JP3670589B2 - バルブ開閉制御方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブ開閉制御装置に係わり、特に、自動車のスロットルバルブに好適な、高精度なバルブ開閉制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車においては、排気ガスの清浄化や燃費向上化を図るため、スロットルバルブとアクセルバルブとを機械的には連結せず、バルブアクチュエータにより、アクセルの踏み角に応じてスロットルバルブをコントロールする方向にある。スロットルバルブの制御は、ガソリンエンジンの心臓部を制御することであり、特に、安全性が重要である。また、スロットルバルブ制御は、ギアの自動変速等にまで利用されることから高速の応答が要求される。そのほか、アクセルを踏まないアイドルスピードコントロール（ＩＳＣ制御）等を行うために、高精度のバルブ開度制御が必要である。
【０００３】
このスロットルバルブ制御装置の従来例としては、特開昭６３−２０８６３２号公報に記載された、スロットルバルブをギアを介してアクチュエータで制御する「スロットル弁制御装置」がある。このスロットル弁制御装置においては、バルブに閉方向の力を与えるリターンスプリングが設けられている。そして、アクチュエータの故障時等において、上記リターンスプリングによって、スロットルバルブが全開となることが防止される。
【０００４】
また、特開平２−９５７３４号公報には、「スロットル開度制御装置」が記載されている。このスロットル開度制御装置は、スロットルバルブがアイドル開度に近づいたとき、スロットルバルブの回動速度が低速の回動速度に切り換えられ、スロットル開度の測定精度を向上しようとするものである。
【０００５】
また、特開平５−７９３５６号公報には、「内燃機関のスロットル開度制御装置」が記載されている。このスロットル開度制御装置においては、スロットルバルブの開度を調整するステッピングモータの１ステップ毎の励磁更新直前に、スロットルバルブの開度が検出される。そして、その検出値に基づいて、スロットルバルブが所定開度位置に、あるか否かが判断される。これにより、ステッピングモータの１ステップ応答時のダンピングによる基準制御位置の誤検出を防止し、スロットルバルブ開度の正確な制御を実行しようとするものである。
【０００６】
また、特開平２−１１９６４０号公報には、「エンジン吸気絞り弁の制御方法」が記載されている。この絞り弁の制御方法においては、絞り弁を駆動するモータは、互いに反対方向に分極処理された多数の圧電片が交互に配置された圧電体と、弾性体と、可動子とから構成される。そして、この圧電体に２種類の高周波電圧が供給され、弾性体に進行波を発生させて、可動子が移動される。この可動子の移動によって、絞り弁が移動される。これにより、駆動音が少なく、小型軽量な弁駆動用モータを実現しようとするものである。
なお、バルブの開度を調整するバルブアクチェータとしては、種々のタイプがあるが、直流電動機が最も一般的な制御モータとして考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記バルブの開度は、ギアあるいはリターンスプリング等の存在によって、ヒステリシスの傾向を有している。さらに、バルブアクチュエータとして、直流電動機を使用すると、ブラシの摩擦にもヒステリシスがある。これによって、バルブ開度の設定精度が低下され、極端な場合には、不安定な現象となってエンジン回転数の乱れを招く場合が予想される。
【０００８】
また、バルブ開度センサとして接触式のセンサ（例えばポテンショメータ）を使用する場合には、位置決め時に停止する迄の回転方向によって、ブラシの傾きが変わるというヒステリシスを有している。このため、正確なバルブ開度を検出することができず、バルブ開度設定精度（バルブ位置精度）の低下原因となっていた。
【０００９】
バルブアクチュエータとして、上記特開平５−７９３５６号公報に記載されたステッピングモータや、特開平２−１１９６４０号公報に記載されたモータを使用した場合においても、バルブのリターンスプリングや、バルブ開度センサによるヒステリシスが存在するため、バルブ開度設定精度は低いものであった。
【００１０】
本発明の目的は、簡単な構成でありながら、バルブ開度設定精度を向上したバルブ開閉制御方法及び装置を実現することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、次のように構成される。
（１）流体の流量を調整するバルブの開度を、バルブアクチュエータにより制御するバルブ開閉制御方法であって、バルブ開度指令値に対応するバルブアクチュエータの指令駆動信号に脈動信号を加算し、上記脈動信号が加算された駆動信号を上記バルブアクチュエータに供給する上記制御方法において、上記バルブ開度指令がランプ信号として与えられたときにおける、上記バルブの現在位置と上記バルブ開度指令値との偏差が小であるに従って大とする脈動を上記指令駆動信号に付加する。
【００１２】
（２）好ましくは、上記（１）において、上記バルブは、自動車のスロットルバルブである。
【００１３】
（３）また、好ましくは、上記（２）において、上記所定の脈動信号は、自動車のアイドリング運転のバルブ開度制御時に、上記指令駆動信号に加算される。
【００１４】
（４）モータで開閉駆動されるバルブと、このバルブの開度を検出する接触式の開度センサとを備えるバルブ開閉制御装置において、上記バルブ開度指令が与えられたときにおける、上記バルブの現在位置と上記バルブ開度指令値との偏差が小であるに従って大とする脈動を上記モータの駆動信号に付加し、上記センサの接触部が上記脈動信号によって微小振動される。
【００１５】
（５）好ましくは、上記（４）において、上記脈動信号によって上記開度センサの接触部が両方向に微小振動される。
【００１６】
（６）また、好ましくは、上記（５）において、上記両方向の微小振動の中心位置で開度検出が行われる。
【００１７】
バルブやバルブアクチュエータ等には、ヒステリシストルクが存在するため、従来技術においては、バルブは、目標開度を大きくオーバーシュートしてしまう。次に、バルブは、大きくオーバーシュートした開度から、目標開度に、再び移動される。そして、バルブは、目標開度をアンダーシュートする。このようにして、バルブは、静止摩擦トルクの範囲のなかで静止する。このような動作を繰返すと、バルブ開度制御は不安定となってしまう。
【００１８】
