JPH0236922Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、ステツピングモータを利用して吸入
空気量制御弁を開閉させてエンジンに供給される
吸入空気量を調節制御出来るようにしたエンジン
の吸入空気量制御装置の改良に関する。

エンジンのアイドリング時などのように吸入空
気量を微細に調節する必要のある場合に、ステツ
ピングモータの制御を通じて、吸気通路に配設さ
れた吸入空気量制御弁を開閉してエンジンの吸入
空気量を制御するようにした装置は、例えば特開
昭56−138441号にみるようにすでに公知である。

しかし、このような従来公知の装置は、その制
御精度は、ステツピングモータが１つの駆動パル
スにより回転される角度（以下「最小制御角」と
いう）によつて制限されるため、それ以上に吸入
空気量を微細に調節制御することは困難であつ
た。

このため、従来の装置で精度の高い制御を行な
おうとする場合には、精度の高いステツピングモ
ータと取り換えなければならず、コスト面からい
つても望ましいものではなかつた。

本考案はこのような事情に鑑みて開発されたも
ので、従来のステツピングモータを使用して、よ
り一層精度の高い吸入空気量の制御を可能になら
しめたエンジンの吸入空気量制御装置を提供する
ことを目的としたものである。

このような目的を達成するため、本考案の制御
装置においては、エンジンの運転状態に応じて、
設定されたステツピングモータの目標回転角と、
ステツピングモータの現回転角とを比較し、その
比較の結果、検出された偏差量に基づいて、第一
のパルス発生手段と第二のパルス発生手段とを付
勢してステツピングモータを目標回転角に正確に
制御させるようにしたもので、特に第一のパルス
発生手段では上記偏差量のうち、ステツピング制
御可能な偏差分に対して開又は閉制御パルスのい
ずれかを発生させ、第二のパルス手段では上記偏
差量のうち、ステツピング制御の困難な微小な偏
差分に応じて１稼働サイクル当りのパルス間の時
間間隙の規定された開、閉制御パルスを交互に連
続して発生するように構成したことを特徴として
いる。

以下に、添付図面と共にその一実施例を説明す
る。

第１図は、本考案装置を適用した自動車のエン
ジン部の構成を示す一部切欠縦断面図である。こ
の第１図において、１はエンジン本体２に通じる
吸気通路、Ａは吸入空気量制御弁、Ｂはステツピ
ングモータ、Ｃは本考案の要部を構成する電子制
御装置、３，４，５はそれぞれ回転センサの内蔵
されたデストリビユータ、温度センサ、クーラス
イツチであり、これらはいずれも電子制御装置Ｃ
に対し、エンジンの運転状態を知るのに必要な情
報を供給している。

なお、６は温度センサ４からのアナログ出力を
デジタル出力に変換するためのＡ／Ｄ変換器であ
る。

第２図は、本考案装置の要部を構成する電子制
御装置の概略構成を示すブロツク線図である。こ
の第２図において、１１はステツピングモータＢ
の制御目標とする回転角θ_Tを電気信号として出力
する目標回転角設定手段を示しており、この設定
手段１１の制御は、後述する第３図のフローチヤ
ートに示されたプログラムに従つて稼働されるマ
イクロコンピユータシステムにより行なわれてい
る。

比較手段１２は、設定手段１１から電気信号と
して入力した目標回転角θ_Tと、同様に電気信号と
して入力したステツピングモータＢの現回転角θ_C
とを比較し、その偏差量を検出するようになつて
いる。

なお、第２図に示す実施例ではステツピングモ
ータＢの回転角θ_Cは、吸入空気量制御弁Ａを開閉
制御するステツピングモータＢの回転角モータ１
６から読み取るようにされているが、このような
方法によらずステツピングモータＢの回転角を直
接検出する回転角センサから直接続み取り出来る
ように構成してもよいことはいうまでもない。

