JPH1047138A - Position detecting device of needle of electromagnetic actuator and detecting method therefor, intake air rate control device of internal combustion engine and control method therefor, and diagnostic method for automobile actuator - Google Patents
Position detecting device of needle of electromagnetic actuator and detecting method therefor, intake air rate control device of internal combustion engine and control method therefor, and diagnostic method for automobile actuatorInfo
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- JPH1047138A JPH1047138A JP8203424A JP20342496A JPH1047138A JP H1047138 A JPH1047138 A JP H1047138A JP 8203424 A JP8203424 A JP 8203424A JP 20342496 A JP20342496 A JP 20342496A JP H1047138 A JPH1047138 A JP H1047138A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は電磁アクチュータの
可動子の位置検出装置及び方法に係り、特に自動車用ア
クチュエータ（例えばアイドル回転数制御弁，スロット
ル弁，排気ガス還流弁の駆動アクチュータ）の誤作動の
検出に用いて好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus and a method for detecting the position of an armature of an electromagnetic actuator, and more particularly to a malfunction of an actuator for a vehicle (for example, an actuator for driving an idle speed control valve, a throttle valve, an exhaust gas recirculation valve). It is suitable for use in the detection of
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来の自動車用内燃機関の制御ではアク
チュエータの誤作動を検出する為に、アクチュエータ本
体にアクチュエータの動作をモニターするストロークセ
ンサを追加して取り付けていた（特開平3−175138 号公
報参照）。2. Description of the Related Art In conventional control of an internal combustion engine for a vehicle, a stroke sensor for monitoring the operation of the actuator is additionally mounted on the actuator body in order to detect a malfunction of the actuator (Japanese Patent Laid-Open No. 3-175138). reference).
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】従来の技術では、アク
チュエータ本体が大型化、且つ重量が増大し取り付けが
困難になったり、またセンサの入出力の為にコントロー
ルユニットとの配線が複雑化するという問題があった。
特に内燃機関の吸入空気流量を制御するアクチュエータ
に関しては、機関の暴走の問題を回避する為にアクチュ
エータの作動状態を検出する為の手段を設けるニーズが
あるが、アクチュエータの部品重量低減，小型化がネッ
クになっていて実用化されていない。In the prior art, the size of the actuator body is increased and the weight is increased, which makes it difficult to mount the actuator body, and the input / output of the sensor complicates the wiring with the control unit. There was a problem.
In particular, with regard to an actuator for controlling the intake air flow rate of an internal combustion engine, there is a need to provide a means for detecting the operation state of the actuator in order to avoid the problem of engine runaway. It has become a bottleneck and has not been put to practical use.
【０００４】本発明の目的は、部品点数を増すことな
く、ソフト的に電磁アクチュエータの可動子の位置を検
出できる様にし、種々の用途に供することを狙いとす
る。An object of the present invention is to enable the position of a mover of an electromagnetic actuator to be detected in a software manner without increasing the number of components, and to provide the electromagnetic actuator with various uses.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】アクチュエータは一般に
コイルを利用した磁気回路内を可動鉄芯または永久磁石
等から成る可動子が動作して、その動作が制御弁等に伝
えられて、例えば空気流量等の制御を行う。そこで本発
明ではコイルと可動子を含む磁気回路内のインダクタン
スが可動子の位置により異なることに着目し、この磁気
回路のインダクタンスを検出して可動子の位置を知るも
のであり、具体的にはコイルを流れる電流の立上り速度
の違いを検出することによりインダクタンスを検知し、
以って可動鉄芯または永久磁石等から成る可動子の位置
検出を行うものである。In the actuator, a mover composed of a movable iron core or a permanent magnet operates in a magnetic circuit generally using a coil, and the operation is transmitted to a control valve or the like. And so on. Therefore, the present invention focuses on the fact that the inductance in the magnetic circuit including the coil and the mover differs depending on the position of the mover, and detects the position of the mover by detecting the inductance of the magnetic circuit. The inductance is detected by detecting the difference in the rise speed of the current flowing through the coil,
In this way, the position of the mover including the movable iron core or the permanent magnet is detected.
【０００６】[0006]
【発明の実施の形態】図１は本発明が適用される自動車
用内燃機関の制御システムを示す一例である。自動車用
内燃機関は様々に変化する運転状態，環境条件，使用方
法に対して、運転状態を常に最適に保つ為に、吸入空気
流量センサ１，エンジン回転数センサ２，機関冷却水温
センサ３等の運転状態を把握する為のセンサ類からの入
力信号を基に燃料噴射装置４，スロットルバルブの上下
流を終了し、バイパスに設けられた空気制御弁５，排気
ガスを吸入空気管に還流する排気ガス還流制御弁６等の
アクチュエータ類や点火プラグ８の点火時期を電気的信
号により調整できる点火時期制御装置８１等を制御する
制御信号を、マイクロコンピュータを内蔵したコントロ
ールユニット７によって演算し、出力して各々アクチュ
エータ制御されている。FIG. 1 is an example showing a control system of an internal combustion engine for a vehicle to which the present invention is applied. The internal combustion engine for a vehicle is provided with an intake air flow rate sensor 1, an engine speed sensor 2, an engine cooling water temperature sensor 3 and the like in order to always keep the operating state optimal for various operating conditions, environmental conditions and usage. Based on input signals from sensors for grasping the operation state, the fuel injection device 4, the upstream and downstream of the throttle valve are terminated, the air control valve provided on the bypass 5, the exhaust gas that returns exhaust gas to the intake air pipe A control signal for controlling an actuator such as the gas recirculation control valve 6 and an ignition timing control device 81 which can adjust the ignition timing of the ignition plug 8 by an electric signal is calculated and output by the control unit 7 incorporating a microcomputer. Each actuator is controlled.
