JP3137039B2

JP3137039B2 - ステップモータ制御装置

Info

Publication number: JP3137039B2
Application number: JP17056497A
Authority: JP
Inventors: 幹士木崎
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1997-06-26
Filing date: 1997-06-26
Publication date: 2001-02-19
Anticipated expiration: 2017-06-26
Also published as: JPH1118493A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ステップモータ制
御装置に関する。より具体的には、本発明は、ステップ
モータが脱調を起こした場合に、ステップモータに供給
される制御信号を補正することができるステップモータ
制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術は、例えば、特開平６−１０
１５５１号公報に記載にされている。この公報は、ステ
ップモータが脱調した場合に初期化処理をおこなうこと
を記載している。具体的には、この公報は、ステップモ
ータの実際の位置を表す変数と、制御装置が認識してい
るステップモータの位置を表す変数との関係が所定の関
係を満たさなくなった場合に、これらの変数が所定の関
係を満たすように復元する初期化処理をおこなうことを
記載する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記公報に記載
の方式においては、初期化処理をおこなうまでは脱調し
た状態が継続し、この期間にはステップモータを要求さ
れた位置に正確に駆動することは困難である。その結
果、このステップモータがディーゼルエンジンの吸気絞
り弁に用いられている場合において、特に閉じ側に脱調
した場合は、ＥＧＲ（排気ガス再循環）スモークの発
生、失火などが起こり、最悪の場合には、エンジン停止
に至ることがある。また開き側に脱調した場合は、ＮＯ
ｘの発生、吸気音の悪化などが起こることがある。

【０００４】また上記公報の方式は、脱調する回数、お
よび脱調が閉じ側または開き側のいずれであるかを考慮
していない。したがって上記公報の方式によれば、脱調
する回数、および閉じ側脱調または開き側脱調のいずれ
であるかに応じて処理を変えることができない。

【０００５】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、ステップモータが脱調し
たときでも、制御信号の補正によって、高い精度でロー
タを駆動する制御装置を提供することである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１に記載の発明にかかるステップモータ制御
装置は、ディーゼルエンジンの吸気絞り弁を駆動するス
テップモータを電子制御ユニットにより制御するステッ
プモータ制御装置であって、電子制御ユニットが認識す
るステップモータのロータの現在位置とロータの目標位
置とに基づいて生成された制御信号に応じて同ロータを
駆動する制御手段と、吸気絞り弁が全開位置にあること
を条件に検出されるロータの真の位置と電子制御ユニッ
トが認識する現在位置との偏差を検出する脱調検出手段
と、吸気絞り弁が閉じ側に脱調しているときにのみ、前
記検出される偏差に応じて制御信号を補正する補正手段
と、を備えている。

【０００７】請求項２に記載の発明にかかるステップモ
ータ制御装置は、ディーゼルエンジンの吸気絞り弁を駆
動するステップモータを電子制御ユニットにより制御す
るステップモータ制御装置であって、前記電子制御ユニ
ットが認識する前記ステップモータのロータの現在位置
と該ロータの目標位置とに基づいて生成された制御信号
に応じて同ロータを駆動する制御手段と、前記吸気絞り
弁が全開位置にあることを条件に検出される前記ロータ
の真の位置と前記電子制御ユニットが認識する現在位置
との偏差を検出する脱調検出手段と、前記検出される偏
差に応じて前記制御信号を補正する補正手段と、前記偏
差が所定の閾値を超えるときに前記ロータの目標位置を
所定の位置に設定して前記吸気絞り弁を所定の高開度位
置に強制駆動する駆動手段とを備え、同駆動手段は前記
ステップモータが開き側に脱調しているときは閉じ側に
脱調しているときよりも前記所定の閾値を大きく設定す
るようにしている。

【０００８】請求項３にかかる発明は、請求項１又は２
に記載のステップモータ制御装置において、脱調検出手
段により検出される偏差が所定値を超えた回数を計数す
る計数手段を更に備え、補正手段は該回数が所定値を超
えたときに前記偏差に応じた制御信号の補正を実行する
ようにしている。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。

【００１０】本明細書において、フラグの「ＯＮ」およ
び「ＯＦＦ」は、それぞれ２進数の「１」（真）および
「０」（偽）に対応する。またスイッチの「ＯＮ」およ
び「ＯＦＦ」は、それぞれスイッチの導通状態および非
導通状態に対応する。

【００１１】図１は、本発明によるステップモータ制御
装置が用いられるディーゼルエンジンの概略構成図であ
る。ここでは、本発明の制御装置をディーゼルエンジン
の吸気絞り弁に適用する場合を例に挙げて説明するが、
これには限られない。

【００１２】ディーゼルエンジン（以下、「エンジン」
とする）１１は、燃焼室１２を含む複数の気筒を有す
る。エンジン１１の吸入行程において、吸気弁１４は、
吸気ポート１３を開けることによって、吸気通路１６に
吸入される外気（吸入空気）を燃焼室１２に入れる。燃
料噴射ポンプ１８は、燃料ライン１９を通じて燃料を燃
料噴射ノズル１７に圧送する。燃料噴射ノズル１７は、
燃料を燃焼室１２内へ噴射する。エンジン１１の排気行
程において、排気弁２３は、排気ポート２２を開けるこ
とによって、排気通路２４を通して排気ガスを排出す
る。

【００１３】ステップモータ２６は、電子制御ユニット
（以下、「ＥＣＵ」とする）３９からの制御信号に基づ
いて、吸気絞り弁２５の開度が所望の値になるように吸
気絞り弁２５を駆動する。全開スイッチ５８は、吸気絞
り弁２５が全開位置にあるときにＯＮになり、それ以外
の位置にあるときにＯＦＦになる。

