JPH0693888A - Valve opening and closing control device - Google Patents
Valve opening and closing control deviceInfo
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- JPH0693888A JPH0693888A JP24615592A JP24615592A JPH0693888A JP H0693888 A JPH0693888 A JP H0693888A JP 24615592 A JP24615592 A JP 24615592A JP 24615592 A JP24615592 A JP 24615592A JP H0693888 A JPH0693888 A JP H0693888A
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- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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- F02D11/06—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance
- F02D11/10—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type
- F02D2011/101—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles
- F02D2011/102—Arrangements for, or adaptations to, non-automatic engine control initiation means, e.g. operator initiated characterised by non-mechanical control linkages, e.g. fluid control linkages or by control linkages with power drive or assistance of the electric type characterised by the means for actuating the throttles at least one throttle being moved only by an electric actuator
Landscapes
- Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
- Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明はバルブ開閉制御装置にか
かわり、特に、高信頼性のたかいバルブ開閉装置、例え
ば自動車のスロットルバルブ用に使用されるバルブ開閉
装置を提供するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a valve opening / closing control device, and more particularly to a highly reliable and reliable valve opening / closing device, for example, a valve opening / closing device used for a throttle valve of an automobile.
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、自動車においては、排気ガスの清
浄や燃費向上を図るため、スロットルバルブとアクセル
の機械的な連結をなくして、かわりにアクセルの踏み角
に応じて、バルブアクチュエータによってスロットルバ
ルブをコントロールする方向にある。スロットルバルブ
制御はガソリンエンジンの心臓部を制御するために特に
安全性が重要になり、又、ギヤの自動変速等にまで利用
されることから高速の応答が要求される。このバルブア
クチュエータとして直流機やステップモータが考えられ
るが、直流機ではブラシの存在により安全性に難がある
点、一方、ステップモータでは高速応答の点で劣る欠点
があった。これに対してブラシレスモータは高速性で優
れている反面、磁極位置検出器が必要なことから構成の
複雑さと磁極位置検出器の故障にともなう不安全性の欠
点があった。2. Description of the Related Art In recent years, in automobiles, in order to purify exhaust gas and improve fuel efficiency, mechanical connection between the throttle valve and the accelerator is eliminated, and instead the throttle valve is operated by a valve actuator according to the accelerator pedal depression angle. Is in the direction of controlling. Throttle valve control is particularly important for safety because it controls the heart of a gasoline engine, and since it is used for automatic gear shifting, high-speed response is required. Although a DC machine or a step motor can be considered as the valve actuator, the DC machine has a problem in safety due to the presence of a brush, while the step motor has a drawback in that it is inferior in high-speed response. On the other hand, although the brushless motor is excellent in high speed, it has a drawback in that the magnetic pole position detector is required, and therefore the structure is complicated and the magnetic pole position detector is unsafe.
【０００３】例えば、特開平1−315641 号記載（従来例
１）のスロットルバルブ開閉装置においてはブラシレス
モータをバルブアクチュエータとして使用した例につい
て記載されている。ここでは、上記の不安全性に対して
故障検出器を備えるとともに磁極位置検出器の故障時に
はステップモータ動作を行わしめることによって位置検
出器の故障時にも運転可能にして不安全性を緩和しよう
とした例について開示している。For example, in the throttle valve opening / closing device described in JP-A-1-315641 (conventional example 1), an example using a brushless motor as a valve actuator is described. Here, in order to alleviate the unsafety by providing a failure detector for the above-mentioned unsafety and by operating the step motor when the magnetic pole position detector fails, it is possible to operate even when the position detector fails. The disclosed example is disclosed.
【０００４】一方、特開昭62−206248号記載（従来例
２）においては、バルブとアクチュエータとが直結した
構成でかつブラシレスモータを使用した例で、スロット
ルバルブの開度センサより開度センサの出力に比例した
アドレスを有し、かつそのアドレスの記録素子であるＲ
ＯＭにモータの各相巻線への正弦波状の電圧を印加する
データを納めた例について開示している。On the other hand, in JP-A-62-206248 (conventional example 2), a valve and an actuator are directly connected to each other and a brushless motor is used. R which has an address proportional to the output and is a recording element of that address
An example in which data for applying a sinusoidal voltage to each phase winding of the motor is stored in the OM is disclosed.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】前記の従来例１におい
ては、安全性の改良に於いては前進があるが、磁極位置
検出器のハードのみによる故障検出だけで、故障発見の
信頼性の面、さらに開度センサ故障検出ができない点、
位置検出故障時にステップモータとして動作させること
による効率、特性の低下等で問題がある。In the above-mentioned conventional example 1, although there is a step forward in improving safety, the reliability of failure detection can be improved only by detecting the failure only by the magnetic pole position detector hardware. , Furthermore, the point that the failure of the opening sensor cannot be detected,
There is a problem in that efficiency and characteristics are deteriorated by operating as a step motor at the time of position detection failure.