比較手段１２における判断は、後述する第５図
のフローチヤートに示されたプログラムに従つ
て、マイクロコンピユータシステムにより行なわ
れており、上記した偏差量を、ステツピングモー
タＢのステツプ制御（ここでは、ステツピングモ
ータＢに必要な数の駆動パルス信号を入力させる
ことによつて目標とする制御が実行されるもの、
すなわち目標制御量がステツピングモータＢの最
小制御角の整数倍となるものをいう）によつて補
償可能な制御量と、ステツピングモータＢのステ
ツプ制御では困難な制御量（ここでは、ステツピ
ングモータＢに駆動パルス信号を入力しても目標
とする制御が実行されないもの、すなわち、目標
制御量がステツピングモータの最小制御角より小
さいものをいう）とに判別している。

後段の第一のパルス発生手段１３及び第２のパ
ルス発生手段１４は、比較手段１２の判断結果に
応じて付勢されるようになつており、第一のパル
ス発生手段１３は、ステツプ制御によつて可能な
制御量がある場合に、その補償量に見合つた必要
数の開又は閉制御パルスのいずれかを連続して発
生するように構成されており、他方の第二のパル
ス発生手段１４は、ステツプ制御によつて困難な
制御量がある場合に、その補償量に見合つた１稼
動サイクル当りのパルス間の時間間隙の規定され
た開、閉制御パルスを交互に連続して発生するよ
うに構成されている。これら、２つのパルス発生
手段１３，１４は、いずれも比較手段１２からの
偏差出力がある場合に付勢されるが、第一のパル
ス発生手段１３は第二のパルス発生手段１４に対
して優先的に付勢されるようになつている。

ドライバ回路１５は、上記した第一、第二のパ
ルス発生手段１３，１４からの出力に応じてステ
ツピングモータＢを駆動するもので、開制御パル
スの出力時にはステツピングモータＢを正転さ
せ、閉制御パルスの出力時にはステツピングモー
タＢを逆転させることによつて、吸気通路１内に
配設された吸入空気量制御弁Ａを開、閉方向に刻
時的に駆動してその開度を等価的に目標回転角θ_T
に適合するように制御している。

したがつて、このような構成の本考案装置にお
いては、ステツピングモータＢは比較手段１２か
ら出力される偏差量に応じて、先ずステツプ制御
可能な制御量だけ、正又は逆転のいずれか一方向
に回転駆動され、次いでステツプ制御の困難な制
御量に応じて１稼働サイクル当りパルス間の時間
間隙の規定された周期で交互に正逆転され、これ
によつて目標とする吸入空気量がステツピングモ
ータＢの最小回転角よりも微細な精度で等価的に
制御されることになる。

次に、マイクロコンピユータシステムよつて実
行される制御プログラムを参照し乍ら、本考案装
置の動作原理を更に詳細に説明する。第３図は、
ステツピングモータＢの目標回転角θ_Tを設定する
ために実行されるプログラムのフローチヤートを
示している。

以下、このプログラムの制御手順について説明
すると、ステツプ２１ではエンジンの回転数Ｎ、
水温Ｗ、付設のクーラのON、OFFに関する情報
を既述の各センサ３，４，５から入力し、ステツ
プ２２では、これらの入力情報に応じて、予めメ
モリ内に記録された第４図に示すようなマップ情
報を参照して目標となるアイドリング時のエンジ
ンの回転数N₀（以下、ここでは、「アイドル回転
数」という）を定める。

そして、ストツプ２３では、エンジンの実際の
回転数Ｎと、目標となるアイドル回転数N₀との
偏差（Ｎ−N₀）を算出し、さらにステツプ２４
においては、このアイドル回転数を得るのに必要
な流量制御弁Ａの目標開度θ₀を算出する。かくし
て、ステツプ２５では、ステツプ２４で求めたθ₀
に基づいてステツピングモータＢの目標回転角θ_T
を算出し、最後にステツプ２６において、このθ_T
を別のメモリ内に記憶させてステツピングモータ
Ｂの目標回転角θ_Tの設定を完了する。

しかして、このようにしてステツピングモータ
Ｂの目標回転角θ_Tが設定されると、マイクロコン
ピユータシステムは、第５図のフローチヤートに
示す手順に従つたプログラムを実行することにな
る。

そこで、以下このプログラムの手順を説明する
と、先ずステツプ３１で、ステツピングモータＢ
の回転角の初期値（θ_C＝Ｏ）を設定する。この初
期値の設定は、エンジンのキイースイツチが投入
される毎に行なわれる。

