JPH0235142B2

JPH0235142B2 -

Info

Publication number: JPH0235142B2
Application number: JP56074104A
Authority: JP
Inventors: Mamoru Kobashi; Shinichiro Tanaka; Hideo Saji
Original assignee: Toyota Motor Corp; NipponDenso Co Ltd
Current assignee: Denso Corp; Toyota Motor Corp
Priority date: 1981-05-19
Filing date: 1981-05-19
Publication date: 1990-08-08
Also published as: JPS57191432A; US4432318A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は内燃機関のアイドリング回転速度制御
方法に関する。

従来より、スロツトル弁上流の吸気通路とスロ
ツトル弁下流の吸気通路とを連通するバイパス通
路内にDCモータによつて駆動される流量制御弁
を設け、機関アイドリング運転時におけるアイド
リング回転数が目標回転数となるようにDCモー
タを駆動制御するようにした内燃機関が公知であ
る（特開昭56−20730号公報参照）。この内燃機関
では一定周期でDCモータの正転用パルスを発生
する正転パルス発生器と、この正転用パルスと同
期してDCモータの逆転用パルスを発生する逆転
パルス発生器とを具備し、正転用パルスおよび逆
転用パルスが発生しているときにアイドリング回
転数が目標回転数よりも低ければばDCモータを
正転させてバイパス空気量を増大させ、アイドリ
ング回転数が目標回転数よりも高ければDCモー
タを逆転させてバイパス空気量を減少させるよう
にしている。

しかしながらアイドリング運転時におけるアイ
ドリング回転数は安定しておらず、実際には短い
周期でもつて上下動している。従つてアイドリン
グ回転数の平均値が目標回転数より高くても瞬時
的な回転数は短い周期でもつて目標回転数よりも
低くなり、アイドリング回転数の平均値が目標回
転数より低くても瞬間的な回転数は短い周期でも
つて目標回転数よりも高くなる。従つて上述の内
燃機関では例えばアイドリング回転数の平均値が
目標回転数より高い場合であつてもDCモータは
短い周期でもつて正転と逆転とを繰返し、斯くし
てアイドリング回転数の平均値が相変らず目標回
転数よりも高く維持されるという問題がある。ま
た、このようにDCモータの正転および逆転を短
い周期でもつて繰返すとDCモータの寿命が短く
なり、斯くして信頼性に欠けるという問題を生ず
る。更に、上述の内燃機関において例えばアイド
リング回転数の平均値が目標回転数より高い場合
において何らかの原因により一時的に機関回転数
が低下したときに正転用パルスおよび逆転用パル
スが発生するとDCモータが正転せしめられてバ
イパス空気量が増量せしめられ、斯くしてアイド
リング回転数が上昇せしめられるためにアイドリ
ング回転数の平均値が目標回転数から更にずれて
しまうという問題を生ずる。これらの問題はバイ
パス空気量の制御をアイドリング回転数の平均値
に基いて行なつておらず、アイドリング回転数の
瞬時値に基いて行なつていることに起因してい
る。

本発明はバイパス空気量の制御をアイドリング
回転数の平均値に基いて行なうようにしてアイド
リング回転数の平均値を目標回転数に制御するこ
とのできるアイドリング回転速度制御方法を提供
することにある。

以下、添附図面を参照して本発明を詳細に説明
する。

第１図を参照すると、１は機関本体、２はサー
ジタンク、３は吸気管、４はスロツトル弁、５は
エアフローメータを夫々示し、このエアフローメ
ータ５は図示しないエアクリーナを介して大気に
連結される。サージタンク２は各気筒に共通であ
つてこのサージタンク２は複数個の枝管６を介し
て対応する気筒に夫々連結され、これらの各枝管
６には夫々燃料噴射弁７が取付けられる。一方、
サージタンク２には流量制御弁装置８が取付けら
れる。この流量制御弁装置８は第２図に示される
ようにステツプモータ９を保持するモータハウジ
ング１０と、モータハウジング端板１１と、弁ハ
ウジング１２とを具備し、これらハウジング１
０，１２並びに端板１１はボルト１３によつて互
に固締される。第１図並びに第２図に示すように
弁ハウジング１２にはフランジ１４が一体形成さ
れ、このフランジ１４はボルトによつてサージタ
ンク２の外壁面上に固定される。弁ハウジング１
２内には弁室１５が形成され、この弁室１５は弁
ハウジング１２に固定されたバイパス管１６を介
して第１図に示すようにスロツトル弁４上流の吸
気管３内に連結される。一方、第１図並びに第２
図に示されるようにフランジ１４の先端部にはサ
ージタンク２内に突出する円筒状突起１７が一体
形成され、この突起１７内には円筒状空気流出孔
１８が形成される。空気流出孔１８の内端部には
環状溝１９ａが形成され、この環状溝１９ａ内に
は弁座１９が嵌着される。