【００１４】ＥＧＲ（排気ガス再循環）装置４０は、燃
焼室１２から排気通路２４へ排出される排気ガスの一部
を吸気通路１６に再循環させて、燃焼室１２に戻す。Ｅ
ＧＲ装置４０は、排気通路２４から吸気通路１６へ排気
ガスの一部を流すためのＥＧＲ通路４１と、ＥＧＲ通路
４１を流れる排気ガスの量（ＥＧＲ量）を調整するため
のＥＧＲ弁４２とを備えている。

【００１５】ＥＧＲ弁４２は、負圧および大気圧を作動
圧としてＥＧＲ通路４１を開閉するダイアフラム弁であ
る。ＥＧＲ装置４０は、圧力室４６に導入される負圧お
よび大気圧を調整するエレクトリック・バキューム・レ
ギュレーティング・弁（以下、「ＥＶＲＶ」とする）４
８を備えている。ＥＶＲＶ４８は、ポンプ３２に接続さ
れる負圧ポート５１と、大気を取り込む大気ポート５３
とに接続されて、圧力室４６に供給される負圧の大きさ
を調節する。ＥＶＲＶ４８に流れる電流は、ＥＣＵ３９
によって制御される。ＥＣＵ３９は、エンジン１１の運
転状態に応じてＥＶＲＶ４８を制御することによって、
ＥＧＲ弁４２の開度を調節し、それによりＥＧＲ量を連
続的に調節する。

【００１６】エンジン１１のクランクシャフト２１は、
噴射ポンプ１８のドライブシャフト２９を回転させる。
噴射ポンプ１８に設けられた回転速度センサ５６は、ド
ライブシャフト２９の回転速度を検出することによっ
て、クランクシャフト２１の回転速度、すなわちエンジ
ン回転速度ＮＥを検出する。

【００１７】エンジン１１に設けられた水温センサ５７
は、エンジン１１を冷却する冷却水の温度ＴＨＷを検出
し、冷却水温度ＴＨＷに対応する電気信号をＥＣＵ３９
に出力する。吸気通路１６に設けられた吸気圧センサ５
９は、吸気通路１６における吸気圧力ＰＭを検出し、吸
気圧力ＰＭに対応する電気信号をＥＣＵ３９に出力す
る。アクセルペダル６０の近傍に設けられたアクセルセ
ンサ６１は、アクセルペダルの踏み込み量に対応するア
クセル開度ＡＣＣＰを示す電気信号をＥＣＵ３９に出力
する。

【００１８】図２は、ＥＣＵ３９の内部と、入出力信号
とを示すブロック図である。ＥＣＵ３９は、典型的に
は、中央処理ユニット（ＣＰＵ）６３、リードオンリー
メモリ（ＲＯＭ）６４、ランダムアクセスメモリ（ＲＡ
Ｍ）６５、バックアップＲＡＭ６６、入力ポート６７、
出力ポート６８、内部バス６９、バッファ７０、マルチ
プレクサ７１、Ａ／Ｄ変換器７２、波形整形回路７３、
および駆動回路７４を内蔵する。センサ５７〜５９およ
び６１から出力される電気信号は、バッファ７０および
マルチプレクサ７１を介してＡ／Ｄ変換器７２によって
ディジタル信号に変換されてから入力ポート６７に与え
られる。センサ５６から出力される電気信号は、波形整
形回路７３によって波形が整えられてから入力ポート６
７に与えられる。ステップモータ２６およびＥＶＲＶ４
８を駆動するための電気信号は、出力ポート６８を介し
て駆動回路７４に与えられ、駆動に必要な増幅がされて
からステップモータ２６およびＥＶＲＶ４８に出力され
る。入力ポート６７および出力ポート６８は、内部バス
６９を介してＣＰＵ６３、ＲＯＭ６４、ＲＡＭ６５およ
びバックアップＲＡＭ６６に接続される。例えば、ＲＯ
Ｍ６４に格納されている制御プログラムは、ＥＣＵ３９
に入力される電気信号が表すパラメータを演算処理して
ディーゼル吸気絞り弁制御およびＥＧＲ制御をおこな
う。

【００１９】次に図３〜図５を参照して、例示的なディ
ーゼル吸気絞り弁制御およびＥＧＲ制御の概要を説明す
る。

【００２０】図３の(a)は、ディーゼル吸気絞り弁制御
のプログラムのフローチャートであり、図３の(b)は、
ステップ３１０で用いる２次元マップである。図３のプ
ログラムは、例えば８ｍｓに１回、実行される。

【００２１】ステップ３１０において、図３の(b)に示
す２次元マップを用いてエンジン回転数ＮＥおよび燃料
噴射量ＱＦＩＮからディーゼル吸気絞り弁の開度の目標
値である目標ステップＬＳＴＲＧを算出する。この２次
元マップは、横軸にエンジン回転数ＮＥを、縦軸に燃料
噴射量ＱＦＩＮをとり、２次元平面上（ＮＥ，ＱＦＩ
Ｎ）の点における目標ステップＬＳＴＲＧが、例えば、
０ステップから２３０ステップの範囲の値をとるように
設定されている。図３の(b)に示す２次元マップは、簡
単のために、０ステップ、１００ステップおよび２００
ステップのプロットしか表現されていないが、実際の目
標ステップＬＳＴＲＧは連続な自然数をとる。グラフ中
の単位［ｍｍ³／ｓｔ］は、ピストン１ストロークあた
りの燃料噴射量を示す。