【０００７】図２に空気制御弁５の一例を示す。環状の
電磁コイル５２の中心に軸方向に移動可能な状態で、可
動鉄心５１が保持されている。可動鉄心５１に対向して
その移動に対し相対的に固定された固定鉄心５３が設け
られている。可動鉄心５１が固定鉄心側に電磁力で引き
寄せられると、ロッドを介して空気計量弁５４も軸方向
に移動する。可動鉄心５１，空気計量弁５４の移動量に
比例してこれを戻す方向に力を発生するスプリング５
５，５６により、電磁コイル５２が消勢されると可動鉄
心５１と空気計量弁５４は弁５４の全閉位置に戻る。か
くして空気計量弁５４の移動により弁座５７との間に形
成される空気通路の開口面積が制御される。この構成に
おいてコントロールユニット７からの電気的制御信号に
より、電磁コイル５２に電流が流れると可動鉄心５１，
固定鉄心５３の間に磁気吸引力が生じる。この磁気吸引
力に応じて可動鉄心５１，空気計量弁５４は移動し、ス
プリング５５，５６の発生する荷重の総和と釣り合う位
置に保持される。その結果として空気通路の開口面積を
制御する。この空気通路の開口面積は空気計量弁５４の
移動量により増減される為、電磁コイル５２内を流れる
電流値をコントロールユニット７で制御することにより
増減制御が可能である。FIG. 2 shows an example of the air control valve 5. The movable iron core 51 is held at the center of the annular electromagnetic coil 52 so as to be movable in the axial direction. A fixed iron core 53 is provided opposite to the movable iron core 51 and fixed relatively to the movement thereof. When the movable iron core 51 is drawn toward the fixed iron core by electromagnetic force, the air metering valve 54 also moves in the axial direction via the rod. A spring 5 for generating a force in a direction of returning the movable iron core 51 and the air metering valve 54 in proportion to the amount of movement thereof.
When the electromagnetic coil 52 is deenergized by 5 and 56, the movable iron core 51 and the air metering valve 54 return to the fully closed position of the valve 54. Thus, the opening area of the air passage formed between the air metering valve 54 and the valve seat 57 is controlled by the movement of the air metering valve 54. In this configuration, when a current flows through the electromagnetic coil 52 according to an electrical control signal from the control unit 7, the movable iron core 51,
Magnetic attraction is generated between the fixed iron cores 53. The movable iron core 51 and the air metering valve 54 move in response to the magnetic attraction force, and are held at a position that balances the sum of the loads generated by the springs 55 and 56. As a result, the opening area of the air passage is controlled. Since the opening area of the air passage is increased or decreased according to the amount of movement of the air metering valve 54, the increase or decrease can be controlled by controlling the value of the current flowing through the electromagnetic coil 52 by the control unit 7.
【０００８】この様な内燃機関の制御システムにおい
て、空気制御弁５はスロットルバルブの開閉の様な運転
者の意図するアクセルペダル操作に基づく動作に関わら
ず、機関の運転状態に応じて最適な吸入空気流量を供給
または補給する様予め設定された機関の運転状態に応じ
てコントロールユニット７からの電気的信号により吸入
空気流量を増減させる構成となっている。この為、何ら
かの理由により空気制御弁５が誤動作した場合には運転
者の意図と異なる機関の運転状態を生じる可能性があ
る。例えば運転者がアクセルペダルを戻して、機関を減
速しようと意図している時に、機関内に取り入れられる
外部空気中に含まれるチリ，ほこり，機関内で使用する
オイル蒸気成分、また燃焼室からの燃焼生成物の吹き返
し等のダストの空気制御弁５内への流入により可動鉄心
５１が固着し、空気計量弁５４が多量の空気を機関に供
給したままロック状態になった場合、運転者の意図に反
して機関の減速が得られなかったりする場合が考えられ
る。また反対に同じ理由で空気計量弁５４が空気を流さ
ない状態のままになった場合には、機関が勝手に停止す
る場合もあり得る。この様な現象は運転者にとって不快
なばかりか、運転者の置かれる状況によっては危険であ
る。In such a control system for an internal combustion engine, the air control valve 5 has an optimal intake according to the operating state of the engine irrespective of the operation based on the accelerator pedal operation intended by the driver such as opening and closing of a throttle valve. The intake air flow rate is increased or decreased by an electric signal from the control unit 7 in accordance with the operating state of the engine set in advance so as to supply or supply the air flow rate. Therefore, if the air control valve 5 malfunctions for some reason, there is a possibility that the operating state of the engine differs from the driver's intention. For example, when the driver intends to decelerate the engine by releasing the accelerator pedal, dust and dirt contained in the external air introduced into the engine, oil vapor components used in the engine, as well as from the combustion chamber. If the movable iron core 51 is fixed by the inflow of dust such as the backflow of combustion products into the air control valve 5 and the air metering valve 54 is locked while a large amount of air is supplied to the engine, the driver's intention On the contrary, there is a case where the engine cannot be decelerated. Conversely, if the air metering valve 54 remains in a state in which air does not flow for the same reason, the engine may stop on its own. Such a phenomenon is not only unpleasant for the driver, but also dangerous depending on the situation where the driver is located.