本発明においては、バルブ開度指令値に対応するバルブアクチュエータの指令駆動信号に脈動信号が加算される。バルブアクチュエータは、脈動信号が加算された駆動信号によって、微小なヒステリシス曲線を描きながら、バルブを開度指令値が示す角度まで移動させる。これにより、上記ヒステリシストルクが補償され、高精度の位置設定が実行される。
【００１９】
また、バルブの開度を検出する開度センサを備え、この開度センサが接触型である場合、このセンサの接触部分が、上記脈動信号によって、両方向に微小振動され、この振動中心位置で開度検出が行われる。これによって、開度センサのヒステリシス特性が補償され、高精度の位置検出が行われる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例であるバルブ開閉制御装置の概略回路図であり、図２は、上記一実施例の概略構成図である。なお、この一実施例は、本発明を、自動車用の電子スロットルシステムに適用した場合の例である。
【００２１】
図２において、スロットルボディ１には空気流量を制御するためのスロットルバルブ２と、このスロットルバルブ２のシャフトの一方端に配置され、スロットルバルブ２を閉方向に付勢するバネＭＢとが備えられている。また、スロットルバルブ２のシャフトの他方端には、ギアＧ３が取り付けられている。そして、直流モータＤＣＭのシャフトからの動力が、ギアＧ１、ギアＧ２及びギアＧ３を介して、スロットルバルブ２のシャフトに伝達される。
【００２２】
ギアＧ１は、クラッチ板ＫＬとスライドベアリングＳＢとともに、直流モータＤＣＭのシャフト上に配置され、直流モータＤＣＭの軸方向に、スライド可能な構造となっている。また、クラッチ板ＫＬとクラッチ板ＫＭとの間にはバネＢＮが配置され、クラッチ板ＫＭとクラッチ板ＫＬとを引き離すように作用している。直流モータＤＣＭは、ブラシやコミュテータが配置される整流部ＫＢと、鉄心に巻かれた回転子コイルＲＫを有するロータＲＴと、クラッチ板ＫＭと、このクラッチ板ＫＭの上部まで延長された固定子磁極ＳＰとを備えている。
【００２３】
小形の直流モータは、界磁に永久磁石を用いたものが多い。これは外部に界磁をコントロールする制御回路が省略でき、構造を簡単にすることができるからである。図２に示した例においては、固定子磁極ＳＰは永久磁石を使用するが、永久磁石ではなく、固定子コイルが巻回され形成される磁極を使用することも可能である。
【００２４】
スロットルバルブ２のギアＧ３側には、スロットルバルブ２の開度を測定するスロットルバルブ開度センサ１０３が、配置されている。開度センサ１０３には価格的な面でブラシ式のポテンショメータが使用されることが多い。
【００２５】
次に、図１において、直流電源ＶからＨ型の電機子電流制御回路ＡＣＣを介して直流モータＭに電力が供給される。電機子電流制御回路ＡＣＣにおいては、直列接続されたトランジスタＴＲ１及びＴＲ２と、直列接続されたトランジスタＴＲ３及びＴＲ４とが並列に接続されている。トランジスタＴＲ１とＴＲ２との接続点と、トランジスタＴＲ３とＴＲ４との接続点とがモータＤＣＭに接続される。
マイクロコンピュータ等の演算器で構成された位置制御回路ＡＰＲには、自動車の上位の制御装置より位置指令（バルブ開度指令）ＰSが供給される。また、位置制御回路ＡＰＲには、開度センサ１０３によって検出されたバルブの開度を示す現在位置Ｐfも供給される。位置制御回路ＡＰＲは、供給された位置指令ＰSと現在位置Ｐfとの偏差を算出し、モータＤＣＭを駆動すべき電流値信号Ｉoを加算器ＡＤに供給する。
【００２６】
加算器ＡＤには、正負に交番する脈動電流指令信号Ｉmも供給されており、上記電流値信号Ｉoと脈動電流指令信号Ｉmとが加算される。この脈動電流指令信号Ｉmは、位置指令Ｐsの発生タイミングと同期し、この位置指令Ｐsの発生周期を半周期とする周波数を有する矩形波となっている。例えば、位置指令Ｐsの発生周期が１msであれば、脈動電流指令信号Ｉmの周波数は、５００Hzとなる。
【００２７】
加算期ＡＤにて加算された電流値信号Ｉoと脈動電流指令信号Ｉmとは、電流指令信号Ｉcとして、電流制御回路ＡＣＲに供給される。電流制御回路ＡＣＲには、電流検出器ＳＨにより検出されたモータ電流検出信号Ｉsも供給される。そして、電流制御回路ＡＣＲにおいて、電流指令信号Ｉcと電流検出信号Ｉsとが比較され、信号ＩcとＩsとの偏差に応じた信号が、ドライブ回路ＤＶに供給される。そして、このドライブ回路ＤＶから電機子電流制御回路ＡＣＣのトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４のベースに駆動制御信号が供給され、モータＤＣＭへの供給電流が制御される。これにより、モータＤＣＭが駆動し、スロットルバルブ２の開度が制御される。
【００２８】
さて、バルブ開閉制御装置においては、バネＭＢ、ギアＧ１、ギアＧ２、ギアＧ３及び直流モータＤＣＭ、バルブのベアリンブ等の摺動部でヒステリシスを有するトルクが発生する。また、直流モータＤＣＭの整流部ＫＢで、ブラシと整流子との間に静止摩擦が発生する。
【００２９】
スロットルバルブ２の開度制御は、自動車の走行中における開度制御と、アイドル運転時の開度制御とがある。走行中における開度制御の精度は、±０．５度程度で充分である。一方、アイドル運転時の開度制御は、±０．０５度以下の精度が要求される。このような高精度の開度制御が要求されるアイドル運転時に、上述のようなヒステリシストルク、静止摩擦トルク等があると、従来においては、高精度の制御が困難となり、不安定な現象、例えばエンジン回転数の乱れを引き起こしていた。
【００３０】
一般に、バルブ開度制御を比例積分制御で行った場合、積分項のゲインが小さいと、ヒステリシストルク、静止摩擦トルクによりバルブは移動できず、積分項が蓄積されるまで停止状態となる。そして、積分項が蓄積され、移動可能となると、位置指令Ｐsと現在位置Ｐfとの偏差を無くすように、バルブの移動が開始される。ところが、上述のように、ヒステリシストルクが存在するため、バルブは、目標開度を大きくオーバーシュートしてしまう。次に、バルブは、大きくオーバーシュートした開度から、目標開度に、再び移動される。そして、バルブは、目標開度をアンダーシュートする。このようにして、バルブは、静止摩擦トルクの範囲のなかで静止する。このような動作を繰返すと、バルブ開度制御は不安定となってしまう。
【００３１】