【０００６】一方、従来例２においては、位置検出器を
用いないことによる問題点、特にアクチュエータの出力
軸にギヤ，クラッチ等を使用するものではその初期の位
置合わせが必要である点でわずらわしく、位置の開度セ
ンサの故障時には動作できない点で問題があった。On the other hand, the conventional example 2 is troublesome in that the position detector is not used, especially in the case where the output shaft of the actuator uses a gear, a clutch or the like, the initial alignment is required, There is a problem in that it cannot operate when the position opening sensor fails.
【０００７】本発明では、以上、従来例で示した欠点を
除き、安全性を高めたスロットルバルブアクチュエータ
とこれを実現するのに好適なブラシレスモータ制御装置
を提供するものである。The present invention provides a throttle valve actuator with improved safety and a brushless motor control device suitable for realizing the same, excluding the drawbacks shown in the conventional example.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、流体を導くパイプと、前記パイプ内の流量を調整
するバルブと、前記バルブを電磁的に開閉するバルブア
クチュエータと、バルブの開度を示す開度センサと、バ
ルブの開度指令と開度センサの出力との関係より前記バ
ルブアクチュエータを制御する制御装置とを備えたバル
ブ開閉制御装置において、バルブを電磁的に開閉するバ
ルブアクチュエータとしてブラシレス型モータを備える
とともにブラシレスモータの各相の巻線への通電を切り
替える磁極位置センサとを持ち、かつその磁極位置セン
サよりバルブ開度検出機能、あるいはバルブの開度を示
す開度センサの出力信号から前記バルブアクチュエータ
の各相への電流の通電を規定する信号を発生させるブラ
シレスモータ通電規定手段のうち、少なくとも一方を備
える。In order to achieve the above object, a pipe for guiding a fluid, a valve for adjusting the flow rate in the pipe, a valve actuator for electromagnetically opening and closing the valve, and an opening of the valve. In a valve opening / closing control device including an opening sensor that indicates a degree and a control device that controls the valve actuator based on a relationship between a valve opening command and an output of the opening sensor, a valve actuator that opens / closes a valve electromagnetically. And a magnetic pole position sensor that switches the energization to each phase winding of the brushless motor, and a valve opening detection function from the magnetic pole position sensor, or an opening sensor that indicates the opening of the valve. Brushless motor energization that generates a signal that regulates the energization of current to each phase of the valve actuator from the output signal Of constant means comprises at least one.
【０００９】あるいは、バルブを電磁的に開閉するバル
ブアクチュエータとしてブラシレス型モータを備えると
ともにブラシレスモータの各相の巻線への通電を切り替
える磁極位置センサとを持ち、かつその磁極位置センサ
と開度センサの動作から故障を判別する故障検出手段を
備える。Alternatively, a brushless motor is provided as a valve actuator that electromagnetically opens and closes the valve, and a magnetic pole position sensor that switches energization to each phase winding of the brushless motor is provided, and the magnetic pole position sensor and the opening sensor. A failure detection means for determining a failure from the operation of is provided.
【００１０】[0010]
【作用】以上の構成によれば、開度センサより磁極位置
センサの故障を、あるいは磁極位置センサより開度セン
サの故障を早く見出すことができ、かつ開度センサと磁
極位置センサの故障時の相互の補償を行うことができ、
信頼性が高く、安全なスロットルアクチュエータとする
ことができる。According to the above construction, it is possible to detect a failure of the magnetic pole position sensor more quickly than the opening sensor or a failure of the opening sensor earlier than the magnetic pole position sensor, and at the time of failure of the opening sensor and the magnetic pole position sensor. Mutual compensation can be done,
The throttle actuator can be highly reliable and safe.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、本発明の効果を図により説明する。図
１は本発明にかかわる一実施例を示すもので、自動車用
のスロットルバルブ制御の例で示す。図２は本発明の対
象とするスロットルバルブの構造図を示す。The effects of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows an embodiment according to the present invention, which is an example of throttle valve control for an automobile. FIG. 2 is a structural diagram of the throttle valve which is the object of the present invention.
【００１２】図２において、自動車の空気量を制御する
スロットルアクチュエータのハード部の構成は、空気を
エンジンに導くパイプ１３の中を約９０度の範囲で回転
することによって空気量を制御するバルブ５と、バルブ
５を閉方向に常に戻そうとする力を発生させるリターン
スプリング１２とバルブ５の開度を示す開度センサ６
と、変換機であるギヤ４を介して前記バルブを開閉する
力を発生するモータとで構成されている。ここで、モー
タ３はブラシレスモータで固定子巻線３１を巻き回した
固定子鉄心３３から固定子と永久磁石等からなる回転子
とで構成される。この回転子３２は変換機４に連結さ
れ、またベアリング３４を介して支承されている。In FIG. 2, the structure of the hard part of the throttle actuator for controlling the air amount of the automobile is such that the valve 5 for controlling the air amount by rotating the pipe 13 for guiding the air to the engine within a range of about 90 degrees. And a return spring 12 that generates a force that always tries to return the valve 5 in the closing direction, and an opening sensor 6 that indicates the opening of the valve 5.