【０００９】この様な問題は、前述の様なチリほこり等
の空気制御弁５への流入物が機関の使用条件，時間の経
過と共に不規則に変化する為、これを予め予想して制御
することは困難である。また、前述の機関運転状態を示
すセンサ類出力と、予め設定した目標値とを比較し、ア
クチュエータ類への入力を増加減して目標値に近づける
制御方法をコントロールユニット７にて極短時間毎に繰
り返し実行することで対処することによりある程度まで
は回避が可能である。しかし、このフィードバック制御
のみで対処する場合には、問題がアクチュエータ類の誤
作動によるものか、あるいは別の理由によるものかは判
別できない為、例えば前述の様に空気計量弁５４が多量
の空気を機関に供給する状態でロックした場合には機関
の運転回転数が目標値より必然的に高くなるので、フィ
ードバック制御により電磁コイル５２内を流れる電流を
少なくする様にコントロールユニット７で制御すること
になるところが、この空気制御弁５の電流値を少なく制
御しても可動鉄心５１の固着が回避されないので電流値
は本来の定常制御時の場合よりも著しく少なくなってし
まう。もしこの時機関の振動等外力で空気計量弁５４の
固着が急に解除された時にはその電流が少なすぎる結
果、弁は必要以上に開口面積を小さく制御することにな
り、機関停止（エンスト）に至ることになる。Such a problem is caused by the fact that the inflow of dust such as dust as described above into the air control valve 5 changes irregularly with the use conditions of the engine and with the passage of time. It is difficult. The control unit 7 compares the outputs of the sensors indicating the operating state of the engine with target values set in advance to increase or decrease the inputs to the actuators to approach the target values. It can be avoided to some extent by dealing with it by repeatedly executing it. However, if the problem is dealt with only by the feedback control, it cannot be determined whether the problem is caused by malfunction of the actuators or another reason. For example, as described above, the air metering valve 54 discharges a large amount of air as described above. If the engine is locked in a state where it is supplied to the engine, the operating speed of the engine is inevitably higher than the target value, so that the control unit 7 controls the current flowing through the electromagnetic coil 52 by feedback control so as to reduce the current. However, even if the current value of the air control valve 5 is controlled to be small, the sticking of the movable iron core 51 is not avoided, so that the current value is significantly smaller than in the case of the original steady control. If the sticking of the air metering valve 54 is suddenly released by external force such as vibration of the engine at this time, the current is too small. As a result, the opening area of the valve is controlled to be smaller than necessary, and the engine stops (stops). Will lead to.
【００１０】この様なとき空気制御弁５の誤作動（ロッ
ク位置）が検出できれば空気制御弁５以外のアクチュエ
ータ類、燃料噴射装置４，点火時期制御装置８１等を調
節して機関の運転者の意図する、または運転者が異常を
感じない範囲の機関運転状態へ回避させることが可能と
なる。また機関の吸入空気量を制御している別の空気制
御弁系（スロットル弁の開度制御用モータ）を調節して
回転数を安定制御することも可能である。In such a case, if a malfunction (lock position) of the air control valve 5 can be detected, actuators other than the air control valve 5, the fuel injection device 4, the ignition timing control device 81 and the like are adjusted to allow the engine driver to operate. It is possible to avoid the engine operating state as intended or in a range where the driver does not feel any abnormality. It is also possible to stably control the rotational speed by adjusting another air control valve system (motor for controlling the opening of the throttle valve) that controls the intake air amount of the engine.
【００１１】また空気制御弁５の誤作動が検出できれば
通常のコントロールユニット７からの電気信号と異な
る、例えば電流が大きくなる信号あるいは小さくなる信
号を瞬間的に空気制御弁５に出力し可動鉄心５１に故意
に力を加えて固着を回避することも可能であるし、暫定
的にその電流値を、異常が検出される以前の学習してお
いた値と同じとする様にしても良い。If a malfunction of the air control valve 5 can be detected, a signal different from an ordinary electric signal from the control unit 7, for example, a signal that increases or decreases the current is instantaneously output to the air control valve 5 and the movable iron core 51 is output. Therefore, it is possible to intentionally apply a force to avoid sticking, and the current value may be provisionally set to be the same as the value learned before the abnormality was detected.
【００１２】本発明の実施例で電磁コイル５２を流れる
電流の立ち上がり速度、すなわち磁気回路構成が可動鉄
心５１の位置により変化すること（＝インダクタンスが
変化すること）を利用して、可動鉄心５１の位置（空気
計量弁５４の位置）を検出する。例えば空気制御弁５に
対するコントロールユニット７の出力は図３に示す如く
一周期が可動鉄心５１の応答性を下回る速度の矩形波の
電圧振幅で、一周期のうちのＤＵＴＹ比を変化させて電
磁コイル５２を流れる平均電流値を増減させるいわゆる
ＤＵＴＹ制御を行っている。この時の電流波形は同じく
図３の下側の図に示す如くなる。可動鉄心５１がロック
して正常動作時の位置と異なる位置にある場合には可動
鉄心５１と固定鉄心５３の間のエアギャップ、即ち相対
的距離が正常時のエアギャップと異なる為、磁気通路の
インダクタンスが正常時のそれとは異なる。その結果と
して図３に示す様に電磁コイル５２の電流立ち上がり速
度の変化として現れる。従ってこの電流立上り速度を検
出すればインダクタンスが検出でき、インダクタンスが
わかれば可動鉄心５１の位置が検出できる。In the embodiment of the present invention, the rising speed of the current flowing through the electromagnetic coil 52, that is, the fact that the magnetic circuit configuration changes according to the position of the movable core 51 (= the inductance changes) is used to make the movable core 51 move. The position (the position of the air metering valve 54) is detected. For example, the output of the control unit 7 with respect to the air control valve 5 is a voltage amplitude of a rectangular wave whose speed is lower than the response of the movable iron core 51 in one cycle as shown in FIG. The so-called DUTY control for increasing / decreasing the average current value flowing through 52 is performed. The current waveform at this time is also as shown in the lower diagram of FIG. When the movable core 51 is locked and at a position different from the position at the time of normal operation, the air gap between the movable core 51 and the fixed core 53, that is, the relative distance is different from the air gap at the time of normal operation. The inductance is different from that at normal time. As a result, it appears as a change in the current rising speed of the electromagnetic coil 52 as shown in FIG. Accordingly, the inductance can be detected by detecting the current rising speed, and the position of the movable iron core 51 can be detected by knowing the inductance.
