JP2535953B2

JP2535953B2 - エンジンの燃料供給制御装置

Info

Publication number: JP2535953B2
Application number: JP62235098A
Authority: JP
Inventors: 章生岡本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1987-09-18
Filing date: 1987-09-18
Publication date: 1996-09-18
Anticipated expiration: 2011-09-18
Also published as: JPS6477732A

Description

【発明の詳細な説明】発明の目的［産業上の利用分野］本発明は、吸気通路に連通する燃料通路に設けられた
弁体をステッピングモータで開閉制御することによりエ
ンジンへの燃料供給量を制御するエンジンの燃料供給制
御装置に関する。

［従来の技術］従来、例えば液化石油ガスを燃料として用いるエンジ
ン（以下単にLPGエンジンと呼ぶ。）では、燃料通路が
二つ並列に備えられ、一方の燃料通路には可変開度の制
御弁が備えられ、他方の燃料通路にはその燃料通路を開
状態もしくは閉状態に切り替える制御弁（以下単にパワ
ーバルブと呼ぶ。）が備えられている。

可変開度の制御弁は、通常、ステッピングモータによ
り駆動され、ステップバルブと呼ばれ、エンジン回転数
と負荷、例えば吸気管内圧力等とで定まる基本ステップ
数に基づいてその開度が制御される。このステップバル
ブの開度制御により、運転時にエンジンに供給される燃
料が所定量に制御される。一方、パワーバルブは通常運
転時には閉状態にされて燃料をエンジンに供給しないよ
うさせているが、加速時には開状態にされて燃料供給量
を増加させ、加速応答性を良好にしている。

なお、前述したようなステップバルブを駆動するステ
ッピングモータは、内部にロータを有し、該ロータの周
囲に配設された複数の磁極への励磁を切り換え、該ロー
タを回転駆動するよう構成されており、制御装置からこ
のステッピングモータへ所定のパルス数の駆動制御信号
が出力されると、該パルス数に対応しただけ磁極の励磁
位置を切り替え、駆動制御信号で要求するだけステップ
バルブの開度を変更する。

［発明が解決しようとする問題点］しかしながら、前記従来のエンジンの燃料供給制御装
置で用いられるステップバルブのステッピングモータで
は、そのロータ等の可動部（ロータに続くシャフトやニ
ードル弁等も含む）が、その慣性により、急激に動いた
り止まったりすることができず、このために、動き始め
に、磁極の励磁位置がロータの回転位置に追従可能な周
波数より大きな駆動周波数を持つ駆動制御信号がそのス
テッピングモータに入力されると、ロータの位置が励磁
されている磁極に対応する位置まで追いつかず、ロータ
の位置が駆動制御信号の要求する位置とずれてしまう、
いわゆるステッピングモータの脱調現象が生じる欠点が
あり、こうしたために、ステッピングモータへの駆動制
御信号の周波数はある程度以上大きくすることができ
ず、ステッピングモータを目標とするステップ位置に素
早く変更することができなかった。したがって、前記燃
料供給制御装置では、運転状態をリーン状態からストイ
キ状態に急激に移行したいような場合等においては、ス
テップバルブを目標開度に変更するのに時間がかかり過
ぎ、空燃比を目標空燃比に素早く変動させることができ
ないという問題点があった。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、燃料
通路に設けられた弁体を駆動するステッピングモータ
を、脱調を起こさせることなく、その周波数を高めて駆
動制御することができ、エンジンの空燃比を素早く目標
空燃比に変動させることができるエンジンの燃料供給制
御装置を提供することを目的とする。

発明の構成［問題点を解決するための手段］かかる目的を達成するために、前記問題点を解決する
ための手段として、本発明は以下に示す構成を取った。
即ち、本発明のエンジンの燃料供給制御装置は、第１図
に例示するように、エンジンM1の吸気通路M2に連通する燃料通路M3に設け
られて、該燃料通路M3を介して前記エンジンM1に供給さ
れる燃料量を制御する弁体M4と、内部にロータM5を有し、該ロータM5の周囲に配設され
た複数の磁極M6への励磁を切り換え、該ロータM5を回転
駆動することにより、前記弁体M4の開度を変更するステ
ッピングモータM7と、前記エンジンM1の運転状態を検出する運転状態検出手
段M8と、該運転状態検出手段M8にて検出される運転状態に基づ
いて前記ステッピングモータM7の目標ステップ位置を算
出し、該目標ステップ位置に基づいて定まるパルス数の
駆動制御信号を前記ステッピングモータM7に出力する制
御手段M9と、を備えたエンジンの燃料供給制御装置において、前記制御手段M9は、前記ステッピングモータM7に出力される駆動制御信号
の周期を、始まりは長くし、その後、短くなるように変
更する信号周期変更手段M10を有すること、を特徴としている。

ここで、本発明に適用可能なエンジンとしては、ステ
ッピングモータにより駆動される弁体を燃料通路に有す
るものであればどの様なものでもよく、ガソリンエンジ
ン、LPG（液化石油ガス）エンジン等何れであってもよ
い。