一方、ステツプモータ９は弁軸２０と弁軸２０
と共軸的に配置されたロータ２１と、ロータ２１
の円筒状外周面とわずかな間隙を隔てて固定配置
された一対のステータ２２，２３とを具備する。
第２図に示すように弁軸２０の端部はモータハウ
ジング１０に固定された焼結金属製の中空円筒状
軸受２４により支承されており、弁軸２０の中間
部はハウジング端板１１に固定された焼結金属製
軸受２５により支承される。また、弁軸２０には
弁軸２０が最大前進位置にあるときにロータ２１
と当接する第１のストツプピン２６が固着され、
更に弁軸２０には弁軸２０が最大後退位置にある
ときにロータ２１と当接する第２のストツプピン
２７が固着される。なお、軸受２４には第１スト
ツプピン２６が侵入することのできるスリツト２
８が形成される。更に、モータハウジング１０内
に位置する弁軸２０の外周面上には外ねじ山２９
が螺設され、この外ねじ山２９は第２図において
弁軸２０の左端から右方に延設されて第２ストツ
プピン２７をわずかばかり越えた位置で成端す
る。また、弁軸２０の外周面上には外ねじ山２９
の成端位置近傍から右方に延びる平坦部３０が形
成され、一方第３図に示されるように軸受２５の
軸支承孔は弁軸２１の外周面と相補的形状をなす
円筒状内周面３１と平坦状内周面３２を有する。
従つて弁軸２０は軸受２５によつて回転不能にか
つ軸方向に摺動可能に支承される。また、第３図
に示されるように軸受２５の外周壁面上には外方
に突出する腕３３が一体形成され、一方ハウジン
グ端板１１上には軸受２５の外周輪郭形状に一致
した輪郭形状の軸受嵌着孔３４が形成される。従
つて軸受２５が第２図に示すように軸受嵌着孔３
４内に嵌着されたとき軸受２５はハウジング端板
１１上において回転不能に支持される。弁軸２０
の先端部にはほぼ円錐状の外周面３５を有する弁
体３６がナツト３７によつて固締され、弁体３６
の外周面３５と弁座１９間に環状の空気流通通３
８が形成される。更に弁室１５内には弁体３６と
ハウジング端板１１間に圧縮ばね３９が挿入され
る。

第２図に示されるようにロータ２１は合成樹脂
製の内筒４０と、内筒４０の外周面上に嵌着固定
された金属製の中間筒４１と、中間筒４１の外周
面上に接着剤により接着固定された永久磁石から
なる外筒４２とにより構成され、この永久磁石製
外筒４２の外周面には後述するように円周方向に
Ｎ極とＳ極が交互に形成される。第２図からわか
るように中間筒４１の一端部はモータハウジング
１０によつて支持された玉軸受４３のインナレー
ス４４より支承され、一方中間筒４１の他端部は
ハウジング端板１１によつて支持された玉軸受４
５のインナレース４６により支承される。従つて
ロータ２１はこれら一対の玉軸受４３，４５によ
つて回転可能に支承される。また、内筒４０の中
心孔内には弁軸２０の外ねじ山２９と噛合する内
ねじ山４７が形成され、従つてロータ２１が回転
すると弁軸２０が軸方向に移動せしめられること
がわかる。

モータハウジング１０内に固定配置されたステ
ータ２２とステータ２３とは同一の構造を有して
おり、従つて第４図から第７図を参照して片方の
ステータ２２の構造のみについて説明する。第４
図から第７図を参照するとステータ２２は一対の
ステータコア部分５１，５２とステータコイル５
３とにより構成される。ステータコア部分５１は
環状側壁部５４と、外筒部５５と、環状側壁部５
４の内周縁から環状側壁部５４に対して垂直に延
びる８個の磁極片５６とにより構成され、これら
磁極片５６はほぼ三角形状を有すると共に等角度
間隔で配置される。一方、ステータコア部分５２
は環状側壁部５７と、環状側壁部５７の内周縁か
ら環状側壁部５７に対して垂直に延びる８個の磁
極片５８とにより構成され、これら磁極片５８は
磁極片５６と同様にほぼ三角形状を有すると共に
等角度間隔で配置される。これらのステータコア
部分５１，５２は第６図並びに第７図に示される
ようにそれらの磁極片５６と磁極片５８とが互に
等間隔を隔てるようにして互に結合され、このと
きステータコア部分５１，５２がステータコアを
形成する。第７図においてステータコイル５３に
矢印Ａで示す方向に電流を流すと第６図において
ステータコイル５３の周りには矢印Ｂで示す磁界
が発生し、その結果磁極片５６にはＳ極が、磁極
片５８にはＮ極が夫々発生する。従つてステータ
２２の内周面上にはＮ極とＳ極が交互に形成され
ることがわかる。一方、第７図においてステータ
コイル５３に矢印Ａと反対方向に電流を流せば磁
極片５６にはＮ極が、磁極片５８にはＳ極が夫々
発生する。

第８図は第２図に示すようにステータ２２とス
テータ２３とをタンデム状に配置したところを示
す。なお、第８図においてステータ２２の構成要
素と同様なステータ２３の構成要素は同一の符号
で示す。第８図に示されるようにステータ２２の
隣接する磁極片５６と磁極片５８との距離をｌと
するとステータ２３の磁極片５６はステータ２２
の磁極片５６に対してｌ／２だけずれている。即
ち、ステータ２２の隣接する磁極片５６の距離ｄ
を１ピツチとするとステータ２３の磁極片５６は
ステータ２２の磁極片５６に対して1/4ピツチだ
けずれている。一方、第９図に示すようにロータ
２１の永久磁石製外筒４２の外周面上にはその円
周方向に交互にＮ極とＳ極が形成され、隣接する
Ｎ極とＳ極との間隔は隣接する磁極片５６と磁極
片５８の間隔に一致する。

再び第１図を参照すると、ステツプモータ９は
ステツプモータ駆動回路６０を介して電子制御ユ
ニツト６１に接続される。更に、電子制御ユニツ
ト６１には車速センサ６２、機関冷却水温センサ
６３、機関回転数センサ６４、スロツトルスイツ
チ６５並びに自動変速装置のニユートラルスイツ
チ６６が接続される。車速センサ６２は例えばス
ピードメータ内に設けられてスピードメータケー
ブルにより回転せしめられる回転永久磁石６７
と、この永久磁石６７によつてオン・オフ動作せ
しめられるリードスイツチ６８とにより構成され
て車速に比例したパルス信号を電子制御ユニツト
６１に送り込む。水温センサ６３は機関冷却水温
を検出し、機関冷却水温を表わす信号を電子制御
ユニツト６１に送り込む。回転数センサ６４はデ
イストリビユータ６９内においてクランクシヤフ
トと同期して回転するロータ７０と、このロータ
７０の鋸歯状外周縁に対設された電磁ピツクアツ
プ７１とにより構成され、機関クランクシヤフト
が一定角度だけ回転する毎にパルスを電子制御ユ
ニツト６１に送り込む。スロツトルスイツチ６５
はスロツトル弁４の回動運動によつて作動されて
スロツトル弁４が全閉状態にあるときオンとな
り、その検出信号を電子制御ユニツト６１に送り
込む。ニユートラルスイツチ６６は自動変速装置
がドライブレンジＤであるかニユートラルレンジ
Ｎであるかを検出し、その検出信号を電子制御ユ
ニツト６１に送り込む。