【００２２】ステップモータ２６は、実ステップＬＳＡ
ＣＴが目標ステップＬＳＴＲＧに一致するように、ＥＣ
Ｕ３９が実行するプログラムによって制御される。目標
ステップＬＳＴＲＧは、例えば、全開時にゼロをとり、
吸気絞り弁２５が閉じるにつれ大きい値をとる自然数で
ある。

【００２３】図４は、ディーゼル吸気絞り弁制御のプロ
グラムのフローチャートである。図４のプログラムは、
所定の割り込み間隔で実行される。ステップ４１０は、
ＥＣＵ３９が認識している実ステップＬＳＡＣＴを算出
する。もし目標ステップＬＳＴＲＧが実ステップＬＳＡ
ＣＴよりも大きいなら、現在の実ステップＬＳＡＣＴに
１を加えた値によって、実ステップＬＳＡＣＴを置換す
る。もし目標ステップＬＳＴＲＧが実ステップＬＳＡＣ
Ｔよりも小さいなら、現在の実ステップＬＳＡＣＴに１
を減じた値によって、実ステップＬＳＡＣＴを置換す
る。

【００２４】ステップ４２０は、図４のプログラムを実
行する割り込み時刻を例えば、以下のように算出する。
もし電源電圧が１０Ｖ以上なら、時刻ＴＳに５ｍｓを加
えた値によって、時刻ＴＳを置換する。もし電源電圧が
１０Ｖ未満なら、時刻ＴＳに１０ｍｓを加えた値によっ
て、時刻ＴＳを置換する。したがって電源電圧が低下し
たときには、割り込みの間隔が長くなる。

【００２５】図５の(a)は、ＥＧＲ制御のプログラムの
フローチャートであり、図５の(b)〜(f)は、図５の(a)
に示すステップで用いられるパラメータの関係を示すグ
ラフである。図５の(a)のプログラムは、例えば８ｍｓ
に１回、実行される。

【００２６】ステップ５１０において、図５の(b)に示
す２次元マップを用いてエンジン回転数ＮＥおよび燃料
噴射量ＱＦＩＮから、ＥＧＲリフト量の基準となるベー
ス目標ＥＧＲリフトＥＬＢＳＥを算出する。この２次元
マップは、横軸にエンジン回転数ＮＥを、縦軸に燃料噴
射量ＱＦＩＮをとり、２次元平面上（ＮＥ，ＱＦＩＮ）
の点におけるベース目標ＥＧＲリフトＥＬＢＳＥが、例
えば、０ｍｍから６ｍｍの範囲の値をとるように設定さ
れている。図５に示す２次元マップにおいて、目標ＥＧ
ＲリフトＥＬＢＳＥは、０ｍｍおよび６ｍｍのあいだで
連続的な値をとる。エンジン回転数ＮＥは、回転速度セ
ンサ５６から出力された電気信号から得られる。燃料噴
射量ＱＦＩＮは、例えば、次式から求められる。

【００２７】ＱＦＩＮ＝ｍｉｎ｛ｆ（エンジン回転数，
アクセル開度），ｇ（エンジン回転数，吸気圧，吸気温
度）｝ここで「ｍｉｎ」は、引数のうち、いずれか小さい値を
とる関数であり、「ｆ」および「ｇ」は、例えば、ＥＣ
ＵのＲＯＭに格納された関数である。

【００２８】ステップ５２０において、図５の(c)に示
す１次元マップを用いて水温ＴＨＷから、水温補正係数
ＭＥＴＨＷを算出する。この１次元マップは、横軸に水
温ＴＨＷを、縦軸に水温補正係数ＭＥＴＨＷをとり、あ
る水温ＴＨＷにおける水温補正係数ＭＥＴＨＷが、例え
ば、０から１の範囲の値をとるように設定されている。
水温ＴＨＷは、水温センサ５７から出力された電気信号
から得られる。

【００２９】ステップ５３０において、図５の(d)に示
す１次元マップを用いて吸気圧ＰＡから、吸気圧補正係
数ＭＥＰＩＭを算出する。この１次元マップは、横軸に
吸気圧ＰＡを、縦軸に吸気圧補正係数ＭＥＰＩＭをと
り、ある吸気圧ＰＡにおける吸気圧補正係数ＭＥＰＩＭ
が、例えば、０から１の範囲の値をとるように設定され
ている。吸気圧ＰＡは、吸気圧センサ５９から出力され
た電気信号から得られる。

【００３０】ステップ５４０において、ベース目標ＥＧ
ＲリフトＥＬＢＳＥ、水温補正係数ＭＥＴＨＷ、および
吸気圧補正係数ＭＥＰＩＭを用いて、最終目標ＥＧＲリ
フトＥＬＴＲＧを、ＥＬＴＲＧ＝ＥＬＢＳＥ×ＭＥＴＨ
Ｗ×ＭＥＰＩＭなる式に基づいて算出する。

【００３１】ステップ５５０において、ＥＧＲ弁の実際
のリフト量を検出するセンサ（ＥＧＲ弁リフトセンサ）
を用いることによって、実際のリフト量に対応する実Ｅ
ＧＲリフトＥＬＡＣＴを検出する。

【００３２】ステップ５６０において、図５の(e)に示
す１次元マップを用いて最終目標ＥＧＲリフトＥＬＴＲ
Ｇから、ベースＥＧＲ制御量ＩＥＢＳＥを算出する。こ
の１次元マップは、横軸に最終目標ＥＧＲリフトＥＬＴ
ＲＧを、縦軸にベースＥＧＲ制御量ＩＥＢＳＥをとり、
ある最終目標ＥＧＲリフトＥＬＴＲＧにおけるベースＥ
ＧＲ制御量ＩＥＢＳＥが、例えば、約３００ｍＡから約
５００ｍＡの範囲の値をとるように設定されている。