And a motor that generates a force for opening and closing the valve via a gear 4 that is a converter. Here, the motor 3 is composed of a stator iron core 33 formed by winding a stator winding 31 in a brushless motor, a stator, and a rotor composed of a permanent magnet or the like. The rotor 32 is connected to the converter 4 and is supported by bearings 34.
【００１３】ここで、変換機４はモータ３の駆動力を増
大させるために使用されているが、特に、バルブ制御は
位置制御であり、常時モータ３に電流を通電させてバル
ブの開度を制御する必要がある点、また、故障時の復帰
を早めるためにリターンスプリング１２の力を強めなけ
ればならないために、モータ３のギヤ直結方式ではトル
クが小さく、従ってモータ体格が大きくなる点、消費電
力が多くなる点で問題がある。Here, the converter 4 is used to increase the driving force of the motor 3, but in particular, the valve control is position control, and the motor 3 is constantly energized to change the opening of the valve. Since the force of the return spring 12 must be increased in order to speed up recovery in the event of a failure, the direct gear coupling method of the motor 3 results in a small torque and therefore a large motor size. There is a problem in that it consumes a lot of power.
【００１４】図１は本発明に係るスロットルアクチュエ
ータの制御方式を示したもので、回転子３２の発生トル
クは変換機であるギヤ４を介してバルブ５を開閉せしめ
る。バルブ５の開度情報は開度センサ６，ＡＤ変換器７
を介して制御演算装置１に取り込まれる。ここでは上位
からの開度指令ＰＳと開度センサ６からの開度情報であ
るＰＦとからＰＩ制御などによって開度制御器９によっ
て位置制御がなされる。FIG. 1 shows a throttle actuator control system according to the present invention. Torque generated by a rotor 32 opens and closes a valve 5 via a gear 4 which is a converter. The opening information of the valve 5 is the opening sensor 6, the AD converter 7
It is taken into the control arithmetic unit 1 via. Here, the position control is performed by the opening controller 9 by PI control or the like based on the opening command PS from the host and the PF which is the opening information from the opening sensor 6.
【００１５】本発明の磁極位置検出器の故障の発見と対
策について述べる。図において、磁極位置検出器１４は
磁石回転子３２と固定子巻線との相対位置を検出するも
ので、これによって、磁石回転子３２が最大の出力トル
クを発生できる二つの相に選択的に電流を通電せしめ
る。ここでは先ず、開度センサ６の情報によって磁極位
置を検出し、これを、磁極位置検出器の出力と比較する
ことによって磁極位置検出器の故障判別を行った例で示
す。The discovery of the failure of the magnetic pole position detector of the present invention and the countermeasure will be described. In the figure, the magnetic pole position detector 14 detects the relative position between the magnet rotor 32 and the stator winding, and this allows the magnet rotor 32 to selectively generate two phases capable of generating the maximum output torque. Apply current. Here, first, an example is shown in which the magnetic pole position is detected based on the information of the opening degree sensor 6, and this is compared with the output of the magnetic pole position detector to determine the failure of the magnetic pole position detector.
【００１６】図で磁極位置検出器１４の出力によってド
ライバ２を介して固定子巻線３１へ電源１１より電力を
供給する。ここで制御演算装置１内の８は磁極位置演算
手段を示すもので、これによって、３相の固定子巻線３
への電流のＯＮ，ＯＦＦの通電方向を決定する情報が計
算される。In the figure, power is supplied from the power supply 11 to the stator winding 31 via the driver 2 by the output of the magnetic pole position detector 14. Here, the reference numeral 8 in the control arithmetic unit 1 indicates a magnetic pole position arithmetic means, whereby the three-phase stator winding 3
Information for determining the ON / OFF energization direction of the electric current to is calculated.
【００１７】この出力値は磁極位置検出器の故障の判別
によって故障時にはドライバ２に直接制御信号を送る。
また、電流検出器１０によって取り込まれた電流は、負
荷の推定に使用されて過大負荷時にはドライバ２への通
電を制限する機能を有する。図３は図１で示した制御演
算装置１の磁極位置検出手段８の動作の詳細を示すもの
で、縦軸にバルブの回転角度，横軸に開度センサ６の出
力をしめす（ギヤ比が８、２極の例で示す）。一般に１
２０度通電方式の永久磁石ブラシレスモータを使用する
例で示す。ドライバ２の各アームの上下への通電のパタ
ーンは固定子巻線３と磁石回転子３２の位置関係から図
示のように割り振られる。磁石回転子の極数Ｐと、変換
機であるギヤの比Ｇと、開度センサ６の各アームへの通
電モードの繰返し数との関係Ｋは次の様になる。This output value sends a control signal directly to the driver 2 when a failure occurs in the magnetic pole position detector in case of failure.