第１０図にステツプモータ駆動回路６０と、電
子制御ユニツト６１を示す。第１０図を参照する
と、電子制御ユニツト６１はデイジタルコンピユ
ータからなり、各種の演算処理を行なうマイクロ
プロセツサ（MPU）８０、ランダムアクセスメ
モリ（RAM）８１、制御プログラム、演算定数
等が予め格納されているリードオンリメモリ
（ROM）８２、入力ポート８３並びに出力ポー
ト８４が双方向バス８５を介して互に連結されて
いる。更に、電子制御ユニツツト６１内には各種
のクロツク信号を発生するクロツク発生器８６
と、バス８７を介してMPU８０に連結されたバ
ツクアツプRAM８８とを具備し、このバツクア
ツプRAM８８は電源８９に接続されている。ま
た、電子制御ユニツト６１はカウンタ９０を具備
し、車速センサ６２がこのカウンタ９０を介して
入力ポート８３に接続される。このカウンタ９０
は車速センサ６２の出力信号をクロツク発生器８
６のクロツク信号により一定時間計数し、車速に
比例した２進計数値が入力ポート８３並びにバス
８５を介してMPU８０に読み込まれる。更に、
電子制御ユニツト６１はＡ−Ｄ変換器９１を具備
しており、水温センサ６３がこのＡ−Ｄ変換器９
１を介して入力ポート８３に接続される。水温セ
ンサ６３は例えばサーミスタからなり、従つて水
温センサ６３は機関冷却水温に比例した出力電圧
を発する。この出力電圧はＡ−Ｄ変換器９１にお
いて機関冷却水温に対応した２進数に変換され、
この２進数が入力ポート８３並びにバス８５を介
してMPU８０に読み込まれる。回転数センサ６
４、スロツトルスイツチ６５並びにニユートラル
スイツチ６６の出力信号は入力ポート８３並びに
バス８５を介してMPU８０に読み込まれる。
MPU８０内では回転数センサ６４の出力パルス
の時間間隔を計算し、この時間間隔から機関回転
数を求めている。一方、出力ポート８４の出力端
子はラツチ９２の対応する入力端子に接続され、
ラツチ９２の出力端子はステツプモータ駆動回路
６０に接続される。出力ポート８４にはMPU８
０からパルスモータ駆動データが書き込まれ、こ
のパルスモータ駆動データはラツチ９２において
クロツク発生器８６のクロツク信号により一定時
間保持される。

一方、パルスモータ駆動回路６０においてステ
ータ２２のステータコイル５３とステータ２３の
ステータコイル５３は第８図において同一方向に
巻設されており、第１０図においてこれらステー
タコイル５３の巻始め端子S₁，S₂で、これらステ
ータコイル５３の巻終り端子がE₁，E₂で夫々示
される。更に、第１０図においてステータコイル
５３の中間タツプがM₁，M₂で夫々示される。ス
テータ２２において巻始め端子S₁と中間タツプ
M₁間のステータコイル５３は１相励磁コイル
を形成し、巻終り端子E₁と中間タツプM₁間のス
テータコイル５３は３相励磁コイルを形成す
る。更に、ステータ２３において巻始め端子S₂と
中間タツプM₂間のステータコイル５３は２相励
磁コイルを形成し、巻終り端子E₂と中間タツ
プM₂間のステータコイル５３は４相励磁コイル
を形成する。第１０図に示されるようにパルス
モータ駆動回路６０は４個のトランジスタT_r1，
T_r2，T_r3，T_r4を有し、巻始め端子S₁，S₂並びに
巻き終り端子E₁，E₂は夫々トランジスタT_r1，
T_r2，T_r3，T_r4のコレクタに接続される。また、
中間タツプM₁，M₂は電源８９を介して接地され
る。トランジスタT_r1、T_r2，T_r3，T_r4のコレク
タは対応する逆起電力吸収用ダイオードD₁，D₂，
D₃，D₄並びに抵抗Ｒを介して電源８９に接続さ
れ、各トランジスタT_r1，T_r2，T_r3，T_r4のエミ
ツタは接地される。また、各トランジスタT_r1，
T_r2，T_r3，T_r4のベースはラツチ９２の対応する
出力端子に接続される。