【００３３】ステップ５７０において、図５の(f)に示
す１次元マップを用いて（最終目標ＥＧＲリフトＥＬＴ
ＲＧ−実ＥＧＲリフトＥＬＡＣＴ）の値から、フィード
バックＥＧＲ制御量ＩＥＦＢを算出する。この１次元マ
ップは、横軸に（最終目標ＥＧＲリフトＥＬＴＲＧ−実
ＥＧＲリフトＥＬＡＣＴ）の値を、縦軸にフィードバッ
クＥＧＲ制御量ＩＥＦＢをとり、ある（最終目標ＥＧＲ
リフトＥＬＴＲＧ−実ＥＧＲリフトＥＬＡＣＴ）の値に
おけるフィードバックＥＧＲ制御量ＩＥＦＢが、例え
ば、約−１００ｍＡから約１００ｍＡの範囲の値をとる
ように設定されている。

【００３４】ステップ５８０において、ベースＥＧＲ制
御量ＩＥＢＳＥおよびフィードバックＥＧＲ制御量ＩＥ
ＦＢを用いて、最終ＥＧＲ制御量ＩＥＦＩＮを、ＩＥＦ
ＩＮ＝ＩＥＢＳＥ＋ΣＩＥＦＢなる式に基づいて算出す
る。ＥＣＵ３９は、最終ＥＧＲ制御量ＩＥＦＩＮの電流
がＥＶＲＶ４８に流れるように制御する。

【００３５】以下に、脱調のために生じる、ＥＣＵ３９
が認識している「実開度ステップＬＳＡＣＴ」と、ロー
タの実際の位置に対応する「真の開度ステップＬＳＴＲ
ＵＥ」との差を検出する方法を説明する。この差の検出
は、図７を参照して後述するプログラムにおいて利用さ
れる。

【００３６】後述するプログラムでも用いる実開度ステ
ップＬＳＡＣＴは、ステップモータ２６のロータの現在
のステップ位置を示す整数であり、典型的にはＥＣＵ３
９の中のＲＡＭ６５に格納される。したがって実開度ス
テップＬＳＡＣＴは、ＥＣＵ３９が「認識」しているロ
ータの現在位置であるといえる。実開度ステップＬＳＡ
ＣＴは、ステップモータの１ステップを単位としてロー
タの位置を示す整数であり、吸気絞り弁２５が全開位置
でゼロをとり、閉じるにしたがって大きな値をとる。実
開度ステップＬＳＡＣＴの「１」は、ステップモータ２
６のロータの角度では、例えば、０．３°に対応する。

【００３７】ここで仮想的な真の開度ステップＬＳＴＲ
ＵＥを定義する。真の開度ステップＬＳＴＲＵＥは、ス
テップモータ２６のロータが実際に位置する、真のステ
ップ位置を示す整数である。ステップモータ２６のロー
タの実際の絶対的な位置は、通常、吸気絞り弁２５が全
閉または全開のときにしか決定できないので、真の開度
ステップＬＳＴＲＵＥは、ＥＣＵ３９が直接的にいつも
保持している値ではない。真の開度ステップＬＳＴＲＵ
Ｅは、実開度ステップＬＳＡＣＴと同様に、ステップモ
ータ２６の１ステップを単位としてロータの位置を示す
整数であり、吸気絞り弁２５が全開位置でゼロをとり、
閉じるにしたがって大きな値をとる。ステップモータ２
６が脱調していないときには、ＥＣＵ３９が認識するロ
ータの現在位置を示す実開度ステップＬＳＡＣＴは、ロ
ータの真のステップ位置を示す真の開度ステップＬＳＴ
ＲＵＥに等しい。しかしステップモータ２６が脱調して
いるときには、ＥＣＵ３９が認識している位置を示す実
開度ステップＬＳＡＣＴは、真の位置を示す真の開度ス
テップＬＳＴＲＵＥに等しくなくなる。

【００３８】図６は、ステップモータ２６の脱調を説明
するための図である。図６のグラフの横軸は時間を示
し、縦軸はステップ位置を示す。図６において、真の開
度ステップＬＳＴＲＵＥのグラフは、ロータが実際に位
置する真のステップ位置の変化を示し、実開度ステップ
ＬＳＡＣＴＯのグラフは、ステップモータ２６が開き側
に脱調しているときにＥＣＵが保持しているステップ位
置の変化を示し、実開度ステップＬＳＡＣＴＣのグラフ
は、ステップモータ２６が閉じ側に脱調しているときに
ＥＣＵ３９が保持しているロータのステップ位置の変化
をそれぞれ表す。

【００３９】「ステップモータが開き側に脱調してい
る」とは、ロータが実際に位置する真のステップ位置
が、ＥＣＵ３９が認識しているロータのステップ位置よ
りも、吸気絞り弁２５がより開く側に存在する状態をい
う。また「ステップモータが閉じ側に脱調している」と
は、ロータが実際に位置する真のステップ位置が、ＥＣ
Ｕ３９が認識しているロータのステップ位置よりも、吸
気絞り弁２５がより閉じる側に存在する状態をいう。し
たがって、真の開度ステップＬＳＴＲＵＥのグラフは、
実開度ステップＬＳＡＣＴＯのグラフよりもステップ位
置がより小さい側（つまり図６のグラフの下側）に位置
する。また真の開度ステップＬＳＴＲＵＥのグラフは、
実開度ステップＬＳＡＣＴＣのグラフよりもステップ位
置がより大きい側（つまり図６のグラフの上側）に位置
する。