次に、ステツプ３２において、エンジンがアイ
ドリング状態にあるか否かを判断する。このアイ
ドリング状態の存否は、その正確さを期するため
エンジンの回転数と変速位置との２つの情報から
判断される。

ステツプ３３では、第３図に示すプログラムに
よつて設定された目標回転角θ_Tの呼び込みを行な
い、ステツプ３４では、この目標回転角θ_Tとステ
ツピングモータＢの現回転角θ_Cとの偏差が算出さ
れる。

そして、ステツプ３５では、かくして算出され
たステツピングモータＢの偏差制御角θ_Dに基づい
て、ステツピングモータＢのステツプ数Ｓ（正又
は負）と、余角θ_S（正又は負）を算出する。但し、
ここにおいて、ΔθはステツピングモータＢで制
御可能な最小制御角で、さらにｓとθ_Sはステツピ
ングモータＢの制御の関係から同符号にされてお
り、ＳはステツピングモータＢをステツプ制御す
るために必要な駆動パルス数、θ_Sはステツプ制御
の不可能な制御角度を示している。

しかる後、ステツプ３６、ステツプ３７では、
それぞれＳの存否と、θ_Sの存否が判断され、Ｓの
存在する場合は、ステツプ３８に移行してＳの符
号（正又は負）が判別される。

そして、Ｓが正である場合には、ステツプ３９
ａに進み第一のパルス発生手段１３を付勢して、
Ｓの数値に応じた開制御パルスを発生させる。ま
た、Ｓが負である場合には、ステツプ３９ｂに進
み第一のパルス発生手段１３を付勢して、Ｓの数
値に応じた閉制御パルスを発生させる。したがつ
て、この時点でステツピングモータＢは、ステツ
プ制御の可能な制御量だけ制御され、ステツプ４
０ではステツピングモータＢの回転角θ_Cが更新さ
れる。

一方、ステツプ３７でθ_Sの存在が確認された場
合には、プログラムは第二のパルス発生手段１４
の稼働プログラムのフアーストステツプ、すなわ
ち、ステツプ４１に進む。

第二のパルス発生手段１４を稼働する制御プロ
グラムは、第二のパルス発生手段１４の稼働を監
視するタイマ（不図示）を作動するステツプ４１
に始まり、ステツプ４２に進んで、１稼働サイク
ル当りに交互に発生すべき開、閉制御パルス間の
時間隙T′が算出される。

このT′の値は、T′＝T₀／Ｎ・θ_S／Δθで求められ
、こ こにＮは分周比で、自然数（１，２，…）の値を
取るもの（以下に詳述する）、T₀は第二のパルス
発生手段１４の１稼動サイクル、θ_Sは既述の余
角、Δθはステツピングモータの最小制御角であ
る。ステツプ４３では、θ_Sの正，負が判断され、
θ_Sが正である場合には、ステツプ４４ｂに進み、
θ_Sが負である場合にはステツプ４４ａに進む。

ステツプ４４ａでは、第二のパルス発生手段１
４を付勢して、閉制御パルスを１発だけ発生し、
ステツプ４４ｂでは、第二のパルス発生手段１４
を付勢して開制御パルスを１発だけ発生する。ス
テツプ４５では、タイマの作動後の経過時間Ｔ
が、第二のパルス発生手段１４の稼働を終了すべ
き時間になつているか否かを判断する。ステツプ
４５において、Ｔ＜T₀であると判断されると、
ステツプ４６に進み、Ｔ≧T₀であればステツプ
４９に進んでタイマをリセツトして、第二のパル
ス発生手段１４の稼働を終了する。ステツプ４６
では、ステツプ４４ａ、ステツプ４４ｂのいずれ
かのステツプにおいて発生されたパルス（ここで
は、「第１発目のパルス」という）に続く、次の
パルス（ここでは「第２発目のパルス」という）
を発生すべき時点になつているかどうかが判断さ
れ、その時点になればステツプ４８に進んで再び
θ_Sの正，負が判断されて、ステツプ４４ｂ、ステ
ツプ４４ａのいずれかに進み、第二のパルス発生
手段１４を付勢して前回のステツプ４３の判断結
果に基づいて発生されたパルスとは異種のパルス
が発生される。（前回のステツプ４３の判断結果、
ステツプ４４ａに進み開制御パルスが発生された
場合には、ステツプ４８を通じてステツプ４４ｂ
に進むことになるので異種のパルスすなわち閉制
御パルスが発生されることになる）。