前述したようにMPU８０内では回転数センサ
６４の出力信号に基いて機関回転数が計算され
る。一方ROM８２内には例えば機関冷却水温と
機関アイドリング回転数との望ましい関係を表わ
す関数、或いは自動変速装置のレンジと機関アイ
ドリング回転数との望ましい関係を表わす関数が
数式の形で或いはデータテーブルの形で予め格納
されている。MPU８０内ではこの関数と現在の
機関回転数から現在の機関回転数を予め定められ
た望ましい機関アイドリング回転数にするのに必
要なステツプモータ９の移動方向を定め、更にそ
の移動方向にステツプモータ９を順次ステツプ移
動させるためのステツプモータ駆動データを求め
てこの駆動データを出力ポート８４に書き込む。
この書き込み動作は例えば８ｍsec毎に行なわれ、
出力ポート８４に書き込まれたステツプモータ駆
動データがラツチ９２において８ｍsecの間保持
される。MPU８０から出力ポート８４へは例え
ば４ビツトの駆動データ“1000”が送り込まれ、
第１図において各トランジスタT_r1，T_r2，T_r3，
T_r4に連結されたラツチ９２の出力端子を夫々
、、、とするとこのときラツチ９２の出
力端子、、、には８ｍsecの間夫々
“１”、“０”、“０”、“０”の出力信号が表われる
。
第１１図はラツチ９２の各出力端子、、、
に表われる出力信号を示している。第１１図か
らわかるように時刻t₁とt₂の間は上述のようにラ
ツチ９２の各出力端子、、、に夫々
“１”、“０”、“０”、“０”の出力信号が表われて
いる。このようにラツチ９２の出力端子の出力
信号が“１”になるとトランジスタT_r1はオン状
態となるために１相励磁コイルが励磁される。
次いでt₂においてMPU８０内において例えば弁
体３６（第２図）が開弁方向に移動するようにス
テツプモータ９を１ステツプだけ移動すべきと判
断された場合にはMPU８０から出力ポート８４
に駆動データ“1100”が読み込まれ、それによつ
て第１１図の時刻t₂とt₃間に示すようにラツチ９
２の出力端子、、、には夫々“１”、
“１”、“０”、“０”の出力信号が発生する。従つ
てこのときトランジスタT_r2もオン状態となり、
斯くして１相励磁コイルと２相励磁コイルル
が励磁される。同様に第１１図の時刻t₃とt₄間で
はラツチ９２の各出力端子、、、には
夫々“０”、“１”、“１”、“０”の出力信号が表わ
れ、従つてこのとき２相励磁コイルと３相励磁
コイルが励磁される。更に、第１１図の時刻t₄
とt₅間ではラツチ９２の出力端子、、、
には夫々“０”、“０”、“１”、“１”の出力信号が
表われ、従つてこのとき３相励磁コイルと４相
励磁コイルが励磁される。なお、第１１図から
ラツチ９２の出力端子、、、に表われる
信号、即ち各励磁コイル、、、の励磁パ
ルスの長さは等しく、更に各励磁パルスが互に1/
２づつ重合していることがわかる。時刻t₂とt₅間
におけるように各励磁パルスが互に1/2づつ重合
するように励磁パルスを発生させることを２相同
時励磁方式という。

第１２図は各ステータ２２，２３の磁極片５
６，５８と、ロータ２１の外筒４２の外周面を展
開して図解的に示している。第１２図ａは第１１
図の時刻t₁とt₂間のように１相励磁コイルのみ
が励磁されている場合を示しており、このときス
テータ２２の磁極片５６はＮ極、磁極片５８はＳ
極となつている。一方、ステータ２３の各磁極片
５６，５８には磁極が表われていない。従つてこ
のときステータ２２の磁極片５６とロータ外筒４
２のＳ極が対向し、ステータ２２の磁極片５８と
ロータ外筒４２のＮ極が対向している。次いで第
１１図の時刻t₂とt₃間のように２相励磁コイル
が励磁されるとこの２相励磁コイルの電流の向
きと１相励磁コイルの電流の向きが同一方向で
あるので第１２図ｂに示されるようにステータ２
３の磁極片５６はＮ極となり、ステータ２３の磁
極片５８はＳ極となる。従つてこのときロータ外
筒４２はロータ外筒４２のＳ極がステータ２２の
磁極片５６とステータ２３の磁極片との中間に位
置し、一方ロータ外筒４２のＮ極がステータ２２
の磁極片５８とステータ２３の磁極片５８との中
間に位置するように移動する。前述したようにス
テータ２２の隣接する磁極片５６の間隔を１ピツ
チとすると第１２図ｂに示すロータ外筒４２は第
１２図ａに示すロータ外筒４２に対して第１２図
において右側に1/8ピツチ移動したことになる。

次いで第１１図の時刻t₃とt₄間のように３相励
磁コイルが励磁されるとこの３相励磁コイル
の電流の向きは１相励磁コイルの電流の向きと
逆向きになるために第１２図ｂに示されるように
ステータ２２の磁極片５６はＳ極となり、ステー
タ２２の磁極片はＮ極となる。その結果、第１２
図ｃに示すロータ外筒４２は第１２図ｂに示すロ
ータ外筒４２に対して第１２図において右方に1/
４ピツチ移動することになる。次いで第１１図の
時刻t₄とt₅間のように４相励磁コイルが励磁さ
れると第１２図ｄに示されるようにロータ外筒４
２は第１２図ｃのロータ外筒４２に対して右方に
１／４ピツチ移動する。次いで第１１図の時刻t₅と
t₆間では４相励磁コイルのみが励磁され、従つ
て第１２図ｅに示すようにステータ２２の各磁極
片５６，５８には磁極が表われていない。斯くし
てこのときステータ２３の磁極片５６とロータ外
筒４２のＮ極が対向し、ステータ２３の磁極片５
８とロータ外筒４２のＳ極が対向するようにロー
タ外筒４２は第１２図ｄに示すロータ外筒４２に
対して第１２図において右方に1/8ピツチ移動す
る。次いで第１１図の時刻t₆においてMPU８０
から出力ポート８４に駆動データ“0000”が書き
込まれ、従つてラツチ９２の出力端子、、
、の出力信号は全て“０”となるので全ての
励磁コイル、、、の励磁が停止される。
このとき第１２図ｅに示すようにステータ２３の
磁極片５６とロータ円筒４２のＮ極が対向してお
り、ステータ２３の磁極片５８とロータ外筒４２
のＳ極が対向している。従つてロータ円筒４２の
Ｎ極がステータ２３の磁極片５６に作用する吸引
力とロータ円筒４２のＳ極がステータ２３の磁極
片５８に作用する吸引力とによりロータ円筒４２
は第１２図ｅに示す状態に静止保持される。な
お、ロータ円筒４２が静止保持される前に４相励
磁コイルが励磁されていたことがRAM８１内
に記憶される。

