走する空走時間によって前記電子スロットル装置の劣化状態を推定する電子スロットル装置の劣化推定装置。

【請求項3】

請求項２において、
前記空走時間は、前記スロットルバルブの開作動速度又は閉作動速度が連続して所定値未満となる時間によって決定される電子スロットル装置の劣化推定装置。

【請求項4】

請求項２又は３において、
前記空走時間は、予め決められた下限時間より短い時間データを除外し、前記下限時間を超える時間データによって決定される電子スロットル装置の劣化推定装置。

【請求項5】

請求項２～４のいずれかにおいて、
前記空走時間は、前記空走時間の現測定値と、前記電子スロットル装置を使い始めの際の前記空走時間とを対比し、前者の前記空走時間が後者のそれより短くなる異常値は除外し、後者の前記空走時間より長い前者の前記空走時間によって決定される電子スロットル装置の劣化推定装置。

【請求項6】

請求項５において、
前記空走時間として、前記空走時間の現測定値から前記電子スロットル装置を使い始めの際の前記空走時間を減算した空走時間差が用いられる電子スロットル装置の劣化推定装置。

【請求項7】

請求項２～６のいずれかにおいて、
前記空走時間は、複数回の測定結果の平均値によって決定される電子スロットル装置の劣化推定装置。

【請求項8】

請求項１～７のいずれかにおいて、
前記劣化推定回路は、前記電子スロットル装置を搭載した内燃機関を停止する都度作動される電子スロットル装置の劣化推定装置。

【請求項9】

請求項１～８のいずれかにおいて、
前記劣化推定回路は、
前記駆動機構の駆動により前記スロットルバルブを、前記オープナ開度を通過点として閉側から開側へ連続して開作動させるスロットルバルブ開作動部と、
前記駆動機構の駆動により前記スロットルバルブを、前記オープナ開度を通過点として開側から閉側へ連続して閉作動させるスロットルバルブ閉作動部と、
前記スロットルバルブ開作動部により前記スロットルバルブを開作動させ、スロットル開度が前記オープナ開度を通過する際の前記駆動機構の挙動を検出する開作動挙動検出部と、
前記スロットルバルブ閉作動部により前記スロットルバルブを閉作動させ、スロットル開度が前記オープナ開度を通過する際の前記駆動機構の挙動を検出する閉作動挙動検出部と、
前記開作動挙動検出部及び前記閉作動挙動検出部の各検出信号を対比して、前記スロットルバルブを前記オープナ開度より開作動する側の劣化状態と、前記スロットルバルブを前記オープナ開度より閉作動する側の劣化状態のどちらの劣化が進んでいるか識別する識別部と、
を備える電子スロットル装置の劣化推定装置。

【請求項10】

請求項９において、
前記開作動挙動検出部及び前記閉作動挙動検出部は、前記駆動機構における駆動電流の変化の大きさにより前記駆動機構の挙動を検出する電子スロットル装置の劣化推定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示の技術は、電子スロットル装置の劣化推定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

自動車のように多くの部品を組み合わせて構成される製品の場合、寿命が尽きた部品は交換される。一方、製品を廃棄する場合でも、その時点で寿命が残っている部品は、リサイクル使用されることが資源保護の観点から望ましい。そこで、部品毎に劣化状態を容易に検知することが求められている。特許文献１には、車両部品の残存寿命を予測する装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－６７５９４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電子スロットル装置は、自動車部品の中でも重要保安部品であり、高い信頼性を備えるように製造されている。そのため、自動車部品の中でも、長寿命な部品であり、自動車が廃棄される場合でもリサイクル使用されることが望ましい。一方、長期間使用されるためには、劣化状態を容易に検知することが必要とされている。しかし、電子スロットル装置の劣化状態を検知する装置は現存しない。

【0005】

本明細書が開示する技術の課題は、駆動機構によりスロットルバルブを開閉する電子スロットル装置において、スロットルバルブを作動中の駆動機構の挙動を検出することにより、電子スロットル装置の劣化状態を車載状態のまま容易に推定可能とすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記課題を解決するために本明細書に開示の電子スロットル装置の劣化推定装置は、次の手段をとる。

【0007】

第１の手段は、内燃機関の吸気通路に配設され、開度調整により内燃機関への吸気量を調整するスロットルバルブと、該スロットルバルブの開度を調整するように駆動する駆動機構と、前記スロットルバルブの開度を検出するスロットル開度センサと、前記駆動機構による前記スロットルバルブの開度調整が解除された状態で、前記スロットルバルブを所定開度だけ開かれたオープナ開度とするように、前記スロットルバルブの開度が前記オープナ開度より閉側では、前記スロットルバルブを開側に付勢し、前記スロットルバルブの開度が前記オープナ開度より開側では、前記スロットルバルブを閉側に付勢するオープナ機構と、を備える電子スロットル装置において、前記駆動機構により前記スロットルバルブを駆動し、前記オープナ開度を通過点として閉側から開側又は開側から閉側へ連続して開作動又は閉作動させ、前記オープナ開度を通過する際の前記駆動機構の挙動を検出することにより前記電子スロットル装置の劣化状態を推定する劣化推定回路を備える。

【0008】

上記第１の手段によれば、劣化推定回路は、スロットルバルブを連続的に開作動又は閉作動して、オープナ開度通過時における駆動機構の挙動を検出することにより電子スロットル装置の劣化状態を推定することができる。従って、第１の手段によれば、電子スロットル装置の劣化状態を車載状態のまま推定することができる。

