-
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern
eines bürstenlosen Motors zum Positionieren eines
Drosselventils in einer Saugleitung einer
Verbrennungsmaschine, bei dem die Magnetpolposition des Rotors
des bürstenlosen Motors erfaßt wird und der
bürstenlose Motor abhängig von Steuersignalen und der
erfaßten Magnetpolposition betrieben wird.
-
Wie in der japanischen Patentveröffentlichung (Kokai)
Nr. 35040/1987 offenbart ist, war es vorher die
Praxis, einen Schrittmotor als den Motor für solche
Drossel-Betätigungsglieder zu verwenden. Fig. 1 zeigt
einen derartigen herkömmlichen Apparat, welcher ein
Beschleunigungspedal 21, einen Beschleunigungspedal-
Sensor 22 zum Erfassen des Grades des Niederdrückens
des Pedals 21 und eine Drosselventil-Steuerschaltung
23, die einen Analog/Digital(A/D)-Wandler 23A, eine
Zentralverarbeitungseinheit (CPU) 23B und ein
Verriegelungsglied 23C enthält, aufweist. Der Apparat
enthält weiterhin einen Motortreiber 24, der ausgebildet
ist zum Empfang eines
Fahrsteuer-Geschwindigkeitssignals vom Verriegelungsglied 23C, einen vom
Motortreiber
24 getriebenen Schrittmotor 25 zum Steuern
des Öffnungsgrades eines Drosselventils 26, eine
Rückkehrfeder für das Drosselventil 26 und einen
Drosselöffnungs-Sensor 27 zum Erfassen des
Öffnungsgrades des Drosselventils 26, wobei der Sensor 27 mit
dem A/D-Wandler 23A verbunden ist.
-
Die Arbeitsweise dieses herkömmlichen Apparates wird
nachfolgend beschrieben. Ein Ausgangssignal vom
Beschleunigungspedal-Sensor 22, welches eine Größe
entsprechend dem Grad des Beschleunigungspedals 21 hat,
wird von der Drosselventil-Steuerschaltung 23
gelesen, welche ihrerseits in Abhängigkeit hiervon ein
Antriebssteuersignal erzeugt und es zum Motortreiber
24 liefert, um den Schrittmotor 25 anzutreiben. Somit
treibt der Motortreiber 24 den Schrittmotor 25
entsprechend dem Antriebssteuersignal, um die Öffnung
des Drosselventils 26 einzustellen. Der Öffnungsgrad
des Drosselventils 26 wird vom Drosselöffnungs-Sensor
27 erfaßt und zur Drosselventil-Steuerschaltung 23
zurückgeführt, um zu bestimmen, ob ein vorbestimmter
Öffnungsgrad eingestellt wurde oder nicht.
-
Es ist jedoch ratsam, den vorerwähnten Schrittmotor
25 durch einen bürstenlosen Motor zu ersetzen, da der
Schrittmotor gewöhnlich eine relativ geringe
Arbeitsgeschwindigkeit, einen relativ hohen Vibrationsgrad
und einen relativ niedrigen Pegel des
Motor-Wirkungsgrades hat. Der bürstenlose Motor wird in einer
solchen Weise betrieben, daß die magnetischen Pole des
Rotors mittels einer elektronischen Schaltung erfaßt
werden anstelle der Verwendung der Bürsten eines
Gleichstrommotors, und daß der Strom zu den
Statorwindungen entsprechend dem erfaßten Signal verändert
wird. JP-A-62 206 248 offenbart eine Methode zum
Eliminieren
der Schaltung zum Erfassen der Position der
magnetischen Pole; jedoch ist ein solches Verfahren
nutzlos, wenn der Rotor nicht gedreht wird, das heißt
beim Starten.
-
Ein konventioneller Apparat zum Steuern eines
Drossel-Betätigungsgliedes verwendet eine elektronische
Schaltung, um die magnetischen Pole des Rotors des
bürstenlosen Motors zu erfassen, und führt daher zu
Nachteilen dahingehend, daß, wenn irgendein Fehler in
der Erfassungsschaltung für die Magnetpolposition
auftritt, derart, daß ein anomales
Magnetpolpositions-Erfassungssignal erzeugt wird, der bürstenlose
Motor anhalten kann, woraus sich ergeben könnte, daß
die Steuerung der Betätigung des Drosselventils nicht
durchgeführt wird.