次いで第１１図の時刻t₇においてMPU８０内
において弁体３６（第２図）が開弁する方向にス
テツプモータ９を１ステツプだけ移動すべきと判
断された場合にはMPU８０は最後に励磁された
励磁コイルが何相であつたかをRAM８１から読
み取り、最後に励磁された励磁コイルが４相励磁
コイルである場合にはMPU８０は出力ポート
８４に駆動データ“0001”を書き込む。斯くして
第１１図の時刻t₇とt₈間で示されるように４相励
磁コイルのみが励磁される。このときロータ円
筒４２は第１２図ｅに示す位置にあるのでロータ
円筒４２は静止したままである。次いで第１１図
の時刻t₇とt₈間に示されるように３相励磁コイル
が励磁されると各ステータ２２，２３の各磁極
片５６，５８には第１２図ｄに示されるような磁
極が表われ、斯くしてロータ円筒４２は第１２図
ｅのロータ円筒４２に対して前とは逆に第１２図
において左方向の1/8ピツチ移動する。

第１１図の時刻t₁とt₆間におけるように１相励
磁コイルから順次励磁されるとステータ２２，
２３に対してロータ外筒４２が移動し、それによ
つてロータ２１が一方向に回転する。ロータ２１
が回転すると第２図に示すように弁軸２０の外ね
じ山２９とロータ内筒４０の内ねじ山４７が噛合
しているために弁軸２０は第２図において左方に
移動する。その結果、弁体３６と弁座１９間に形
成される環状空気流通路３８の断面積が増大する
ために第１図においてスロツトル弁４上流の吸気
管３内からバイパス管１６を介してサージタンク
２内に供給される空気量は増大する。一方、第１
１図の時刻t₇とt₁₀間ではロータ２１は逆方向に回
転するために弁軸２０が第２図において右方に移
動し、その結果弁体３６と弁座１９間に形成され
る環状空気流通路３８の断面積は減少する。

第１３図はバイパス通路を流れる空気量をフイ
ードバツク制御する際のフローチヤートを示して
いる。第１３図においてステツプ100はフイード
バツク制御が時間割込みで行なわれることを示し
ている。なお、この実施例では８ｍsec毎に割込
みが行なわれる。ステツプ101において水温セン
サ６３の出力信号をＡ−Ｄ変換器９１並びに入力
ポート８３を介してMPU８０内に読み込み、機
関冷却水温が70℃よりも小さくないか否かが判別
される。ステツプ101において機関冷却水温が70
℃よりも小さいと判別されたとき、即ち機関暖機
完了前のときステツプ102に進んでカウンタＣに
２秒を入れる。上述したように第１３図に示すル
ーチンは８ｍsecで時間割込みするので実際にカ
ウンタＣ内に入れられる数値は２秒／８ｍsec＝
250である。次いでステツプ103においてフイード
バツク制御中に立てるフイードバツク中フラグを
降ろした後ステツプ104に進み、ステツプ104にお
いてステツプモータ９の回転処理を行なつて処理
サイクルを完了する。なお、この場合実際にはス
テツプモータ９は静止状態に保持される。

一方、ステツプ101において機関冷却水温が70
℃よりも小さくないときはステツプ105に進む。
ステツプ105ではスロツトルスイツチ６５がオン
であるか否か、即ちスロツトル弁４が全閉状態に
あるか否かが判別され、スロツトル弁４が全閉状
態でないと判別された場合にはステツプ102に進
む。一方、ステツプ105においてスロツトル弁４
が全閉状態にあると判別された場合にはステツプ
106に進む。ステツプ106ではニユートラルスイツ
チ６６がオンであるか否か、即ち自動変速装置が
ニユートラルレンジにあるか否かが判別され、自
動変速装置がニユートラルレンジにあると判断さ
れた場合にはステツプ107に進む。一方、ステツ
プ106において自動変速装置がニユートラルレン
ジにないと判断された場合、即ち自動変速装置が
ドライブレンジにあると判断された場合にはステ
ツプ108に進む。ステツプ108では車速センサ６２
の出力信号がカウンタ９０並びに入力ポート８３
を介してMPU８０内に読み込まれ、車速が２
Km／ｈよりも小さくないか否かが判別される。ス
テツプ108において車速が２Km／ｈよりも小さく
ないと判断されたときはステツプ102に進み、一
方ステツプ108において車速が２Km／ｈよりも小
さいと判断された場合にはステツプ107に進む。
従つてステツプ107へ進むのは次の(1)と(2)の場合
だけであり、その他の場合にはステツプ102へ進
む。