【0009】

第２の手段は、上述した第１の手段において、前記駆動機構は、駆動源としてのモータと、該モータの出力軸に設けられたモータギヤと、前記スロットルバルブを開閉作動するスロットルギヤと、該スロットルギヤ及び前記モータギヤの間にあって前記スロットルギヤ及び前記モータギヤに噛み合う中間ギヤとを備え、前記劣化推定回路は、前記スロットルバルブの開作動中又は閉作動中、前記オープナ開度を通過する際に、前記オープナ機構の付勢方向が切り換わる影響により、前記スロットルギヤと前記中間ギヤとの噛合い状態が切り換わる間に前記中間ギヤが空走する空走時間によって前記電子スロットル装置の劣化状態を推定する。

【0010】

上記第２の手段によれば、スロットルバルブの開作動中又は閉作動中、オープナ開度通過時にオープナ機構の付勢方向が変わることによりスロットルギヤと中間ギヤとの噛合い状態がスロットルギヤ側と中間ギヤ側との間で切り換わる。この切り換わりの間に中間ギヤが空走する。その空走時間の長さにより中間ギヤの摩耗の程度を推定することができる。

【0011】

第３の手段は、上述した第２の手段において、前記空走時間は、前記スロットルバルブの開作動速度又は閉作動速度が連続して所定値未満となる時間によって決定される。

【0012】

上記第３の手段によれば、空走時間をスロットル開度センサの検出信号から容易に求めることができる。

【0013】

第４の手段は、上述した第２の手段又は第３の手段において、前記空走時間は、予め決められた下限時間より短い時間データを除外し、前記下限時間を超える時間データによって決定される。

【0014】

上記第４の手段によれば、スロットル開度センサからの信号のゆらぎなどの原因で空走時間を正常に測定できないとき、そのような短時間の不正常なデータを除外して正常な時間データのみによって誤差の少ない空走時間を求めることができる。

【0015】

第５の手段は、上述した第２の手段～第４の手段のいずれかにおいて、前記空走時間は、前記空走時間の現測定値と、前記電子スロットル装置を使い始めの際の前記空走時間とを対比し、前者の前記空走時間が後者のそれより短くなる異常値は除外し、後者の前記空走時間より長い前者の前記空走時間によって決定される。

【0016】

上記第５の手段によれば、空走時間の現測定値が電子スロットル装置を使い始めの際の空走時間に比べて短くなる異常値を除外して、後者の空走時間より長い前者の空走時間によって誤差の少ない空走時間を求めることができる。

【0017】

第６の手段は、上述した第５の手段において、前記空走時間として、前記空走時間の現測定値から前記電子スロットル装置を使い始めの際の前記空走時間を減算した空走時間差が用いられる。

【0018】

上記第６の手段によれば、空走時間の現測定値から電子スロットル装置を使い始めの際の空走時間を減算して求められた空走時間差が空走時間として用いられるので、中間ギヤの摩耗によって増加した時間のみを抽出して電子スロットル装置の劣化を推定することができる。

【0019】

第７の手段は、上述した第２の手段～第６の手段のいずれかにおいて、前記空走時間は、複数回の測定結果の平均値によって決定される。

【0020】

上記第７の手段によれば、空走時間が平均値により決定されるので、測定毎のバラツキを抑制し、安定して中間ギヤの摩耗の程度を推定することができる。

【0021】

第８の手段は、上述した第１の手段～第７の手段のいずれかにおいて、前記劣化推定回路は、前記電子スロットル装置を搭載した内燃機関を停止する都度作動される。

【0022】

上記第８の手段によれば、電子スロットル装置の劣化状態の推定を内燃機関の停止時に行うので、推定作業を安定して行うことができる。即ち、内燃機関の停止時には内燃機関の制御回路の処理容量に余裕があるため、劣化推定回路として同じ制御回路を使用する場合、劣化推定回路におけるスロットル開度センサ信号のサンプリングレートを細かくすることができる。また、アクセルペダルの操作が行われない状態で、電子スロットル装置の劣化状態を推定するため、アクセルペダルの操作の影響を受けないで推定作業を行うことができる。更に、内燃機関の振動、熱等の外乱の影響を受けないで精度良く推定作業を行うことができる。

【0023】

第９の手段は、上述した第１の手段～第８の手段のいずれかにおいて、前記劣化推定回路は、前記駆動機構の駆動により前記スロットルバルブを、前記オープナ開度を通過点として閉側から開側へ連続して開作動させるスロットルバルブ開作動部と、前記駆動機構の駆動により前記スロットルバルブを、前記オープナ開度を通過点として開側から閉側へ連続して閉作動させるスロットルバルブ閉作動部と、前記スロットルバルブ開作動部により前記スロットルバルブを開作動させ、スロットル開度が前記オープナ開度を通過する際の前記駆動機構の挙動を検出する開作動挙動検出部と、前記スロットルバルブ閉作動部により前記スロットルバルブを閉作動させ、スロットル開度が前記オープナ開度を通過する際の前記駆動機構の挙動を検出する閉作動挙動検出部と、前記開作動挙動検出部及び前記閉作動挙動検出部の各検出信号を対比して、前記スロットルバルブを前記オープナ開度より開作動する側の劣化状態と、前記スロットルバルブを前記オープナ開度より閉作動する側の劣化状態のどちらの劣化が進んでいるか識別する識別部と、を備える。

【0024】

上記第９の手段によれば、スロットルバルブをオープナ開度より開作動する側か閉作動する側かのどちらの劣化が進んでいるかを識別できるので、中古の電子スロットル装置をリビルト品として使用する場合に、ユーザーのニーズに合ったものを選択可能となる。即ち、オープナ開度より開側をよく使うユーザーに対しては、オープナ開度より閉作動する側の駆動機構が劣化したリビルト品を提供し、反対にオープナ開度より閉側をよく使うユーザーに対しては、オープナ開度より開作動する側の駆動機構が劣化したリビルト品を提供する。そうすることにより、劣化した電子スロットル装置をリビルト品として有効活用することができる。