ステツプ４７では、次に第３発目のパルスを発
生すべき時刻になつているか否かが判断され、こ
の時点が来るとステツプ４３を通じて再びステツ
プ４４ａ，４４ｂに進んで第二のパルス発生手段
１４を付勢して第１発目と同種のパルスが発生さ
れる。

なお、ステツプ４６，４７の判断の基準値Ｔ
は、その判断条件が充されると、ｎの値をｎ＝
０，１，２，３…と１つずつ歩進させるので、１
稼働サイクル当り発生されるパルスの数は、分周
比に応じて増加して行くことになる。

以下、同様な手順に従つて、分周比Ｎの値に応
じてステツプ４３からステツプ４８を循環し、ス
テツプ４５においてＴ≧T₀の条件が充されると
ステツプ４９に進んで、タイマはリセツトされ、
同時に第二のパルス発生手段１４の稼働が終了さ
れ、プログラムは再びステツプ３２に戻ることに
なる。

今、理解を容易にするため、Ｎ＝２，Δθ＝１
（度／パルス）である場合に、θ_Tが２度から6.5度
に変化した場合を例にとり、各プログラムのステ
ツプについてより詳細に説明する。この条件下で
は、Ｓ＝４、θ_S＝0.5である。先づ、ステツプ３
６→ステツプ３８→ステツプ３９ａに進んで第一
のパルス発生手段１３が直ちに付勢される。

その結果、ステツピングモータＢは、第一のパ
ルス発生手段１３より４つの開制御パルスを受け
て正転し、そのステツプ値が４つ増加して、θ_Cは
４度に制御される。ところが、ステツプ３７で
は、θ_S＞Ｏであるからステツプ４１に進んでタイ
マが作動され、第二のパルス発生手段１４は直ち
に稼働状態に入る。

そして、ステツプ４２では、T¹が算出され、
T₁＝T₀／２・0.5／１が求められ、ステツプ４３でθ_S＞ Ｏが判断されると、ステツプ４４ｂに進み、第二
のパルス発生手段１４を付勢して、第１発目の開
制御パルスを発生し、ステツプ４５に進む。しか
るに、この時Ｔ≒Ｏであるからステツプ４５の判
断条件は充されずステツプ４６に進むことにな
る。そして、ステツプ４６→ステツプ４７を循回
し、第２発目のパルスを発生すべき時点となると
ステツプ４６の条件が充されてステツプ４８→ス
テツプ４４ａに進み第二のパルス発生手段１４を
付勢して閉制御パルスを発生し、ステツプ４５に
進む。しかるにこの時Ｔ≒T¹であるから、再び
ステツプ４６→ステツプ４７を循回し、第３発目
のパルスを発生すべき時点になると、今度はステ
ツプ４７の条件が充されてステツプ４３に戻り、
ここで再びθ_Sの正，負が判断されてステツプ４４
ｂに進み第二のパルス発生手段１４を付勢し、開
制御パルスを発生する。

しかるにこの時はＴ≒T₀／２であるから再び
ステツプ４６に進み、ステツプ４６→ステツプ４
７を再び循回して、Ｔ＝T₀／２＋T¹となつた時、す なわちステツプ４６の条件が充された時にステツ
プ４８を経て、再びステツプ４４ａに進み、第二
のパルス発生手段１４を付勢して閉制御パルスを
発生する。

以下、同様な手順を繰り返すが、ステツプ４５
においてＴ≧T₀が判断されると、ステツプ４９
に進みタイマをリセツトして第二のパルス発生手
段１４の稼働を停止させて再びステツプ３２に戻
つて同様なステツプをたどりステツピングモータ
Ｂは目標回転角θ_Tに制御される。

第６図ａ〜ｃは、前述の制御動作を説明するタ
イミングチヤートである。

この様に目標回転角が6.5度のように、ステツ
ピングモータの制御不可能な回転角になつたとき
には、６度と７度とを交互に、かつ同じ時間割合
で制御弁を開閉制御して、単位時間内に流れる吸
入空気量を大旨6.5度相当にすることができる。

