JPH01117966A - エンジン燃焼制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、ステッピングモータを用いたエンジン燃焼制
御装置に関する。

（従来の技術） ガソリンエンジンでは、エンジンの吸気ダクトに設けら
れたスロットル弁（ｍ煙制御部材）をステッピングモー
タを用いて制御する装置が開発されている。

このステッピングモータを用いたエンジン燃焼制御装置
は、大別して３種類ある。

第１の制御装置は、通常運転時にアクセルペダルとスロ
ットル弁をメカニカルリンクを介して連携させ、ステッ
ピングモータを作動させずにアクセルペダル操作により
スロットル弁の開度を調節する。そして、定車速運転時
には、エンジン回転数をフィードバックさせて設定回転
数と一致するように、ステッピングモータでスロットル
弁の開度を調節する。この装置では、アイドル運転時に
アクセルペダルの踏込量をゼロにして、スロットル弁の
開度を一定にしておく。

第２の制御装置では、特開昭６１−２５２８３９に開示
されているように、通常運転時、定車速運転時、アイド
ル運転時の総てにわたってステッピングモータによりフ
ロ・ントル弁の開度を調節する。この装置では、通常運
転時にはペダルの踏込量を電気信号に変え、この信号に
基づいてステッピングモータを制御してスロットル弁の
開度な調節する。また、定車速運転時およびアイドル運
転時には、エンジン回転数をフィードバックして、それ
ぞれ設定された回転数に維持する。ステッピングモータ
は、運転の態様に関係なく、複数相励磁のフルステップ
励磁方式により制御される。

第３の制御装置では、スロットル弁を設けた吸気ダクト
に対してバイパス通路を設けている。そして、通常運転
時および定車速運転時には上述した第２の制御装置と同
様にステッピングモータによるスロットル弁の開度調節
を行なうが、アイドル運転時には、上記バイパス通路に
配した弁を池のステッピングモータ等により制御するこ
とにより、吸気系全体の流通面積を微調節して、エンジ
ン回転数を一定に維持する。

（発明が解決しようとする問題点） 上記第１の制御装置では、アイドル運転時において、ス
ロットル弁の開度が一定であるので、空調装置等の負荷
のわずかな変動によりエンジン回転数が大きく変化して
しまう。このため、エンジン回転数が必要以上に高くな
って騒音が生じる等の不都合が生じる。

第２の装置では、複数相励磁でかつフルステップ励磁方
式によりステッピングモータを制御するので、単相励磁
のフルステップ励磁方式に比べてトルク特性、応答性、
ダンピング効果に優れているため、通常運転や定車速運
転の場合は好都合であるが、角度分解能が劣るため、ア
イドリング運転のよう１こスロットル弁の微妙な開度調
整を必要とする場合に、エンジン回転数を確実に一定に
することかでトず改善の余地があった。

第３の装置では、アイドル運転時にスロットル弁の開度
の微調整が可能であるが、通常運転時等の制御手段とは
別系統のアイドル運転用制御手段を必要とするので、そ
のためのスペースを必要とするとともにコストが高かっ
た。

（問題点を解決するための手段） 本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
その要旨は、第１図に示すように、エンジンの燃焼を制
御する部材２と、この燃焼制御部材２を制御するステッ
ピングモータ１０と、車両の運転状態を検出する運転状
態検出手段２０と、運転状態検出手段２０からの検出情
報に基づいて演算を行ないステッピングモータ１０の駆
動回路１１に制御信号を出力する制御信号発生手段１２
ａとを備えたエンジン燃焼制御装置において、更に、上
記運転状態検出手段２０からの検出情報に基づいてアイ
ドル運転の状態か否かを判定しこの判定結果に基づいて
上記制御信号発生手段１２ａに励磁方式選択信号を出力
する励磁方式選択手段１２ｂＩｉ−備え、上記制御信号
発生手段１２ａでは、この励磁方式選択信号に基づいて
制御信号を出力し、アイドル運転の時には八−フステッ
プ励磁方式によりステッピングモータ１０を制御し、通
常運転および定車速運転のうちの少なくをもいずれか一
方の時には、複数相励磁のフルステップ励磁方式により
ステッピングモータ１０を制御することを特徴とするエ
ンジン燃焼制御装置にある６（作用） アイドル運転時には角度分解能の高いハーフステップ励
磁方式によりステッピングモータを制御して燃焼制御部
材の位置調節を行なうので、エンジン回転を高精度で定
速度に維持することができる。この結果、安定したアイ
ドル運転を行なうことができるとともに、負荷の変動に
よ１）不用意に高速回転となって騒音が発生するような
不都合を解消することができる。