【0025】

第１０の手段は、上述した第９の手段において、前記開作動挙動検出部及び前記閉作動挙動検出部は、前記駆動機構における駆動電流の変化の大きさにより前記駆動機構の挙動を検出する。

【0026】

上記第１０の手段によれば、駆動機構の挙動検出を駆動機構の駆動電流の変化の大きさにより検出することができる。従って、特別なセンサを使用することなく検出を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0027】

【図1】第１実施形態における電子スロットル装置の横断面図である。

【図2】上記電子スロットル装置のカバーを取り外した状態の側面図である。

【図3】上記電子スロットル装置においてオープナ開度より閉側でスロットルバルブを開作動中の中間ギヤとスロットルギヤの噛合関係を説明する説明図である。

【図4】図３と同様の説明図で、オープナ開度より開側での中間ギヤとスロットルギヤの噛合関係を説明する説明図である。

【図5】上記電子スロットル装置においてオープナ開度より開側でスロットルバルブを閉作動中の中間ギヤとスロットルギヤの噛合関係を説明する説明図である。

【図6】図５と同様の説明図で、オープナ開度より閉側での中間ギヤとスロットルギヤの噛合関係を説明する説明図である。

【図7】第１実施形態における測定モードの作動状況を説明するタイムチャートである。

【図8】上記測定モードの詳細を説明するタイムチャートである。

【図9】第１実施形態における電子スロットル装置の制御回路のブロック回路図である。

【図10】上記制御回路における測定モードの制御内容を説明するフローチャートである。

【図11】上記測定モードにおける空走時間測定動作を説明するフローチャートである。

【図12】上記測定モードにおける摩耗判定動作を説明するフローチャートである。

【図13】図８と同様のタイムチャートであり、測定毎のバラツキの様子を示す。

【図14】第２実施形態における図１０に対応するフローチャートである。

【図15】第３実施形態における図１０に対応するフローチャートである。

【図16】第４実施形態における図１０に対応するフローチャートである。

【図17】第４実施形態における測定モードの内容を説明するタイムチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0028】

＜電子スロットル装置の構成＞
図１、２は、第１実施形態の電子スロットル装置の劣化推定装置において、劣化推定の対象となる電子スロットル装置の一例を示す。この場合の電子スロットル装置１０は、公知のものであり、アルミダイカスト製のスロットルボディ１１にスロットルバルブ２０とモータ３０とを備える。スロットルバルブ２０は、スロットルボディ１１に形成されたスロットル通路１３を開閉するように構成されている。スロットル通路１３は、内燃機関の吸気通路の一部を成している。スロットルバルブ２０には、スロットルシャフト２１が一体に設けられている。スロットルシャフト２１は、その両端に設けられた軸受２２、２３によりスロットルボディ１１上で両方向に回転自在とされている。そのため、スロットルシャフト２１の回転によりスロットルバルブ２０が開閉され、内燃機関の吸気量が調整される。一方、モータ３０は、スロットルバルブ２０に隣接して設けられ、モータ出力軸３１がスロットルシャフト２１と平行となるように配置されている。

【0029】

モータ出力軸３１とスロットルシャフト２１は、減速ギヤ機構６０により連結され、モータ３０の回転出力が減速ギヤ機構６０によって減速されてスロットルシャフト２１及びスロットルバルブ２０を回転し、スロットル通路１３を開閉するように構成されている。従って、スロットルバルブ２０の開度をモータ３０の回転により調整可能とされている。減速ギヤ機構６０は、スロットルシャフト２１に結合されたスロットルギヤ６１と、モータ出力軸３１に結合されたモータギヤ６３と、両ギヤ６１、６３に噛合する中間ギヤ６２とを備える。中間ギヤ６２は、大径ギヤ６２Ａと小径ギヤ６２Ｂが一体成形されており、大径ギヤ６２Ａはモータ出力軸３１に噛合され、小径ギヤ６２Ｂはスロットルギヤ６１に噛合されている。モータ３０と減速ギヤ機構６０は、スロットルバルブ２０の開度を調整する駆動機構６５を構成している。減速ギヤ機構６０を覆うようにカバー１２が設けられ、カバー１２はスロットルボディ１１に結合されている。

【0030】

スロットルギヤ６１には、スロットルボディ１１との間にオープナ機構５０が設けられている。オープナ機構５０は、スロットルバルブ２０がモータ３０による回転駆動を解除された状態で、スロットルバルブ２０の開度を所定開度（以下、オープナ開度という）だけ開かれた状態に付勢するように構成されている。図２はオープナ開度にされた状態を示す。オープナ機構５０は、オープナスプリング５３を備え、オープナスプリング５３は、オープナ開度に向けてスロットルバルブ２０を閉方向に付勢する第１スプリング５１と、オープナ開度に向けてスロットルバルブ２０を開方向に付勢する第２スプリング５２とが一体に連結して構成されている。オープナ機構５０は、モータ３０によるスロットルバルブ２０の開度を調整する機能が故障したとき、車両を最小限の速度で退避走行可能とするために設けられている。

【0031】

スロットルギヤ６１には、カバー１２との間に跨ってスロットル開度センサ４０が設けられている。スロットル開度センサ４０は、円筒状のスロットルギヤ６１の内周壁に設けられた磁気回路４１と、カバー１２に設けられ、円筒状のスロットルギヤ６１の内周に突出されたホールＩＣ４２とを備える。従って、スロットル開度センサ４０は、スロットルバルブ２０の開度を検出してホールＩＣ４２から検出信号を出力している。