［作用］以上のように構成された本発明のエンジンの燃料供給
制御装置は、制御手段M9からステッピングモータM7に駆
動制御信号を出力することにより、該駆動制御信号のパ
ルス数に対応しただけロータM5の周囲に配設された磁極
M6の励磁位置を切り替えて、ロータM5を回転駆動してお
り、この結果、ロータM5に連結される弁体M4を駆動し、
エンジンM1の吸気通路M2に連通する燃料通路M3を開閉制
御する。なお、制御手段M9によって、運転状態検出手段
M8で検出される運転状態に基づいてステッピングモータ
M7の目標ステップ位置が算出され、該目標ステップ位置
に基づいて定まるパルス数の駆動制御信号がステッピン
グモータM7に出力されるから、弁体M4が所望の開度とな
り、エンジンM1の運転状態に対応した所望量の燃料がエ
ンジンM1に供給される。しかも、制御手段M9が有する信
号周期変更手段M10によって、その駆動制御信号のパル
ス数が変更されることなく、その周期が、始まりは長く
し、その後、短くなるように変更されるから、弁体M4の
駆動開始時には、弁体M4が緩やかな速度で駆動し、その
後、弁体M4は急速度で駆動する。したがって、弁体M4
は、トータルとして短い時間で目標開度に到達すること
ができる。

［実施例］次に本発明の好適な一実施例について詳細に説明す
る。

第２図は、本発明の一実施例であるエンジンの燃料供
給制御装置としての液化石油ガスを用いたエンジン（以
下単にLPGエンジンと呼ぶ。）システムの概略構成図で
ある。

LPGエンジン１は、吸気マニホルド２を介してエアク
リーナ３に連通され、エアクリーナ３から外気を取り込
むとともに、吸気マニホルド２に形成されたベンチュリ
４に連通する通常燃料通路５および加速燃料通路６を介
してLPGレギュレータ７から液化石油ガス（以下単にLPG
と呼ぶ。）を取り込み、その外気とLPGとの混合気を爆
発・燃焼させて駆動力を得た後、排ガスを排気マニホル
ド８から外部に排出するように構成されている。なお、
通常燃料通路５及び加速燃料通路６はLPGエンジン１の
冷却水によって温められ、これら通路５、６を流れるLP
Gの気化が促進されるようになされている。

また、通常燃料通路５の開度は、その途中に備えられ
たステップバルブ９によって制御され、加速燃料通路６
は加速時のみに加速燃料通路６の途中に備えられたパワ
ーバルブ10により開路される。一方、外気とLPGとの混
合気の取り込み量は吸気マニホルド２内に備えられたス
ロットル11の開度で決められる。

前述したステップバルブ９は、バルブ9aおよびステッ
ピングモータ9bを中心に構成される。ステッピングモー
タ9bは、第３図に示すように、バルブ9aに連結され積層
鉄心からなるロータRTを内部に有し、このロータRTの外
周に、２層４極の磁極GK1,GK2,GK3,GK4を有する構成で
あり、磁極GK1〜GK4への励磁電圧を切り替えることによ
りロータRTを回転する。

再び第２図に戻り、排気マニホルド８から排出される
排ガスは三元触媒12を通過することにより浄化されると
ともに、排ガスの一部はいわゆる排ガス再循環装置13に
より排気系へ再循環される。LPGエンジン１の上部に取
り付けられたスワール装置14は、LPGエンジン１のシリ
ンダ内に混合気の旋回流を生起させるものである。前記
のパワーバルブ10、排ガス再循環装置13、スワール装置
14は、各々負圧切換弁16、17、18によりオン、オフ操作
される。また、負圧切換弁19により、アイドル用の燃料
を供給するスロー燃料通路21の開閉を行うスローロック
バルブ22はオン、オフ操作され、これにより減速時のフ
ューエルカット等を行っている。負圧切換弁16、19に各
々接続された逆止弁16a、19aは、吸気マニホルド２の負
圧低下時におけるパワーバルブ10及びスローロックバル
ブ22の誤作動を防ぐものである。これらの負圧切換弁1
6、17、18、19は、各々、電子制御装置（以下単にECUと
呼ぶ。）23に電気的に接続されていて、そのオン、オフ
タイミングを制御される。また、このECU23には、エア
クリーナ３から吸い込む外気の温度を検出する吸気温セ
ンサ24、LPGエンジン１の冷却水温を検出する水温セン
サ25、吸気マニホルド２内の圧力を検出する圧力センサ
26、スロットル11の開度を検出するスロットルセンサ2
7、排気マニホルド８から排出される排ガス中の酸素濃
度を検出するO₂センサ28、排ガスの温度を検出する排気
温センサ29、LPGエンジン１の回転数を検出するために
ディストリビュータ30に取り付けられた回転数センサ31
等が接続されている。ECU23は、これらの各センサから
出力される出力信号に応じて、前記負圧切換弁16、17、
18、19の制御を行うとともに、前述したステッピングモ
ータ9b、インジェクタ32、LPGエンジン１に取り付けら
れたディストリビュータ30等を好適に制御している。な
お、インジェクタ32は、スロットル11よりLPGエンジン
１に近い吸気マニホルド２内に取り付けられていて、LP
Gエンジン１の始動時等に燃料噴射を行うものである。