また、アイドル運転でない時には、複数相のフルステッ
プ励磁方式によりステッピングモータを制御するので、
充分なトルク特性、応答性、ダンピング効果を確保する
ことができる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第２図から第６図までの図面
に基づいて説明する。第２図中符号１はガソリンエンジ
ンの吸気ダクトを示し、この吸気ダクト１には、燃焼制
御部材としてのスロットル弁２が配されている。スロッ
トル弁２は、吸気グクト１を回転可能に貫通する紬３に
固定されている。紬３はリンク機構４を介してステッピ
ングモータ１０に連結されている。すなわち、紬３には
吸気ダクト１外においてリンク５が中間部で固定されて
おり、ステッピングモータ１０の出力軸１０ａには、リ
ンク６が固定されている。これらリンク５，６は他のリ
ンク７を介して回転可能に連結されている。上記リンク
５の端には、リターンスプリング８が取り付けられてお
り、このリターンスプリング８により、スロットル弁２
が閉じ方向に付勢されている。

上記ステッピングモータ１０は、例えば第３図に示すよ
うにユニポーラ型で４相のコイルＡ、Ａ。

びフィルＢ、Ｂの共通端子には、抵抗Ｒ，，Ｒ２を介し
て電源Ｅの正極が接続されており、各コイルＡ。

Ａ、Ｂ、Ｂの他方の端子が駆動回路１１のトランジスタ
Ｔ　ｒ＋　＋　Ｔ　ｒ２＋　Ｔ　ｒｆｆ＋　Ｔ　ｒ＜の
コレクタに接続されている。トランジスタＴｒｚＴｒ２
＋Ｔｒ、ｔＴｒ４はベース電圧がハイレベルの時に導通
状態となってこれらに対応するコイルＡ、Ａ、Ｂ、Ｂを
励磁する。

上記駆動回路１１のトランジスタＴ　ｒ　ｌ　ｔ　Ｔ　
ｒ　２１　Ｔｒ３＊Ｔｒ４のベース電圧はマイクロコン
ピュータ１２によって制御される。このマイクロコンピ
ュータ１２には、運転状態検出手段２０からの情報に基
づいて駆動回路１１の制御を行なうものである。

運転状態検出手段２０は、アクセルペダル９の踏込量を
検出するアクセルポテンショメータ２１、エンジンの回
転に伴なってパルスを出力する回転センサ２２、ギアポ
ジションセンサ２３、車速センサ２４等を有している。

マイクロコンピュータ１２と運転状態検出手段２０との
間に介在されるＡ／Ｄ変換器や波形整形回路は図面上省
略する。

なお、マイクロコンピュータ１２は第１図の制御信号発
生手段１２ａと励磁方式選択手段とを実質的に備えてい
る。

上述構成において、マイクロコンピュータ１２では第４
図のスロットル弁開度制御ルーチンを実行する。このル
ーチンは定時間割込により起動される。まず、アクセル
ポテンショメータ２１からのアクセル踏込量、回転セン
サ２２からのパルスに基づくエンジン回転数情報、ギア
ポジションセンサ２３からの杷アポジション情報、車速
センサ２４からの車速情報を入力しくステップ１００）
、次に、上記情報に基づいて現在アイドル運転状態にあ
るか否かを判断する（ステップ１０１）。アクセル踏込
量がゼロで、車速かゼロであり、しかもエンジンが回転
していてギアボジシタンがニュートラルである場合には
、アイドル運転状態にあると判定し、エンジン回転数を
フィードバックして設定回転数と一致するようにステッ
ピングモータ１０を制御する。この際、ハーフステップ
励磁方式すなわち１−２相励磁力式により、ステッピン
グモータ１０を制御する（ステップ１０２）、この励磁
方式ではマイクロコンピュータ１２から駆動回路１１に
制御信号を送出することにより、第６図に示すようにス
テッピングモータ１０の各フイブ■■■■で２相励磁で
あり、ステップ■■■■で１相励磁となる。１−２相励
磁力式では、ステップ角が後述の２相励磁力式に比べて
半分となり、角度分解能が高まる。この−ため、空調装
置等の負荷の変動が生じても、高精度でスロットル弁２
を制御することができ、エンジン回転数を安定して一定
に維持できるとともに、アイドリング時の騒音発生を防
止することができる。なお、１−２相制御の時には、２
相励磁力式に比べて発生トルクが小さいが、アイドリン
グ運転ではリターンスプリング８の力も弱いので特に問
題となることはない、また、２相励磁力式に比べて応答
性も劣るが、アイドリングではスロットル弁２の開度調
節範囲が狭いので特に問題にならない。