【0032】

減速ギヤ機構６０の各ギヤ６１、６２、６３は、樹脂製であり、各ギヤ６１、６２、６３の噛合部分は、電子スロットル装置１０の中で他の部分に比べて長期間の使用により摩耗し易い。特に、スロットルギヤ６１と噛合する中間ギヤ６２の小径ギヤ６２Ｂは摩耗し易い。その理由は、スロットルギヤ６１よりも中間ギヤ６２が摩耗し易い材料により形成されている。例えば、中間ギヤ６２の樹脂にはフッ素樹脂が混入されている。

【0033】

＜中間ギヤ６２の空走について＞
図３は、オープナ開度ＯＰより閉側にあるスロットルバルブ２０を開いている状態の中間ギヤ６２の小径ギヤ６２Ｂ及びスロットルギヤ６１を示す。図３の左肩に記載の記号は、右斜め上向きの矢印でスロットルバルブ２０が開く方向に作動されている様子を表しており、その矢印に対して水平方向で交差する線はオープナ開度ＯＰを示す。また、矢印上の黒点は図３に示すスロットルギヤ６１に連結されたスロットルバルブ２０の開度を示し、ここではスロットル開度がオープナ開度ＯＰより閉側にある。

【0034】

図３に示す中間ギヤ６２の小径ギヤ６２Ｂ及びスロットルギヤ６１は、矢印の開方向に回転されている。このとき、モータ３０により回転駆動される小径ギヤ６２Ｂによりスロットルギヤ６１が回転駆動されている。しかし、スロットルギヤ６１にはオープナ機構５０のオープナスプリング５３によりスロットルバルブ２０を開く方向に矢印のように付勢力が付加されている。そのため、実際には、スロットルギヤ６１は小径ギヤ６２Ｂの回転に追従して回転している。

【0035】

図４は、図３と同様の左肩の記号で示すように、スロットルバルブ２０を開いている途中で、スロットルバルブ２０の開度がオープナ開度ＯＰより開側となった状態を示す。この前の時点で、スロットルバルブ２０がオープナ開度ＯＰに達したとき、オープナスプリング５３による付勢力はなくなる。そのため、スロットルギヤ６１の回転は停まり、小径ギヤ６２Ｂは空走する。即ち、図３、４のように、小径ギヤ６２Ｂとスロットルギヤ６１との噛合い状態が切り換わる。小径ギヤ６２Ｂによるスロットルギヤ６１の回転が継続すると、やがてオープナスプリング５３による付勢力はスロットルバルブ２０を閉じる方向に矢印のように付加される。

【0036】

小径ギヤ６２Ｂは、中間ギヤ軸６２Ｃに対して遊嵌されている。そのため、図３、４のように、小径ギヤ６２Ｂは、スロットルギヤ６１に噛み合ったときの反力により理想状態（中間ギヤ軸６２Ｃと小径ギヤ６２Ｂの軸が同軸）に比べて中間ギヤ軸６２Ｃに対してスロットルギヤ６１から離れる方向に移動する。これにより小径ギヤ６２Ｂの空走時間は更に長くなる。なお、図３、４において、６１Ａはスロットルギヤ６１のピッチ円、６１Ｂはスロットルギヤ６１の歯先円、６１Ｃはスロットルギヤ６１の歯底円、６２ＢＡは小径ギヤ６２Ｂのピッチ円、６２ＢＢは小径ギヤ６２Ｂの歯先円、６２ＢＣは小径ギヤ６２Ｂの歯底円を示す。

【0037】

このようにスロットルバルブ２０の開作動中、オープナ開度ＯＰを通過する際に小径ギヤ６２Ｂはスロットルギヤ６１に対して空走する。この空走時間は、小径ギヤ６２Ｂが図４のＷで示すように摩耗すると、小径ギヤ６２Ｂによりスロットルギヤ６１を回転開始するのが遅くなり長くなる。

【0038】

図５は、図３と同様の左肩の記号で示すように、オープナ開度ＯＰより開側にあるスロットルバルブ２０を閉じている状態を示す。このとき、図５に示す小径ギヤ６２Ｂ及びスロットルギヤ６１は、矢印の閉方向に回転されている。即ち、小径ギヤ６２Ｂによりスロットルギヤ６１が回転駆動されている。しかし、スロットルギヤ６１にはオープナ機構５０のオープナスプリング５３によりスロットルバルブ２０を閉じる方向に矢印のように付勢力が付加されている。そのため、実際には、スロットルギヤ６１は小径ギヤ６２Ｂの回転に追従して回転している。

【0039】

図６は、左肩の記号で示すように、スロットルバルブ２０を閉じている途中で、スロットルバルブ２０の開度がオープナ開度ＯＰより閉側となった状態を示す。この前の時点で、スロットルバルブ２０がオープナ開度ＯＰに達したとき、オープナスプリング５３による付勢力はなくなる。そのため、スロットルギヤ６１の回転は停まり、小径ギヤ６２Ｂは空走する。即ち、図５、６のように、小径ギヤ６２Ｂとスロットルギヤ６１との噛合い状態が切り換わる。小径ギヤ６２Ｂによるスロットルギヤ６１の回転が継続すると、やがてオープナスプリング５３による付勢力はスロットルバルブ２０を開く方向に矢印のように付加される。

【0040】

また、図５、６のように、小径ギヤ６２Ｂは、スロットルギヤ６１に噛み合ったときの反力により理想状態（中間ギヤ軸６２Ｃと小径ギヤ６２Ｂの軸が同軸）に比べて中間ギヤ軸６２Ｃに対してスロットルギヤ６１から離れる方向に移動する。これにより小径ギヤ６２Ｂの空走時間は更に長くなる。