-
Die vorliegende Erfindung wurde geschaffen mit der
Absicht, die vorerwähnten Probleme des Standes der
Technik zu lösen, indem ein Verfahren zum Steuern
eines bürstenlosen Motors für die Positionierung
eines Drosselventils vorgesehen wird, bei welchem,
selbst wenn das Magnetpolpositions-Erfassungssignal
anomal wird, der bürstenlose Motor normal gedreht
wird, um das Öffnen und Schließen des Drosselventils
zu erreichen.
-
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist dieses Verfahren
dadurch gekennzeichnet, daß der bürstenlose Motor als
ein Schrittmotor aufgrund von Steuersignalen
unabhängig von der erfaßten Magnetpolposition betrieben
wird, wenn bestimmt ist, daß die Erfassung der
Magnetpolposition fehlerhaft ist, und daß eine
fehlerhafte Erfassung der Magnetpolposition bestimmt wird,
wenn die Ausgangssignale von drei entlang des
Rotorumfanges
angeordneten
Magnetpolpositions-Erfassungselementen im wesentlichen gleich sind.
-
Dieses Verfahren nach der Erfindung ist wirksam in
einer solchen Weise, daß der Motor in Abhängigkeit
vom Magnetpolpositions-Erfassungssignal während
dessen normaler Operation betrieben wird, und wenn eine
Anomalität in dem Magnetpolpositions-Erfassungssignal
festgestellt wird, wird der bürstenlose Motor
unabhängig von solchen Signalen in einer Schritt-für-
Schritt-Weise betrieben.
-
Fig. 1 ist eine schematische Darstellung
eines herkömmlichen Apparates;
-
Fig. 2 ist eine schematische Darstellung
eines Apparates zum Steuern eines
Drossel-Betätigungsgliedes gemäß einem
Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung; und
-
Fig. 3 ist ein Schaltbild eines Beispiels der
Fehlererfassungsschaltung des
Apparates nach Fig. 2.
-
Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung
wird nun im einzelnen beschrieben. Fig. 2 zeigt
schematisch einen Apparat zum Steuern eines
Drossel-Betätigungsgliedes gemäß einem Ausführungsbeispiel der
Erfindung. In Fig. 2 weist ein dreiphasiger
bürstenloser Motor 1 einen Rotor IA mit vier Magnetpolen
bestehend aus abwechselnd angeordneten Nord(N)-Polen
und Süd(S)-Polen und eine Dreiphasen-Statorwicklung
1B auf, wobei die Welle des Motors mit einem
Drosselventil (nicht gezeigt) verbunden ist, um die
Durchführung
von Öffnungs- und Schließvorgängen von diesem
zu ermöglichen. Es sind auch drei
Magnetpol-Erfassungselemente 2 vorgesehen, die entlang des Umfangs
und benachbart dem Rotor 1A angeordnet und geeignet
sind, die Position der Magnetpole zu erfassen, und
eine Erfassungsschaltung 3 ist an ihren Eingangsenden
mit diesen Elementen 2 verbunden. Die
Erfassungsschaltung 3 wirkt mit den Elementen 2 zusammen als
eine Magnetpolpositions-Erfassungsschaltung sowie zur
Formung der Wellenform der Eingangssignale. Eine
Fehlererfassungsschaltung 4 erfaßt jeden Fehler in der
Magnetpolpositions-Erfassungsschaltung gemäß einem
Magnetpolpositions-Erfassungssignal von der
Erfassungsschaltung 3. Eine logische Schaltung 5 erzeugt
in Abhängigkeit von dem
Magnetpolpositions-Erfassungssignal ein Signal zum Drehen des bürstenlosen
Motors 1. Ein Signalgenerator 6 erzeugt ein Signal
zum Drehen des bürstenlosen Motors 1 ungeachtet des
Magnetpolpositions-Erfassungssignals. Die Signale vom
Signalgenerator 6 und von der logischen Schaltung 5
bewirken, daß der bürstenlose Motor 1 in der normalen
oder der Rückwärtsrichtung gedreht wird oder gemäß
einem Befehlssignal von einem Steuergerät (nicht
gezeigt) angehalten wird. Ein Schalterkreis 7 ist mit
der Statorwicklung 1B des bürstenlosen Motors 1
verbunden, um eines der Ausgangssignale der logischen
Schaltung 5 und des Signalgenerators 6 in
Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Fehlererfassungsschaltung
4 auszuwählen und den bürstenlosen Motor 1 auf der
Grundlage des ausgewählten Signals anzutreiben.