【００１３】以下、具体的なインダクタンスの検出方法
の一例を示す。図４は空気制御弁５の電磁コイル５２と
その駆動回路５２ａ、及び電流検出用のシャント抵抗５
２ｂの配置を示している。この電流検出用のシャント抵
抗５２ｂの両端の電圧レベル（電圧降下）は空気制御弁
５の電磁コイル５２を流れる電流値と単純な比較関係で
あるので、電圧振幅の立ち上がり（コントロールユニッ
ト内のマイクロコンピュータに割り込みをかけた時間）
からある一定時間経過後の電流検出用の抵抗の両端の電
圧レベル（すなわち電流値）をＡＭＰ５２ｄを介してＡ
Ｄ変換してマイクロコンピュータに入力し、検出するこ
とでインダクタンスの変化が検出できる。５２ｃはフラ
イホイールダイオードを兼ねたツェナーダイオードであ
る。この方法を用いて実際にインダクタンスの変化を検
出した場合の入力電流値とインダクタンスの関係を図５
に示す。図中実線のカーブは定常の可動鉄心５１の動き
を示す場合のもので、可動鉄心５１が固着した場合には
破線のカーブに示す如く変化するので、入力電流値とイ
ンダクタンスの関係が予め決められた値、あるいは予め
決めた範囲、または学習した値、あるいは学習した範囲
と異なる時を異常と判定すれば、可動鉄心５１のロック
あるいは誤作動が検出できる。また、図５の入力電流値
とインダクタンスの関係を記憶しておき、測定した実際
のインダクタンス値とを比較すれば、正常時の可動子の
位置を知ることができる。図６，図７にこの検出ルーチ
ンを示す。この場合には空気制御弁５の改造が不要であ
り可動鉄心５１への位置センサの追加、その位置センサ
用ハーネスの追加も不要である。Hereinafter, an example of a specific inductance detecting method will be described. FIG. 4 shows an electromagnetic coil 52 of the air control valve 5 and its driving circuit 52a, and a shunt resistor 5 for current detection.
2b shows an arrangement. Since the voltage level (voltage drop) at both ends of the current detecting shunt resistor 52b is simply compared with the current value flowing through the electromagnetic coil 52 of the air control valve 5, the voltage amplitude rises (the microcomputer in the control unit). Time interrupted)
The voltage level (that is, the current value) at both ends of the current detecting resistor after a certain time has passed from A through the AMP 52d.
A change in inductance can be detected by D-converting and inputting to a microcomputer and detecting it. 52c is a Zener diode also serving as a flywheel diode. FIG. 5 shows the relationship between the input current value and the inductance when a change in inductance is actually detected using this method.
Shown in The solid line curve in the figure shows the steady movement of the movable core 51. When the movable core 51 is fixed, the curve changes as shown by the broken line curve, so that the relationship between the input current value and the inductance is predetermined. If it is determined that an abnormal value or a predetermined range, or a learned value, or a value different from the learned range is abnormal, locking or malfunction of the movable iron core 51 can be detected. In addition, by storing the relationship between the input current value and the inductance in FIG. 5 and comparing the measured actual inductance value, the position of the mover in the normal state can be known. 6 and 7 show this detection routine. In this case, it is not necessary to modify the air control valve 5, and it is not necessary to add a position sensor to the movable iron core 51 and an additional harness for the position sensor.
【００１４】以下、図６，図７のフローチャートを説明
する。Hereinafter, the flowcharts of FIGS. 6 and 7 will be described.
【００１５】このフローチャートは、減速時に空気制御
弁５が正常か否かを診断すると共に、異常時に制御を行
う場合を示す。This flowchart shows a case in which whether or not the air control valve 5 is normal at the time of deceleration and control is performed at the time of an abnormality.
【００１６】まず最初に、スロットルバルブ９の開度を
検出するスロットルセンサの出力値を取込んで、全閉か
否かを判別する（ステップ６０１）。First, the output value of the throttle sensor for detecting the opening of the throttle valve 9 is taken in, and it is determined whether or not the throttle valve 9 is fully closed (step 601).
【００１７】スロットルバルブ９が開いていると判断さ
れた場合は運転者に減速意志がないものと做して（ステ
ップ６０２）、元に戻る。If it is determined that the throttle valve 9 is open, it is determined that the driver has no intention to decelerate (step 602), and the process returns to the original state.
【００１８】スロットルバルブ９が全閉と判断された時
は、別途演算によって求められているその時の機関の運
転状態に応じた目標回転数Ａを、読み出して、一時的に
記憶手段に記憶する（ステップ６０３）。When it is determined that the throttle valve 9 is fully closed, the target rotational speed A according to the operating state of the engine at that time, which is separately calculated, is read out and temporarily stored in the storage means ( Step 603).
【００１９】次に実際の回転数Ｂを読み出して一時的に
記憶手段に記憶する（ステップ604)。Next, the actual rotational speed B is read out and temporarily stored in the storage means (step 604).