本発明の一実施例においては、上述したように、位置制御回路ＡＰＲから出力される電流値信号Ｉoに脈動電流指令Ｉmが加算される。この脈動電流指令Ｉmの最大値にトルク定数を乗じたものが、上記ヒステリシストルク、静止摩擦トルク以上であれば、ヒステリシストルク、静止摩擦トルク等に打ち勝って常に移動可能な状態となり微小な位置指令が入っても充分追随することが可能である。そして、電流値信号Ｉoに脈動電流指令Ｉmが加算されることにより、バルブ２は、大きくオーバーシュートしたり、アンダーシュートすることなく、目標開度に設定される。つまり、モータＤＣＭは、脈動電流指令Ｉmによって、微小なヒステリシス曲線を描きながら、目標位置に移動する。これにより、上記ヒステリシストルクが補償される。また、開度センサ１０３のブラシは、上記脈動電流指令Ｉmによって、両方向に微小振動され、この振動中心位置で開度検出が行われる。これによって、開度センサのヒステリシス特性も補償され、高精度の位置検出が行われる。
【００３２】
図３は、本発明の一実施例におけるバルブ位置指令（バルブ開度指令）ＰＣと、脈動電流Ｉと、バルブの現在位置（現在開度）ＰＰとを示す図であり、横軸は時間であり、縦軸は位置（開度）及び電流である。また、図４は、脈動電流を加算しない場合の、バルブ位置指令ＰＣと、指令電流Ｉと、現在位置（現在開度）ＰＰとを示す図であり、図３と同様に、横軸は時間であり、縦軸は位置（開度）及び電流である。これら図３及び図４においては、位置指令ＰＣをランプ状とした場合の例である。
【００３３】
図３の例においては、位置指令ＰＣに対して、現在位置ＰＰは、若干の遅れを伴って、良好に追随している（制御が線形化されている）ことが、容易に理解できる。
これに対して、図４の例においては、位置指令ＰＣに対して、現在位置ＰＰは時点ｔ0からｔ1付近まで、微小にしか変化しない。そして、時点ｔ1付近となると、現在位置ＰＰは、急激に変化する（この場合、図４においては、現在位置ＰＰは、位置指令ＰＣをオーバーシュートしていないが、オーバーシュートしてしまうこともある）。これに対応して、電流Ｉも変化される。また、現在位置ＰＰは、時点ｔ1からｔ2付近まで、微小変化し、時点ｔ2以上となって、大きく変化していく。
【００３４】
このように、脈動電流を加算しない図４の特性に比較し、図３に示した、指令電流に脈動電流を加算し、バルブアクチェータに供給する特性は、位置指令ＰＣに対して、現在位置ＰＰは、安定して良好に追従している。
【００３５】
以上のように、本発明の一実施例のバルブ開閉制御装置によれば、脈動電流指令Ｉmを加算した電流指令Ｉcを、直流モータＤＣＭへの電流指令としたので、直流モータＤＣＭ、バルブ２のベアリング、ギア、バネＭＢ等のヒステリシストルクを補償して、簡単な構成でありながら、バルブ開度設定精度を向上したバルブ開閉制御装置を実現することができる。
【００３６】
また、開度センサ１０３として、接触式のセンサ、例えば、ポテンショメータを使用した場合でも、ブラシの傾きによる位置検出誤差が補償され、位置検出が高精度となる。これにより、高精度のバルブ開度検出が可能であり、かつ、高精度のバルブ開度設定が可能なバルブ開閉制御装置を実現することができる。
【００３７】
なお、脈動電流Ｉmは、位置指令Ｐsの発生タイミングに同期して、一定電流を正負に交番させ、矩形波を生成できる生成部（図１には示さず）により発生される。
【００３８】
上述した図１のバルブ開閉制御装置に対応するバルブ開閉制御方法の一実施例としては、次の例がある。
まず、第１のステップにおいて、バルブの現在の開度を検出する。次に、第２のステップにおいて、検出されたバルブ開度と、バルブ開度指令値とを比較して、バルブアクチュエータへの駆動信号を算出する。そして、第３のステップにおいて、算出された駆動信号に、正負に交番し、かつ、駆動信号の発生タイミングに同期する周期を有する所定の脈動信号を加算する。
【００３９】
次に、第４のステップにおいて、バルブアクチュエータに供給されている現駆動信号と、上記脈動信号が加算された駆動信号とを比較する。続いて、第５のステップにおいて、第４のステップで比較された結果に基づいて、バルブアクチェータの駆動信号が上記脈動信号が加算された駆動信号となるように制御する。この第５のステップが終了すると、第１のステップに戻り、バルブ開度の制御が実行される。
【００４０】
以上説明した、バルブ開閉制御方法によれば、バルブアクチュエータやバルブ開度検出器のヒステリシス特性を補償して、簡単な構成でありながら、バルブ開度設定精度を向上したバルブ開閉制御方法を実現することができる。
【００４１】
図５は、本発明の他の実施例におけるバルブ開閉制御装置の概略回路図であり、図１の例と同様に、自動車用の電子スロットルシステムに本発明を適用した場合の例である。したがって、バルブ開閉制御装置の概略構成図は、図２の例と同等となるので、図示は省略する。
【００４２】
図５の例と、図１の例との異なるところは、脈動電流指令Ｉmの大きさが、現在位置Ｐfと位置指令値Ｐsとの差に応じて変化されることであり、現在位置Ｐfと位置指令Ｐsとの偏差が小となるに従って、バルブの開度検出及び制御を高精度化する。つまり、現在位置Ｐfと位置指令値Ｐsとの偏差が小となるに従って、脈動電流の大きさ（振幅値）を大とする。
【００４３】
さて、図５において、脈動電流値算出部ＰＣＡには、位置指令値Ｐsと現在位置Ｐfとが供給される。脈動電流値算出部ＰＣＡは、位置指令値Ｐsと現在位置Ｐfとの偏差を算出し、この偏差の絶対値に反比例する脈動電流値Ｉaを算出する。そして、算出された脈動電流値Ｉaは、乗算回路ＭＴＰに供給される。
【００４４】
また、基準脈動電流発生部ＲＰＣは、正負に交番する基準脈動電流Ｉmoを発生する。この基準脈動電流Ｉmoは、位置指令Ｐsの発生タイミングと同期し、この位置指令Ｐsの発生周期を半周期とする周波数を有する矩形波である。発生された基準脈動電流Ｉmoは、乗算回路ＭＴＰに供給され、脈動電流値Ｉaと乗算される。そして、振幅値が脈動電流値Ｉaであり、位置指令Ｐsの発生周期を半周期とする周波数を有する脈動電流Ｉmが、乗算回路ＭＴＰから加算器ＡＤに供給される。加算器ＡＤにより、脈動電流Ｉmと電流値信号Ｉoとが加算され、電流指令Ｉcとして、電流制御回路ＡＣＲに供給される。その後の動作は、図１の例と同等である。
なお、基準脈動電流発生部ＲＰＣと、脈動電流値算出部ＰＣＡと、乗算回路ＭＴＰとから脈動電流変更が構成される。
【００４５】
以上のように、本発明の他の実施例であるバルブ開閉制御装置によれば、図１の例と同様な効果が得られる他、位置指令Ｐsと現在位置Ｐfとの偏差が小となるに従って、脈動電流Ｉmの振幅値が大となるように構成したので、構成簡単であり、かつ、省電力化が図られた、高精度なバルブ開度設定が可能なバルブ開閉制御装置を実現することができる。
【００４６】