【００４０】図６を用いて、脱調に起因する真の開度ス
テップＬＳＴＲＵＥと、実開度ステップＬＳＡＣＴＯお
よび実開度ステップＬＳＡＣＴＣとの差を求める方法を
説明する。図６において、ステップモータ２６のロータ
は、吸気絞り弁２５を全開から閉じ側へ駆動し、その
後、再び全開へ駆動する。開き側脱調量ＬＳＯＦＰは、
実開度ステップＬＳＡＣＴＯおよび真の開度ステップＬ
ＳＴＲＵＥの差である。つまり、開き側脱調量ＬＳＯＦ
Ｐは、開き側脱調によってロータの真のステップ位置
が、ＥＣＵ３９が認識しているステップ位置からずれて
いる量を示す。閉じ側脱調量ＬＳＯＦＭは、実開度ステ
ップＬＳＡＣＴＣおよび真の開度ステップＬＳＴＲＵＥ
の差である。つまり、閉じ側脱調量ＬＳＯＦＭは、閉じ
側脱調によってロータの真のステップ位置が、ＥＣＵ３
９が認識しているステップ位置からずれている量を示
す。開き側脱調量ＬＳＯＦＰおよび閉じ側脱調量ＬＳＯ
ＦＭは、いずれも非負の整数であり、「１」がステップ
モータの１ステップに対応する。

【００４１】本発明が適用されるディーゼルエンジン
は、全開スイッチ５８を備えている。全開スイッチ５８
は、吸気絞り弁２５が全開位置にあるときにＯＮであ
り、それ以外のときにはＯＦＦである。このとき、開き
側脱調量ＬＳＯＦＰを求める手順を以下に説明する。図
６に示される開き側脱調量ＬＳＯＦＰは、２ステップで
ある。すなわちＥＣＵ３９が認識しているロータの位置
よりも実際のロータの位置が開き側に２ステップずれて
いる。時刻ｔ２において全開スイッチ５８がＯＮになっ
たとき（つまり真の開度ステップＬＳＴＲＵＥがゼロに
等しくなったとき）、実開度ステップＬＳＡＣＴＯは２
である。図６からわかるように、ステップモータ２６が
開き側に脱調しているときは、全開スイッチ５８がＯＮ
になったときの実開度ステップＬＳＡＣＴＯが開き側脱
調量ＬＳＯＦＰに等しい。開き側脱調の場合は、ＥＣＵ
３９が、ロータが全開位置に達したと認識する時刻ｔ３
より前の時刻ｔ２において全開スイッチ５８がＯＮにな
る。

【００４２】次に閉じ側脱調量ＬＳＯＦＭを求める手順
を以下に説明する。図６に示される閉じ側脱調量ＬＳＯ
ＦＭは、２ステップである。すなわちＥＣＵ３９が認識
しているロータの位置よりも実際のロータの位置が閉じ
側に２ステップずれている。時刻ｔ１において実開度ス
テップＬＳＡＣＴＣがゼロに等しくなったとき、全開ス
イッチ５８はＯＦＦである。図６からわかるように、ス
テップモータ２６が閉じ側に脱調しているときは、実開
度ステップＬＳＡＣＴＣがゼロに等しくなってから、全
開スイッチ５８がＯＮになるまでの期間が、閉じ側脱調
量ＬＳＯＦＭに対応する。ただし、ここでは１単位時間
に１ステップずつ開き側にステップモータ２５を駆動す
るとしている。閉じ側脱調の場合は、ＥＣＵ３９が、ロ
ータが全開位置に達したと認識する時刻ｔ１より後の時
刻ｔ２において全開スイッチ５８がＯＮになる。

【００４３】図７は、本発明によるステップモータ制御
装置が用いるプログラムのフローチャートである。図７
のプログラムは、例えば８ｍｓに１回、実行される。つ
まり一定間隔でプログラムの制御が図７中の「スター
ト」から始まり、「リターン」で終了する。制御が「リ
ターン」に移ると、次に制御が「スタート」に移るまで
は、プログラムは実行されない。

【００４４】ステップ７０１において、脱調補正中であ
るかどうかを判定する。すなわち、脱調補正中を示すフ
ラグＷＣＯＲＲがＯＮであるかどうかを判定する。もし
脱調補正中である（ＷＣＯＲＲ＝ＯＮ）なら、ステップ
７２１に進み、もし脱調補正中ではない（ＷＣＯＲＲ＝
ＯＦＦ）なら、ステップ７０２に進む。

【００４５】ステップ７０２において、全開学習が済ん
でいるかどうかを判定する。すなわち、全開学習を示す
フラグＸＧＬＳＯＦがＯＮであるどうかを判定する。も
し全開学習が済んでいる（ＸＧＬＳＯＦ＝ＯＮ）なら、
ステップ７０３に進み、もし全開学習が済んでいない
（ＸＧＬＳＯＦ＝ＯＦＦ）なら、制御はリターンに移
る。

【００４６】ステップ７０３において、吸気絞り弁２５
が全開位置にあるかどうかを判定する。すなわち、全開
スイッチ５８の出力信号ＷＬＯＰＮがＯＮであるかどう
かを判定する。もし吸気絞り弁２５が全開位置にある
（ＷＬＯＰＮ＝ＯＮ）なら、ステップ７０６に進み、も
し吸気絞り弁２５が全開位置にない（ＷＬＯＰＮ＝ＯＦ
Ｆ）なら、ステップ７０４に進む。全開スイッチ５８
は、吸気絞り弁２５を駆動する回転軸に連結しており、
その出力信号ＷＬＯＰＮは、吸気絞り弁２５が全開のと
きにＯＮになり、それ以外のときにＯＦＦになる。つま
り全開スイッチ５８の出力信号ＷＬＯＰＮは、吸気絞り
弁２５が実際に全開位置にあるかどうかを示す。