【００２０】目標回転数Ａと実際の回転数Ｂとを比較し
て実際の回転数Ｂが目標回転数Ａに制御されているか
（Ａ＝Ｂ）を判定する（ステップ６０５）。Ｙｅｓなら
ば通常のフィードバック制御を継続する。また実際の回
転数Ｂが目標回転数Ａよりも下まわっている時も、通常
のフィードバック制御を継続して、Ａ＝Ｂになる様制御
する（ステップ６０７）。A comparison is made between the target rotational speed A and the actual rotational speed B to determine whether the actual rotational speed B is controlled to the target rotational speed A (A = B) (step 605). If Yes, normal feedback control is continued. Further, even when the actual rotation speed B is lower than the target rotation speed A, the normal feedback control is continued, and control is performed so that A = B (step 607).
【００２１】ここで、目標回転数Ａより実際の回転数Ｂ
が大きい時は、空気制御弁５が、故障している可能性が
あるので、診断フローを開始する（ステップ６０６）。
機関が減速時の場合、カーエアコン等の負荷が駆動状態
であっても、この空気制御弁５は全閉若しくは所定の低
開度状態になる様制御されるので本来減速時にはこの空
気制御弁は全閉若しくは低開度になっているはずであ
り、それにもかかわらず、実回転数が目標値まですみや
かに低下しないのは、この空気制御弁が開いたままロッ
ク状態になっている可能性が高いのである。Here, the actual rotational speed B is set to be smaller than the target rotational speed A.
Is larger, there is a possibility that the air control valve 5 has failed, so a diagnosis flow is started (step 606).
When the engine is decelerating, the air control valve 5 is controlled to be fully closed or a predetermined low opening state even when a load such as a car air conditioner is in a driving state. It should have been fully closed or low opening, and nevertheless, the actual rotation speed does not drop quickly to the target value because there is a possibility that this air control valve is locked with the air control valve open. It is expensive.
【００２２】空気制御弁の診断は以下のフローで実行さ
れる。The diagnosis of the air control valve is executed according to the following flow.
【００２３】空気制御弁の駆動電流値（マイクロコンピ
ュータからの電流指令値Ｃを読み込んで、記憶手段に記
憶する（ステップ７０１）。電流指令値Ｃに対する定常
状態のインダクタンスＤのあらかじめ用意したテーブル
またはマップを参照して求める。A driving current value of the air control valve (a current command value C from a microcomputer is read and stored in a storage means (step 701). A table or map of a steady state inductance D corresponding to the current command value C is prepared in advance. Ask for.
【００２４】そして、このインダクタンスの値Ｄを記憶
手段に記憶する(ステップ７０２)。次に、電磁コイル５
２に流れる電流の立上り特性を電流検出用シャフト抵抗
５２ｂの電圧降下の変化として検出し、この傾きから実
インダクタンスＥを求め、この値を記憶手段に記憶する
（ステップ７０３）。Then, the value D of the inductance is stored in the storage means (step 702). Next, the electromagnetic coil 5
The rise characteristic of the current flowing through the current detector 2 is detected as a change in the voltage drop of the current detection shaft resistor 52b, the actual inductance E is obtained from the slope, and this value is stored in the storage means (step 703).
【００２５】ステップ７０４で定常状態のインダクタン
スＤと実インダクタンスＥとを比較し、定常状態でのイ
ンダクタンスＤより実インダクタンスＥの方が小さいと
判定された場合は、空気制御弁５が開度大の側でロック
していると判定し、例えば燃料を減少（カットも含む）
させたり点火時期を遅らせたり、別の目的でバイパス入
口よりも上流に設けられている制御バルブを閉じて、実
回転数を目標回転数に近づけるよう制御する（ステップ
７０５）。In step 704, the steady state inductance D is compared with the actual inductance E. If it is determined that the actual inductance E is smaller than the steady state inductance D, the air control valve 5 is opened at a large opening. It is determined that the side is locked, for example, fuel is reduced (including cut)
The control is performed such that the actual rotation speed approaches the target rotation speed by closing the control valve provided upstream of the bypass inlet for another purpose or delaying the ignition timing or for another purpose (step 705).
【００２６】それ以外の時は通常のフィードバック制御
を継続する（ステップ７０６）。Otherwise, normal feedback control is continued (step 706).
【００２７】以上の実施例では、空気制御弁５のロック
か否かを検出する例について説明したが、可動子のスト
ローク（位置）即ち、マイクロコンピュータからの指令
電流値と磁気回路のインダクタンス（コイルの電流の立
上り特性）との関係が予め判っていれば、磁気回路のイ
ンダクタンス（コイルの電流の立上り特性）を測定する
ことによって、可動子の位置が検出できる。In the above embodiment, an example of detecting whether or not the air control valve 5 is locked has been described. However, the stroke (position) of the mover, that is, the command current value from the microcomputer and the inductance of the magnetic circuit (coil) If the relationship with the current rise characteristic is known in advance, the position of the mover can be detected by measuring the inductance of the magnetic circuit (the rise characteristic of the coil current).
【００２８】この可動子の位置検出メカニズムを適用す
れば、電磁コイルに矩形波電圧を印加して可動子の位置
を制御する形の種々のアクチュエータの位置検出が可能
である。If the position detecting mechanism of the mover is applied, it is possible to detect the position of various actuators that control the position of the mover by applying a rectangular wave voltage to the electromagnetic coil.
【００２９】自動車の分野では、排気ガス還流弁の、可
動子や燃料噴射弁の可動子の位置検出にも用いることが
できる。In the field of automobiles, the present invention can also be used for detecting the position of a mover of an exhaust gas recirculation valve or a mover of a fuel injection valve.
【００３０】またモータの様な回転子の場合にはその回
転角度が検出できる。In the case of a rotor such as a motor, its rotation angle can be detected.