なお、脈動電流の振幅値は、バルブの現在位置に対応して、変化するように構成することもできる。つまり、例えば、バルブがアイドリング時の開度に近づくに従って、脈動電流の振幅値を大とすることも可能である。
また、脈動電流の振幅値は、バルブの移動速度が小となるに従って、大となるように構成することも可能である。つまり、バルブの移動速度が小となるに従って、指令位置に近づいたと判断できるからである。この移動速度は、現在位置の変化速度から算出できる。
【００４７】
また、バルブアクチュエータの負荷の大きさに従って、脈動電流の振幅値を変化させるように構成することもできる。例えば、負荷が小となるに従って、脈動電流の振幅値が大となるように構成する事も可能である。アクチェータの負荷の検出は、例えば、モータＤＣＭに通電されている電流値から算出することができる。
【００４８】
上述した図５のバルブ開閉制御装置に対応するバルブ開閉制御方法の他の実施例としては、次の例がある。
まず、第１のステップにおいて、バルブの現在の開度を検出する。次に、第２のステップにおいて、検出されたバルブ開度と、バルブ開度指令値とを比較して、バルブアクチュエータへの駆動信号を算出する。そして、第３のステップにおいて、バルブの現在の開度とバルブ開度指令値との偏差が小となるに従って、そ振幅値が大となり、正負に交番し、かつ、駆動信号の発生タイミングに同期する周期を有する所定の脈動信号を、算出された駆動信号に加算する。
【００４９】
次に、第４のステップにおいて、バルブアクチュエータに供給されている現駆動信号と、上記脈動信号が加算された駆動信号とを比較する。続いて、第５のステップにおいて、第４のステップで比較された結果に基づいて、バルブアクチェータの駆動信号が上記脈動信号が加算された駆動信号となるように制御する。この第５のステップが終了すると、第１のステップに戻り、バルブ開度の制御が実行される。
【００５０】
以上説明した、バルブ開閉制御方法の他の実施例によれば、バルブアクチュエータやバルブ開度検出器のヒステリシス特性を補償して、簡単な構成でありながら、バルブ開度設定精度を向上したバルブ開閉制御方法を実現することができる。さらに、このバルブ開閉制御方法の他の実施例によれば、構成簡単であり、かつ、省電力化が図られた、高精度なバルブ開度設定が可能なバルブ開閉制御方法を実現することができる。
【００５１】
なお、バルブ開閉制御方法の他の実施例においては、図５の例と同様に、バルブの現在位置、移動速度又はバルブアクチュエータの負荷の大きさに対応して、変化するように構成することもできる。
【００５２】
また、電流指令信号への脈動電流の加算は、自動車のアイドリング制御時にのみ、実行するように構成することもできる。
また、脈動電流の脈動周期は、位置指令の発生タイミングの周期の２倍以上を半周期とすることもできる。さらに、脈動電流は、位置指令の発生タイミングに、非同期であってもよい。
【００５３】
また、脈動電流は、矩形波のみならず、サイン波又は鋸歯状波であってもよい。
【００５４】
また、スロットルバルブを閉方向に付勢するバネは、機械的なバネ又は電磁バネであってもよい。
【００５５】
また、開度センサは、非接触式のものでもよい。
また、バルブアクチュエータは、ステッピングモータを用いたものでも、本発明は適用可能である。
【００５６】
また、上述した例においては、指令信号Ｉo、Ｉc、Ｉm等が電流信号となっているが、電圧信号であってもよい。
さらに、上述した例は、自動車用の電子スロットルシステムに適用した場合の例であるが、流体の流量を調整するバルブの開度を、バルブアクチェータにより制御する他の装置にも本発明は適用可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているため、次のような効果がある。
バルブアクチュエータは、脈動信号が加算された駆動信号によって、微小なヒステリシス曲線を描きながら、バルブを開度指令値が示す角度まで移動させる。これにより、上記ヒステリシストルクが補償され、高精度の位置設定が実行される。したがって、簡単な構成でありながら、バルブ開度設定精度を向上したバルブ開閉制御方法及び装置を実現することができる。
【００５８】
また、バルブの開度を検出する開度センサが接触型である場合、このセンサの接触部分が、上記脈動信号によって、両方向に微小振動され、この振動中心位置で開度検出が行われる。これによって、開度センサのヒステリシス特性が補償され、高精度の位置検出が行われる。したがって、簡単な構成でありながら、バルブ開度検出精度及び設定精度を向上したバルブ開閉制御方法及び装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバルブ開閉制御装置の一実施例の概略回路図である。
【図２】本発明の一実施例の全体概略構成図である。
【図３】本発明の一実施例における位置指令ＰＣと、現在位置ＰＰとの対応関係を示すグラフである。
【図４】従来例における位置指令ＰＣと、現在位置ＰＰとの対応関係を示すグラフである。
【図５】本発明のバルブ開閉制御装置の他の実施例の概略回路図である。
【符号の説明】
１ スロットルボディ
２ スロットルバルブ
１０３ 開度センサ
ＡＣＣ 電機子電流制御回路
ＡＣＲ 電流制御回路
ＡＤ 加算器
ＡＰＲ 位置制御回路
ＤＶ ドライブ回路
ＢＮ バネ
ＤＣＭ 直流モータ
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３ ギア
ＫＢ 整流部
ＫＬ、ＫＭ クラッチ板
ＭＴＰ 乗算回路
ＭＢ バネ
ＰＣＡ 脈動電流値算出部
ＲＫ 回転子コイル
ＲＰＣ 基準脈動電流発生部
ＲＴ ロータ
ＳＰ 固定子磁極
ＳＢ スライドベアリング
ＳＨ 電流検出器
Ｖ 電源
【発明の属する技術分野】
本発明は、バルブ開閉制御装置に係わり、特に、自動車のスロットルバルブに好適な、高精度なバルブ開閉制御方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、自動車においては、排気ガスの清浄化や燃費向上化を図るため、スロットルバルブとアクセルバルブとを機械的には連結せず、バルブアクチュエータにより、アクセルの踏み角に応じてスロットルバルブをコントロールする方向にある。スロットルバルブの制御は、ガソリンエンジンの心臓部を制御することであり、特に、安全性が重要である。また、スロットルバルブ制御は、ギアの自動変速等にまで利用されることから高速の応答が要求される。そのほか、アクセルを踏まないアイドルスピードコントロール（ＩＳＣ制御）等を行うために、高精度のバルブ開度制御が必要である。