なお、パワーバルブ10が開状態にあるときにステップ
バルブ９が全閉状態に制御されたとしても、空燃比が失
火の発生するようなオーバリーンにならないように、パ
ワーバルブ10は、予めその開口面積が定められている。

次に、ECU23について説明することにする。第４図はE
CU23の構成を示すブロック図である。

ECU23は周知の中央処理ユニット（CPU）51、読み出し
専用メモリ（ROM）52、ランダムアクセスメモリ（RAM）
53,記憶されたデータを保存するバックアップRAM54等を
中心に、これらと外部入力回路55、外部出力回路56等と
をバス57によって接続した論理演算回路として構成され
ている。

外部入力回路55には、前述した吸気温センサ24、水温
センサ25、圧力センサ26、スロットルセンサ27、O₂セン
サ28、排気温センサ29および回転数センサ31等が接続さ
れていて、この外部入力回路55を介してCPU51は各セン
サ等から出力される信号を入力値として読み取る。CPU5
1はこれらの入力値に基づいて、外部出力回路57に接続
された前述のステッピングモータ9b、負圧切換弁16ない
し19、ディストリビュータ31およびインジェクタ32等を
制御している。

なお、前記のECU23のROM52には、以下で説明する各種
処理ルーチンのプログラムや、理論空燃比よりもリーン
側の空燃比を得るためのステッピングモータ9bの基本ス
テップ数をLPGエンジン１の回転数と吸気マニホルド２
内の吸気圧力とによって定める３次元マップＡ等が予め
記憶されている。また、ECU23は計時を行うタイマ58を
有し、外部出力回路56内には、予め設定された時刻と前
記タイマ58の計時とが一致したときにCPU51に割込信号
を出力するコンベアレジスタも配設されている。

次に、前述したECU23にて実行されるLPGエンジンの空
燃比制御処理について、第５図ないし第８図に示すフロ
ーチャートに沿って説明する。第５図および第６図に示
す「ステッピングモータ駆動周期・方向算出ルーチン」
は、ECU23により実行される各処理の内、通常燃料通路
５の開度の操作を行うステッピングモータ9bの駆動周期
および駆動方向を算出する処理のみを表していて、ハー
ト割込により周期的に実行される処理である。

まず、処理がこのルーチンに移行するとステップ100
では、回転数センサ31から検出される現在のLPGエンジ
ン１の回転数NEと圧力センサ26から検出される現在の吸
気マニホルド２内の吸気圧力PMとに基づいてROM52内に
予め記憶しておいた３次元マップＡ等から通常燃料通路
５の開度操作を行うステッピングモータ9bの基本ステッ
プ数Ｓを算出する。続くステップ110では、基本ステッ
プ数Ｓに、フィードバック補正係数FAFと吸気温補正係
数FTHAと水温補正係数FTHWとを各々掛けて、ステッピン
グモータ9bの目標ステップ位置としての目標ステップ数
STを算出する。このフィードバック補正係数FAFは、加
速時のフィードバック制御時に求められた値であり、後
に詳しく説明する。また、吸気温補正係数FAHAは、第９
図に示すマップＢを用いて、吸気温センサ24の検出する
吸入空気の温度THAに基づいて補間法で求められるもの
である。マップＢは、同図に示すように、吸気温THAが
小さくなればなる程に吸気温補正係数FTHAが増加するよ
う構成されており、冷間時におけるステッピングモータ
9bの目標ステップ数を増加し、冷間時の運転性能を向上
している。一方、水温補正係数FTHWは、第10図に示すマ
ップＣを用いて、水温センサ25の検出する冷却水温THW
に基づいて補間法で求められるものである。マップＣ
は、同図に示すように、冷却水温THWが小さくなればな
る程に水温補正係数FTHWが減少するよう構成されてお
り、冷却水により温められる燃料が冷間時に液化して燃
料供給量が増加し過ぎることに鑑みて、ステッピングモ
ータ9bの目標ステップ数STを減少し、冷間時の運転性能
を向上している。

続くステップ120では、ステッピングモータ9bのステ
ップ数を表す現在ステップ数SNOWをバックアップRAM54
から読み取り、続くステップ130では、目標ステップ数S
Tから現在ステップ数SNOWを減算しステップ差SAを求め
る。なお、現在ステップ数SNOWは、CPU51が外部出力回
路56を介してステッピングモータ9bに回転命令を出力し
たとき、バックアップRAM54に現在ステップ数SNOWとし
て書き込んだ値である。続くステップ140では、ステッ
ピングモータ9bが停止状態にあるかを、ステッピングモ
ータ停止フラグYSTOPの値から判断する。ステッピング
モータ停止フラグYSTOPは、ステッピングモータ9bが停
止状態にあるときに後述するステップで値「１」にセッ
トされるフラグである。ステップ140で、ステッピング
モータ停止フラグYSTOPの値が「１」、即ちステッピン
グモータ9bが停止状態にあると判断された場合には、続
くステップ150ないし190の処理を実行する。