(1) 機関冷却水温が70℃よりも小さくなく、スロ
ツトル弁４が全閉状態にあり、かつ自動変速装
置がニユートラルレンジにある場合。

(2) 機関冷却水温が70℃よりも小さくなく、スロ
ツトル弁４が全閉状態にあり、自動変速装置が
ドライブレンジにあり、かつ車速が２Km／ｈよ
りも小さい場合。

上記(1)および(2)の場合は機関アイドリング運転
時である。従つて機関アイドリング運転状態にな
い場合にはステツプ102においてカウンタＣに２
秒が入れ続けられ、機関アイドリング運転状態に
なるとステツプ107に進み、ステツプ107において
カウンタＣが零であるか否かが判別される。アイ
ドリング開始後始めてステツプ107を通るときに
はカウンタＣは２秒となつており、従つてこのと
きはステツプ109へ進む。ステツプ109ではカウン
タＣにＣ−１が入れられる、即ちカウンタＣが１
だけデイクリメントされる。次いでステツプ103
においてフイードバツク中フラグを降ろした後に
ステツプ104においてステツプモータ９の回転処
理を行なつて処理サイクルを完了する。なお、こ
の場合にもステツプモータ９は静止状態に保持さ
れる。上述したようにステツプ109を通る毎にカ
ウンタＣから１つづつデイクリメントされるので
アイドリング運転後２秒経過するとステツプ107
においてカウンタＣが零と判断され、このときス
テツプ110に進む。従つて第１４図において時刻
t_aにおいてアイドリング運転が開始されたとする
と時刻t_aから２秒後の時刻t_bにおいてカウンタＣ
が零となり、ステツプ110に進む。なお、第１４
図ａの縦軸は機関回転数NE（r.p.m）を示し、第
１４図ｂの縦軸は機関回転数NEの平均値Ｎ（r.p.
m）を示し、第１４図ｃの縦軸はステツプモータ
９の移動ステツプ位置STEPを示す。

再び第１３図に戻るとステツプ110においてフ
イードバツク中フラグが立つているか否かが判別
される。始めてステツプ110を通過するときには
ステツプ103においてフイードバツク中フラグ１
０３が降ろされているためにステツプ110におい
てフイードバツク中フラグが立つていないと判断
され、従つてステツプ111に進んで弁体３６（第
２図）の全閉位置を基準としたモータ位置の下限
値Miniを計算する。この下限値Miniは機関暖機
後における機関アイドリング回転数の長時間に亘
る平均モータ位置、即ち全閉位置を基準とした平
均ステツプ数から３を引いたステツプ数である。
このように機関暖機完了後における機関アイドリ
ング回転数の平均値を常時記憶しておくために第
１０図においてバツクアツプRAM８８が設けら
れている。次に第１５図を参照してこの下限値
Miniについて説明する。なお、第１５図ａの縦
軸は機関回転数NE（r.p.m）を示し、第１５図ｂ
の縦軸はステツプモータ９のステツプ位置STEP
を示す。スロツトル弁４の全閉位置を検出するス
ロツトルスイツチ６５は多少の余裕をもつて構成
されており、従つてスロツトル弁４がわずかばか
り開いててもスロツトルスイツチ６５はオンとな
つている。第１５図において時刻T_aまでスロツ
トル弁４が全閉位置にあり、時刻T_aにおいてス
ロツトル弁４がわずかばかり開弁せしめられたと
すると吸入空気量が増大するために第１５図ａに
示すように機関回転数NEが大きくなる。このよ
うに機関回転数が大きくなると吸入空気量を減少
させて機関回転数を低下させるために第１５図ｂ
において矢印Ｋで示すように弁体３６（第２図）
を閉弁する方向にステツプモータ９が駆動され続
ける。次いで時刻T_bにおいて再びスロツトル弁
４が全閉状態になつたとすると弁体３６がかなり
閉弁しているために吸入空気量が極度に少なくな
り、その結果機関が停止してしまうという問題を
生じる。このように機関が停止するのを阻止する
ために機関暖機完了後におけるアイドリング回転
の長時間の平均値Ｍから３ステツプ差引いたステ
ツプ数を最少値Miniとし、後述するようにステ
ツプモータ９のステツプ位置がこの最小値Mini
よりも小さくならないようにしている。従つて第
１５図の時刻T_aにおいてスロツトル弁４がわず
かばかり開弁せしめられたとしても第１５図ｂに
おいて実線で示すようにステツプモータ９は弁体
３６（第２図）の閉弁方向に３ステツプしか移動
することができず、斯くして時刻T_bにおいてス
ロツトル弁４が再び全閉状態になつても吸入空気
量がさほど少くならないので機関が停止するのを
阻止することができる。

このようにステツプ111においてステツプモー
タ位置の下限値Miniが求められると次いでステ
ツプ112においてフイードバツク中フラグを立て、
次いでステツプ113に進んで待ち時間中フラグを
立てる。次いでステツプ114においてカウンタＤ
に1.6秒、数値にすると200を入れ、ステツプ104
に進む、なお、このときもステツプ104において
ステツプモータ９は回転駆動されず、静止状態に
保持される。

一方、２度目にステツプ110を通るときには既
にステツプ112においてフイードバツク中フラグ
が立てられているのでフイードバツク中であると
判断され、従つてステツプ115に進む。ステツプ
115ではカウンタＤが零か否かが判別される。始
めてステツプ115を通るときにはカウンタＤには
1.6秒が入れられているためにカウンタＤは零で
はないと判断され、ステツプ116へ進む。ステツ
プ116では待ち時間中フラグが立つているか否か
判別される。この待ち時間中フラグは既にステツ
プ113において立てられているのでステツプ116に
おいて待ち時間中と判断され、ステツプ117に進
む。ステツプ117ではカウンタＤにＤ−１が入れ
られる、即ちカウンタＤが１だけデイクリメント
され、次いでステツプ104においてステツプモー
タ９の回転処理をする。なお、このときもステツ
プモータ９は静止状態に保持される。ステツプ
117を通る毎にカウンタＤは１づつデイクリメン
トされるので始めてステツプ115を通過した後1.6
秒経過するとステツプ115においてカウンタＤが
零であると判断され、ステツプ118に進む。この
ときの時刻を第１４図においてt_cで示す。従つて
第１４図の時刻t_bとt_c間が待ち時間1.6秒である。
ステツプ118では待ち時間中フラグが立つている
か否か判別され、このとき依然として待ち時間中
フラグが立つているのでステツプ119に進む。ス
テツプ119では機関回転数を記憶するためのレジ
スタＲがクリヤされ、次いでステツプ120におい
て待ち時間中フラグが降ろされる。次いでステツ
プ114において再びカウンタＤに1.6秒が入れら
れ、次いでステツプ104においてステツプモータ
回転処理が行なわれる。しかしながらこのとき実
際にはステツプモータ９は静止状態に保持された
ままである。