【０００３】
このスロットルバルブ制御装置の従来例としては、特開昭６３−２０８６３２号公報に記載された、スロットルバルブをギアを介してアクチュエータで制御する「スロットル弁制御装置」がある。このスロットル弁制御装置においては、バルブに閉方向の力を与えるリターンスプリングが設けられている。そして、アクチュエータの故障時等において、上記リターンスプリングによって、スロットルバルブが全開となることが防止される。
【０００４】
また、特開平２−９５７３４号公報には、「スロットル開度制御装置」が記載されている。このスロットル開度制御装置は、スロットルバルブがアイドル開度に近づいたとき、スロットルバルブの回動速度が低速の回動速度に切り換えられ、スロットル開度の測定精度を向上しようとするものである。
【０００５】
また、特開平５−７９３５６号公報には、「内燃機関のスロットル開度制御装置」が記載されている。このスロットル開度制御装置においては、スロットルバルブの開度を調整するステッピングモータの１ステップ毎の励磁更新直前に、スロットルバルブの開度が検出される。そして、その検出値に基づいて、スロットルバルブが所定開度位置に、あるか否かが判断される。これにより、ステッピングモータの１ステップ応答時のダンピングによる基準制御位置の誤検出を防止し、スロットルバルブ開度の正確な制御を実行しようとするものである。
【０００６】
また、特開平２−１１９６４０号公報には、「エンジン吸気絞り弁の制御方法」が記載されている。この絞り弁の制御方法においては、絞り弁を駆動するモータは、互いに反対方向に分極処理された多数の圧電片が交互に配置された圧電体と、弾性体と、可動子とから構成される。そして、この圧電体に２種類の高周波電圧が供給され、弾性体に進行波を発生させて、可動子が移動される。この可動子の移動によって、絞り弁が移動される。これにより、駆動音が少なく、小型軽量な弁駆動用モータを実現しようとするものである。
なお、バルブの開度を調整するバルブアクチェータとしては、種々のタイプがあるが、直流電動機が最も一般的な制御モータとして考えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記バルブの開度は、ギアあるいはリターンスプリング等の存在によって、ヒステリシスの傾向を有している。さらに、バルブアクチュエータとして、直流電動機を使用すると、ブラシの摩擦にもヒステリシスがある。これによって、バルブ開度の設定精度が低下され、極端な場合には、不安定な現象となってエンジン回転数の乱れを招く場合が予想される。
【０００８】
また、バルブ開度センサとして接触式のセンサ（例えばポテンショメータ）を使用する場合には、位置決め時に停止する迄の回転方向によって、ブラシの傾きが変わるというヒステリシスを有している。このため、正確なバルブ開度を検出することができず、バルブ開度設定精度（バルブ位置精度）の低下原因となっていた。
【０００９】
バルブアクチュエータとして、上記特開平５−７９３５６号公報に記載されたステッピングモータや、特開平２−１１９６４０号公報に記載されたモータを使用した場合においても、バルブのリターンスプリングや、バルブ開度センサによるヒステリシスが存在するため、バルブ開度設定精度は低いものであった。
【００１０】
本発明の目的は、簡単な構成でありながら、バルブ開度設定精度を向上したバルブ開閉制御方法及び装置を実現することである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するために、次のように構成される。
（１）流体の流量を調整するバルブの開度を、バルブアクチュエータにより制御するバルブ開閉制御方法であって、バルブ開度指令値に対応するバルブアクチュエータの指令駆動信号に脈動信号を加算し、上記脈動信号が加算された駆動信号を上記バルブアクチュエータに供給する上記制御方法において、上記バルブ開度指令がランプ信号として与えられたときにおける、上記バルブの現在位置と上記バルブ開度指令値との偏差が小であるに従って大とする脈動を上記指令駆動信号に付加する。
【００１２】
（２）好ましくは、上記（１）において、上記バルブは、自動車のスロットルバルブである。
【００１３】
（３）また、好ましくは、上記（２）において、上記所定の脈動信号は、自動車のアイドリング運転のバルブ開度制御時に、上記指令駆動信号に加算される。
【００１４】
（４）モータで開閉駆動されるバルブと、このバルブの開度を検出する接触式の開度センサとを備えるバルブ開閉制御装置において、上記バルブ開度指令が与えられたときにおける、上記バルブの現在位置と上記バルブ開度指令値との偏差が小であるに従って大とする脈動を上記モータの駆動信号に付加し、上記センサの接触部が上記脈動信号によって微小振動される。
【００１５】
（５）好ましくは、上記（４）において、上記脈動信号によって上記開度センサの接触部が両方向に微小振動される。
【００１６】
（６）また、好ましくは、上記（５）において、上記両方向の微小振動の中心位置で開度検出が行われる。
【００１７】
バルブやバルブアクチュエータ等には、ヒステリシストルクが存在するため、従来技術においては、バルブは、目標開度を大きくオーバーシュートしてしまう。次に、バルブは、大きくオーバーシュートした開度から、目標開度に、再び移動される。そして、バルブは、目標開度をアンダーシュートする。このようにして、バルブは、静止摩擦トルクの範囲のなかで静止する。このような動作を繰返すと、バルブ開度制御は不安定となってしまう。
【００１８】
本発明においては、バルブ開度指令値に対応するバルブアクチュエータの指令駆動信号に脈動信号が加算される。バルブアクチュエータは、脈動信号が加算された駆動信号によって、微小なヒステリシス曲線を描きながら、バルブを開度指令値が示す角度まで移動させる。これにより、上記ヒステリシストルクが補償され、高精度の位置設定が実行される。
【００１９】
また、バルブの開度を検出する開度センサを備え、この開度センサが接触型である場合、このセンサの接触部分が、上記脈動信号によって、両方向に微小振動され、この振動中心位置で開度検出が行われる。これによって、開度センサのヒステリシス特性が補償され、高精度の位置検出が行われる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を添付図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の一実施例であるバルブ開閉制御装置の概略回路図であり、図２は、上記一実施例の概略構成図である。なお、この一実施例は、本発明を、自動車用の電子スロットルシステムに適用した場合の例である。