ステップ150ないし190では、ステッピングモータ9bの
現在ステップ数SNOWを目標ステップ数STに一致させる際
の、ステッピングモータ9bの駆動開始後の駆動周期Ｘお
よび駆動方向YOPENを定める処理を行うが、まずステッ
プ150では、ステップ差SAが、０か、負の値か、正の値
かが判断される。

（ａ）まず、ステップ160において、ステップ差SA＝０
と判断された場合には、ステッピングモータ9bの現在ス
テップ数SNOWは目標とする目標ステップ数STに一致して
いるためステッピングモータ9bを駆動する必要はなく、
処理はステップ190に進む。

（ｂ）ステップ150において、ステップ差SA＞０と判断
された場合には、ステッピングモータ9bのステップ数を
表す現在ステップ数SNOWは目標ステップ数STより小さい
ため、ステッピングモータ9bのステップ数をインクリメ
ントし、ステッピングモータ9bを正回転するべく、ステ
ッピングモータ停止フラグYSTOPに値「０」をセットし
（ステップ160）、ステッピングモータ駆動方向フラグY
OPENに正回転方向を示す値「１」をセットし（ステップ
170）、その後、処理はステップ190に進む。

（Ｃ）ステップ150において、目標ステップ数ST＜SNOW
と判断された場合には、ステッピングモータ9bのステッ
プ数を表す現在ステップ数SNOWは目標ステップ数STより
大きいため、ステッピングモータ9bのステップ数をデク
リメントし、ステッピングモータ9bを逆回転するべく、
ステッピングモータ停止フラグYSTOPに値「０」をセッ
トし（ステップ180）、ステッピングモータ駆動方向フ
ラグYOPENに逆回転方向を示す値「１」をセットし（ス
テップ185）、その後、処理はステップ190に進む。

ステップ190では、ステッピングモータ9bの駆動周期
Ｘに所定の遅い駆動周期ｓ（例えば、8msec）をセット
し、処理は「RETURN」に抜け、本ルーチンを一旦終了す
る。なお、ステップ140にあって、ステッピングモータ
停止フラグYSTOPの値が「１」以外、即ちステッピング
モータ9bが停止状態にあると判断された場合には、処理
は、第６図のステップ200に進む。

ステップ200では、ステッピングモータ9bの駆動周期
Ｘが、所定駆動周期ｓであるか否かを判断する。所定駆
動周期ｓであると判断された場合には、ステップ210な
いし280を実行する。

ステップ210では、ステッピングモータ駆動方向フラ
グYOPENが値「１」か否か、即ち、ステッピングモータ9
bを正回転するか否かを判断し、正回転すると判断され
た場合には、続くステップ220で、ステップ差SAが
「０」より大きいか否かを判断する。SA＞０と判断され
た場合、続くステップ230で、SAが所定ステップ差ａ
（例えば、２ステップ）より大きいか否かを判断し、大
きい場合に、駆動周期Ｘに所定周期ｓより速い所定周期
ｔ（例えば、4msec）をセットする（ステップ240）。一
方ステップ220で、SA≦０と判断された場合には、ステ
ッピングモータ停止フラグYSTOPに値「１」をセットし
（ステップ250）、ステップ230および240の処理を読み
飛ばし、また、ステップ230で、SA≦ａと判断された場
合には、ステップ240の処理を読み飛ばす。また、ステ
ップ210で、ステッピングモータ9bを逆回転すると判断
された場合には、続くステップ260で、ステップ差SAが
「０」より小さいか否かを判断する。SA＜０と判断され
た場合、続くステップ270で、SAが所定ステップ差−ａ
より小さいか否かを判断し、小さい場合に、駆動周期Ｘ
に所定周期ｔをセットする（ステップ240）。一方ステ
ップ260で、SA≧０と判断された場合には、ステッピン
グモータ停止フラグYSTOPに値「１」をセットし（ステ
ップ280）、ステップ270および240の処理を読み飛ば
し、また、ステップ270で、SA≧−ａと判断された場合
には、ステップ240の処理を読み飛ばす。

一方、ステップ200で、ステッピングモータ9bの駆動
周期Ｘが、所定駆動周期ｓでないと判断された場合に
は、ステップ300に処理が進み、駆動周期Ｘが、所定駆
動周期ｔであるか否かを判断する。ステップ300で、所
定駆動周期ｔであると判断された場合には、ステップ31
0ないし380を実行する。