Further, the current taken in by the current detector 10 is used for estimating the load and has a function of limiting energization to the driver 2 when the load is excessive. FIG. 3 shows the details of the operation of the magnetic pole position detecting means 8 of the control arithmetic unit 1 shown in FIG. 1. The vertical axis shows the rotation angle of the valve, and the horizontal axis shows the output of the opening sensor 6 (the gear ratio is 8 and 2 poles example). Generally 1
An example using a permanent magnet brushless motor of a 20-degree energization system will be shown. The upper and lower energization patterns of each arm of the driver 2 are assigned as shown from the positional relationship between the stator winding 3 and the magnet rotor 32. The relationship K between the number of poles P of the magnet rotor, the gear ratio G of the converter, and the number of repetitions of the energization mode for each arm of the opening sensor 6 is as follows.
【００１８】 Ｋ＝Ｇ・Ｐ／８ …（数１） 従って、開度センサ出力から各アームへの通電モードの
電気角１サイクル（図示のように６個のパターン）の繰
返しとなり、開度センサ出力から数１式を使った計算式
となり、決定することができる。制御演算装置はマイク
ロコンピュータ等によって構成されることが多いので上
記の演算によって容易に求めることができる。K = G · P / 8 (Equation 1) Therefore, one cycle of electrical angle (six patterns as shown) of the energization mode from the opening sensor output to each arm is repeated, and the opening sensor From the output, it becomes a calculation formula using Formula 1 and can be determined. Since the control arithmetic unit is often composed of a microcomputer or the like, it can be easily obtained by the above arithmetic operation.
【００１９】そこで、磁極位置検出器１４からの情報と
磁極位置検出手段８との出力を比較手段１６によって比
較し、両者の値があまりかけ離れていない場合には磁極
位置検出器１４の結果を優先させる。一方、磁極位置検
出器１４の動作不良、例えば、規定の時間内で両者の出
力があわなかった回数が規定値を乞えた場合、磁極位置
検出器１４の出力が、本来取れない値に待った場合、等
に故障と判断し、開度センサからの磁極位置検出手段８
による情報によって運転する。Therefore, the information from the magnetic pole position detector 14 and the output of the magnetic pole position detecting means 8 are compared by the comparing means 16, and if the two values are not so far apart, the result of the magnetic pole position detector 14 is given priority. Let On the other hand, when the magnetic pole position detector 14 malfunctions, for example, when the number of times the outputs of both of them have not met within a prescribed time period exceeds a prescribed value, when the output of the magnetic pole position detector 14 waits at a value that cannot be originally obtained. , Etc., and the magnetic pole position detection means 8 from the opening sensor
Drive according to the information given by.
【００２０】以上の操作によって、磁極位置検出手段が
異常時でも運転を続行することができる。By the above operation, the operation can be continued even when the magnetic pole position detecting means is abnormal.
【００２１】一方、磁極位置検出器１４の故障時に開度
センサからの磁極位置検出手段には特に高速化移転時に
次の問題点がある。On the other hand, when the magnetic pole position detector 14 is out of order, the magnetic pole position detecting means from the opening sensor has the following problems, especially when moving at a high speed.
【００２２】スロットルアクチュエータのバルブを開く
速度は０〜９０度で０.１ 秒以下の性能が求められる。
一方、永久磁石ブラシレスモータとしてトルクアップの
ためには多極化が必要であり、８極以上の極数が選定さ
れる。この場合、速度が０〜４５度までは直線的に増加
し、４５〜９０度までは直線的に減少すると仮定する
と、最高回転数は約３０００回転になる。この回転数に
おける電気角６０度時間間隔は約５００μｓとなり、ソ
フトで６０度の切り替えのタイミングを見出すには少な
くとも電気角６０度の中を５以上のサンプリングが必要
となる。これを達成するためには高速のマイクロプロセ
ッサを使わねばならないこと、通電モードの検出以外の
システムの処理ができなくなってしまう不便がある。The opening speed of the valve of the throttle actuator is 0 to 90 degrees, and a performance of 0.1 second or less is required.
On the other hand, as a permanent magnet brushless motor, it is necessary to increase the number of poles in order to increase the torque, and the number of poles of 8 poles or more is selected. In this case, assuming that the speed increases linearly from 0 to 45 degrees and decreases linearly from 45 to 90 degrees, the maximum rotation speed is about 3000 rotations. The electrical angle 60 ° time interval at this rotation speed is about 500 μs, and at least 5 or more samplings within the electrical angle 60 ° are required to find the timing of switching 60 ° by software. In order to achieve this, a high-speed microprocessor must be used, and there is the inconvenience that the processing of the system other than the detection of the conduction mode cannot be performed.