【0041】

このようにスロットルバルブ２０の閉作動中、オープナ開度ＯＰを通過する際に小径ギヤ６２Ｂはスロットルギヤ６１に対して空走する。この空走時間は、小径ギヤ６２Ｂが図６のＷで示すように摩耗すると、小径ギヤ６２Ｂによりスロットルギヤ６１を回転開始するのが遅くなり長くなる。

【0042】

＜第１実施形態＞
図７は、第１実施形態として内燃機関に搭載された電子スロットル装置１０の劣化推定装置の作動の概要を示す。第１実施形態では、図７（１）のように、内燃機関の停止時（Ｔ１に相当）に、スロットル開度を一旦全閉（Ｔ３に相当）とし、その後、予め決められた一定速度（例えば、毎秒２０度）で一定時間（例えば、１秒間。Ｔ３～Ｔ４に相当）だけスロットルバルブ２０を開作動させた後、スロットル開度をオープナ開度（ＯＰ開度）とする（Ｔ５に相当）処理を行う。このようにスロットルバルブ２０を開作動する間（Ｔ３～Ｔ４に相当）に電子スロットル装置１０の劣化状態を推定している。詳細は後述する。図７（２）（３）のようにＴ１の時点で内燃機関が停止されてもスロットル開度センサ４０、モータ３０、及び制御回路７０（図９参照）への電源供給は継続される。電子スロットル装置１０の劣化状態の推定処理を含む内燃機関作動に関わる全ての処理が終了したＴ７の時点でスロットル開度センサ４０、モータ３０、及び制御回路７０への電源供給は遮断される。このようにスロットルバルブ２０を開いてもＴ１の時点以降は内燃機関に燃料が供給されないため、内燃機関が作動することはない。図７に基づいて説明した処理は、内燃機関が停止される都度行われる。

【0043】

図９は、内燃機関（図示略）の制御回路７０を抜粋して示す。制御回路７０は、プログラム内蔵型コンピュータを含んで構成されている。制御回路７０には、電子スロットル装置１０のスロットル開度センサ４０及びアクセルペダルセンサ８０の検出信号が入力されている。アクセルペダルセンサ８０は、車両を運転する運転者によるアクセルペダル（図示略）の操作量を検出している。一方、制御回路７０は、スロットル開度センサ４０及びアクセルペダルセンサ８０の検出信号を受けて電子スロットル装置１０のモータ３０の回転を制御している。即ち、アクセルペダルの操作量に応じてモータ３０が回転駆動され、アクセルペダルの操作量に対応したスロットル開度に達したことがスロットル開度センサ４０により検出されると、モータ３０の回転が停止される。制御回路７０は、電子スロットル装置１０の劣化推定装置の機能も備えている。

【0044】

図１０は、制御回路７０のコンピュータで実行される電子スロットル装置１０の劣化推定プログラムの内容を示している。図７のＴ１の時点のように内燃機関が停止されて劣化推定プログラムが実行されると、ステップＳ１ではＩＧ－ＯＦＦフラグがセットされＯＮ状態にあるか否かが判定される。ＩＧ－ＯＦＦフラグは、内燃機関を停止するためにＩＧスイッチがオフされると、セットされる。従って、Ｔ１の時点で、ＩＧ－ＯＦＦフラグはセットされており、ステップＳ１は肯定判断され、ステップＳ２に進み、そこで寿命検知フラグがセットされＯＮ状態にあるか否かが判定される。最初は寿命検知フラグがＯＮ状態にないため、ステップＳ２は否定判断されステップＳ３にて寿命検知フラグがＯＮ状態にセットされる（Ｔ２の時点）。寿命検知フラグがＯＮ状態にセットされると、電子スロットル装置１０の劣化状態の検知（推定）が開始される。その後の処理では、ステップＳ２は肯定判断されてステップＳ４にてスロットル開度センサ４０の出力信号がスロットル開度全閉の信号を出力しているか否か判定される。最初はスロットル開度が全閉とされていないため、ステップＳ４は否定判断されてステップＳ５にてモータ３０を作動してスロットル開度を全閉状態とする（Ｔ３の時点）。このようにスロットル開度が全閉とされると、ステップＳ４は肯定判断されてステップＳ６にて劣化推定処理（空走時間の測定）が開始される。ここでは、図７、８のＴ３の時点に相当し、スロットルバルブ２０が毎秒２０度の速さで開き始める。図８（１）、（２）は、図７のＴ３以降のスロットル開度センサ４０の検出信号とその検出信号を微分して得られる角速度信号を示している。

【0045】

ステップＳ７では測定開始フラグがセットされてＯＮ状態とされているか否かが判定され、最初は測定開始フラグがＯＮ状態にないためステップＳ７は否定判断され、ステップＳ８にて測定開始フラグがＯＮ状態とされ、スロットル作動タイマが「０」にリセットされ、スロットル作動タイマの測定が開始される。測定開始フラグがＯＮ状態とされて後は、ステップＳ７は肯定判断され、ステップＳ９にてスロットルバルブ２０の開作動の指令速度が毎秒２０度とされているか否かが判定される。指令速度が毎秒２０度になっていないとステップＳ９は否定判断されて上述のステップＳ８が繰り返される。指令速度が毎秒２０度になると、ステップＳ９は肯定判断されステップＳ２０にて空走時間の測定処理が実行される。