また、余角θ_Sが最小制御角Δθのちようど半分
（この場合は0.5度）でない場合は、開いている時
間と閉じている時間の割合を変えることによつ
て、目標回転角に相当する吸入空気量を得ること
ができる。（例えば、6.7度の場合は、７度を指令
している時間と６度を指令している時間との割合
を７：３になるようにすれば良い）。

なお、第７図ａ〜ｃは、Ｎ＝１、Δθ＝１（度／
パルス）の場合のタイミングチヤートを示してお
り、θ_Tが増加した場合には、この図に示すよう
に、第二のパルス発生手段１４は、閉制御パルス
と開制御パルスとを１個づつ交互に発生する。

ここにおいて、分周比Ｎは、ステツピングモー
タの制御周期に相当するT₀時間内に、上記の様
に中間の開度４（0.5度のような角度）に値する吸
入空気量を得るために開方向のパルスと閉方向の
パルスを１個づつ出力して制御するその回数を表
わすものであり、この分周比は、ステツピングモ
ータの追従性が許す限り、大きい方が吸入空気量
の変動を抑える点において効果的である。

また、第８図は、本考案の制御動作の理解を容
易にするため分周比Ｎの場合における同上の波形
図を示すものである。

以上の詳述より理解されるように、本考案の吸
入空気量制御装置によれば、ステツピングモータ
の最小制御角よりも微細な精度で吸入空気量を制
御できるので、エンジンの運転状態に応じた理想
的な吸入空気量の調節が可能になる。

なお、既述の実施例では、エンジンのアイドリ
ング時の吸入空気量を制御する例を示したが、本
考案は、このようなものに限らず、例えば自動車
を定速走行させるオートクルーズ時の制御にも適
用できることはいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案装置の適用された自動車のエ
ンジン部の構成を示す一部切欠縦断面図、第２図
は、本考案装置の要部を構成する電子制御装置を
含んだ制御系の概略構成を示すブロツク線図、第
３図は、ステツピングモータの目標回転角を設定
するためのプログラムのフローチヤート、第４図
は、エンジンのアイドリング時における水温と目
標回転数との関係を示すグラフ、第５図は、第
一、第二のパルス発生手段の制御手順を示すプロ
グラムのフローチヤート、第６図ａ，ｂ，ｃ及び
第７図ａ，ｂ，ｃは、本考案装置の制御動作を説
明する波形図、第８図は、分周比Ｎの場合に、第
２のパルス発生手段より発生される１稼働サイク
ル当りの開、閉制御パルスの波形図である。 符号の説明、Ａ……吸入空気量制御弁、Ｂ……
ステツピングモータ、Ｃ……電子制御装置、１１
……目標回転角設定手段、１２……比較手段、１
３……第一のパルス発生手段、１４……第二のパ
ルス発生手段。

Claims (1)

1. 【実用新案登録請求の範囲】 吸気通路内に配設され、エンジンに供給される
   吸入空気量を制御する吸入空気量制御弁と； この吸入空気量制御弁を開閉するためパルス信
   号を受けて正、逆転可能に駆動されるステツピン
   グモータと； エンジンの運転状態に応じて上記ステツピング
   モータの目標回転角を設定する目標回転角設定手
   段と、 上記ステツピングモータの回転角と、上記目標
   回転角設定手段の目標回転角とを比較し、その偏
   差量を検出する比較手段と、 この比較手段より検出された偏差量のうち、上
   記ステツピングモータでステツプ制御の可能な偏
   差分に対して、上記ステツピングモータを一方向
   に回転駆動させるため、開又は閉制御パルスを発
   生する第一のパルス発生手段と、 上記比較手段により検出された偏差量のうち、
   上記ステツピングモータでステツプ制御の不可能
   な微小な偏差分に対し、上記ステツピングモータ
   を交互に正逆転駆動させるため、１稼動サイクル
   当りのパルス間の時間間隙の規定された開、閉制
   御パルスを発生する第二パルス発生手段とを含ん
   で構成された電子制御装置とを； 備えたことを特徴とするエンジンの吸入空気量
   制御装置。