【００３１】更に、上記実施例では、空気制御弁が開度
大の領域でロックした時の例を示したが、判定条件を逆
にすれば、低開度領域（全閉ロックも含む）でのロック
が検出でき、アイドル運転時にバイパス空気が供給でき
なくてエンストに陥いるという問題を除去できる。Further, in the above-described embodiment, an example in which the air control valve is locked in the region where the opening degree is large is shown. However, if the determination conditions are reversed, the air control valve can be locked in the low opening region (including the fully closed lock). Lock can be detected, and the problem that bypass air cannot be supplied during idling and engine stalls can be eliminated.
【００３２】即ち、空気制御弁が低開度域でロックして
いると判定された時は、スロットルバルブの開度を開き
方向に補正することによってアイドル回転数の低下を防
止できる。That is, when it is determined that the air control valve is locked in the low opening range, the idle speed can be prevented from lowering by correcting the opening of the throttle valve in the opening direction.
【００３３】[0033]
【発明の効果】本発明によれば、電磁コイルで駆動され
る可動子の位置を、電気的に検出した磁気回路のインダ
クタンスから求める様にしたので、外付部品が少なく、
アクチュエータの重量増加や部品点数の増加がないの
で、軽量・小型の位置センサ付アクチュエータが得られ
る。According to the present invention, the position of the mover driven by the electromagnetic coil is determined from the inductance of the magnetic circuit detected electrically, so that the number of external parts is small.
Since there is no increase in the weight of the actuator or the number of parts, a lightweight and compact actuator with a position sensor can be obtained.
【００３４】また、このアクチュエータを用いて自動車
用の空気制御弁を構成できると共に、各種アクチュエー
タの故障診断が可能である。The actuator can be used to form a pneumatic control valve for an automobile, and it is possible to diagnose failures of various actuators.
【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]
【図１】本発明が適用される内燃機関の制御システム。FIG. 1 is a control system of an internal combustion engine to which the present invention is applied.
【図２】空気制御弁の構造説明図。FIG. 2 is a structural explanatory view of an air control valve.
【図３】アクチュエータの電圧電流波形。FIG. 3 is a voltage-current waveform of an actuator.
【図４】インダクタンス検出部の回路図。FIG. 4 is a circuit diagram of an inductance detection unit.
【図５】インダクタンスの特性を説明する図面。FIG. 5 is a diagram illustrating characteristics of inductance.
【図６】空気制御弁の制御フロー。FIG. 6 is a control flow of an air control valve.
【図７】空気制御弁の診断フロー。FIG. 7 is a diagnosis flow of the air control valve.
１…吸入空気流量センサ、２…エンジン回転数センサ、
４…燃料噴射装置、５…空気制御弁、７…コントロール
ユニット、８…点火プラグ、５２…電磁コイル、５２ｂ
…電流検出用シャント抵抗。1 ... intake air flow rate sensor, 2 ... engine speed sensor,
4 fuel injection device, 5 air control valve, 7 control unit, 8 spark plug, 52 electromagnetic coil, 52b
... Shunt resistor for current detection.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｆ０２Ｄ 41/22 ３１０ Ｆ０２Ｄ 41/22 ３１０Ｍ ３１５ ３１５Ｍ 45/00 ３６４ 45/00 ３６４Ｇ Ｆ０２Ｍ 3/06 Ｆ０２Ｍ 3/06 Ｂ 25/07 ５５０ 25/07 ５５０Ｑ ５８０ ５８０Ｆ 65/00 ３０６ 65/00 ３０６Ｃ Ｆ０２Ｐ 5/15 0380−3Ｋ Ｆ１６Ｋ 31/06 ３２０Ａ Ｆ１６Ｋ 31/06 ３２０ Ｇ０１Ｂ 7/00 Ｄ Ｇ０１Ｂ 7/00 Ｇ０５Ｄ 3/12 Ｅ Ｇ０５Ｄ 3/12 Ｆ０２Ｐ 5/15 Ｌ ──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Agency reference number FI Technical display location F02D 41/22 310 F02D 41/22 310M 315 315M 45/00 364 45/00 364G F02M 3/06 F02M 3/06 B 25/07 550 25/07 550Q 580 580F 65/00 306 65/00 306C F02P 5/15 0380-3K F16K 31/06 320A F16K 31/06 320 G01B 7/00 D G01B 7/00 G05D 3 / 12 E G05D 3/12 F02P 5/15 L
Claims (18)
回路内にあって、その停止位置によって当該磁気回路の
インダクタンスが変化する様に配備された可動部材と、 この可動部材の動きによって制御される制御要素と、 前記矩形波電圧が印加された際に前記電磁コイル内に流
れる電流の立上り速度を検出し、この検出された電流の
立上り速度から前記可動部材の位置を検出する位置検出
手段、とから成る電磁アクチュエータの可動子の位置検
出装置。An electromagnetic coil to which a rectangular wave voltage is applied, and a magnetic circuit formed by a magnetic flux generated by the electromagnetic coil are provided so that the inductance of the magnetic circuit changes depending on the stop position. A movable member, a control element controlled by the movement of the movable member, and a rising speed of a current flowing in the electromagnetic coil when the rectangular wave voltage is applied, and a rising speed of the detected current. And a position detecting means for detecting the position of the movable member from the movable member.
内に任意の位置を取り得る可動子を有するアクチュエー
タの当該可動子の作動位置を検出する装置であって、 前記磁気回路のインダクタンスを直接若しくは間接的に
測定する測定手段と、 更に当該磁気回路のインダクタンスと前記可動子の位置
との関係を示す情報から可動子の位置を知る為の検索な
いしは演算手段とを有することを特徴とする電磁アクチ
ュエータの可動子の位置検出装置。2. An apparatus for detecting an operating position of a movable element of an actuator having a movable element capable of taking an arbitrary position in a magnetic circuit through which a magnetic flux generated by an electromagnetic coil passes. Or an indirect measurement means, and a search or calculation means for knowing the position of the mover from information indicating the relationship between the inductance of the magnetic circuit and the position of the mover. Position detection device for mover of actuator.
