JP2727659B2 - 作動量情報出力装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、作動量情報出力装置、特に、直流モータの
回転を回転軸より受けて駆動する被駆動系の作動量情報
を出力する作動量情報出力装置に関する。

（従来の技術） 被駆動系の駆動源として各種のアクチュエータが利用
されている。このアクチュエータの内、直流モータの回
転に応じて、被駆動系を駆動することが行なわれてお
り、このアクチュエータの作動と共に被駆動系が作動す
る際の作動量を所定の作動量情報出力装置により出力し
ている。

例えば、エンジンのアイドル回転数を制御する制御方
法として、スロットルバルブをバイパスする混合バイパ
ス通路を設け、そのバイパス路に取付けたアイドルスピ
ードコントロールバルブ（ISCV）に電子制御装置から信
号を送り、同バルブの開度を制御して、アイドル回転数
を制御している。

ここで用いられるアイドルスピードコントロールバル
ブ（ISCV）はISCアクチュエータにより操作され、同ア
クチュエータの駆動源としては耐熱性の優れた直流モー
タが用いられている。例えば、第12図に示すように、直
流モータ１により直動される回転軸２にはウォームギア
３が一体的に取付られ、同ウォームギア３にはウォーム
ホイール４が噛合され、このウォームホイール４の回転
に応じて図示しないアイドルスピードコントロールバル
ブを開閉作動させ、図示しないエンジンの吸気路を開閉
制御するように構成されている。

ところで、ISCアクチュエータとして直流モータ１を
使用した場合、それにより作動されるアイドルスピード
コントロールバルブの作動位置を検出して電子制御装置
に入力する作動量情報出力装置が必要となる。

ここでの作動量情報出力装置は、ウォームギア３を一
体的に取付けた回転軸２の先端に外嵌されたリングマグ
ネット５と、同リングマグネット５に僅かな隙間を介し
て対設されたホールICからなる磁気センサ６と、同セン
サの出力に基づきモータ位置即ち、弁開度情報を算出す
る電子制御装置７とで構成されている。

リングマグネット５は回転軸２の半回転毎に磁極を反
転させるように構成され、このリングマグネット５及び
磁気センサ６は共働してデューティ比50％のパルスを出
力する回転検出センサを構成している。

この様なアイドルスピードコントロールバルブで用い
る電子制御装置７は、最適なバルブ開度を算出し、その
目標バルブ開度に相当する作動量に現在の実バルブ開度
を一致させるべく、制御信号を駆動回路８に出力する。
この制御信号により、駆動回路８は直流モータ１を駆動
させ、回転軸２を回転させ、アイドルスピードコントロ
ールバルブを目標バルブ開度に切り換えるよう作動す
る。

このように、アイドルスピードコントロールバルブ
（ISCV）には、その実バルフ開度情報を出力する回転検
出センサが付設され、磁気センサ６の出力であるホール
IC出力は電子制御装置７により演算され、回転軸の回転
数に応じたバルブ開度情報を得ている。

（発明が解決しようとする課題） ところで、アイドルスピードコントロールバルブ（IS
CV）のモータが第11図（ａ）に示すような駆動パルスを
受けて駆動し、その回転軸２が回転すると、その回転情
報は、第11図（ｂ）に示すようなホールIC出力として電
子制御装置７に出力される。この場合、電子制御装置７
はこのホールIC出力をカウントし、その値に基づき、実
バルブ開度情報に相当するモータ位置（カウント数）を
求めている。

処で、第11図（ｂ），（ｃ）に示すように、ホールIC
の出力はここでは、デューティ比が50％であることよ
り、その正規パルスが順次反転するのに要する時間幅が
ほぼ推定されることとなる。

ところが、t1に対して,t3はその反転周期か極めて小
さく、その反転はその時点まで続いていた回転方向（順
方向）とは逆の回転により発生したものと見做される。

即ち、回転軸２に直結された直流モータ１は、第10図
に示すように、枠体８内にステータ９を備え、ステータ
９に回転軸２が連結されている。ステータ９は回転方向
に３分割した各回転位置毎に３つの鉄芯部を突設してい
る。又、枠体内壁には一対のマグネット10が支持され、
これらは互いに対向する位置に取付けられている。

この様な直流モータ１では、図示しないブラシを介し
てステータ９側のコイルに電流が供給され、同コイルに
より磁化された３つの鉄芯部の磁力とマグネット10の磁
力との引合いによりステータ９側が連続して回転力を受
けて回転を継続するよう構成されている。