【００４７】ステップ７０４において、ＥＣＵ３９が認
識している吸気絞り弁２５の位置が全開位置であるかど
うかを判定する。すなわち、実開度ステップＬＳＡＣＴ
がゼロに等しいかどうかを判定する。実開度ステップＬ
ＳＡＣＴ＝０は、吸気絞り弁２５が全開の状態に対応す
る。もしＥＣＵ３９が認識している吸気絞り弁２５の位
置が全開位置である（ＬＳＡＣＴ＝０）なら、ステップ
７０５に進む。このときステップモータは閉じ側に脱調
している。なぜなら、実際は吸気絞り弁２５が全開では
ないにもかかわらず、ＥＣＵ３９は「すでに全開に達し
た」と認識しており、ロータが実際に位置する真のステ
ップ位置が、ＥＣＵ３９が認識しているロータのステッ
プ位置よりも、吸気絞り弁がより閉じる側に存在するか
らである。もしＥＣＵ３９が認識している吸気絞り弁２
５の位置が全開位置ではない（ＬＳＡＣＴ＝０ではな
い）なら、ステップモータは脱調していないので、制御
はリターンに移る。

【００４８】ステップ７０５において、脱調補正中を示
すフラグＷＣＯＲＲをＯＮにしてから、制御はリターン
に移る。

【００４９】ステップ７０６において、ＥＣＵ３９が認
識している吸気絞り弁２５の位置が全開位置であるかど
うかを判定する。すなわち、実開度ステップＬＳＡＣＴ
がゼロに等しいかどうかを判定する。もしＥＣＵ３９が
認識している吸気絞り弁２５の位置が全開位置である
（ＬＳＡＣＴ＝０）なら、ステップモータは脱調してい
ないので、制御はリターンに移る。もしＥＣＵ３９が認
識している吸気絞り弁２５の位置が全開位置ではない
（ＬＳＡＣＴ＝０ではない）なら、ステップ７０７に進
む。このときステップモータは開き側に脱調している。
なぜなら、実際は吸気絞り弁２５が全開であるにもかか
わらず、ＥＣＵ３９は「全開に達していない」と認識し
ており、ロータが実際に位置する真のステップ位置が、
ＥＣＵ３９が認識しているロータのステップ位置より
も、吸気絞り弁がより開く側に存在するからである。

【００５０】ステップ７０７において、実開度ステップ
ＬＳＡＣＴの値を開き側脱調量ＬＳＯＦＰに代入する。

【００５１】ステップ７０８において、脱調した回数を
示すエラーカウンタＣＬＳＥＲＲを１だけインクリメン
トしてから、制御はリターンに移る。エラーカウンタＣ
ＬＳＥＲＲは、製造時からの累積の脱調回数をカウント
するためのもので、初期状態ではゼロが代入されてい
る。エラーカウンタＣＬＳＥＲＲは、イグニッションス
イッチをオフしたときでもクリアされないように、例え
ば、電池によってバックアップされたＲＡＭなどにその
値が保持される。

【００５２】ステップ７２１において、閉じ側脱調量Ｌ
ＳＯＦＭを１だけインクリメントする。閉じ側脱調量Ｌ
ＳＯＦＭは、初期状態ではゼロが代入されている。

【００５３】ステップ７２２において、吸気絞り弁２５
が全開位置にあるかどうかを判定する。すなわち、全開
スイッチ５８の出力信号ＷＬＯＰＮがＯＮであるかどう
かを判定する。もし吸気絞り弁２５が全開位置にある
（ＷＬＯＰＮ＝ＯＮ）なら、ステップ７２３に進み、も
し吸気絞り弁２５が全開位置にない（ＷＬＯＰＮ＝ＯＦ
Ｆ）なら、制御はリターンに移る。

【００５４】ステップ７２３においては、吸気絞り弁２
５が実際に全開状態である。したがって閉じ側脱調量Ｌ
ＳＯＦＭは、ステップモータが閉じ側に脱調していると
判断されたステップ７０５から、１ずつステップモータ
を開き側に駆動し、実際に吸気絞り弁２５が全開になる
までのあいだに累積してインクリメントされた値に等し
い。ステップ７２３において閉じ側脱調量ＬＳＯＦＭが
算出されたので、脱調補正中を示すフラグＷＣＯＲＲを
ＯＦＦにする。

【００５５】ステップ７２４において、脱調した回数を
示すエラーカウンタＣＬＳＥＲＲを１だけインクリメン
トしてから、制御はリターンに移る。

【００５６】図８は、本発明によるステップモータ制御
装置が用いる目標開度補正プログラムのフローチャート
である。図８のプログラムも、例えば８ｍｓに１回、実
行される。

【００５７】ステップ８０１において、閉じ側脱調量Ｌ
ＳＯＦＭが２０より大きいかどうかを判定する。もし閉
じ側脱調量ＬＳＯＦＭが２０より大きいなら、ステップ
８０５に進み、もし閉じ側脱調量ＬＳＯＦＭが２０より
大きくないなら、ステップ８０２に進む。

