JP3209147B2 - ディーゼルエンジンのステップモータ式吸気絞り弁制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ディーゼルエンジ
ンのステップモータ式吸気絞り弁制御装置に関する。よ
り具体的には、本発明は、ステップモータ式吸気絞り弁
が脱調を起こした場合に、吸気絞り弁を強制的に制御す
ることができるステップモータ式吸気絞り弁制御装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の技術は、例えば、特開平７−１２
０００号公報に記載にされている。この公報は、ステッ
プモータ式吸気絞り弁のステップモータが脱調を起こし
た場合に、ステップモータ制御を中止することを記載し
ている。すなわち従来の技術によるステップモータ式吸
気絞り弁制御装置は、制御装置から出力される吸気絞り
弁開度指令と、実際の吸気絞り弁開度との差が大きくな
った場合には、制御を中止していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記公報は、ス
テップモータの脱調を検出した後に、吸気絞り弁をどの
ような開度に設定するかを記載していない。上記公報に
示されるように、ステップモータが脱調したときに制御
を中止すると、エンジンの正常な運転が困難になる可能
性がある。

【０００４】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、吸気絞り弁駆動用のステ
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できるディーゼルエンジン
のステップモータ式吸気絞り弁制御装置を提供すること
である。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明によるディーゼル
エンジンのステップモータ式吸気絞り弁を制御する装置
は、ステップモータ式吸気絞り弁が脱調したことを検出
する脱調検出手段を備えており、脱調検出手段が所定程
度以上の脱調状態を検出するときに、ステップモータ式
吸気絞り弁を、常に所定の高開度位置に制御し、そのこ
とにより上記目的が達成される。

【０００６】

【０００７】

【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。

【０００８】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。

【０００９】図１は、本発明によるステップモータ式吸
気絞り弁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。

【００１０】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。

【００１１】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。

【００１２】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。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【００３７】「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。

【００３８】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。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】図７は、ディーゼルエンジンのステップモ
ータ式吸気絞り弁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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】図８は、ディーゼルエンジンのステップモ
ータ式吸気絞り弁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８ｍ
ｓに１回、実行される。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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、
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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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、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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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。

【００６５】図９は、ディーゼルエンジンのステップモ
ータ式吸気絞り弁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９０４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。

【００６６】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。

【００６７】ディーゼルエンジンのステップモータ式吸
気絞り弁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、ＣＰ
Ｕ６３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。

【００６８】

【発明の効果】本発明によれば、少なくとも以下の効果
が得られる。すなわち、吸気絞り弁駆動用のステップモ
ータが脱調を起こし、所定程度以上の脱調状態となった
ときに、ステップモータを所定の高開度位置に強制的に
駆動することによって、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可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるステップモータ式吸気絞り弁が用
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】ディーゼルエンジンのステップモータ式吸気絞
り弁が用いるプログラムのフローチャートである。

【図８】ディーゼルエンジンのステップモータ式吸気絞
り弁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】ディーゼルエンジンのステップモータ式吸気絞
り弁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 (56)参考文献 特開 昭62−32244（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−57841（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−12000（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−246257（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−263692（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−103097（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−59033（ＪＰ，Ａ) 実開 昭59−102960（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02D 41/22 F02D 9/02 F02D 11/10 F02D 45/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ディーゼルエンジンのステップモータ式
   吸気絞り弁を制御する装置であって、 該ステップモータ式吸気絞り弁が脱調したことを検出す
   る脱調検出手段を備えており、 該脱調検出手段が所定程度以上の脱調状態を検出すると
   きに、該ステップモータ式吸気絞り弁を、常に所定の高
   開度位置に制御するディーゼルエンジンのステップモー
   タ式吸気絞り弁制御装置。