この様なモータは停止時において、第10図に実線で示
した位置及び同位置より60°ずつ回転方向にずれた位置
P1,P2で磁気的な引合い力が釣合って安定し、それ以外
の位置に一端停止すると、磁気的不釣合に基づく引合い
力（コキング力）により、逆転し、磁気的に安定した位
置P1,P2に戻ることが多い。

ところが、このように回転停止の直前に逆転が生じた
場合、回転軸のリングマグネット５も逆転し、ホールIC
出力が比較的短い反転周期t3で反転する。

ところが、この時、電子制御装置７は同出力をその直
前まで続いていた回転方向（順方向）への移動量を更に
加算するカウントを行なうことと成る。この結果、モー
タの逆転により得られたモータ位置情報（誤カウント値
を実線で示した）と、実モータ位置情報（２点鎖線で示
した）との間に差が生じ、この誤った値に基づき電子制
御装置７が以後の制御を実施すると、制御に脱調が生
じ、エアコンのオン時、パワーステアリングの操舵時等
において回転の吹き上がり等が生じることがあり、問題
と成っている。

本発明の目的は、被駆動系の作動量情報と実作動量と
の間の誤差を排除できる作動量情報出力装置を提供する
ことにある。

（課題を解決するための手段） 上述の目的を達成するために、本発明は、回転軸を介
して被駆動系を回転作動させる直流モータと、上記回転
軸に固定されると共に同回転軸の半回転毎に磁極の変化
するマグネットと、上記マグネットの磁気を検出してパ
ルス信号を出力する磁気センサと、上記被駆動系の作動
量情報を上記回転軸の回転情報に基づき出力する作動情
報算出手段とを有し、上記作動情報算出手段は上記パル
ス信号が所定時間幅未満で反転した際に、上記被駆動系
の作動量を１パルス相当分だけ減算して出力することを
特徴とする。

（作用） 作動情報算出手段は、被駆動系の作動量情報を回転軸
の回転情報に基づき出力し、特に、磁気センサのパルス
信号が所定時間幅未満に反転した際には、被駆動系の作
動量を１パルス相当分だけ減算して出力でき、演算され
る作動量情報と被駆動系の実作動量情報との間の誤差を
排除できる。

（実施例） 第１図には本発明の一実施例としての作動量情報出力
装置を内装したエンジンＥのアイドルスピードコントロ
ール（ISC制御）装置が示される。ここで、作動量情報
出力装置はアイドルスピードコントロールバルブ（ISC
V）の作動位置情報を検出し、同情報を電子制御装置の
行なうアイドルスピードコントロール（ISC制御）その
他の各種の制御に供している。

なお、第１図及び第２図のアイドルスピードコントロ
ールバルブ（以後単にバルブと記す）９は第12図に示し
たものと比べ、電子制御装置を除く他の部分の構成が同
様であり、以後その重複部分には同一符号を付し、その
重複説明を略す。

バルブ９のアクチュエータとしての直流モータ１は、
駆動回路８を介して電子制御装置７に接続される。しか
も、バルブ９の作動位置を検出して電子制御装置７に入
力する磁気センサ６も電子制御装置７に接続されてい
る。

ここで、第２図に示すように直流モータ１には回転軸
２及び、それに続く歯車機構が連結されている。即ち、
回転軸２と一体のウォームギア３にはウォームホイール
４が噛合される。このウォームホイール４の回転は同ホ
イールの中央のねじ穴に螺合するねじ部10と一体のプラ
ンジャ11に伝達され、同プランジャを軸方向に作動させ
る様構成されている。

プランジャ11はねじ部10、軸部12及びバルブ本体13と
から成り、一体的に形成される。なお、軸部12はその長
手方向、即ち、開閉方向に摺動自在に、かつ、回転不可
に、軸受14を介してハウジング15に支持されている。更
に、プランジャ12はばね16によりハウジング15上の弁座
17に圧接される。符号18はプランジャ全開ストッパを示
しており、同部材はハウジング側に支持され、プランジ
ャ11の全開位置を規制している。

回転軸２の先端のリングマグネット５は第３図に示す
ように、180°の回転角の間でその外周側の極性をＮ極
よりＳ極にその極性を反転させるよう構成さている。こ
のリングマグネット５には僅かな隙間を介してホールIC
からなる磁気センサ６が対設され、この磁気センサ６は
デューティ比50％のパルスを出力する回転検出センサを
構成している。なお、ここでのリングマグネット５は回
転軸２に取付けられていたが、歯車機構の他の回転軸に
取付けられても良い。