【００２３】図４に本発明の他の実施例について説明す
る。横軸回転数に対する縦軸は電気角６０度の所要時間
を示したものである。高回転数になるに従って、電気角
６０度の所要時間は図示のように短くなっていく。上記
の欠点を補う制御方式として高回転数時にはモータの逆
起電圧を利用し、電気角６０度の相変わりのタイミング
はハードによって検出するようにすれば良い。そしてこ
の場合には、開度センサの出力を取り込んでも良く、ま
た逆起電圧位置検出器の出力情報を使用しても良い。Another embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The vertical axis with respect to the horizontal axis represents the time required for the electrical angle of 60 degrees. As the rotation speed increases, the time required for the electrical angle of 60 degrees becomes shorter as shown in the figure. As a control method for compensating for the above-mentioned drawbacks, the counter electromotive voltage of the motor may be used at a high rotational speed, and the timing of the phase change of 60 electrical degrees may be detected by hardware. In this case, the output of the opening sensor may be taken in or the output information of the back electromotive force position detector may be used.
【００２４】図５に本発明の他のスロットルアクチュエ
ータの制御方式について示す。これは、磁極位置検出器
１４の故障時の高速回転数時の電気角６０度の相変わり
の検出法として、モータの逆起電圧を利用したものであ
る。構成では、逆起電圧位置検出器１９がある以外は図
１の構成と全く同一である。高回転数時にはモータの逆
起電圧を利用する一方、低回転数時にはモータの逆起電
圧は小さくなりこの方式の信頼性が悪くなるため、この
時には、前述のように開度センサよりの情報から通電モ
ードを決定してやれば良い。低速回転数時には、電気角
６０度の時間間隔が十分長いので切り替え点を大きくず
らしてしまう心配はない。これによれば、故障時にもほ
ぼ同じ性能で運転できる。FIG. 5 shows another throttle actuator control method according to the present invention. This utilizes a back electromotive force of a motor as a method of detecting a phase change of an electrical angle of 60 degrees at a high rotation speed when the magnetic pole position detector 14 fails. The configuration is exactly the same as that of FIG. 1 except that the counter electromotive voltage position detector 19 is provided. At high speed, the back electromotive force of the motor is used, but at low speed, the back electromotive force of the motor becomes small and the reliability of this system deteriorates. The energization mode should be decided. At low rotational speeds, the time interval of the electrical angle of 60 degrees is sufficiently long, so there is no need to worry about a large shift in the switching point. According to this, even if a failure occurs, the operation can be performed with almost the same performance.
【００２５】図６は図５における逆起電圧位置検出器１
５の詳細構成と動作原理図である。巻線の電圧を一次遅
れフィルタ１６を介して比較器の一方に入れ、かつその
他方には各相の巻線から抵抗を介して星型接続した中性
点を接続する。星型接続した中性点の電位は各相電圧の
平均値となり、これと各相巻線電圧と比較することによ
って電気角６０度の相切り替わり点を見出すことができ
る。各比較器１８の出力は図示のように１２０度の位相
差の矩形波信号となり、この三つの矩形波信号を合成す
ることによって電気角６０度の信号が図示のように合成
できる。図５の演算制御装置１がマイクロコンピュータ
で構成している場合には、この信号を割込み信号として
使用することによって、電気角６０度の相変わり角で瞬
時に通電モードを切り替えることができる。この時の電
気角６０度の相変わり角の通電モードのデータは逆起電
圧位置検出器のデータを使っても良く、また図３で示し
た開度センサからの通電情報を示しても良い。FIG. 6 shows the counter electromotive voltage position detector 1 shown in FIG.
5 is a detailed configuration and operation principle diagram of FIG. The voltage of the winding is input to one of the comparators via the first-order lag filter 16, and the other end is connected to a neutral point connected in a star shape from the winding of each phase via a resistor. The potential of the star-connected neutral point becomes the average value of each phase voltage, and by comparing this with the winding voltage of each phase, the phase switching point at an electrical angle of 60 degrees can be found. The output of each comparator 18 becomes a rectangular wave signal with a phase difference of 120 degrees as shown in the figure, and a signal with an electrical angle of 60 degrees can be combined as shown by combining these three rectangular wave signals. When the arithmetic and control unit 1 of FIG. 5 is composed of a microcomputer, by using this signal as an interrupt signal, the energization mode can be instantaneously switched at a phase change angle of 60 electrical degrees. At this time, the data of the energization mode of the phase change angle of 60 electrical degrees may be the data of the back electromotive force position detector, or may be the energization information from the opening sensor shown in FIG.
【００２６】なお、スロットルアクチュエータは自動車
エンジンの心臓部を制御するために信頼性が非常に重要
となる。開度センサの故障にたいする対策も重要であ
る。図３は位置検出器１４の通電モードの切り替わり数
から逆に回転角度を推定できることを示している、開度
センサの動きと磁極位置検出器の切り替わり数から求め
たバルブの開度とを常に比較することによって、故障判
別としても使用することができる。この場合、故障の検
出によって、外部への表示，機能の一部制限等の処置は
任意に行うことができる。又、故障判別によって、磁極
位置検出器の切り替わり数から求めたバルブの開度によ
って開度制御することも可能である。The reliability of the throttle actuator is very important for controlling the heart of the automobile engine. It is also important to take measures against the failure of the opening sensor. FIG. 3 shows that the rotation angle can be estimated conversely from the number of switching of the energization mode of the position detector 14, and the movement of the opening sensor is constantly compared with the valve opening obtained from the number of switching of the magnetic pole position detector. By doing so, it can also be used as a failure determination. In this case, by detecting the failure, it is possible to arbitrarily perform the external display, the partial restriction of the function, and the like. Further, it is possible to control the opening degree by the opening degree of the valve obtained from the number of switching of the magnetic pole position detector by the failure determination.