【００５８】ステップ８０２において、開き側脱調量Ｌ
ＳＯＦＰが４０より大きいかどうかを判定する。もし開
き側脱調量ＬＳＯＦＰが４０より大きいなら、ステップ
８０５に進み、もし開き側脱調量ＬＳＯＦＰが４０より
大きくないなら、ステップ８０３に進む。

【００５９】ステップ８０２の判定に用いる閾値（値４
０）は、ステップ８０１の判定に用いる閾値（値２０）
より大きい。すなわちステップ８０２における開き側脱
調の判定のほうが、ステップ８０１における閉じ側脱調
の判定よりも緩く設定される。さらに言い換えれば、ス
テップ８０２の開き側脱調の判定の敏感さは、ステップ
８０１の閉じ側脱調の判定の敏感さよりも鈍い。これに
より、開き側脱調を検出した場合は、閉じ側脱調に比
べ、運転可能な限界により近い点まで、脱調用の制御
（例えば、吸気絞り弁を強制的に所定の位置に駆動する
制御）をおこなわないでおくことができる。そのため本
発明は、エンジン運転が限界まで可能になるという効果
を有する。

【００６０】ステップ８０２の閾値（値４０）をステッ
プ８０１の閾値（値２０）よりも大きく設定する理由
は、ディーゼルエンジンの吸気絞り弁駆動において、閉
じ側脱調はスモークを発生させるが、開き側脱調はスモ
ークを発生させないからである。つまり、開き側脱調の
判定を閉じ側脱調の判定よりも緩く設定することによっ
て、ほんとうに必要なときまで開き側脱調であるとの判
定を遅らせることができる。

【００６１】ステップ８０３において、目標ステップＬ
ＳＴＲＧを開き側に補正する。すなわち、目標ステップ
ＬＳＴＲＧから閉じ側脱調量ＬＳＯＦＭを減じた値（Ｌ
ＳＴＲＧ−ＬＳＯＦＭ）によって目標ステップＬＳＴＲ
Ｇを置換する。言い換えれば、ステップ８０３おいて
は、目標ステップＬＳＴＲＧから閉じ側脱調量ＬＳＯＦ
Ｍを減じる補正、つまり吸気絞り弁２５を目標ステップ
ＬＳＴＲＧよりも閉じ側に脱調していると推測される量
ＬＳＯＦＭだけ開き側にシフトする補正をおこなう。こ
の閉じ側脱調量ＬＳＯＦＭに基づいた補正は、次回もＬ
ＳＯＦＭ分だけ脱調するかもしれない、とするいわゆる
「見込み補正」になる。目標ステップを誤って補正した
ときに悪影響がより大きいのは、閉じ側への誤補正であ
る。逆にいえば、開き側への誤補正は、閉じ側への誤補
正よりも悪影響は少ない。これは、ディーゼルエンジン
においては、吸気量が燃料量に比較して所定量以上確保
されていない場合にスモークあるいは燃焼不良による失
火、エンストが発生するという問題が生じることなどに
よる。

【００６２】したがってステップ８０３においては、目
標ステップＬＳＴＲＧに閉じ側脱調量ＬＳＯＦＭだけを
反映させる補正をする。これにより目標ステップＬＳＴ
ＲＧの補正は、安全な側へ、つまり開き側へだけシフト
することによっておこなわれる。その結果、本発明によ
れば、閉じ側に誤って補正するために生じるスモークの
問題などを避けることができる。

【００６３】ステップ８０４において、エラーカウンタ
ＣＬＳＥＲＲが１０より大きいかどうかを判定する。も
しエラーカウンタＣＬＳＥＲＲが１０より大きいなら、
ステップ８０６に進み、もしエラーカウンタＣＬＳＥＲ
Ｒが１０より大きくないなら、制御はリターンに移る。

【００６４】ステップ８０５において、目標ステップＬ
ＳＴＲＧを所定の値にセットすることによって、強制的
に吸気絞り弁２５を所定の高開度位置に駆動する。例え
ば、目標ステップＬＳＴＲＧをゼロにセットすれば、吸
気絞り弁２５を全開位置に駆動することができる。これ
により、脱調量が所定の値よりも大きいときには、吸気
絞り弁２５を制御せずに、所定位置に強制的に駆動する
ことができる。

【００６５】ステップ８０５において、強制的に吸気絞
り弁２５を駆動できることの意味を説明する。ディーゼ
ルエンジンは、その性質上、吸気量が燃料量に比べて所
定量以上、確保されている状態では、スモークを発生す
ることなく、燃料噴射量によって決定されるエンジント
ルクで運転することが可能である。このため、ステップ
８０５を含むプログラムによってステップモータを制御
すれば、脱調が起こったときには、吸気絞り弁を所定の
高開度位置に駆動することができる。これによりステッ
プモータが脱調したときであっても、スモークを排出す
ることなくエンジンを運転することができる。

【００６６】ステップ８０６において、運転者に対する
ウォーニングを発してから、制御はリターンに移る。

【００６７】図９は、本発明によるステップモータ制御
装置が用いる他のプログラムのフローチャートである。
図９のプログラムは、ステップ９０３および９０４の順
序がステップ８０３および８０４と逆である点で図８の
プログラムと異なる。これにより、ステップモータが脱
調する回数が所定の回数を越えるまでは、開き側への補
正をおこなわないことができる。逆にいえば、図９にお
いては、脱調回数が所定の回数を越えてはじめて開き側
への補正がおこなわれる。図９のフローチャートに示す
目標ステップの補正は、ステップモータの脱調回数が所
定回数を越える場合には、その後にも何回も脱調すると
予期しやすいことに基づいている。すなわちステップ９
０４において、脱調回数が所定の回数を越えるかどうか
を判定し、越える場合には、ステップモータが脱調しや
すいと判断して見込み補正をおこなう。図９に示す実施
の形態によれば、ステップモータが脱調する傾向にある
ことを確認してから目標ステップの補正をおこなえるの
で、目標ステップの誤補正を避けることができるという
効果がある。