ここでの磁気センサ６の検出信号は、ホールICがＮ極
に対向している間はオン信号を、Ｓ極に対向している間
はオフ信号を電子制御装置７にそれぞれ入力できるよう
に構成されている。そして、この磁気センサ６からの出
力は回転軸、即ち、モータの回転が半回転する毎に「オ
ン」，「オフ」を繰り返し、定常回転時にはデューティ
比50％のパルス信号を発することとなる。

なお、ここでのパルス信号の反転周期ｔはモータの回
転か安定しているほど、即ち、モータ駆動パルスの時間
幅Ｔが大きいほど小さく成り、その特性の一例を第５図
に示した。

第１図に示すアイドルスピードコントロール（ISC制
御）装置はエンジンＥの吸気路に装着さる。この吸気路
はエアクリーナ19よりのエアを吸入し、エアフローセン
サ20によりその空気量を検出し、吸気を主路21及びバイ
パス路22を介してエンジンの燃焼室（図示せず）に導い
ている。吸気路の途中にはサージタンク23がありその上
流で主路21及びバイパス路22が合流しており、サージタ
ンク23の下流側の吸気路上にはエンジン本体に支持され
た燃料噴射弁27より燃料供給がされている。

主路21はスロットルバルブ24により開閉され、バイパ
ス路22はファーストアイドルエアバルブ25と上述のバル
ブ（ISCV）９とにより開閉される。

バイパス路22のファーストアイドルエアバルブ25はワ
ックス式感温部の働きで、エンジンの暖機状態に応じ、
弁体を開閉操作し、始動時の回転数増量を自動的に行な
う様構成さている。

電子制御装置７には磁気センサ６の他に、エンジン回
転センサ26、エアフローセンサ20、図示しないスロット
ルセンサ等よりの出力信号が入力される。

この電子制御装置７はその主要部分が周知のマイクロ
コンピュータで構成されており、この電子制御装置７を
機能的に見ると以下の機能を備える。即ち、エンジンＥ
の運転情報に基づき、アイドル回転数を決定し、同アイ
ドル回転数を確保するためバルブ９の弁開度制御を行な
うアイドルスピードコントロール（ISC制御）装置とし
て作動する。更に、バルブ９の開度情報を回転軸２の回
転情報に基づき算出し、出力する作動情報算出手段とし
ても作動する。特に、この作動情報算出手段はバルブ９
の開度位置情報であるパルス信号Ｓが所定時間幅未満で
反転した際に、バルブの開度を１パルス相当分ｈ（第４
図（ｃ）参照）だけ減算して出力する様作動する。

ここで、電子制御装置７内のCPUの行なう制御の流れ
を第６図（ａ），（ｂ）及び第７図に示した。以下その
制御処理を説明する。

ここでは、まず、バルブ９の基準位置（ここでは全開
位置）に駆動させ、実開度Prのデータを初期化し、即
ち、Pr＝Po（基準位置に相当する開度情報）とする。
そして、各種のセンサより現在の運転状態情報を取り込
み、所定のエリアに入力する。その後、１制御周期（こ
こでは第４図（ａ）に符号Toとして示した）が経過する
のを待ち、ステップa4に進む。

ここでは制御周期の初期値（例えは0.1秒）の入力を
行ない、続いて、現在の運転状態より判断し、回転数フ
ィードバック制御の条件（負荷の急変の後所定時間安定
運転が保たれているか否か）を満しているか否かを判断
する。

ここで、条件を満していないと、ステップa6に進み、
水温情報に基づく基本目標開度Poを求め、更に、エアコ
ン、パワーステアリング等の負荷に対処するための補償
分ΔP_LDを求め、これらより目標開度Psを基本目標開度P
oと補償分ΔP_LDとの加算により求め、ステップa9に進
む。

フィードバック制御の条件下にあると、ステップa10
に進む。ここではフィードバック制御周期を経過したか
否かを見て、経過するまではステップa9に進み、経過す
ると、ステップa11に進む。ステップa11ではフィードバ
ック制御周期タイマに初期値（例えば0.1秒）を入力す
る。そして、スロットル開度等の現運転情報より目標エ
ンジン回転数Nsを算出し、現エンジン回転数Nrと目標エ
ンジン回転数Nsとの回転差分ΔNeを求め、同回転差分Δ
Neを排除するに要するパルス数（ΔＰ）を例えば、第８
図に示すようなマップにより求める。