上記ステップ１０１でアイドル運転でないと判定した場
合すなわも通常運転であると判定した場合に、は、スロ
ットル弁２の開度がアクセルボテフシ３メータ２１から
のアクセル踏込量に対応するように、ステッピングモー
タ１０を制御する。この場合、第５図に示す２相励磁力
式（複数相励磁でかつフルステップ励磁方式）に上りス
テッピングモータ１０を制御する。この励磁方式では、
コイルＡとコイルＡが互いに逆位相となり、コイルＢと
コイルＢも互いに逆位相となり、常に２相のコイルが励
磁されている。このため発生トルクを大きくすることが
でこるので、スロットル弁２の開度な大にしてリターン
スプリング８の力が強くなっても、これに充分対抗する
ことができる。また応答性も良好であるから、スロット
ル弁２の開度調節範囲が広くても即座に応答して目標と
する開度を得ることができる。

なお、上記実施例において、定車速運転を実行できるよ
うにしてもよい、定車速運転モードは例えばボタン操作
により実行され、図示しないブレーキペダルの踏み込み
等により解除される。定車速運転では、車速をフィード
バックさせてボタン掻作時の車速に一致するようにステ
ッピングモータ１０が制御される。この時、ステッピン
グモータ１０は、２相励磁力式により制御される。

第７図〜第９図には、他の制御装置が示されている。こ
の例では、アクセルペダル９とスロットル弁２が機械的
に連携されている。詳述すると、ワイヤ３０の一端がア
クセルペダル９に連結され、他端がリンク３１の一端に
連結されている。リンク３１は、スロットル弁２を固定
した軸３に対して回動可能に連結されており、他端に爪
３１ａを有している。他方、ステッピングモータ１０側
のリンク６は、出力軸１０ａに固定されず回転可能に連
結されている。その代わりに、他のリンク３２が出力軸
１０ａに固定されて°いる。このリンク３２の先端には
爪３２ａが形成されている。

上記構成において、第７図に示すように通常運転時には
、ステッピングモータ１０は原位置に戻って静止してお
り、リンク３２は、スロットル弁２の開度に対して無関
係である。アクセルペダル９が踏まれると、ワイヤ３０
を介してリンク３１が回動し、その爪３１ａでリンク５
を一緒に回わす。

このため、スロットル弁２がアクセルペダル９の踏込量
に対応して開度調節される。この運転状態では、リンク
６はリンク３２に拘束されることなくリンク５に追随し
て回動する。

また、第８図に示す上うに、定車速運転やアイドル運転
の場合は、アクセルペダル９の踏込量はゼロであり、リ
ンク３１は静止している。エンジン回転数のフィードバ
ック制御に基づくステッピングモータ１０の作動により
リンク３２が回動し、その爪３２ａでリンク６を一緒に
回わす、このため、リンク５が回動し、スロットル弁２
の開度が調筋される。この運転状態で、リンク５はリン
ク３１に拘束されない。

上記実施例では、マイクロコンピュータでの制御ルーチ
ンが第９図に示すようになる。すなわち、ステップ１０
０．ステップ１０１は前記実施例と同様であり、このス
テップ１０１でアイドル運転と判定した時に１−２相励
磁力式によりステッピングモータ１０を制御する（ステ
ップ１０２）のも前記実施例と同じである。ただし、ス
テップ１０１でアイドル運転でないと判定した時には、
次のステップ１０３′で定車速運転か否かを判定し、定
車速運転の場合は２相励磁力式によりステッピングモー
タ１０を制御しくステップ１０４’）、定車速運転でな
いと判定した時には、ステッピングモータ１０を原位置
に復帰させ静止させる（ステップ１０５’）。