【００２１】
図２において、スロットルボディ１には空気流量を制御するためのスロットルバルブ２と、このスロットルバルブ２のシャフトの一方端に配置され、スロットルバルブ２を閉方向に付勢するバネＭＢとが備えられている。また、スロットルバルブ２のシャフトの他方端には、ギアＧ３が取り付けられている。そして、直流モータＤＣＭのシャフトからの動力が、ギアＧ１、ギアＧ２及びギアＧ３を介して、スロットルバルブ２のシャフトに伝達される。
【００２２】
ギアＧ１は、クラッチ板ＫＬとスライドベアリングＳＢとともに、直流モータＤＣＭのシャフト上に配置され、直流モータＤＣＭの軸方向に、スライド可能な構造となっている。また、クラッチ板ＫＬとクラッチ板ＫＭとの間にはバネＢＮが配置され、クラッチ板ＫＭとクラッチ板ＫＬとを引き離すように作用している。直流モータＤＣＭは、ブラシやコミュテータが配置される整流部ＫＢと、鉄心に巻かれた回転子コイルＲＫを有するロータＲＴと、クラッチ板ＫＭと、このクラッチ板ＫＭの上部まで延長された固定子磁極ＳＰとを備えている。
【００２３】
小形の直流モータは、界磁に永久磁石を用いたものが多い。これは外部に界磁をコントロールする制御回路が省略でき、構造を簡単にすることができるからである。図２に示した例においては、固定子磁極ＳＰは永久磁石を使用するが、永久磁石ではなく、固定子コイルが巻回され形成される磁極を使用することも可能である。
【００２４】
スロットルバルブ２のギアＧ３側には、スロットルバルブ２の開度を測定するスロットルバルブ開度センサ１０３が、配置されている。開度センサ１０３には価格的な面でブラシ式のポテンショメータが使用されることが多い。
【００２５】
次に、図１において、直流電源ＶからＨ型の電機子電流制御回路ＡＣＣを介して直流モータＭに電力が供給される。電機子電流制御回路ＡＣＣにおいては、直列接続されたトランジスタＴＲ１及びＴＲ２と、直列接続されたトランジスタＴＲ３及びＴＲ４とが並列に接続されている。トランジスタＴＲ１とＴＲ２との接続点と、トランジスタＴＲ３とＴＲ４との接続点とがモータＤＣＭに接続される。
マイクロコンピュータ等の演算器で構成された位置制御回路ＡＰＲには、自動車の上位の制御装置より位置指令（バルブ開度指令）ＰSが供給される。また、位置制御回路ＡＰＲには、開度センサ１０３によって検出されたバルブの開度を示す現在位置Ｐfも供給される。位置制御回路ＡＰＲは、供給された位置指令ＰSと現在位置Ｐfとの偏差を算出し、モータＤＣＭを駆動すべき電流値信号Ｉoを加算器ＡＤに供給する。
【００２６】
加算器ＡＤには、正負に交番する脈動電流指令信号Ｉmも供給されており、上記電流値信号Ｉoと脈動電流指令信号Ｉmとが加算される。この脈動電流指令信号Ｉmは、位置指令Ｐsの発生タイミングと同期し、この位置指令Ｐsの発生周期を半周期とする周波数を有する矩形波となっている。例えば、位置指令Ｐsの発生周期が１msであれば、脈動電流指令信号Ｉmの周波数は、５００Hzとなる。
【００２７】
加算期ＡＤにて加算された電流値信号Ｉoと脈動電流指令信号Ｉmとは、電流指令信号Ｉcとして、電流制御回路ＡＣＲに供給される。電流制御回路ＡＣＲには、電流検出器ＳＨにより検出されたモータ電流検出信号Ｉsも供給される。そして、電流制御回路ＡＣＲにおいて、電流指令信号Ｉcと電流検出信号Ｉsとが比較され、信号ＩcとＩsとの偏差に応じた信号が、ドライブ回路ＤＶに供給される。そして、このドライブ回路ＤＶから電機子電流制御回路ＡＣＣのトランジスタＴＲ１、ＴＲ２、ＴＲ３、ＴＲ４のベースに駆動制御信号が供給され、モータＤＣＭへの供給電流が制御される。これにより、モータＤＣＭが駆動し、スロットルバルブ２の開度が制御される。
【００２８】
さて、バルブ開閉制御装置においては、バネＭＢ、ギアＧ１、ギアＧ２、ギアＧ３及び直流モータＤＣＭ、バルブのベアリンブ等の摺動部でヒステリシスを有するトルクが発生する。また、直流モータＤＣＭの整流部ＫＢで、ブラシと整流子との間に静止摩擦が発生する。
【００２９】
スロットルバルブ２の開度制御は、自動車の走行中における開度制御と、アイドル運転時の開度制御とがある。走行中における開度制御の精度は、±０．５度程度で充分である。一方、アイドル運転時の開度制御は、±０．０５度以下の精度が要求される。このような高精度の開度制御が要求されるアイドル運転時に、上述のようなヒステリシストルク、静止摩擦トルク等があると、従来においては、高精度の制御が困難となり、不安定な現象、例えばエンジン回転数の乱れを引き起こしていた。
【００３０】
一般に、バルブ開度制御を比例積分制御で行った場合、積分項のゲインが小さいと、ヒステリシストルク、静止摩擦トルクによりバルブは移動できず、積分項が蓄積されるまで停止状態となる。そして、積分項が蓄積され、移動可能となると、位置指令Ｐsと現在位置Ｐfとの偏差を無くすように、バルブの移動が開始される。ところが、上述のように、ヒステリシストルクが存在するため、バルブは、目標開度を大きくオーバーシュートしてしまう。次に、バルブは、大きくオーバーシュートした開度から、目標開度に、再び移動される。そして、バルブは、目標開度をアンダーシュートする。このようにして、バルブは、静止摩擦トルクの範囲のなかで静止する。このような動作を繰返すと、バルブ開度制御は不安定となってしまう。
【００３１】
本発明の一実施例においては、上述したように、位置制御回路ＡＰＲから出力される電流値信号Ｉoに脈動電流指令Ｉmが加算される。この脈動電流指令Ｉmの最大値にトルク定数を乗じたものが、上記ヒステリシストルク、静止摩擦トルク以上であれば、ヒステリシストルク、静止摩擦トルク等に打ち勝って常に移動可能な状態となり微小な位置指令が入っても充分追随することが可能である。そして、電流値信号Ｉoに脈動電流指令Ｉmが加算されることにより、バルブ２は、大きくオーバーシュートしたり、アンダーシュートすることなく、目標開度に設定される。つまり、モータＤＣＭは、脈動電流指令Ｉmによって、微小なヒステリシス曲線を描きながら、目標位置に移動する。これにより、上記ヒステリシストルクが補償される。また、開度センサ１０３のブラシは、上記脈動電流指令Ｉmによって、両方向に微小振動され、この振動中心位置で開度検出が行われる。これによって、開度センサのヒステリシス特性も補償され、高精度の位置検出が行われる。
【００３２】