そして、ステップa15において、現目標開度Psにパル
ス数ΔＰを加算して新目標開度Psを求め、ステップa9に
進む。

ステップa9では、バルブの実開度Prと目標開度Psを比
較し、目標開度Psが大きいと、ステップa16に進み、開
弁フラグをセットし、実開度Prと目標開度Psの差分の絶
対値に応じ、モータへ出力する駆動パルス時間幅Ｄを第
９図の制御マップに基づき算出する。この後、ステップ
a20に進み、時間幅Ｄのパルス出力をモータ駆動回路８
に出力し、パルブ９の開度を適正位置に切り換える。

ステップa9でNO側に進み、ここで目標開度Psより実開
度Prの方が大きいと判断された場合、ステップa19に進
み、そうでない場合、即ち、目標開度Psに実開度Prが一
致していると、そのままステップa2に戻る。

ステップa19に達すると、開弁フラグをリセットし、
ステップa17に進み、第９図の制御マップに基づき実開
度Prと目標開度Psの差分の絶対値に応じ時間幅Ｄのパル
スを算出し、ステップa20へと進む。

この様な制御に対し、所定の制御周期毎にMRS割込み
ルーチンが実行される。ここで同ルーチンに入ると、開
弁フラグがセットされているとステップb3にセットされ
ていないとステップb4に進む。

ステップb3では磁気センサ６からの出力よりその反転
周期t1を求め、これが反転周期のしきい値T_MRSより小さ
いと、ステップb6に、大きいと、ステップb5に進む。

ここで、反転周期のしきい値T_HRSは現モータ駆動パル
スT1に応じ、第５図のマップに基づき算出される。

ステップb2で開弁フラグがセットされていない場合、
ステップb4に進み、ここで磁気センサ６からの出力より
その反転周期t1を求め、これが反転周期のしきい値T_HRS
より小さいと、ステップb6に、大きいと、ステップb5に
進む。なお、ステップb3、b4のしきい値T_HRSは同一であ
ったが、これを相互に異ならせても良い。

ステップb5に達すると現実開度Prデータに１を加算し
て新実開度Prを求め、ステップb7でMRS出力確認を行な
い、このルーチン処理によるフラグセットを行ない、メ
インルーチンに戻る。他方、反転周期が極めて短いこと
よりステップb6に達すると、ここではモータが逆転した
ものと見做して、現実開度Prデータより１を減算して新
実開度Prを求め、ステップb7に進む。

上述の処において、直流モータは60°の回転角毎に磁
気的に引合い力が安定するものとしたが、この安定位置
はモータの構成に応じて異なる。

（発明の効果） 以上の様に、本発明によれば、磁気センサのパルス信
号が所定時間幅未満に反転した際には、被駆動系の作動
量を１パルス相当分だけ減算して出力でき、作動情報算
出手段により演算される作動量情報と被駆動系の実作動
量情報との間の誤差を排除でき、この作動量情報により
制御される、例えば、車両のエアコンオン時、パワース
テアリング操舵時の回転吹き上がりのような制御の脱調
を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての作動量情報出力装置
を内装したエンジンのアイドルスピードコントロール
（ISC制御）装置の概略構成図、第２図は同上装置内の
歯車機構の要部断面図、第３図はリングマグネットの拡
大平面図、第４図は第１図の作動量情報出力装置の作動
を説明する波形図、第５図は第１図の装置で用いるモー
タ駆動時間−反転周期のマップの特性線図、第６図
（ａ），（ｂ）及び第７図は第１図の装置で行なわれる
各制御の流れを示すフローチャート、第８図は第１図の
装置で用いる回転差−パルス数マップの特性線図、第９
図は第１図の装置で用いる開度ずれ量|Ps−Pr|−モータ
駆動パルス幅Ｄマップの特性線図、第10図は直流モータ
の概略断面図、第11図（ａ），（ｂ），（ｃ）は従来装
置で行なわれる作動を説明する波形図、第12図は従来装
置の概略構成図である。 １……直流モータ、２……回転軸、５……リングマグネ
ット、６……磁気センサ、７……電子制御装置、９……
バルブ、Ｓ……パルス信号。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】回転軸を介して被駆動系を回転作動させる
   直流モータと、上記回転軸に固定されると共に同回転軸
   の半回転毎に磁極の変化するマグネットと、上記マグネ
   ットの磁気を検出してパルス信号を出力する磁気センサ
   と、上記被駆動系の作動量情報を上記回転軸の回転情報
   に基づき出力する作動情報算出手段とを有し、上記作動
   情報算出手段は上記パルス信号が所定時間幅未満で反転
   した際に、上記被駆動系の作動量を１パルス相当分だけ
   減算して出力することを特徴とする作動量情報出力装
   置。