【００２７】特に、多極構造のブラシレスモータを使用
し、大きなギヤ比でのバルブアクチュエータを用いた場
合には、精度良く、運転することができる。In particular, when a brushless motor having a multi-pole structure is used and a valve actuator with a large gear ratio is used, the operation can be performed with high accuracy.
【００２８】なお、制御演算装置として、マイクロコン
ピュータを使用する方式では開度センサのアナログ情報
をＡＤ変換器を介してデジタル量として取り込む。そし
て、ビット数の少ないＡＤ変換器を使用する場合には予
め、電気角６０度に相当するデジタル量をＡＤ変換器の
最小分解能の整数倍に同期させることによって、開度セ
ンサの故障時にも少ないビット数でかつ性能を落すこと
無く運転することができる。In the system using a microcomputer as a control arithmetic unit, analog information of the opening sensor is taken in as a digital amount via an AD converter. When an AD converter having a small number of bits is used, a digital amount corresponding to an electrical angle of 60 degrees is synchronized in advance with an integral multiple of the minimum resolution of the AD converter, so that even when the opening sensor is out of order, the number is small. It can be operated with a small number of bits and without degrading performance.
【００２９】なお、本方式は、永久磁石式のブラシレス
モータで説明したが、可変リラクタンス型のブラシレス
モータで場合でも良く、また、ステップモータ構造での
位置を検出してクローズドループ運転する形式の場合に
も適用可能である。Although this method has been described with respect to a permanent magnet type brushless motor, it may be a variable reluctance type brushless motor, or in the case of a closed loop operation by detecting the position in the step motor structure. It is also applicable to.
【００３０】[0030]
【発明の効果】流体を導くパイプと、前記パイプ内の流
量を調整するバルブと、前記バルブを電磁的に開閉する
バルブアクチュエータと、バルブの開度を示す開度セン
サと、バルブの開度指令と開度センサの出力との関係よ
り前記バルブアクチュエータを制御する制御装置とを備
えたバルブ開閉制御装置において、バルブを電磁的に開
閉するバルブアクチュエータとしてブラシレス型モータ
を備えるとともにブラシレスモータの各相の巻線への通
電を切り替える磁極位置センサとを持ち、かつその磁極
位置センサよりバルブ開度検出機能、あるいはバルブの
開度を示す開度センサの出力信号から前記バルブアクチ
ュエータの各相への電流の通電を規定する信号を発生さ
せるブラシレスモータ通電規定手段のうち、少なくとも
一方を備える構成とする。The pipe for guiding the fluid, the valve for adjusting the flow rate in the pipe, the valve actuator for electromagnetically opening and closing the valve, the opening sensor for indicating the opening of the valve, and the opening command for the valve And a control device for controlling the valve actuator based on the relationship between the output of the opening sensor and a control device for controlling the valve actuator, a brushless motor is provided as a valve actuator for electromagnetically opening and closing the valve, and It has a magnetic pole position sensor that switches the energization of the winding, and the valve position detection function from the magnetic pole position sensor, or the output signal of the opening sensor that indicates the opening of the valve from the output signal of the current to each phase of the valve actuator. A configuration including at least one of brushless motor energization regulating means for generating a signal that regulates energization To.
【００３１】あるいは、バルブを電磁的に開閉するバル
ブアクチュエータとしてブラシレス型モータを備えると
ともにブラシレスモータの各相の巻線への通電を切り替
える磁極位置センサとを持ち、かつその磁極位置センサ
と開度センサの動作から故障を判別する故障検出手段を
備える構成とする。Alternatively, a brushless motor is provided as a valve actuator that electromagnetically opens and closes the valve, and a magnetic pole position sensor that switches energization to each phase winding of the brushless motor is provided, and the magnetic pole position sensor and the opening sensor. It is configured to include a failure detection unit that determines a failure from the operation of.
【００３２】この構成によれば、開度センサより磁極位
置センサの故障を、あるいは磁極位置センサより開度セ
ンサの故障を早く見出すことができ、かつ開度センサと
磁極位置センサの故障時の相互の補償を行うことがで
き、信頼性が高く、安全なスロットルアクチュエータと
することができる。According to this structure, it is possible to detect a failure of the magnetic pole position sensor from the opening sensor or a failure of the opening sensor earlier than that of the magnetic pole position sensor, and to detect the failure of the opening sensor and the magnetic pole position sensor. It is possible to provide a highly reliable and safe throttle actuator.
【図１】本発明のスロットルアクチュエータの制御方式
を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a control system of a throttle actuator of the present invention.