図３は、本発明の一実施例におけるバルブ位置指令（バルブ開度指令）ＰＣと、脈動電流Ｉと、バルブの現在位置（現在開度）ＰＰとを示す図であり、横軸は時間であり、縦軸は位置（開度）及び電流である。また、図４は、脈動電流を加算しない場合の、バルブ位置指令ＰＣと、指令電流Ｉと、現在位置（現在開度）ＰＰとを示す図であり、図３と同様に、横軸は時間であり、縦軸は位置（開度）及び電流である。これら図３及び図４においては、位置指令ＰＣをランプ状とした場合の例である。
【００３３】
図３の例においては、位置指令ＰＣに対して、現在位置ＰＰは、若干の遅れを伴って、良好に追随している（制御が線形化されている）ことが、容易に理解できる。
これに対して、図４の例においては、位置指令ＰＣに対して、現在位置ＰＰは時点ｔ0からｔ1付近まで、微小にしか変化しない。そして、時点ｔ1付近となると、現在位置ＰＰは、急激に変化する（この場合、図４においては、現在位置ＰＰは、位置指令ＰＣをオーバーシュートしていないが、オーバーシュートしてしまうこともある）。これに対応して、電流Ｉも変化される。また、現在位置ＰＰは、時点ｔ1からｔ2付近まで、微小変化し、時点ｔ2以上となって、大きく変化していく。
【００３４】
このように、脈動電流を加算しない図４の特性に比較し、図３に示した、指令電流に脈動電流を加算し、バルブアクチェータに供給する特性は、位置指令ＰＣに対して、現在位置ＰＰは、安定して良好に追従している。
【００３５】
以上のように、本発明の一実施例のバルブ開閉制御装置によれば、脈動電流指令Ｉmを加算した電流指令Ｉcを、直流モータＤＣＭへの電流指令としたので、直流モータＤＣＭ、バルブ２のベアリング、ギア、バネＭＢ等のヒステリシストルクを補償して、簡単な構成でありながら、バルブ開度設定精度を向上したバルブ開閉制御装置を実現することができる。
【００３６】
また、開度センサ１０３として、接触式のセンサ、例えば、ポテンショメータを使用した場合でも、ブラシの傾きによる位置検出誤差が補償され、位置検出が高精度となる。これにより、高精度のバルブ開度検出が可能であり、かつ、高精度のバルブ開度設定が可能なバルブ開閉制御装置を実現することができる。
【００３７】
なお、脈動電流Ｉmは、位置指令Ｐsの発生タイミングに同期して、一定電流を正負に交番させ、矩形波を生成できる生成部（図１には示さず）により発生される。
【００３８】
上述した図１のバルブ開閉制御装置に対応するバルブ開閉制御方法の一実施例としては、次の例がある。
まず、第１のステップにおいて、バルブの現在の開度を検出する。次に、第２のステップにおいて、検出されたバルブ開度と、バルブ開度指令値とを比較して、バルブアクチュエータへの駆動信号を算出する。そして、第３のステップにおいて、算出された駆動信号に、正負に交番し、かつ、駆動信号の発生タイミングに同期する周期を有する所定の脈動信号を加算する。
【００３９】
次に、第４のステップにおいて、バルブアクチュエータに供給されている現駆動信号と、上記脈動信号が加算された駆動信号とを比較する。続いて、第５のステップにおいて、第４のステップで比較された結果に基づいて、バルブアクチェータの駆動信号が上記脈動信号が加算された駆動信号となるように制御する。この第５のステップが終了すると、第１のステップに戻り、バルブ開度の制御が実行される。
【００４０】
以上説明した、バルブ開閉制御方法によれば、バルブアクチュエータやバルブ開度検出器のヒステリシス特性を補償して、簡単な構成でありながら、バルブ開度設定精度を向上したバルブ開閉制御方法を実現することができる。
【００４１】
図５は、本発明の他の実施例におけるバルブ開閉制御装置の概略回路図であり、図１の例と同様に、自動車用の電子スロットルシステムに本発明を適用した場合の例である。したがって、バルブ開閉制御装置の概略構成図は、図２の例と同等となるので、図示は省略する。
【００４２】
図５の例と、図１の例との異なるところは、脈動電流指令Ｉmの大きさが、現在位置Ｐfと位置指令値Ｐsとの差に応じて変化されることであり、現在位置Ｐfと位置指令Ｐsとの偏差が小となるに従って、バルブの開度検出及び制御を高精度化する。つまり、現在位置Ｐfと位置指令値Ｐsとの偏差が小となるに従って、脈動電流の大きさ（振幅値）を大とする。
【００４３】
さて、図５において、脈動電流値算出部ＰＣＡには、位置指令値Ｐsと現在位置Ｐfとが供給される。脈動電流値算出部ＰＣＡは、位置指令値Ｐsと現在位置Ｐfとの偏差を算出し、この偏差の絶対値に反比例する脈動電流値Ｉaを算出する。そして、算出された脈動電流値Ｉaは、乗算回路ＭＴＰに供給される。
【００４４】
また、基準脈動電流発生部ＲＰＣは、正負に交番する基準脈動電流Ｉmoを発生する。この基準脈動電流Ｉmoは、位置指令Ｐsの発生タイミングと同期し、この位置指令Ｐsの発生周期を半周期とする周波数を有する矩形波である。発生された基準脈動電流Ｉmoは、乗算回路ＭＴＰに供給され、脈動電流値Ｉaと乗算される。そして、振幅値が脈動電流値Ｉaであり、位置指令Ｐsの発生周期を半周期とする周波数を有する脈動電流Ｉmが、乗算回路ＭＴＰから加算器ＡＤに供給される。加算器ＡＤにより、脈動電流Ｉmと電流値信号Ｉoとが加算され、電流指令Ｉcとして、電流制御回路ＡＣＲに供給される。その後の動作は、図１の例と同等である。
なお、基準脈動電流発生部ＲＰＣと、脈動電流値算出部ＰＣＡと、乗算回路ＭＴＰとから脈動電流変更が構成される。
【００４５】
以上のように、本発明の他の実施例であるバルブ開閉制御装置によれば、図１の例と同様な効果が得られる他、位置指令Ｐsと現在位置Ｐfとの偏差が小となるに従って、脈動電流Ｉmの振幅値が大となるように構成したので、構成簡単であり、かつ、省電力化が図られた、高精度なバルブ開度設定が可能なバルブ開閉制御装置を実現することができる。
【００４６】
なお、脈動電流の振幅値は、バルブの現在位置に対応して、変化するように構成することもできる。つまり、例えば、バルブがアイドリング時の開度に近づくに従って、脈動電流の振幅値を大とすることも可能である。
また、脈動電流の振幅値は、バルブの移動速度が小となるに従って、大となるように構成することも可能である。つまり、バルブの移動速度が小となるに従って、指令位置に近づいたと判断できるからである。この移動速度は、現在位置の変化速度から算出できる。
【００４７】
また、バルブアクチュエータの負荷の大きさに従って、脈動電流の振幅値を変化させるように構成することもできる。例えば、負荷が小となるに従って、脈動電流の振幅値が大となるように構成する事も可能である。アクチェータの負荷の検出は、例えば、モータＤＣＭに通電されている電流値から算出することができる。