段 Ｃ).電磁コイルが発生する磁束を導びく磁気回路 Ｄ).この磁気回路の一部を成すと共に、当該磁気回路内
のエアーギャップを調整可能に配置された可動子 Ｅ).矩形波電圧印加時の前記コイルに流れる電流の立上
り特性を検出する電流特性検出手段 Ｆ).検出された電流立上り特性から、可動子の位置を特
定する検索手段 とからなることを特徴とする電磁アクチュエータの可動
子の位置検出装置。3. A) An electromagnetic coil B). Voltage supply means for supplying a rectangular wave voltage to the electromagnetic coil C). A magnetic circuit for guiding magnetic flux generated by the electromagnetic coil D). Mover E), a current characteristic detecting means for detecting a rising characteristic of a current flowing through the coil when a rectangular wave voltage is applied, F). A position detecting device for a mover of an electromagnetic actuator, comprising: search means for specifying the position of the mover from rising characteristics.
磁コイルに流れる電流の立上り傾斜と、当該電磁コイル
が発生する磁束の通る磁気回路内のエアギャップを調整
する可動子の位置との関係を予め測定して記憶してお
き、後に電磁コイルの電流の立上り特性を検出して可動
子の位置を測定する様にした、電磁アクチュエータの可
動子の位置検出方法。4. The method according to claim 1, wherein a rising slope of a current flowing through the electromagnetic coil when a rectangular wave voltage is applied to the electromagnetic coil and a position of a movable element for adjusting an air gap in a magnetic circuit through which a magnetic flux generated by the electromagnetic coil passes. A method for detecting the position of a mover of an electromagnetic actuator, wherein the relationship is measured and stored in advance, and the position of the mover is measured by detecting the rising characteristic of the current of the electromagnetic coil later.
流立上り特性検出手段が以下のものから成ることを特徴
とする電磁アクチュエータの可動子の位置検出装置。 １).電磁コイルに直列に接続された抵抗 ２).この抵抗の電圧降下の時間的変化を測定する電圧測
定手段 ３).電圧の変化から、電流の立上り特性を示す情報を求
める手段5. An apparatus according to claim 3, wherein said current rise characteristic detecting means comprises the following: 1) A resistor connected in series to an electromagnetic coil 2) A voltage measuring means for measuring a temporal change of a voltage drop of the resistor 3) A means for obtaining information indicating a rise characteristic of a current from a change in a voltage.
下のものから構成される。 Ａ).吸入空気通路を開閉する弁 Ｂ).この弁を駆動する電磁アクチュエータであって、前
記弁の開度が大きくなるに従って当該電磁アクチュエー
タ内部の磁気回路のインダクタンスが小さくなる様特徴
づけられており Ｃ).この様な電磁アクチュエータに矩形波電圧を供給す
る電圧供給装置 Ｄ).前記電磁アクチュエータの磁気回路のインダクタン
スを測定する測定装置 Ｅ).測定されたインダクタンスに基づいて、弁の開度を
求める弁開度検出装置6. An intake air amount control device for an internal combustion engine, comprising: A) A valve for opening and closing the intake air passage B) An electromagnetic actuator for driving the valve, wherein the inductance of the magnetic circuit inside the electromagnetic actuator decreases as the opening degree of the valve increases. C). A voltage supply device for supplying a rectangular wave voltage to such an electromagnetic actuator. D) A measuring device for measuring the inductance of the magnetic circuit of the electromagnetic actuator. E). The opening of the valve based on the measured inductance. Opening detection device
下のものから構成される。 Ａ).吸入空気通路を開閉する弁 Ｂ).この弁を駆動する電磁アクチュエータであって電磁
コイルと、 この電磁コイルが発生する磁束が通る磁気回路と、 磁気回路内にあって、磁気回路内のエアギャップを制御
できる様に可動に配置されると共に前記弁に係合される
可動子とを有し、 Ｃ).前記磁磁コイルに矩形波電圧を印加する電圧供給手
段 Ｄ).当該電磁コイルに矩形波電圧が印加された際の電流
の立上り特性を検出する検出装置 Ｅ).更に、前記電磁アクチュエータは、前記弁の開度が
大きい程電磁コイルの前記電流立上り速度が速くなる様
に特徴づけられている7. An intake air amount control device for an internal combustion engine, comprising: A) A valve for opening and closing the intake air passage B) An electromagnetic actuator for driving the valve, an electromagnetic coil, a magnetic circuit through which a magnetic flux generated by the electromagnetic coil passes, and a magnetic circuit, C). Voltage supply means for applying a rectangular wave voltage to the magnetic coil D). A detection device for detecting a rising characteristic of a current when a rectangular wave voltage is applied to the coil.E) Further, the electromagnetic actuator is configured such that the larger the opening degree of the valve is, the higher the current rising speed of the electromagnetic coil is. Characterized
サの出力によって把握された運転状態を、コントロール
ユニット内のマイクロコンピュータからの電気信号に応
じて作動するアクチュエータによって、設定された所定
の運転状態に近づける制御を行うものにおいて、そのア
クチュエータの作動が正常か否かを当該アクチュエータ
を構成する磁気回路のインダクタンスの変化により検出
することを特徴とする自動車用アクチュータの診断方
法。8. A control unit is mounted, and an operation state grasped by outputs of various sensors is brought close to a predetermined operation state set by an actuator which operates according to an electric signal from a microcomputer in the control unit. A method for diagnosing an actuator for an automobile, comprising: detecting whether or not the operation of the actuator is normal, based on a change in inductance of a magnetic circuit constituting the actuator.