ステップ310では、ステッピングモータ駆動方向フラ
グYOPENが値「１」か否か、即ち、ステッピングモータ9
bを正回転するか否かを判断し、正回転すると判断され
た場合には、続くステップ320で、ステップ差SAが所定
ステップ差ａより大きいか否かを判断する。SA＞ａと判
断された場合、続くステップ330で、SAが所定ステップ
差ｂ（例えば、３ステップ）より大きいか否かを判断
し、大きい場合に、駆動周期Ｘに所定駆動周期ｔより速
い所定周期ｕ（例えば、2msec）をセットする（ステッ
プ340）。一方ステップ320で、SA≦ａと判断された場合
には、駆動周期Ｘに所定周期ｓをセットし（ステップ35
0）、ステップ330および340の処理を読み飛ばし、ま
た、ステップ330で、SA≦ｂと判断された場合には、ス
テップ340の処理を読み飛ばす。また、ステップ310で、
ステッピングモータ9bを逆回転すると判断された場合に
は、続くステップ360で、ステップ差SAが所定ステップ
差−ａより小さいか否かを判断する。SA＜−ａと判断さ
れた場合、続くステップ370で、SAが所定ステップ差−
ｂより小さいか否かを判断し、小さい場合に、駆動周期
Ｘに所定周期ｕをセットする（ステップ340）。一方ス
テップ360で、SA≧−ａと判断された場合には、駆動周
期Ｘに所定周期ｓをセットし（ステップ380）、ステッ
プ370および340の処理を読み飛ばし、また、ステップ37
0で、SA≧−ｂと判断された場合には、ステップ240の処
理を読み飛ばす。

一方、ステップ300で、ステッピングモータ9bの駆動
周期Ｘが、所定駆動周期ｔでないと判断された場合に
は、ステップ400に処理が進む。

ステップ400では、ステッピングモータ駆動方向フラ
グYOPENが値「１」が否か、即ち、ステッピングモータ9
bを正回転するか否かを判断し、正回転すると判断され
た場合には、続くステップ410で、ステップ差SAが所定
ステップ差ｂより大きいか否かを判断する。SA＞ｂと判
断された場合、続くステップ420で、駆動周期Ｘに所定
駆動周期ｔをセットし、一方、SA≦ｂと判断された場合
には、ステップ420の処理を読み飛ばす。また、ステッ
プ400で、ステッピングモータ9bを逆回転すると判断さ
れた場合には、続くステップ430で、ステップ差SAが所
定ステップ差−ｂより小さいか否かを判断する。SA＜−
ｂと判断された場合、ステップ420の処理を読み飛ば
し、一方,SA≧−ｂと判断された場合には、ステップ420
の処理を実行し、駆動周期Ｘに所定駆動周期ｔをセット
する。

以上のような処理の実行後、処理は、第５図の「RETU
RN」に抜けて、本ルーチンの処理を一旦終了する。

次に、前記「ステッピングモータ駆動周期・方向算出
ルーチン」にて算出された駆動周期Ｘおよび駆動方向YO
PENがどの様に利用されて、ステッピングモータ9bが駆
動されるかについて、第７図の「ステッピングモータ駆
動ルーチン」に基づいて説明する。なお、このルーチン
は、前述したコンペアレジスタにセットされた時刻とタ
イマ58の計時値Ｔとが一致したときに割り込んで実行さ
れる。

処理が開始されると、まずステップ500から実行され
る。ステップ500では、ステッピングモータ9bが停止状
態にあるかを、ステッピングモータ停止フラグYSTOPの
値から判断する。ステッピングモータ停止フラグYSTOP
が値「１」と判断された場合には、続くステップ510に
処理は進み、ステッピングモータ駆動方向フラグYOPEN
が値「１」か否かを判断する。ステップ510で、YOPENが
値「１」と判断された場合には、ステッピングモータ9b
のステップ数をインクリメントすべく正回転命令を外部
出力回路56を介してステッピングモータ9bに出力してス
テッピングモータ9bを１ステップだけ正回転し（ステッ
プ520）、ステッピングモータ9bのステップ数を表す現
在ステップ数SNOWをインクリメントする（ステップ53
0）。一方、ステップ510で、YOPENが値１以外と判断さ
れた場合には、ステッピングモータ9bのステップ数をデ
クリメントすべく逆回転命令を出力してステッピングモ
ータ9bを１ステップだけ逆回転し（ステップ540）、現
在ステップ数SNOWをデクリメントする（ステップ55
0）。

ステップ530もしくは550の実行後、処理は、ステップ
560に進み、次回の割込タイミングをコンペアレジスタ
にセットすべく、コンペアレジスタの値COMPを、タイマ
58の現在の計時値Ｔに前記算出された駆動周期Ｘを加算
して求める。その後、処理は「RETURN」に抜けて本ルー
チンの処理を一旦終了する。

一方、ステップ500でステッピングモータ停止フラグY
STOPが値「１」であると判断された場合には、ステップ
510ないし550の処理を読み飛ばし、処理はステップ560
に進み、駆動周期Ｘ（このとき、ステッピングモータ9b
は駆動を開始しようとする時であるから、駆動周期ｓが
設定される。）をタイマ58の計時値Ｔに加算し、コンペ
アレジスタの値COMPを求め、その後、本ルーチンを一旦
終了する。

次に、前述した第５図、第６図の「ステッピングモー
タ駆動周期・方向算出ルーチン（以下、単に算出ルーチ
ンと呼ぶ。）」および第７図の「ステッピングモータ駆
動ルーチン（以下、単に駆動ルーチンと呼ぶ。）」のフ
ローチャートにより、ステッピングモータ9bの駆動周期
および駆動方向がどの様に変化して、ステッピングモー
タ9bの開度が制御されるかを、第11図のタイミングチャ
ートを用いて説明する。