【0046】

ステップＳ２０が実行されると、図１１のステップＳ２１にてスロットル開度センサ４０の検出値がオープナ開度ＯＰの手前で予め設定した開度ＬＯＰ（スロットル開度センサ４０の検出値でオープナ開度－０．０２Ｖ）に到達したか否か判定される。図８のＴ３１の時点でスロットル開度センサ４０の検出値がＬＯＰに到達すると、ステップＳ２１は肯定判断されステップＳ２２にて検出フラグがセット（ＯＮ）される。検出フラグがセットされると、空走時間測定用タイマが測定可能な状態とされる。次のステップＳ２３では、スロットル開度センサ４０の検出信号が微分処理されて求められるスロットルバルブ２０の角速度が毎秒１０度より小さいか否かが判定される。即ち、ここではスロットルバルブ２０の開作動速度が所定値未満か、例えば停止しているか否かが判定されている。図８のＴ３２の時点で角速度が毎秒１０度より小さくなると、ステップＳ２３は肯定判断され、ステップＳ２４にて空走時間カウントフラグがセット（ＯＮ）される。空走時間カウントフラグがセットされると、空走時間測定用タイマのカウントが開始される。こうしてスロットルギヤ６１の回転が停止し、中間ギヤ６２の小径ギヤ６２Ｂが空走している空走時間が測定される。係る小径ギヤ６２Ｂの空走が駆動機構の挙動として検出されている。

【0047】

次のステップＳ２５では、スロットルバルブ２０の角速度が毎秒１０度より大きいか否かが判定される。図８のＴ３３の時点で角速度が毎秒１０度より大きくなると、ステップＳ２５は肯定判断され、ステップＳ２６にて空走時間カウント完了フラグがセット（ＯＮ）される。空走時間カウント完了フラグがセットされると、空走時間測定用タイマのカウントが停止される。従って、空走時間測定用タイマでは、スロットルバルブ２０の角速度が毎秒１０度より小さい間の時間（図８のＴＩに相当）が測定される。この時間は、中間ギヤ６２とスロットルギヤ６１の噛合を通じてモータ３０によりスロットルバルブ２０が開放される途中のオープナ開度付近で中間ギヤ６２が空走してスロットルギヤ６１の回転が一時的に止まる時間である（図３、４参照）。

【0048】

ステップＳ２７では、スロットル開度センサ４０の検出値がオープナ開度ＯＰを過ぎて予め設定した開度ＨＯＰ（スロットル開度センサ４０の検出値でオープナ開度＋０．０２Ｖ）に到達したか否か判定される。図８のＴ３４の時点でスロットル開度センサ４０の検出値がＨＯＰに到達すると、ステップＳ２７は肯定判断されステップＳ２８にて検出完了フラグがセット（ＯＮ）される。検出完了フラグがセットされると、空走時間測定用タイマの作動が停止される。ここで図１０におけるステップＳ２０の空走時間測定処理が終了する。

【0049】

図１０のステップＳ３１では、スロットル作動タイマの計測時間が予め設定した時間、例えば１秒に到達したか否かが判定される。スロットル作動タイマの計測時間が予め設定した時間に到達すると、ステップＳ３１は肯定判断され、ステップＳ３２にて測定完了フラグがセット（ＯＮ）される。測定完了フラグがセットされると、スロットル作動タイマの作動が停止される。

【0050】

ステップＳ３３では、ステップＳ２０の空走時間測定処理にて測定された空走時間が予め設定した下限時間、例えば２０ミリ秒以上か否かが判定される。空走時間が下限時間より小さい場合は、ステップＳ３３が否定判断されてステップＳ３４にてその空走時間データが削除される。この処理により、空走時間として明らかに正しくないデータが除外される。上述のように空走時間としては、スロットルバルブ２０の角速度が毎秒１０度より小さくなる時間を測定している。しかし、スロットル開度センサ４０の検出信号に「ゆらぎ」が含まれていると、その影響を受けて異常に短い時間を空走時間として検出してしまうことが考えられる。図１３は、図８と同様に空走時間を測定する様子を示す。空走時間の測定範囲であるＴ３１からＴ３４の間で、図１３（１）のスロットル開度センサ４０の検出信号に「Ｆ」で示す「ゆらぎ」が含まれていると、図１３（２）の「ＴＳ」で示すように「ゆらぎ」の影響で、空走時間ではないところで、スロットルバルブ２０の角速度が毎秒１０度より小さくなり、空走時間として誤検出してしまうことが生じる。ステップＳ３３、Ｓ３４の処理では、このような誤検出のデータを除去している。

【0051】

空走時間が下限時間以上の場合は、ステップＳ３３が肯定判断されてステップＳ３５にて空走時間データとして保存される。ステップＳ３５では、予め設定した測定回数（例えば、２０回）の空走時間データの平均値が保存される。次のステップＳ４０では、中間ギヤ６２の摩耗状態の判定処理が実行される。

【0052】

ステップＳ４０が実行されると、図１２のステップＳ４１にてΔ空走時間の算出が行われる。Δ空走時間は、上述のステップＳ３５にて保存された空走時間（現測定値）から電子スロットル装置１０が使用開始された初期に求められ保存されていた空走時間を減算した値である。ステップＳ４２では、Δ空走時間が０より大きいか否かが判定される。Δ空走時間が０より小さくなるのは、電子スロットル装置１０が使用開始された初期よりも現時点の方が空走時間が短いことを意味し、中間ギヤ６２の摩耗が進むと空走時間は長くなるはずであり、明らかに間違ったデータ（異常値）である。そのため、そのような間違ったデータは使用せず、Δ空走時間が０より大きい場合のみステップＳ４２が肯定判断される。次のステップＳ４３では、Δ空走時間が予め設定した第１所定値より小さいか否かが判定される。Δ空走時間が第１所定値以上の場合は、ステップＳ４３は否定判断され、ステップＳ４４にて警告灯（ＭＩＬ）が点灯される。即ち、中間ギヤ６２の摩耗が進んで劣化状態が限界に近付いたとき、空走時間が長くなったのを判断して警告灯を点灯して電子スロットル装置１０の劣化状態を使用者に警告する。一方、Δ空走時間が第１所定値より小さい場合は、ステップＳ４３は肯定判断され、ステップＳ４０の摩耗状態の判定処理を終了する。