【図２】本発明のスロットルアクチュエータの構造図で
ある。FIG. 2 is a structural diagram of a throttle actuator of the present invention.
【図３】本発明の通電モード図である。FIG. 3 is a conduction mode diagram of the present invention.
【図４】本発明の他の実施例の運転モード図である。FIG. 4 is an operation mode diagram of another embodiment of the present invention.
【図５】本発明の他のスロットルアクチュエータの制御
方式を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing another control method of the throttle actuator of the present invention.
【図６】本発明の高速領域での磁極位置検出の原理を示
す図である。FIG. 6 is a diagram showing the principle of magnetic pole position detection in the high speed region of the present invention.
１…制御演算装置、２…ドライバ、３…固定子巻線、４
…変換機のギヤ、５…バルブ、６…開度センサ、７…Ａ
Ｄ変換機、８…磁極位置検出器、９…開度制御部、１０
…電流検出器、１１…電源、１２…リターンスプリン
グ、１３…パイプ、１４…磁極位置検出器、１５…ベア
リング、１６…比較手段、１７…一次遅れフィルタ、１
８…比較器、１９…逆起電圧位置検出手段。1 ... Control arithmetic unit, 2 ... Driver, 3 ... Stator winding, 4
… Converter gear, 5… valve, 6… opening sensor, 7… A
D converter, 8 ... Magnetic pole position detector, 9 ... Opening controller, 10
... current detector, 11 ... power supply, 12 ... return spring, 13 ... pipe, 14 ... magnetic pole position detector, 15 ... bearing, 16 ... comparison means, 17 ... first-order lag filter, 1
8 ... Comparator, 19 ... Counter electromotive voltage position detection means.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 森永 茂樹 茨城県日立市久慈町4026番地 株式会社日 立製作所日立研究所内 (72)発明者 佐々木 靖 茨城県勝田市大字高場2520番地 株式会社 日立製作所自動車機器事業部内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Shigeki Morinaga 4026 Kujimachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture, Hitachi Research Laboratory, Hitachi Ltd. (72) Inventor Yasushi Sasaki 2520, Takaba, Katsuta, Ibaraki Hitachi, Ltd. Automotive Equipment Division
Claims (7)
を調整するバルブと、前記バルブを電磁的に開閉するバ
ルブアクチュエータと、バルブの開度を示す開度センサ
と、バルブの開度指令と開度センサの出力との関係より
前記バルブアクチュエータを制御する制御装置とを備え
たバルブ開閉制御装置において、 バルブを電磁的に開閉するバルブアクチュエータとして
ブラシレス型モータを備えるとともにブラシレスモータ
の各相の巻線への通電を切り替える磁極位置センサとを
持ち、かつその磁極位置センサよりバルブ開度検出機
能、あるいはバルブの開度を示す開度センサの出力信号
から前記バルブアクチュエータの各相への電流の通電を
規定する信号を発生させるブラシレスモータ通電規定手
段のうち、少なくとも一方を備えたことを特徴とするバ
ルブ開閉制御装置。1. A pipe for guiding a fluid, a valve for adjusting a flow rate in the pipe, a valve actuator for electromagnetically opening and closing the valve, an opening sensor for indicating a valve opening, and a valve opening command. And a controller for controlling the valve actuator based on the relationship between the output of the opening sensor and a controller for controlling the valve actuator, a brushless motor is provided as a valve actuator for electromagnetically opening and closing the valve, and each phase of the brushless motor is It has a magnetic pole position sensor that switches the energization of the winding, and the valve position detection function from the magnetic pole position sensor, or the output signal of the opening sensor that indicates the opening of the valve from the output signal of the current to each phase of the valve actuator. At least one of brushless motor energization regulating means for generating a signal for regulating energization is provided. A characteristic valve opening / closing control device.
センサとの故障判定手段を持ち、この出力によって上記
磁極位置センサよりバルブ開度検出機能、あるいはバル
ブの開度を示す開度センサの出力信号から前記バルブア
クチュエータの各相への電流の通電を規定する信号を発
生させるブラシレスモータ通電規定手段のうち機能を動
作させることを特徴とするバルブ開閉制御装置。2. The invention according to claim 1, further comprising a failure determination means for the opening sensor and the magnetic pole position sensor, the output of which provides a valve opening detection function from the magnetic pole position sensor or an opening sensor for indicating the opening of the valve. A valve opening / closing control device for operating a function of brushless motor energization regulating means for generating a signal for regulating energization of current to each phase of the valve actuator from an output signal.
故障検出手段を具備し、故障時にバルブの開度を示す開
度センサの出力信号から前記バルブアクチュエータの各
相への電流の通電を規定する信号を発生させるブラシレ
スモータ通電規定手段を備えたことを特徴とするバルブ
開閉制御装置。3. The method according to claim 2, further comprising: failure detection means for the magnetic pole position detection sensor, wherein current is supplied to each phase of the valve actuator from an output signal of the opening sensor indicating an opening of the valve when a failure occurs. A valve opening / closing control device comprising brushless motor energization regulating means for generating a signal for controlling the valve opening / closing.