次の処理サイクルにおいてステツプ115では再
びカウンタＤが零か否かが判別されるがこのとき
カウンタＤには1.6秒が入れられているのでカウ
ンタＤは零ではないと判断され、ステツプ116へ
進む。ステツプ116では待ち時間中フラグが立つ
ているか否かが判別されるが前回の処理サイクル
におけるステツプ120において待ち時間中フラグ
が降ろされているのでステツプ116では待ち時間
中フラグが立つていないと判断され、ステツプ
121に進む。前述したようにMPU８０内では回転
数センサ６４の出力信号に基づいて機関回転数
NEが計算されており、ステツプ121では機関回
転数NEが８回計測された否かが判別される。ス
テツプ121において機関回転数NEが８回計測さ
れた場合にはステツプ117に進んでカウンタＤか
ら１がデイクリメントされる。一方、ステツプ
121において機関回転数NEが８回計測されてい
ないと判断された場合にはステツプ122において
レジスタＲに機関回転数が加算され、次いでステ
ツプ117においてカウンタＤから１がデイクリメ
ントされる。ステツプ122は８回通過するのでレ
ジスタＲには機関回転数NEの８回の合計が記憶
される。

次いでステツプ115においてカウンタＤが零で
あると判別されたとき、、即ち機関回転数NEの
計測を開始してから1.6秒経過したときにはステ
ツプ118に進む、このときの時刻を第１４図でt_d
で示す。従つて第１４図の時刻t_cとt_d間は計測時
間1.6ｍsecである。ステツプ118では待ち時間中
フラグが立つているか否かが判別されるが待ち時
間中フラグは降ろされているためにステツプ123
に進む。ステツプ123ではレジスタＲに記憶され
た機関回転数NEの８回の合計ΣNEを８で割算
し、その割算結果をＮとする。従つてこのＮは機
関回転数NEの平均値を示している。次いでステ
ツプ124では前述したようにROM８２に格納さ
れた関数と水温センサ６３、ニユートラルスイツ
チ６５の出力信号から機関回転数の目標値NFが
計算される。この目標値NFは例えば機関冷却水
温が70℃以上で自動変速装置がニユートラルレン
ジにある場合には650r.p.m、機関冷却水温が70℃
以上で自動変速装置がドライブレンジにある場合
には600r.p.mと予め定められている。次いでステ
ツプ125においてステツプモータ９の移動ステツ
プ数STEPに１が入れられ、ステツプモータ９の
回転方向DIRに１が入れられる。なお、DIR＝１
は弁体３６（第２図）を閉弁方向に移動させるス
テツプモータ９の回転方向であり、DIR＝０は弁
体３６を開弁方向に移動させるステツプモータ９
の回転方向である。次いでステツプ126において
機関回転数平均値Ｎから機関回転数目標値NFが
減算され、その減算結果をΔNEとする。従つて
機関回転数平均値Ｎが目標値NFよりも高い場合
にはΔNEは正となり、逆に低い場合にはΔNEは
負となる。次いでステツプ127においてこのΔNE
が零よりも小さくないか否かが判別され、ΔNE
が零よりも小さくない場合にはステツプ128に進
む。一方、ステツプ127においてΔNEが零よりも
小さいと判別されたときはステツプ129に進み、
ΔNEの絶対値をΔNEとする。次いでステツプ
130においてステツプモータ９のステツプ数
STEPに１が入れられ、ステツプモータ９の回転
方向DIRに零が入れられた後ステツプ128に進む。
ステツプ128においてΔNEが20r.p.mよりも小さ
くないか否かが判別され、ΔNEが20r.p.mよりも
小さくない場合にはステツプ131に進み、ΔNEが
20r.p.mよりも小さい場合にはステツプ112に進
む。ステツプ112では再びフイードバツク中フラ
グが立てられ、次いでステツプ113において待ち
時間中フラグが立てられる。従つてΔNEが20r.p.
mよりも小さい場合にはステツプモータ９が駆動
されずに再び1.6秒の待ち時間の後に1.6秒間機関
回転数が計測される。即ち、第１４図において時
刻t_cとt_d間において計測された機関回転数の平均
値Ｎと目標値NFの差ΔNEが20r.p.mよりも小さ
いときには時刻t_dとt_e間において1.6秒待ち時間の
後に時刻t_eとt_f間において1.6秒間機関回転数が計
測される。次いで時刻t_eとt_f間において計測され
た機関回転数の平均値N′と目標値NFの差
ΔNE′が20r.p.mよりも小さくないときは前述した
ように第１３図においてステツプ131に進む。ス
テツプ131ではステツプモータ９の回転方向DIR
が１であるか否か、即ちステツプモータ回転方向
が弁体３６（第２図）を閉鎖させる方向であるか
否かが判別され、ステツプモータ９の回転方向が
弁体３６を開弁する方向の場合にはステツプ132
に進んでRAM８１の所定の番地にステツプモー
タ９のステツプ数１とステツプモータ回転方向
DIR＝０を記憶する。一方、ステツプ131におい
てステツプモータ回転方向DIRが弁体３６を開弁
する方向であると判断された場合にはステツプ
133に進む。ステツプ133ではRAM８１に記憶さ
れているステツプモータ９の現在のステツプ位置
とステツプ111において計算されたステツプ下限
値Miniを比較し、現在のステツプ位置が下限値
Miniよりも大きいときはステツプ132に進んで
RAM８１の所定の番地にステツプモータ９のス
テツプ数１とステツプモータ回転方向DIR＝１を
記憶する。ステツプ133において現在のステツプ
位置が下限値Miniよりも大きくないと判断され
たときはステツプ112に進み、次いでステツプ
113、ステツプ114を経てステツプ104に進んでス
テツプ104においてステツプモータ９の回転処理
が行なわれる。しかしながらこのときにはステツ
プモータ９は静止したままであり、次いで再び
1.6秒の待ち時間の後に1.6秒間機関回転数が計測
される、一方、ステツプ132においてステツプモ
ータ９のステツプ数と回転方向がRAM８１の所
定の番地に記憶されるとステツプ112に進み、次
いでステツプ113、ステツプ114を経てステツプ
104においてステツプモータ９の回転処理が行な
われる。ステツプ104ではRAM８１に記憶され
たステツプモータ９のステツプ数と回転方向から
ステツプモータ９の駆動データを出力ポート８４
に書き込む。その結果第１４図の時刻t_fにおいて
第１４図ｃに示されるようにステツプモータ９は
弁体３６（第２図）の閉鎖する方向にステツプ数
１だけ移動せしめられる。次いで再び1.6秒の待
ち時間の後に1.6秒間機関回転数が計測される。