-
Die Arbeitsweise wird nachfolgend mit Bezug auf Fig.
2 beschrieben. Die Position-der magnetischen Pole des
Motors 1A wird von den Magnetpol-Erfassungselementen
2 erfaßt. Die Ausgangssignale der drei
Magnetpol-Erfassungselemente
2 werden von der Erfassungsschaltung
3 in ihrer Welle geformt und dann in Signale
umgewandelt, die der Fehlererfassungsschaltung 4, die
ausgebildet ist zum Erfassen der Anwesenheit jeglichen
Fehlers, und der logischen Schaltung 5, die zum
Drehen des bürstenlosen Motors 1 dient, zugeführt
werden.
-
Während der normalen Operation der
Magnetpolpositions-Erfassungsschaltung, die aus den
Magnetpol-Erfassungselementen 2 und der Erfassungsschaltung 3 zum
Erfassen der Magnetpolposition des Rotors 1A gebildet
ist, gibt die Fehlererfassungsschaltung 4 ein Signal
aus, das die normale Arbeitsweise anzeigt. In
Abhängigkeit von dem normalen Signal erregt der
Signalschalterkreis 7 den bürstenlosen Motor 1 mit einem
Signal von der logischen Schaltung 5 gemäß dem Befehl
von dem Steuergerät. Wenn die
Magnetpolpositions-Erfassungsschaltung eine anomale Arbeitsweise anzeigt,
erfaßt die Fehlererfassungsschaltung 4 die
Anwesenheit eines Fehlers aus der durch das
Magnetpolpositions-Erfassungssignal von der Erfassungsschaltung 3
angezeigten Anomalität und gibt hierdurch ein
Fehlererfassungssignal aus. In Abhängigkeit von diesem
Fehlererfassungssignal liefert der Signalschalterkreis 7
Impulse zu den Statorwicklungen 1B, so daß der
bürstenlose Motor 1 schrittweise mit den Impulssignalen
vom Signalgenerator 6 gedreht wird gemäß dem Befehl
vom Steuergerät. Das Drosselventil wird geöffnet oder
geschlossen, wenn der bürstenlose Motor 1 sich dreht.
-
Ein Beispiel der Fehlererfassungsschaltung 4 wird
nachfolgend genauer mit Bezug auf Fig. 3 beschrieben.
In Fig. 3 sind drei Eingangsanschlüsse 4A bis 4C
einer UND-Schaltung 10 und einer NOR-Schaltung 11
gemeinsam,
und ein Ausgangsanschluß 4D liefert ein
Ausgangssignal von einer ODER-Schaltung 12, welche so
arbeitet, daß sie die logische Summe der
Ausgangssignale der UND-Schaltung 10 und der NOR-Schaltung 11
ausgibt. Die Magnetpolpositions-Erfassungssignale
sind drei hohe oder niedrige logische Signale, und
solange, wie die
Magnetpolpositions-Erfassungsschaltung normal arbeitet, sind die drei an die
Eingangsanschlüsse 4A bis 4C angelegten Signale nicht alle
gleichzeitig hoch oder niedrig. Somit ist das
Ausgangssignal der UND-Schaltung 10 niedrig, weil zu
jeder Zeit eines der drei Eingangssignale logisch
niedrig ist, und das Ausgangssignal der NOR-Schaltung
11 ist niedrig, weil zu jeder Zeit eines der drei
Eingangssignale logisch hoch ist, und das von der
ODER-Schaltung 12 zum Ausgangsanschluß 4D gelieferte
Signal ist gewöhnlich niedrig. Wenn irgendein Fehler
oder eine Störung in der
Magnetpolpositions-Erfassungsschaltung bewirkt wird, zum Beispiel, wenn
irgendeines der drei Leitungs-Signale auf hoch fixiert
ist, können alle drei Leitungs-Signale hoch werden.