故障検出手段を具備し、故障時に高速回転数時には逆起
電圧磁極位置検出センサを用い、低速回転数時にはバル
ブの開度を示す開度センサの出力信号から前記バルブア
クチュエータの各相への電流の通電を規定する信号を発
生させるブラシレスモータ通電規定手段を備えたことを
特徴とするバルブ開閉制御装置。4. The opening according to claim 2, further comprising failure detecting means for the magnetic pole position detecting sensor, wherein the back electromotive force magnetic pole position detecting sensor is used at the time of high speed rotation at the time of failure, and which indicates the opening of the valve at low speed rotation. A valve opening / closing control device comprising brushless motor energization regulating means for generating a signal for regulating energization of current to each phase of the valve actuator from an output signal of a sensor.
手段を具備し、故障時には磁極位置検出器の出力よりバ
ルブの開度を推定するバルブ開度推定手段を備えたこと
を特徴とするバルブ開閉制御装置。5. A valve opening estimation means for estimating a valve opening according to an output of a magnetic pole position detector in the case of a failure, comprising a failure detection means for the opening sensor. Valve opening / closing control device.
を調整するバルブと、前記バルブを電磁的に開閉するバ
ルブアクチュエータと、バルブの開度を示す開度センサ
と、バルブの開度指令と開度センサの出力との関係より
前記バルブアクチュエータを制御する制御装置とを備え
たバルブ開閉制御装置において、 バルブを電磁的に開閉するバルブアクチュエータとして
ブラシレス型モータ、もしくはステップモータを備え、
各相巻線への通電のモードの切り替わりのカウント手段
をゆうするとともに、このカウント値と開度センサの出
力とから開度センサもしくはモータ及びモータドライバ
の故障を検出する手段をそなえたことを特徴とするバル
ブ開閉制御装置。6. A pipe for guiding a fluid, a valve for adjusting a flow rate in the pipe, a valve actuator for electromagnetically opening and closing the valve, an opening sensor for indicating the opening of the valve, and an opening command for the valve. And a control device for controlling the valve actuator based on the relationship between the output of the opening sensor, a brushless motor or a step motor as a valve actuator for electromagnetically opening and closing the valve,
In addition to having a counting means for switching the energization mode to each phase winding, it is provided with means for detecting a failure of the opening sensor or the motor and the motor driver from the count value and the output of the opening sensor. Valve opening and closing control device.
を調整するバルブと、前記バルブを電磁的に開閉するバ
ルブアクチュエータと、バルブの開度を示す開度センサ
と、バルブの開度指令と開度センサの出力との関係より
前記バルブアクチュエータを制御する制御装置とを備え
たバルブ開閉制御装置において、 バルブを電磁的に開閉するバルブアクチュエータとして
ブラシレス型モータを備えるとともにブラシレスモータ
の各相の巻線への通電を切り替える磁極位置センサとを
持ち、かつその磁極位置センサと開度センサの動作から
故障を判別する故障検出手段を備えたことを特徴とする
バルブ開閉制御装置。7. A pipe for guiding a fluid, a valve for adjusting a flow rate in the pipe, a valve actuator for electromagnetically opening and closing the valve, an opening sensor for indicating an opening of the valve, and an opening command for the valve. And a controller for controlling the valve actuator based on the relationship between the output of the opening sensor and a controller for controlling the valve actuator, a brushless motor is provided as a valve actuator for electromagnetically opening and closing the valve, and each phase of the brushless motor is A valve opening / closing control device comprising: a magnetic pole position sensor that switches energization to a winding; and a failure detection unit that determines a failure from the operations of the magnetic pole position sensor and the opening sensor.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24615592A JPH0693888A (en) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | Valve opening and closing control device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24615592A JPH0693888A (en) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | Valve opening and closing control device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0693888A true JPH0693888A (en) | 1994-04-05 |
Family
ID=17144318
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24615592A Pending JPH0693888A (en) | 1992-09-16 | 1992-09-16 | Valve opening and closing control device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0693888A (en) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002038929A1 (en) * | 2000-11-10 | 2002-05-16 | Mikuni Corporation | Electronic control throttle body |
| JP2009185728A (en) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Aisin Seiki Co Ltd | Intake control device |
| JP2009299804A (en) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Yazaki Corp | Gas shut-off valve unit |
-
1992
- 1992-09-16 JP JP24615592A patent/JPH0693888A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002038929A1 (en) * | 2000-11-10 | 2002-05-16 | Mikuni Corporation | Electronic control throttle body |
| US7219653B2 (en) | 2000-11-10 | 2007-05-22 | Mikuni Corporation | Electronic control throttle body |
| JP2009185728A (en) * | 2008-02-07 | 2009-08-20 | Aisin Seiki Co Ltd | Intake control device |
| JP2009299804A (en) * | 2008-06-13 | 2009-12-24 | Yazaki Corp | Gas shut-off valve unit |
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