【００６８】上述の説明において、例えば、ステップ８
０１および８０２の判定に用いる所定の値２０および４
０は、制御対象および所望の制御特性に応じて変えても
よい。

【００６９】本発明のステップモータ制御装置は、吸気
絞り弁、特にディーゼルエンジンの吸気絞り弁の制御を
例に挙げて説明した。しかしステップモータの駆動対象
は、吸気絞り弁には限られない。

【００７０】本発明によるステップモータ制御装置が用
いる上述したプログラムは、典型的には、ＥＣＵ３９に
内蔵されたＲＯＭ６４に格納されるが、これには限られ
ない。これらのプログラムの機能は、ＣＰＵ６３が所定
のステップを実行するようなインストラクションによっ
てプログラムされた汎用のプロセッサによってもインプ
リメントでき、所定のステップを実行する布線論理を含
む特定のハードウェア要素によってもインプリメントで
き、あるいはプログラムされた汎用のプロセッサと特定
のハードウェアとの組み合わせによってもインプリメン
トできる。

【００７１】

【発明の効果】請求項１乃至３のいずれかに記載の発明
によれば、少なくとも以下の効果が得られる。すなわ
ち、ロータが実際に位置する真の位置と、電子制御ユニ
ットが認識しているロータの現在位置との偏差を検出
し、その偏差に応じて制御信号である目標ステップを補
正することができる。これによりステップモータが脱調
していても、ロータを正確に制御することができる。特
に請求項１に記載の発明によれば、吸気絞り弁が誤って
閉じ側に補正されるときの悪影響を避けることができ
る。

【００７２】また、請求項２に記載の発明によれば、開
き側脱調を検出した場合は、閉じ側脱調に比べ、運転可
能な限界により近い点まで、脱調用の制御を行わないで
おくことができる。更に、請求項３に記載の発明によれ
ば、ロータの真の位置と、ＥＣＵが認識しているロータ
の現在位置との偏差が所定値を越える回数を計数し、こ
の回数が所定値を越える場合に目標ステップを補正す
る。これにより目標ステップの誤補正を防ぐことができ
る。

【００７３】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるステップモータ制御装置が用いら
れるディーゼルエンジンの概略構成図である。

【図２】ＥＣＵ３９の内部と、入出力信号とを示すブロ
ック図である。

【図３】ディーゼル吸気絞り弁制御のプログラムのフロ
ーチャートおよび２次元マップである。

【図４】ディーゼル吸気絞り弁制御のプログラムのフロ
ーチャートである。

【図５】ＥＧＲ制御のプログラムのフローチャートおよ
びプログラム中のステップで用いられるパラメータの関
係を示すグラフである。

【図６】ステップモータ２６の脱調を説明するための図
である。

【図７】本発明によるステップモータ制御装置が用いる
プログラムのフローチャートである。

【図８】本発明によるステップモータ制御装置が用いる
目標開度補正プログラムのフローチャートである。

【図９】本発明によるステップモータ制御装置が用いる
他のプログラムのフローチャートである。

【符号の説明】

８０１〜８０６プログラムのステップ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩＨ０２Ｐ 8/00 ３０３Ｈ０２Ｐ 8/00 ３０３Ａ (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02P 8/00 - 8/38 F02D 9/00 - 9/18 F02D 11/00 - 11/10 F02D 41/00 - 41/40

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ディーゼルエンジンの吸気絞り弁を駆動
するステップモータを電子制御ユニットにより制御する
ステップモータ制御装置であって、前記電子制御ユニットが認識する前記ステップモータの
ロータの現在位置と該ロータの目標位置とに基づいて生
成された制御信号に応じて同ロータを駆動する制御手段
と、前記吸気絞り弁が全開位置にあることを条件に検出され
る前記ロータの真の位置と前記電子制御ユニットが認識
する現在位置との偏差を検出する脱調検出手段と、前記吸気絞り弁が閉じ側に脱調しているときにのみ、前
記検出される偏差に応じて前記制御信号を補正する補正
手段と、を備えたステップモータ制御装置。
【請求項２】ディーゼルエンジンの吸気絞り弁を駆動
するステップモータを電子制御ユニットにより制御する
ステップモータ制御装置であって、前記電子制御ユニットが認識する前記ステップモータの
ロータの現在位置と該ロータの目標位置とに基づいて生
成された制御信号に応じて同ロータを駆動する制御手段
と、前記吸気絞り弁が全開位置にあることを条件に検出され
る前記ロータの真の位置と前記電子制御ユニットが認識
する現在位置との偏差を検出する脱調検出手段と、前記検出される偏差に応じて前記制御信号を補正する補
正手段と、前記偏差が所定の閾値を超えるときに前記ロータの目標
位置を所定の位置に設定して前記吸気絞り弁を所定の高
開度位置に強制駆動する駆動手段とを備え、同駆動手段は前記ステップモータが開き側に脱調してい
るときは閉じ側に脱調しているときよりも前記所定の閾
値を大きく設定することを特徴とするステップモータ制
御装置。
【請求項３】前記偏差が所定値を超えた回数を計数す
る計数手段を更に備え、前記補正手段は該回数が所定値
を超えたときに前記偏差に応じた前記制御信号の補正を
実行する請求項１又は２に記載のステップモータ制御装
置。