機関回転数が機関回転数の目標値よりも大きい
ときに弁体３６（第２図）が閉弁する方向にステ
ツプモータ９を回転させ、機関回転数が機関回転
数の目標値よりも小さなときに弁体３６が開弁す
る方向にステツプモータを回転させると機関回転
数が回転数目標値よりも大きくなるか或いは小さ
くなる毎にバイパス管１６からサージタンク１内
に供給されるバイパス空気量は減少並びに増大せ
しめられ、その結果機関回転数の変動が激しくな
る。このように機関回転数の変動を抑制するため
に本発明では機関回転数の平均値Ｎと機関回転数
の目標値NFとの差ΔNEが20r.p.mよりも小さな
ときはステツプモータ９を静止させたままにして
おき、ΔNEが20r.p.mよりも小さくない場合だけ
ステツプモータ９を１ステツプだけ移動させるよ
うにしている。また、ステツプモータ９を１ステ
ツプだけ移動させた後暫らくしないと機関回転数
が安定せず、従つて本発明では機関回転数の計測
後1.6秒の待ち時間を経た後に機関回転数を計測
するようにしている。更に走行運転状態からアイ
ドリング運転に移つた場合には機関回転数が安定
するまでに更に時間がかかる。従つて本発明では
このように走行運転状態からアイドリング運転に
移つた場合には２秒間待ち、次いで更に1.6秒の
待ち時間を経過した後に機関回転数の計測を開始
するようにしている。

本発明におけるようにステツプモータを用いて
アイドリング回転数が目標回転数となるようにバ
イパス空気量をフイードバツク制御するようにし
た場合にはステツプモータが駆動されるとバイパ
ス空気量が段階的に、即ち急激に変化するために
アイドリング回転数が一時的に大きく変動し、暫
らくしてから安定する。従つてステツプモータの
駆動が完了した直後からただちにアイドリング回
転数の検出を開始するとアイドリング回転数の平
均値は安定したときの平均的なアイドリング回転
数を表わさないことになる。従つてこのアイドリ
ング回転数の平均値が目標回転数となるようにア
イドリング回転数制御を行うと安定したときの平
均的なアイドリング回転数が目標回転数からずれ
てしまうことになる。しかしながら本発明によれ
ば前述したようにステツプモータの駆動が完了し
てから予め定められた待ち時間を経過した後にア
イドリング回転数を検出しており、従つて検出さ
れたアイドリング回転数の平均値は安定したとき
の平均的なアイドリング回転数を表わすことにな
る。斯くして安定したときの平均的なアイドリン
グ回転数を目標回転数に正確に一致させることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は機関吸気系の一部を断面で示した本発
明によるアイドリング回転速度制御装置の全体
図、第２図は流量制御弁装置の側面断面図、第３
図は第２図の−線に沿つてみた断面図、第４
図はステータコア部分の斜視図、第５図はステー
タコア部分の斜視図、第６図はステータの断面
図、第７図は第６図の−線に沿つてみた側面
断面図、第８図は第２図のステータの断面平面
図、第９図は第８図の−線に沿つてみた図解
的に示す側面断面図、第１０図は第１図のステツ
プモータ駆動回路と電子制御ユニツトの回路図、
第１１図はステツプモータの励磁パルスを示す線
図、第１２図はステツプモータとロータとを図解
的に示した説明図、第１３図は本発明によるアイ
ドリング回転速度制御の作動を説明するためのフ
ローチヤート、第１４図はフイードバツク制御を
説明するための線図、第１５図はフイードバツク
制御を説明するための線図である。３……吸気管、４……スロツトル弁、８……流
量制御弁装置、９……ステツプモータ、１６……
バイパス管、２０……弁軸、２１……ロータ、３
６……弁体、５３……ステータコイル、６０……
ステツプモータ駆動回路、６１……電子制御ユニ
ツト。

Claims

【特許請求の範囲】

１スロツトル弁上流の吸気通路とスロツトル弁
下流の吸気通路とを連結するバイパス通路内にス
テツプモータ駆動の流量制御弁装置を配置し、機
関アイドリング運転時におけるアイドリング回転
数を検出して該アイドリング回転数が目標回転数
となるようにステツプモータをフイードバツク制
御するようにしたアイドリング回転速度制御方法
において、上記フイードバツク制御中にアイドリ
ング回転数を複数回検出し、次いで複数回検出さ
れたアイドリング回転数の平均値を計算し、該平
均値が目標回転数からずれているときには上記ス
テツプモータを駆動し、ステツプモータの駆動が
完了してから予め定められた待ち時間を経過した
後にアイドリング回転数を再び複数回検出し、以
下これらをフイードバツク制御中順次繰返すよう
にした内燃機関のアイドリング回転速度制御方
法。