まず、時刻T1において、駆動ルーチンが実行される
と、ステッピングモータ停止フラグYSTOPは値「１」で
あるから、ステッピングモータ9bは駆動されずに、次回
の割込タイミングCOMPが所定駆動周期ｓ（8msec）だけ
更新してセットされる（ステップ500、560）。その後、
算出ルーチンが実行されると、ステッピングモータ9bの
目標ステップ数STが値ST1と算出され（ステップ100〜13
0）、このときステップ差SAは正の値を取るから、ステ
ッピングモータ停止フラグYSTOPは値１から値０に、ス
テッピングモータ駆動方向フラグYOPENは値０から値１
にそれぞれ切り替わり（ステップ140〜170）、駆動周期
Ｘは所定駆動周期ｓ（8msec）に設定される（ステップ1
90）。次いで、時刻T1から前記割込タイミングCOMPにセ
ットした時間8msec後の時刻T2において、駆動ルーチン
が実行され、フラグYSTOPが値「０」で、フラグYOPENが
値「１」であるから、ステッピングモータ9bは開方向に
１ステップ駆動され（ステップ500〜520）、次回の割込
タイミングCOMPは、前記ステップ190でセットされた所
定駆動周期ｓだけ更新してセットされる。その後、算出
ルーチンが実行され、フラグYSTOPは値「１」で、フラ
グYOPENは値「０」であり、ステップ差SAが所定ステッ
プ差ａ（２ステップ）より十分小さいために、駆動周期
Ｘは所定駆動周期ｔ（4msec）に設定される（ステップ1
40、200〜240）。時刻T2から前記割込タイミングCOMPに
セットされた時間8msec後の時刻T3において、駆動ルー
チンが実行され、ステッピングモータ9bのステップ数を
更に１ステップだけ更新し、次回の割込タイミングCOMP
が所定駆動周期ｔだけ更新してセットされる。

その後、算出ルーチンが実行され、フラグYSTOPは値
「１」で、フラグYOPENは値「０」であり、ステップ差S
Aが所定ステップ差ｂ（３ステップ）より十分小さいた
めに、駆動周期Ｘは所定駆動周期ｕ（2msec）に設定さ
れる（ステップ140、200、300〜340）。時刻T3から前記
割込タイミングCOMPにセットされた時間4msec後の時刻T
4において、駆動ルーチンが実行され、ステッピングモ
ータ9bのステップ数が１ステップだけ更に更新され、次
回の割込タイミングCOMPが前記設定された所定駆動周期
ｕだけ更新してセットされる。こうして、駆動ルーチン
の実行間隔、即ち、ステッピングモータ9bの駆動周期Ｘ
が次第に短くなり、駆動周期ｕでステッピングモータ9b
が１ステップづつ更新される。

その後、時間がT5になった後、算出ルーチンが実行さ
れると、ステップ差SAが所定ステップ差ｂ（３ステッ
プ）より大きくないために、駆動周期Ｘは所定駆動周期
ｔに設定される（ステップ140、200、300、400〜42
0）。次いで、時刻T6で、次の割込時間を所定駆動周期
ｔ後として、その後、算出ルーチが実行され、ステップ
差SAが所定ステップ差ａ（２ステップ）より大きくない
ために、駆動周期Ｘは所定駆動周期ｓに設定される（ス
テップ140、200、300〜320、350）。次いで、時刻T7
で、次の割込時間を所定駆動周期ｓ後とする。こうし
て、ステッピングモータ9bの現在ステップ数SNOWが、目
標ステップ数STに近付いてくると、駆動周期Ｘが遅くな
る。

その後、時間がT8になった後、算出ルーチンが実行さ
れると、ステップ差SAが０となり、フラグYSTOPが、値
「１」にセットされる（ステップ220、250）。時刻T8か
ら所定駆動周期ｓ後の時刻T9では、フラグYSTOPが値
「１」であるために、ステッピングモータ9bは駆動され
ず、その後、算出ルーチンが実行されると、ステッピン
グモータ9bの目標ステップ数STが値ST2と算出され（ス
テップ100〜130）、このときステップ差SAは負の値を取
るから、ステッピングモータ停止フラグYSTOPは値１か
ら値０に、ステッピングモータ駆動方向フラグYOPENは
値１から値０にそれぞれ切り替わる（ステップ140、15
0、180、185）。次いで、時刻T9から所定駆動周期ｓ後
の時刻T10において、駆動ルーチンが実行され、フラグY
STOPが値「０」で、フラグYOPENが値「０」であるか
ら、ステッピングモータ9bは閉方向に１ステップ駆動さ
れる（ステップ500、510、540、550）。なお、このとき
のステッピングモータ9bの駆動周期Ｘは、駆動開始時は
所定駆動周期ｓ（8msec）と長く、次いで所定駆動周期
ｔと短くなり、その後、現在ステップ数SNOWが目標ステ
ップ数STに近付いてくると、再び駆動周期Ｘは所定駆動
周期ｓというように長くなる。