【0053】

その後、図１０のステップＳ３６にて寿命検知フラグがＯＦＦ状態にリセットされる（図７のＴ６の時点）。これにより、電子スロットル装置１０の劣化状態の検知（推定）が終了したことが記録される。

【0054】

以上の図１０の処理によりスロットルバルブ２０の開速度が低くなる時間により中間ギヤ６２の空走時間を測定し、その時間の長さにより中間ギヤ６２の摩耗状態を推定している。つまり、電子スロットル装置１０の劣化状態を推定している。この処理は、電子スロットル装置１０を内燃機関から取り外すことなく、車両に搭載した状態のまま行うことができる。

【0055】

＜第２実施形態＞
図１４は、第２実施形態を示す。第２実施形態が上述の第１実施形態に対して特徴とする点は、求めた空走時間データを使って摩耗状態の判定を行うまでの処理の仕方を変更した点である。その他の構成は両者同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。

【0056】

図１４において、ステップＳ３３では、測定された空走時間が予め設定した下限時間、例えば２０ミリ秒以上か否かが判定される。空走時間が下限時間より小さい場合は、ステップＳ３３が否定判断されてステップＳ３４にてその空走時間データが削除される。ここまでは第１実施形態と同一である。空走時間が下限時間以上でステップＳ３３が肯定判断されると、ステップＳ４１にて上述のようにΔ空走時間が算出される。次のステップＳ４２では、Δ空走時間が０より大きいか否かが判定される。第１実施形態の場合と同様、Δ空走時間が０より小さい場合は、そのような間違ったデータは使用せず、Δ空走時間が０より大きい場合のみステップＳ４２が肯定判断され、ステップＳ４５にて予め設定した測定回数のΔ空走時間の平均値が保存される。そして、ステップＳ４３、ステップＳ４４では、Δ空走時間が第１所定値以上の場合は、ステップＳ４４にて警告灯（ＭＩＬ）が点灯され、Δ空走時間が第１所定値より小さい場合は、摩耗状態の判定処理を終了する。

【0057】

第１実施形態では、空走時間データの平均値を空走時間により直接求めたのに対し、第２実施形態では、Δ空走時間の平均値により空走時間を代表するデータの平均値を求め、その平均値により摩耗状態を判定することができる。

【0058】

＜第３実施形態＞
図１５は、第３実施形態を示す。第３実施形態が上述の第２実施形態（図１４参照）に対して特徴とする点は、求めた空走時間データを使って摩耗状態の判定を行うまでの処理の仕方を変更した点である。その他の構成は両者同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。

【0059】

図１５において、ステップＳ３５及びステップＳ４６の処理を除いて他の処理は図１４の第２実施形態と同一である。ステップＳ３５では、第１実施形態のステップＳ３５と同様、ステップＳ２０の空走時間測定処理にて求められた空走時間データの平均値が保存される。そして、次のステップＳ４６では、ステップＳ３５にて保存された空走時間データの平均値が予め設定した第２所定値より小さいか否かが判定される。空走時間が第２所定値以上の場合は、ステップＳ４４にて警告灯（ＭＩＬ）が点灯され、空走時間が第２所定値より小さい場合は、摩耗状態の判定処理を終了する。

【0060】

第２実施形態では、Δ空走時間の平均値により空走時間を代表するデータの平均値を求めたのに対し、第３実施形態では、空走時間データの平均値を空走時間により直接求め、その平均値により摩耗状態を判定することができる。

【0061】

＜第４実施形態＞
図１６は、第４実施形態を示す。第４実施形態が上述の第１実施形態（図１０参照）に対して特徴とする点は、スロットルバルブをオープナ開度より開作動する側の劣化状態と、スロットルバルブをオープナ開度より閉作動する側の劣化状態とのどちらの劣化が進んでいるかを識別可能とした点である。その他の構成は両者同一であり、同一部分についての再度の説明は省略する。

【0062】

図１６において、ステップＳ５１では、ＩＧ－ＯＦＦフラグがセットされＯＮ状態にあるか否かが判定される。ＩＧ－ＯＦＦフラグは、内燃機関を停止するためにＩＧスイッチがオフされると、セットされる。この時点では、ＩＧ－ＯＦＦフラグはセットされており、ステップＳ５１は肯定判断され、ステップＳ５２にて測定開始フラグがセットされてＯＮ状態とされているか否かが判定される。最初は測定開始フラグがＯＮ状態にないためステップＳ５２は否定判断され、ステップＳ５３にて測定開始フラグがＯＮ状態、測定完了フラグがＯＦＦ状態とされる。ここでは、スロットル作動タイマが測定開始される。測定開始フラグがＯＮ状態とされて後は、ステップＳ５２は肯定判断され、ステップＳ５４にて例えば、全閉より２０度開側までスロットルバルブ２０を開いた状態とする（図１７のＴ０の時点）。次のステップＳ５５では、スロットルバルブ２０を毎秒２０度の速さで閉作動する。そして、ステップＳ５６では、図１７（１）のＴＩで示すように中間ギヤ６２が所定時間以上空走した直後（図１７のＴ１の時点）のモータ３０の駆動電流の変化量Ｉｃを求める。