第１０図は、ディーゼルエンジンの場合に燃料噴射ポン
プのガバナ５０のレバー５１を、ステッピングモータ１
０で制御する場合を示しており、ステッピングモータ１
０の出力軸１０ａにリンク５３が固定され、このリンク
５３とレバー５１とが例えばワイヤ５４で連結されてい
る。なお、レバー５１を燃料減方向に引くリターンスプ
リングは、図面上省略されている。この実施例でも、ス
テッピングモータ１０はレバー５１の回動制御のために
、アイドル運転では１−２相で制御さ八、その他の運転
では２相制御されている。なお、がバナレパ−５１は、
第７図、第８図の実施例のように、通常運転ではアクセ
ルペダルと機械的に連携され、アイドル運転と定車速運
転でステッピングモータ１０と連携されるような構成で
あってもよい。

本発明は上記実施例に制約されず更に種々の態様が可能
である。例えば、８相のステッピングモータを用いても
よい。この場合には、アイドル運転時には３−４相励磁
力式（ハーフステップ励磁方式）でステッピングモータ
を制御し、アイドル運転以外では４相励磁力式（フルス
テップ励磁方式）で制御する。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明では、アイドル運転時には
ハーフステップ励磁方式によりステッピングモータを制
御するので、エンジン回転を高精度で定速度に維持でき
、安定したアイドル運転を行なうことができるとともに
、負荷の変動によりエンジンが高速回転となって騒音が
発生するような不都合を解消することができる。＊た、
アイドル運転でない時には、複数相励磁でかつフルステ
ップ励磁方式によりステッピングモータを制御するので
、充分なトルク特性、応答性、ダンピング効果を確保す
ることができる。更に、アイドル運転とそれ以外の運転
で共通のステッピングモータを用いることができ、スペ
ースの節約、コストダウンを図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を示す回路ブロック図、第
２図から第６図までの図面は本発明の一実施例を示すも
のであり、第２図はスロットル弁制御装置の機構と回路
を示す図、第３図はステッピングモータとその駆動回路
を示す回路図、第４図はマイクロコンピュータで実行さ
れる制御ルーチンの７ａ−チャート、第５図は２相励磁
力式を実行した時のタイムチャート、第６図は１−２相
励磁力式を実行した時のタイムチャートである。 また、第７図〜第９図は本発明の他の実施例を示し、第
７図は通常運転時でのスロットル弁制御装置の機構図、
第８図は定車速運転時でのスロットル弁制御装置の機構
図、第９図はマイクロコンピュータで実行される制御ル
ーチンの７０−チャートである。第１０図は更に他の実
施例を示すがパナレバー制御装置の概略図である。 ２・・・燃焼制御部材（スロットル弁）、１０・・・ス
テッピングモータ、１１・・・駆動回路、１２ａ・・・
制御信号発生手段、１２ｂ・・・励磁方式選択手段、１
２・・・マイクロコンピュータ、２０・・・運転状態検
出手段５１・・・燃焼制御部材（がバナレバー）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. エンジンの燃焼を制御する部材と、この燃焼制御部材を
   制御するステッピングモータと、車両の運転状態を検出
   する運転状態検出手段と、運転状態検出手段からの検出
   情報に基づいて演算を行ないステッピングモータの駆動
   回路に制御信号を出力する制御信号発生手段とを備えた
   エンジン燃焼制御装置において、更に、上記運転状態検
   出手段からの検出情報に基づいてアイドル運転の状態か
   否かを判定しこの判定結果に基づいて上記制御信号発生
   手段に励磁方式選択信号を出力する励磁方式選択手段を
   備え、上記制御信号発生手段では、この励磁方式選択信
   号に基づいて制御信号を出力し、アイドル運転の時には
   ハーフステップ励磁方式によりステッピングモータを制
   御し、通常運転および定車速運転のうちの少なくともい
   ずれか一方の時には、複数相励磁のフルステップ励磁方
   式によりステッピングモータを制御することを特徴とす
   るエンジン燃焼制御装置。