ンスをアクチュエータ内のコイルを流れる電流の立上り
速度を検出することにより検出する自動車用アクチュエ
ータの診断方法。9. A method for diagnosing an actuator for an automobile according to claim 8, wherein the inductance of the magnetic circuit is detected by detecting a rising speed of a current flowing through a coil in the actuator.
を、コントロールユニット内のマイクロコンピュータか
らの指令に基づく制御電流値をシャント抵抗の電圧降下
として検出し、この信号によりマイクロコンピュータに
割込みをかけ、マイクロコンピュータからの出力信号
と、この割込みの時間差を計算して検出することを特徴
とする自動車用アクチュエータの診断方法。10. The microcomputer according to claim 9, wherein a rising speed of the current is detected as a control current value based on a command from a microcomputer in the control unit as a voltage drop of a shunt resistor. A method for diagnosing a vehicle actuator, comprising calculating and detecting a time difference between an output signal from a microcomputer and the interrupt.
スロットルバルブの上下流をバイパスする通路の空気流
量を増減する制御弁の制御に用いることを特徴とする自
動車用アクチュエータの診断方法。11. A method for diagnosing an actuator for a vehicle, wherein the invention according to claim 8 is used for controlling a control valve for increasing / decreasing an air flow rate in a passage bypassing the upstream / downstream of a throttle valve of an internal combustion engine for a vehicle.
のスロットルバルブの上下流をバイパスする通路の空気
流量を増減する制御弁の制御の内、スロットルバルブの
開度を示すセンサの出力が機関の減速状態，アイドリン
グ状態あるいはその両方の状態でアクチュエータの診断
を実行することを特徴とする自動車用アクチュエータの
診断方法。12. The control of a control valve for increasing or decreasing the air flow rate in a passage bypassing the throttle valve of an internal combustion engine for an automobile according to claim 11, wherein an output of a sensor indicating the opening degree of the throttle valve is controlled by the engine. A method for diagnosing an actuator for a vehicle, comprising diagnosing the actuator in a deceleration state, an idling state, or both states.
常が認められた時は、制御弁に対するコントロールユニ
ットの出力を予め設定した範囲内あるいは事前に学習し
た値から設定した範囲に保持することを特徴とする自動
車用アクチュエータの診断方法。13. An apparatus according to claim 12, wherein when an abnormality is found in the operation of the control valve, the output of the control unit for the control valve is maintained within a preset range or a range set from a value learned in advance. A method for diagnosing an actuator for a vehicle, comprising:
常が認められた時は、燃料噴射装置，点火時期調整装置
のいずれか一つ、あるいは両方を制御して、機関の回転
数を所定の回転数範囲になるように制御することを特徴
とする自動車用アクチュエータの診断方法。14. An engine according to claim 13, wherein when an abnormality is found in the operation of the control valve, one or both of the fuel injection device and the ignition timing adjusting device are controlled to set the engine speed to a predetermined value. A method for diagnosing an actuator for a vehicle, wherein the control is performed so as to be within the rotation speed range.
のスロットルバルブをコントロールユニットの出力で駆
動するアクチュエータの制御に用いることを特徴とした
自動車用アクチュエータの診断方法。15. A method for diagnosing an actuator for an automobile, wherein the invention according to claim 10 is used for controlling an actuator for driving a throttle valve of an internal combustion engine for an automobile by an output of a control unit.
の排気ガスの一部を吸気管に還流する通路の流量を増減
する流量制御弁の制御に用いることを特徴とする自動車
用アクチュエータの診断方法。16. The actuator according to claim 10, wherein the invention is used for controlling a flow control valve for increasing or decreasing a flow rate of a passage for recirculating a part of exhaust gas of an internal combustion engine for an automobile to an intake pipe. Diagnostic method.
常が認められた時は、制御弁に対するコントロールユニ
ットの出力を短時間増加減して内部の可動磁気力発生部
位に力を加えて異常を回避する手段を備えることを特徴
とする自動車用アクチュエータの診断方法。In the twelfth aspect of the present invention, when an abnormality is found in the operation of the control valve, the output of the control unit to the control valve is increased or decreased for a short time to apply a force to an internal movable magnetic force generating portion. A method for diagnosing an automobile actuator, comprising: means for avoiding the problem.
常が認められた時は、異常が検出された以外の制御弁の
制御を変更して用いて機関の運転回転数を所定の回転数
範囲になる様に制御することを特徴とする自動車用アク
チュエータの診断方法。18. An engine according to claim 13, wherein when an abnormality is detected in the operation of the control valve, the control of the control valve other than the detection of the abnormality is changed and used to reduce the operating rotational speed of the engine to a predetermined rotational speed. A method for diagnosing an actuator for a vehicle, characterized in that the control is performed so as to fall within the range.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8203424A JPH1047138A (en) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | Position detecting device of needle of electromagnetic actuator and detecting method therefor, intake air rate control device of internal combustion engine and control method therefor, and diagnostic method for automobile actuator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8203424A JPH1047138A (en) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | Position detecting device of needle of electromagnetic actuator and detecting method therefor, intake air rate control device of internal combustion engine and control method therefor, and diagnostic method for automobile actuator |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1047138A true JPH1047138A (en) | 1998-02-17 |
Family
ID=16473860
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8203424A Pending JPH1047138A (en) | 1996-08-01 | 1996-08-01 | Position detecting device of needle of electromagnetic actuator and detecting method therefor, intake air rate control device of internal combustion engine and control method therefor, and diagnostic method for automobile actuator |
Country Status (1)
| Country | Link |
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| JP (1) | JPH1047138A (en) |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050927 |