【0063】

スロットル開度がオープナ開度ＯＰを通過するとき、中間ギヤ６２が空走するため、スロットル開度の指令値に対し、スロットル開度が追従できなくなる。その追従遅れを挽回するため、モータ３０の駆動電流は大きく変化する。そのため、モータ電流の変化量は中間ギヤ６２の空走時間に相当する。即ち、モータ電流の変化量は中間ギヤ６２の摩耗量に相当する。従って、モータ電流の変化量が駆動機構の挙動として検出されている。

【0064】

ステップＳ５７では、スロットルバルブ２０を全閉状態まで閉作動し、次のステップＳ５８では、スロットルバルブ２０を毎秒２０度の速さで開作動する。そして、ステップＳ５９では、図１７（１）のＴＩで示すように中間ギヤ６２が所定以上空走した直後（図１７のＴ２の時点）のモータ３０の駆動電流の変化量Ｉｏを求める。ステップＳ６０では、予め設定した時間、例えば１秒間スロットル開度の開作動が継続される。この時間は、上述のスロットル作動タイマにより計測される。

【0065】

ステップＳ６１では、ステップＳ５６で求めたモータ３０の駆動電流の変化量Ｉｃと、ステップＳ５９で求めたモータ３０の駆動電流の変化量Ｉｏとを比較する。その結果、ＩｏがＩｃより大きい場合は、ステップＳ６２にてオープナ開度よりスロットルバルブ２０を開作動する側の中間ギヤ６２の摩耗が閉作動する側よりも摩耗量が大きいと判定し、記憶する。また、ＩｃがＩｏより大きい場合は、ステップＳ６３にてオープナ開度よりスロットルバルブ２０を閉作動する側の中間ギヤ６２の摩耗が開作動する側よりも摩耗量が大きいと判定し、記憶する。その後、ステップＳ６４では、測定完了フラグがＯＮ状態、測定開始フラグがＯＦＦ状態とされ、上述のスロットル作動タイマの作動が停止される。次のステップＳ６５では、スロットルバルブ２０をオープナ開度ＯＰとして制御回路７０の通電をＯＦＦとする。オープナ開度ＯＰは、学習値とされてもよい。

【0066】

図１６において、ステップＳ５５の処理は、課題を解決するための第９の手段におけるスロットルバルブ閉作動部に相当し、ステップＳ５８の処理は、上記第９の手段におけるスロットルバルブ開作動部に相当し、ステップＳ５６の処理は、上記第９の手段における閉作動挙動検出部に相当し、ステップＳ５９の処理は、上記第９の手段における開作動挙動検出部に相当し、ステップＳ６１の処理は、上記第９の手段における識別部に相当する。

【0067】

第４実施形態によれば、中間ギヤ６２において、スロットル開度のオープナ開度より開作動する側か閉作動する側のどちらの摩耗（劣化）が進んでいるかを識別できるので、中古の電子スロットル装置１０をリビルト品として使用する場合に、ユーザーのニーズに合ったものを選択可能となる。即ち、オープナ開度より開側をよく使うユーザーに対しては、中間ギヤ６２のオープナ開度より閉作動する側が劣化したリビルト品を提供し、反対にオープナ開度より閉側をよく使うユーザーに対しては、中間ギヤ６２のオープナ開度より開作動する側が劣化したリビルト品を提供する。そうすることにより、劣化した電子スロットル装置１０をリビルト品として有効活用することができる。その結果、電子スロットル装置１０を新たに製造するために生じる炭酸ガスの排出を抑制することができる。

【0068】

＜その他の実施形態＞
以上、本明細書に開示の技術を特定の実施形態について説明したが、その他各種の形態で実施可能なものである。例えば、上記実施形態では、電子スロットル装置を自動車に搭載した場合について説明したが、自動車以外の車両にも搭載可能である。また、第１実施形態では、劣化推定回路を、モータにより連続作動されている際のスロットルバルブの開作動速度が所定値未満となる時間の長さにより劣化状態を推定したが、モータ作動に対するスロットルバルブの開又は閉作動のずれの大きさにより劣化状態を推定してもよい。即ちスロットルバルブの開作動指令値とスロットル開度センサの検出値との差が設定値以上に到達したか否かにより劣化状態を推定してもよい。更にまた、第４実施形態のように中間ギヤの空走後のモータ電流の変化量により劣化状態を推定することもできる。

【0069】

第１実施形態では、オープナ開度を通過点としてスロットルバルブを開作動したときの中間ギヤの空走時間により中間ギヤの摩耗状態を推定したが、オープナ開度を通過点としてスロットルバルブを閉作動したときの中間ギヤの空走時間により中間ギヤの摩耗状態を推定することもできる。

【符号の説明】

【0070】

１０ 電子スロットル装置
１１ スロットルボディ
１２ カバー
１３ スロットル通路
２０ スロットルバルブ
２１ スロットルシャフト
２２、２３ 軸受
３０ モータ
３１ モータ出力軸
４０ スロットル開度センサ
４１ 磁気回路
４２ ホールＩＣ
５０ オープナ機構
５１ 第１スプリング
５２ 第２スプリング
５３ オープナスプリング
６０ 減速ギヤ機構
６１ スロットルギヤ
６１Ａ 噛合いピッチ円
６１Ｂ 歯先円
６１Ｃ 歯底円
６２ 中間ギヤ
６２Ａ 大径ギヤ
６２Ｂ 小径ギヤ
６２ＢＡ 噛合いピッチ円
６２ＢＢ 歯先円
６２ＢＣ 歯底円
６２Ｃ 中間ギヤ軸
６３ モータギヤ
６５ 駆動機構
７０ 制御回路
８０ アクセルペダルセンサ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】