【００４８】
上述した図５のバルブ開閉制御装置に対応するバルブ開閉制御方法の他の実施例としては、次の例がある。
まず、第１のステップにおいて、バルブの現在の開度を検出する。次に、第２のステップにおいて、検出されたバルブ開度と、バルブ開度指令値とを比較して、バルブアクチュエータへの駆動信号を算出する。そして、第３のステップにおいて、バルブの現在の開度とバルブ開度指令値との偏差が小となるに従って、そ振幅値が大となり、正負に交番し、かつ、駆動信号の発生タイミングに同期する周期を有する所定の脈動信号を、算出された駆動信号に加算する。
【００４９】
次に、第４のステップにおいて、バルブアクチュエータに供給されている現駆動信号と、上記脈動信号が加算された駆動信号とを比較する。続いて、第５のステップにおいて、第４のステップで比較された結果に基づいて、バルブアクチェータの駆動信号が上記脈動信号が加算された駆動信号となるように制御する。この第５のステップが終了すると、第１のステップに戻り、バルブ開度の制御が実行される。
【００５０】
以上説明した、バルブ開閉制御方法の他の実施例によれば、バルブアクチュエータやバルブ開度検出器のヒステリシス特性を補償して、簡単な構成でありながら、バルブ開度設定精度を向上したバルブ開閉制御方法を実現することができる。さらに、このバルブ開閉制御方法の他の実施例によれば、構成簡単であり、かつ、省電力化が図られた、高精度なバルブ開度設定が可能なバルブ開閉制御方法を実現することができる。
【００５１】
なお、バルブ開閉制御方法の他の実施例においては、図５の例と同様に、バルブの現在位置、移動速度又はバルブアクチュエータの負荷の大きさに対応して、変化するように構成することもできる。
【００５２】
また、電流指令信号への脈動電流の加算は、自動車のアイドリング制御時にのみ、実行するように構成することもできる。
また、脈動電流の脈動周期は、位置指令の発生タイミングの周期の２倍以上を半周期とすることもできる。さらに、脈動電流は、位置指令の発生タイミングに、非同期であってもよい。
【００５３】
また、脈動電流は、矩形波のみならず、サイン波又は鋸歯状波であってもよい。
【００５４】
また、スロットルバルブを閉方向に付勢するバネは、機械的なバネ又は電磁バネであってもよい。
【００５５】
また、開度センサは、非接触式のものでもよい。
また、バルブアクチュエータは、ステッピングモータを用いたものでも、本発明は適用可能である。
【００５６】
また、上述した例においては、指令信号Ｉo、Ｉc、Ｉm等が電流信号となっているが、電圧信号であってもよい。
さらに、上述した例は、自動車用の電子スロットルシステムに適用した場合の例であるが、流体の流量を調整するバルブの開度を、バルブアクチェータにより制御する他の装置にも本発明は適用可能である。
【００５７】
【発明の効果】
本発明は、以上説明したように構成されているため、次のような効果がある。
バルブアクチュエータは、脈動信号が加算された駆動信号によって、微小なヒステリシス曲線を描きながら、バルブを開度指令値が示す角度まで移動させる。これにより、上記ヒステリシストルクが補償され、高精度の位置設定が実行される。したがって、簡単な構成でありながら、バルブ開度設定精度を向上したバルブ開閉制御方法及び装置を実現することができる。
【００５８】
また、バルブの開度を検出する開度センサが接触型である場合、このセンサの接触部分が、上記脈動信号によって、両方向に微小振動され、この振動中心位置で開度検出が行われる。これによって、開度センサのヒステリシス特性が補償され、高精度の位置検出が行われる。したがって、簡単な構成でありながら、バルブ開度検出精度及び設定精度を向上したバルブ開閉制御方法及び装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のバルブ開閉制御装置の一実施例の概略回路図である。
【図２】本発明の一実施例の全体概略構成図である。
【図３】本発明の一実施例における位置指令ＰＣと、現在位置ＰＰとの対応関係を示すグラフである。
【図４】従来例における位置指令ＰＣと、現在位置ＰＰとの対応関係を示すグラフである。
【図５】本発明のバルブ開閉制御装置の他の実施例の概略回路図である。
【符号の説明】
１ スロットルボディ
２ スロットルバルブ
１０３ 開度センサ
ＡＣＣ 電機子電流制御回路
ＡＣＲ 電流制御回路
ＡＤ 加算器
ＡＰＲ 位置制御回路
ＤＶ ドライブ回路
ＢＮ バネ
ＤＣＭ 直流モータ
Ｇ１、Ｇ２、Ｇ３ ギア
ＫＢ 整流部
ＫＬ、ＫＭ クラッチ板
ＭＴＰ 乗算回路
ＭＢ バネ
ＰＣＡ 脈動電流値算出部
ＲＫ 回転子コイル
ＲＰＣ 基準脈動電流発生部
ＲＴ ロータ
ＳＰ 固定子磁極
ＳＢ スライドベアリング
ＳＨ 電流検出器
Ｖ 電源
Claims (6)
- 流体の流量を調整するバルブの開度を、バルブアクチュエータにより制御するバルブ開閉制御方法であって、バルブ開度指令値に対応するバルブアクチュエータの指令駆動信号に脈動信号を加算し、上記脈動信号が加算された駆動信号を上記バルブアクチュエータに供給する上記制御方法において、
上記バルブ開度指令がランプ信号として与えられたときにおける、上記バルブの現在位置と上記バルブ開度指令値との偏差が小であるに従って大とする脈動を上記指令駆動信号に付加することを特徴とするバルブ開閉制御方法。 - 請求項１記載のバルブ開閉制御方法において、上記バルブは、自動車のスロットルバルブであることを特徴とするバルブ開閉制御方法。
- 請求項２記載のバルブ開閉制御方法において、上記所定の脈動信号は、自動車のアイドリング運転のバルブ開度制御時に、上記指令駆動信号に加算されることを特徴とするバルブ開閉制御方法。
- モータで開閉駆動されるバルブと、このバルブの開度を検出する接触式の開度センサとを備えるバルブ開閉制御装置において、
上記バルブ開度指令が与えられたときにおける、上記バルブの現在位置と上記バルブ開度指令値との偏差が小であるに従って大とする脈動を上記モータの駆動信号に付加し、上記センサの接触部が上記脈動信号によって微小振動されることを特徴とするバルブ開閉制御装置。 - 請求項４記載のバルブ開閉制御装置において、上記脈動信号によって上記開度センサの接触部が両方向に微小振動されることを特徴とするバルブ開閉制御装置。
- 請求項５記載のバルブ開閉制御装置において、上記両方向の微小振動の中心位置で開度検出が行われることを特徴とするバルブ開閉制御装置。
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