Wenn fälschlicherweise ein Einleitungs-Signal auf
niedrig fixiert ist, können alle drei
Leitungs-Signale niedrig werden, und wenn ein Signal oder Signale
unregelmäßig zwischen hoch und niedrig wechseln
infolge instabiler Hoch- und Niedrig-Verschiebungen
aufgrund eines fehlerhaften Kontakts oder
dergleichen, können alle drei Leitungs-Signale hoch oder
niedrig werden.
-
In dem Beispiel der Fehlererfassungsschaltung 4 nach
Fig. 3 wird, wenn die drei Eingangsanschlüsse 4A bis
4C hoch werden, das Ausgangssignal der UND-Schaltung
10 hoch und der Ausgangsanschluß 4D wird über die
ODER-Schaltung 12 hoch. Wenn die drei
Eingangsanschlüsse
4A bis 4C niedrig werden, wird der Ausgang
der NOR-Schaltung 11 hoch und der Ausgangsanschluß 4D
wird hoch. Auf diese Weise ist, wenn die
Magnetpolpositions-Erfassungsschaltung in ihrem normalen Zustand
ist, das Ausgangssignal der Fehlererfassungsschaltung
4 ein normales Signal, das logisch niedrig ist; wenn
jedoch ein Fehler auftritt, wird es ein
Fehlererfassungssignal, das logisch hoch ist.
-
Ein derartiges Fehlererfassungssignal wird während
des Auftretens eines Fehlers in der
Magnetpolpositions-Erfassungsschaltung nicht hoch gehalten,
sondern wird erfaßt und impulsartig geliefert, und es
ist daher erforderlich, das Fehlererfassungssignal zu
verriegeln. Da ein solcher Fehler augenblicklich
aufgrund eines fehlerhaften Kontakts stattfinden kann,
kann es jedoch angemessen sein, die Anzahl solcher
Fehlererfassungssignale zu zählen und sie zu einer
Zeit zu verriegeln, wenn der Zählwert eine
vorbestimmte Zahl erreicht. Es kann auch möglich sein, die
verriegelten Fehlererfassungssignale zu löschen, wenn
die Leistungszuführung abgeschaltet wird.
-
Obgleich das vorbeschriebene Ausführungsbeispiel so
ausgebildet ist, daß es alle Vorgänge mittels
Hardware ausführt, kann es möglich sein, es in der Weise
auszugestalten, daß wenigstens ein Teil der
Funktionen der Hardware als Software in einem Mikrocomputer
vorgesehen ist, wobei die Erfassung, Zählung,
Bestimmung und so weiter der Fehlererfassungssignale durch
den Mikrocomputer ausgeführt werden, das
Antriebssignal durch den Befehl vom Mikrocomputer geschaltet
wird und das Signal zum schrittweisen Antreiben des
bürstenlosen Motors direkt vom Mikrocomputer
geliefert wird. Eine derartige Anordnung führt zu gewissen
Vorteilen dahingehend, daß die Anzahl der Hardware-
Teile verringert wird und eine kompakte Struktur
erhalten werden kann.
-
Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß die
vorliegende Erfindung eine Anordnung schafft, in
welcher, wenn ein Fehler in dem
Magnetpolpositions-Erfassungssignal erfaßt wird, der bürstenlose Motor
schrittweise angetrieben wird unabhängig von dem
Magnetpolpositions-Erfassungssignal, wodurch die
verdienstvolle Wirkung erzielt wird, daß der bürstenlose
Motor in normaler Drehung aufrechterhalten werden
kann, selbst wenn das
Magnetpolpositions-Erfassungssignal anomal wird, und somit kann eine erhöhte
Zuverlässigkeit des Drossel-Betätigungsgliedes erreicht
werden.