次に、前記「ステッピングモータ制御ルーチン」のス
テップ110において使用されたフィードバック補正係数F
AFについて説明する。第５図は、「フィードバック補正
係数FAF算出ルーチン」を表すフローチャートである。
この「フィードバック補正係数FAF算出ルーチン」も
「ステッピングモータ駆動周期・方向算出ルーチン」と
同様周期的に実行されるサブルーチンである。

まず、ステップ600では、フィードバック（以下単にF
/Bと呼ぶ。）制御条件が成立しているか否かが判断され
る。このF/B制御条件は、加速時に成立するものであっ
て、他の処理ルーチンで加速時にフラグを立てられるこ
とにより判別される。加速時であってF/B制御条件成立
と判断されると、処理はステップ610に進む。ステップ6
10では、O₂センサ28の出力信号により空燃比がリッチで
あるか否かが判断される。リッチであると判断されると
次の処理であるステップ620ないし700の処理が実行され
る。

ステップ620では、前回この処理ルーチンが実行され
た時には空燃比はリーンであったかフラグYOXによって
判断される。フラグYOXの値が「０」であれば、前回は
リーンであったものとして次のステップ630に進む。つ
まり、ステップ610および620の判断によりステップ630
に処理が進んだ時には、空燃比はリーンからリッチに切
り替わったものと判断されたことになる。続くステップ
630では、F/B制御中の平均補正係数FAFAVを算出すべく
現在のF/B補正係数FAFと前回のリッチからリーンに移行
した時の旧F/B補正係数FAFOとの相加平均を求め、これ
をF/B制御中の平均F/B補正係数FAFAVとする処理を行
う。続く一連の処理であるステップ640ないし670では、
F/B補正係数FAFを旧F/B補正係数FAFOとし（ステップ64
0）、F/B補正係数FAFからスキップ量ａを減算した値を
新たなるF/B補正係数FAFとした後（ステップ650）、フ
ラグYOXの値を「１」とする（ステップ670）。次いで、
後述する空燃比変動周期カウンタKCNTを値１だけインク
リメントして（ステップ680）、本ルーチンを一旦終え
る。なお、フラグYOXの値が「１」であることは空燃比
がリッチであることを表している。

一方、ステップ620においてフラグYOXの値が「１」と
判断された時には、処理はステップ690ないし710の処理
を実行する。ここで、ステップ610ないし620の判断によ
りステップ690に処理が進んだときには、空燃比はリッ
チの状態を維持していることを表している。ステップ69
0では、タイマカウンタCNTが定数Ｃ以上であるか否かが
判断される。このタイマカウンタCNTは、本ルーチンよ
り周期の短いハード割り込みによる処理ルーチンでイン
クリメントされるものである。タイマカウンタCNTが定
数Ｃ以下であれば、「RETURN」に抜けて本ルーチンを終
え、タイマカウンタCNTが定数Ｃを超える時には、ステ
ップ700においてF/B補正係数FAFから定数ｂを減算した
後、タイマカウンタCNTの値を「０」にクリアして（ス
テップ710）、本ルーチンを終える。つまり、ステップ6
90ないし710では、所定時間毎にF/B補正係数FAFの値を
定数ｂだけ減算していることになる。

前述したステップ610ないし710の処理は、空燃比がリ
ッチな場合の処理であってF/B補正係数FAFを減少させる
ための処理である。このF/B補正係数FAFを減少させる処
理に対してステップ720ないし800の処理は、空燃比がリ
ーンな場合の必要であってF/B補正係数FAFを増加させる
ための処理である。

まず、ステップ610で空燃比がリーンと判断されると
処理はステップ720に進む。ステップ720では、前記YOX
の値が「１」であるか否かが判断されることになる。YO
Xの値が「１」の場合には、処理はステップ730ないし77
0を実行する。このステップ610および720の判断により
処理がステップ730に進んだ時は、空燃比はリッチから
リーンに切り替わった時である。ステップ730ないしス
テップ740の処理は、前記ステップ630ないし640の処理
と同じ処理であって、F/B制御中の平均F/B補正係数FAFA
Vを算出し（ステップ730）、F/B補正係数FAFの値を旧F/
B補正係数FAFOとする（ステップ740）。続くステップ75
0では、F/B補正係数FAFにスキップ量ａを加算して新た
なるF/B補正係数FAFとした後、フラグYOXの値を「０」
にリセットして（ステップ770）、本ルーチを終える。

一方、ステップ720においてフラグYOXの値が「０」と
判断されたときには、処理はステップ780ないし800の処
理を実行する。ここで、ステップ610及び720の判断によ
りステップ780に処理が進んだ時には、空燃比はリーン
の状態を維持していることを表している。ステップ780
ないし800の処理は、ステップ690ないし710と反対の処
理であって、所定時間毎にF/B補正係数FAFの値を定数ｂ
だけ増加する処理である。

以上のステップ600ないし800の処理内容を表したのが
第12図のタイミングチャートである。この第12図をみて
もわかるようにO₂センサ28の検出する空燃比信号に従っ
てF/B補正係数FAFは増減され理論空燃比に近付けるよう
制御されている。

なお、ステップ600においてF/B制御条件が成立してい
ないと判断されたときには、F/B補正係数FAFおよび旧F/
B補正係数FAFOの値は各々「１」にセットされて（ステ
ップ810）、本ルーチンを終えることになる。

以上詳細に説明してきたように、本実施例のエンジン
の燃料供給制御装置は、ステップバルブ９のステッピン
グモータ9bを目標ステップ数STに駆動するに際し、その
ステッピングモータ9bの駆動周期Ｘを、駆動開始時に
は、遅い所定駆動周期ｓ（8msec）に設定し、その後、
所定駆動周期ｔ（4msec）、所定駆動周期ｕ（2msec）
と、徐々に速くするように構成されている。このため
に、ステッピングモータ9bの動き始めに、ステッピング
モータ9bの可動部（ロータRTやバルブ9b等）に大き過ぎ
る慣性が働くことがないので、ステッピングモータ9bの
脱調を防止することができ、しかも、ステッピングモー
タ9bは、途中、駆動周期Ｘを速めて駆動されるから、ト
ータルとして短い時間で目標ステップ数STに駆動するこ
とができる。したがって、LPGエンジン１の空燃比を目
標空燃比に素早く変動することができ、空燃比の追従性
を高め、ドラバビリティやエミッションを向上すること
ができる。更に、本実施例においては、ステッピングモ
ータ9bの現在ステップ数SNOWが目標ステップ数STに近付
いてくると、所定駆動周期ｔ（4msec）、所定駆動周期
ｓ（8msec）と、次第に遅くなるように構成されている
ために、ステッピングモータ9bの駆動停止時に発生する
脱調も防止することができる。

なお、前記実施例においては、ステッピングモータ9b
の駆動周期Ｘを３段階に切り替えできるように構成され
ているが、他の実施例として、４段階、５段階と、より
多段に切り替えできるように構成してもよく、ステッピ
ングモータ9bの微妙な制御を行うことができる。

以上、本発明の一実施例を詳述してきたが、本発明
は、前記実施例に何等限定されるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様にて実施
することができるのは勿論のことである。

発明の効果以上詳述したように本発明のエンジンの燃料供給制御
装置は、燃料通路に設けられた弁体を駆動するステッピ
ングモータを、脱調を起こさせることなく、短い時間で
目標ステップ位置に駆動することができる。したがっ
て、エンジンの空燃比を目標空燃比に素早く変動するこ
とができ、空燃比の追従性を高め、ドラバビリティやエ
ミッションを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、第
２図は本発明一実施例のエンジンの燃料供給制御装置と
してのLPGエンジンシステムの概略構成図、第３図はそ
のステッピングモータの概略構成図、第４図はその電子
制御装置の構成を示すブロック図、第５図ないし第８図
は各々その電子制御装置により実行される処理を表すフ
ローチャート、第９図はマップＢを示すグラフ、第10図
はマップＣを示すグラフ、第11図はフラグYSTOP、YOPEN
等とステッピングモータのステップ数との関係を示すタ
イミングチャート、第12図は空燃比信号とフィードバッ
ク補正係数FAFとの関係を示すタイミングチャート、で
ある。 M1……エンジン、M2……吸気通路 M3……燃料通路、M4……弁体 M5……ロータ、M6……磁極 M7……ステッピングモータ M8……運転状態検出手段 M9……制御手段 M10……信号周期変更手段１……LPGエンジン２……吸気マニホルド、４……ベンチュリ５……通常燃料通路、６……加速燃料通路７……LPGレギュレータ８……排気マニホルド９……ステップバルブ 9a……バルブ、9b……ステッピングモータ RT……ロータ GK1,GK2,GK3,GK4……磁極 10……パワーバルブ 23……電子制御装置 24……吸気温センサ、25……水温センサ 26……圧力センサ、28……O₂センサ 31……回転数センサ

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】エンジンの吸気通路に連通する燃料通路に
設けられて、該燃料通路を介して前記エンジンに供給さ
れる燃料量を制御する弁体と、内部にロータを有し、該ロータの周囲に配設された複数
の磁極への励磁を切り換え、該ロータを回転駆動するこ
とにより、前記弁体の開度を変更するステッピングモー
タと、前記エンジンの運転状態を検出する運転状態検出手段
と、該運転状態検出手段にて検出される運転状態に基づいて
前記ステッピングモータの目標ステップ位置を算出し、
該目標ステップ位置に基づいて定まるパルス数の駆動制
御信号を前記ステッピングモータに出力する制御手段
と、を備えたエンジンの燃料供給制御装置において、前記制御手段は、前記ステッピングモータに出力される駆動制御信号の周
期を、始まりは長くし、その後、短くなるように変更す
る信号周期変更手段を有すること、を特徴とするエンジンの燃料供給制御装置。
【請求項２】信号周期変更手段が、ステッピングモータ
に出力される駆動制御信号の周期を、短くなった後、終
わりに近付くにつれて再び長くなるように変更する構成
である特許請求の範囲第１項記載のエンジンの燃料供給
制御装置。